Störungen im Bereich der Mikrozirkulation gelten als ursächlich für die Entstehung des Multiorganversagens bei Sepsis, wobei der Darm eine zentrale Rolle einnimmt. Aktivierte Leukozyten setzen u.a. Sauerstoffradikale frei, die entscheidend zur Zerstörung der endothelialen Integrität beitragen. Die Antagonisierung schädigender Mediatoren stellt ein Prinzip der adjunktiven Sepsis-Therapie dar, wobei die antioxidativ wirkenden Substanzen N-Acetylcystein (NAC) und Tirilazad Mesylat (TM) in mehreren Studien positive Effekte gezeigt haben. In einer tierexperimentellen Untersuchung an Ratten wurde der Effekt der kombinierten Gabe von NAC und TM auf die mesenteriale Mikrozirkulation, auf die Freisetzung von TNF-alpha, IL-1beta, IL-6, IL-10 und auf die Leukozytenzahl unter einer kontinuierlichen Lipopolysaccharidbelastung (LPS) von 10 mg/kg KG untersucht. Die Beurteilung der mesenterialen Mikrozirkulation erfolgte mittels Intravitalmikroskopie. Hierbei wurde das Ausmaß der Leukozytenadhärenz am Endothel der mesenterialen Venolen als Maß für die Leukozytenaktivierung und die Plasmaextravasation als Parameter für die Endotheldysfunktion bestimmt. Dabei konnte während zwei Stunden Endotoxinämie die Zunahme der Plasmaextravasation an mesenterialen Venolen durch die kombinierte Gabe von NAC und TM nicht signifikant beeinflusst werden (p>0,05). Eine tendenziell erhöhte Plasmaextravasation unterstützt die Hypothese, dass leukozytenunabhängige Mechanismen für die Plasmaextravasation existieren. Während zwei Stunden Endotoxinämie kam es zu einer signifikanten Reduktion der Anzahl der fest adhärenten Leukozyten in der NAC/TM-Gruppe im Vergleich zur LPS-Gruppe (p=0,001). Durch die kombinierte Gabe von NAC und TM konnte die endotoxininduzierte Freisetzung von TNF-alpha, IL-1beta, IL-6, IL-10 und die endotoxinbedingte Leukopenie nicht signifikant beeinflusst werden. / Disturbances of the microcirculation are causal for the pathophysiology of multiorgan failure related to sepsis in which the gut plays a central part. Activated leukocytes release i.e. oxygen radicals which decisively contribute to the destruction of the endothelial integration. To antagonize the damaging mediators is a principle of the adjunctive sepsis therapy in which the antioxidant agents N-acetylcysteine (NAC) and tirilazad mesylate (TM) showed positive effects in several studies. The effect of the combined administering of NAC and TM under continuous lipopolysaccharide (LPS) exposure of 10 mg/kg BW on the mesenteric microcirculation, on the release of TNF-alpha, IL-1beta, IL-6, IL-10 and on the number of leukocytes was examined in an animal study on rats. The appraisal of the microcirculation was done by intravital microscopy. The degree of leukocyte adherence on the endothelium of mesenteric venules was determined for the degree of leukocyte activation, and the plasma extravasation was the parameter for the endothelial dysfunction. The increase of plasma extravasation on mesenteric venules during 2 hours of endotoxemia could not be affected significantly by the combined administering of NAC and TM. The tendency of increased plasma extravasation supports the hypothesis of the existence of a leukocyte independent mechanism of plasma extravasation. During 2 hours of endotoxemia the NAC/TM group showed a significant decrease in the number of firmly adherent leukocytes in comparison to the LPS group. There was no significant effect on the endotoxin induced release of TNF-alpha, IL-1beta, IL-6, IL-10 and the endotoxin induced leukopenia by the combined administration of NAC and TM.

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.