Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Rollgeschwindigkeiten von Leukozyten auf humanen kardialen mikrovaskulären Endothelzellen (HCMEC) und humanen umbilikalen venösen Endothelzellen (HUVEC). Die Endothelzellen wurden aus explantierten humanen Herzen sowie aus menschlichen Nabelschnüren unmittelbar postpartal gewonnen. Unter definierten Bedingungen wurden die in einer Flusskammer gemessenen Geschwindigkeiten von L-Selektin exprimierenden Nalm6-IF4 Zellen auf unstimulierten Endothelzellen mit denen auf stimulierten Endothelzellen verglichen. Die langsamere Geschwindigkeit der Leukozyten auf stimulierten Endothelzellen weist darauf hin, dass L-Selektin Liganden auf humanen kardialen mikrovaskulären Endothelzellen erst nach Stimulation exprimiert werden. Die beobachtete Geschwindigkeitsreduktion der Leukozyten ist jedoch von dem in der Literatur beschriebenen Selektin vermittelten Rollen zu unterscheiden. In den Versuchen mit Tunicamycin wurde gezeigt, dass N-glykosidisch gebundene Zucker kritische Bestandteile der Liganden für ihre Interaktion mit L-Selektin sind. Unter den gleichen Versuchsbedingungen wurde auch der Einfluss E-Selektin vermittelter Interaktionen auf die Geschwindigkeit der HL60 Zellen untersucht. Neben dem typischen Rollen wurde hier ebenfalls eine Selektin abhängige Geschwindigkeitsreduktion gesehen. / The aim of the present study was to investigate selectin mediated rolling velocities of leucocytes on human cardiac microvascular endothelial cells (HCMEC) and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). HCMEC were gained from explanted human hearts and HUVEC from umbilical cords immediately postpartum. Flow velocities of L-Selectin expressing Nalm6-IF4 cells on quiesent endothelial cells were compared to those on stimulated endothelial cells. Stimulation of endothelial cells with TNF led to significantly slower velocities of Nalm6-IF4 cells indicating that HCMEC express L-Selectin ligands only after stimulation. The observed reduction of flow velocities differs from rolling of leucocytes described in the literature. Experiments with tunicamycin showed that N-glycosylated carbohydtrate moieties are needed for proper function of L-Selectin ligands. E-Selectin mediated interactions between HL60 cells and endothelial cells were studied under the same conditions. Besides the typical rolling, a selectin mediated reduction of flow velocity was observed.

In der vorliegenden Arbeit sind Untersuchungen vorgestellt, die sich mit Wirkungen und Interaktionen von zwei ubiquitär im menschlichen Körper vorkommenden Gasen befassen, i.e. Sauerstoff und Stickstoffmonoxid. Im Falle beider Substanzen ermöglicht die geringe Größe der Moleküle eine freie Diffusion über Membranen hinweg, eine Eigenschaft, die für die Funktion der Signaltransduktion geradezu prädestiniert. Aus den vorgelegten Untersuchungen lassen sich die folgenden Folgerungen ableiten: * Stickstoffmonoxid wirkt in-vitro selektiv bakteriostatisch auf Bakterien, die üblicherweise Früh- und Neugeborene besiedeln. Dabei hängt die Selektivität von den jeweiligen bakteriellen Verteidigungsmechanismen ab, die bakteriostatische Wirkung liegt in einem Konzentrationsbereich, der außerhalb desjenigen liegt, der derzeit klinisch angewendet wird. * Hyperoxie führt im Ganztiermodell der unreifen Ratte zu einer zerebralen Hochregulation von iNOS und damit zur Synthese von NO. Soweit dies anhand der Synthese von Peroxynitrit als definitivem Schädigungsmechanismus beurteilbar ist, wird trotz entsprechender iNOS-Expression wenig bis gar kein Peroxynitrit gebildet. Da das Zusammentreffen von NO und Sauerstoff sonst regelhaft zur Entstehung von Peroxynitrit führt, müssen im Gehirn der unreifen Ratte ausreichende antioxidative Schutzmechanismen präsent sein, die diese Reaktion verhindern. * Im in-vitro-Modell der Gasäquilibrierung von Nabelschnur-PMN zeigte sich unter Hyperoxie das ausgeprägteste Aktivierungsmuster aller verglichenen Sauerstoffkonzentrationen. Dies stand im Gegensatz zur Exposition adulter Zellen, hier fand sich eine größere Hyperoxietoleranz bei gleichzeitig stärkster Aktivierung unter Hypoxiebedingungen. Welche Bedeutung diesen Ergebnissen im klinischen Umgang mit Neugeborenen zukommt muß derzeit noch offen bleiben. Allerdings häufen sich Hinweise aus experimentellen Studien, die darauf hindeuten, daß ein restriktiver Umgang mit hohen Sauerstoffkonzentrationen auch im klinischen Umfeld gerechtfertigt sein könnte. / The present investigations deal with the effects and interactions of gases, which are ubiquitous in the human body i.e. oxygen and nitric oxide. Both substances are small enough to freely diffuse across biological membranes. This ability predestines both molecules for the function of signal transduction. The results of our investigations lead to conclusions as follows: * Nitric oxide has selective bacteriostatic effects in-vitro on some bacterial strains typically isolated from preterm and term newborn infants. Selectivity depends on the presence of bacterial defense mechanisms. The bacteriostatic effect takes place at concentrations above those currently used in clinical practice. * Hyperoxia leads to upregulation of iNOS and subsequent NO production in an animal model of the immature rat. Despite this upregulation of iNOS synthesis there is no increased production of peroxynitrite which is known to cause cellular and DNA damage. Since the combination of NO and high concentrations of oxygen lead to peroxynitrite formation on a regular basis, effective antioxidant mechanisms appear to prevent peroxynitrite formation in the brain of the immature rat. * The most pronounced activation of cord blood polymorphonuclear cells (PMN) during conditions of hyperoxia, normoxia, and hypoxia was found for exposure towards high oxygen concentrations in an in-vitro model of gas equilibration. As opposed to that, hypoxia was the most potent trigger for adult PMN. It remains to be determined which clinical implications must be derived from these results. However, increasing experimental evidence indicates that exposure towards high oxygen concentrations should be restricted also in clinical practice and not only in preterm infants, but also in term newborns.

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