Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der pathophysiologischen Bedeutung von Schwefelwasserstoff (H2S) und im Speziellen mit seiner Wirkung auf die intestinale Motilität und den zugrunde liegenden Mechanismen. In der gewählten in vitro-Versuchsvorrichtung wurden isolierte Darmsegmente des Meerschweinchens mit Flüssigkeit perfundiert. Dabei wurden der intraluminale Druck und die für die Auslösung der peristaltischen Kontraktion notwendige Druckschwelle aufgezeichnet. Die Untersuchungen zeigen, dass NaHS als H2S-Donor sowie die Synthesevorstufe L-Cystein die intestinale Peristaltik konzentrationsabhängig hemmen. Eine Beteiligung der Enzyme CSE und CBS an der endogenen H2S-Produktion im Ileum des Meerschweinchens konnte in den Versuchen nicht bestätigt werden. In den Versuchen vermochten Naloxon, Apamin und Glibenclamid die inhibitorische Wirkung von NaHS zu mindern, was auf eine Beteiligung von sowohl endogenen opioidergen Mechanismen, kalziumabhängigen als auch von ATP-abhängigen Kaliumkanälen schließen lässt. NaHS reduzierte die motilitätshemmende Wirkung von Midazolam, verstärkte jedoch die des exogen zugeführten Opioids Fentanyl. Dies legt Wechselwirkungen zwischen endogenem H2S und exogen zugeführter Pharmaka nahe. / This study examines the pathophysiological role of Hydrogen sulfide (H2S) and especially its effect on intestinal peristalsis and the underlying mechanisms of work. In our in vitro-study peristaltic motility in isolated segments of the guinea pig was induced by perfusion of fluid. The intraluminal pressure and the pressure threshold to trigger the emptying phase of peristalsis were recorded. The results reveal that NaHS - a H2S donor - and also L-cysteine - a substrate for the generation of endogenous H2S - inhibit intestinal peristalsis in a concentration-dependent manner. The enzymes CSE or CBS don´t seem to be involved in the endogenous production of H2S in the guinea pig ileum. Our investigations demonstrate that Naloxon, Apamin and Glibenclamid are able to reduce the inhibitory effect of NaHS. Thus the inhibitory effect of NaHS on peristalsis seem to be mediated by endogenous opioid mechanisms and agonism on calcium- and ATP-dependent potassium channels. NaHS reduced the inhibitory effect of Midazolam on the intestinal peristalsis but enhanced the peristalsis-impairing effect of Fentanyl – possibly a sign for interactions of endogenous H2S with pharmaceuticals.

Auf Intensivstationen wurden gastro¬intestinale Störungen als Risikofaktor für eine erhöhte Mortalität identifiziert. Etwa 80% der Patienten hatten nach einer Woche auf der Intensivstation gastro¬intestinale Störungen. Dies wird bedingt durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Faktoren wie z.B. Abdominal-chirurgie, Verletzungen der Neuroachse, SIRS, Hypoxämie, Störungen der Wasser-Elektrolyt-Hämöostase oder Säure-Basen-Gleichge¬wichts sowie Gabe von Analgetika, Hypnotika, Katecholamine oder Clonidin. Daher stellt sich die Frage, welchen Einfluss Stressmediatoren auf das gastro¬intestinale Gleich-gewicht haben. In dieser Arbeit wird die Wirkung des Stressmediators (r/h)-CRF sowie natürlicher und synthetischer Agonisten und Antagonisten auf die Peristaltik des Meer¬schweinchen¬dünndarms untersucht. Des Weiteren werden Wechselwirkungen zwischen den Stressmediatoren und dem klinisch zur Sedierung von Intensivpatienten eingesetzten Benzodiazepin Midazolam untersucht. Die Experimente werden an Dünndarmsegmenten des Meerschweinchens in vitro durchgeführt, die kontinuierlich und gegen einen geringen Widerstand endoluminal mit Tyrodelösung perfundiert werden. In dieser Versuchsvorricht-ung wird in den Darmsegmenten ab einem bestimmten intraluminalen Druck (peristaltic pressure threshold, PPT) eine von oral nach aboral verlaufende peristaltische Kontraktionswelle ausgelöst und der Darminhalt ausgeworfen. Die Peptide werden extraserosal in das Organbad gegeben. Unter dem Einfluss der Agonisten ((r/h)-CRF, Stressin, Urocortin II) steigt die Δ PPT konzentrations¬abhängig auf große negative Werte an und es zeigt sich eine Stimulation der Peristaltik. Die Antagonisten (Astressin, NBI 27914, K 41498) hingegen lösen keine Modulation der Peristaltik aus. Durch die Vorbehandlung mit den Anta¬gonisten wird eine Unterbindung der agonistischen Wirkung versucht. Diese gelingt nicht. In Kombination mit Midazolam kann ein überraschender ad¬ditiv inhibitorischer Effekt der CRF-rezeptorselektiven Agonisten und Anta¬gonisten gezeigt werden. Die Wirkung von Astressin, welches gleich hohe Affinität für den CRF1- und CRF2-Rezeptor aufweist, hebt diejenige des Benzodiazepins partiell auf. Über die Signaltransduktion zur Induktion bzw. Inhibition der Peristaltik kann nur gemutmaßt werden. In Frage kommen einige Mechanismen, deren Zusammen¬spiel untereinander noch nicht geklärt ist. Zu diesen Mechanismen zählt der sogenannte „cross-talk“ der G-protein-gekoppelten Rezeptoren. Möglicherweise findet auch eine direkte Interaktion mit dem GABA-ergen Rezeptor statt. Es kommt im Weiteren zu einer Aktivierung der Adenylatcyclase, zur cAMP-Akkumulation, Kalziumfreisetzung und Kontraktion der glatten Muskula¬tur des Ileums. Ein anderer Mechanismus involviert die Acetylcholinsekretion. Dieses Molekül scheint jedoch eine entscheidende Rolle zu spielen. Denkbar sind einige, durch G-Proteine vermittelte allgemein bekannte Wege, z.B. über Interaktion mit Enzymen, Kalium- oder Kalziumkanälen oder die Genexpres¬sion. Letztlich hat Acetylcholin Auswirkungen auf die Peristaltik des Ileums und dessen Permeabilität. Ein direkt neuronal vermittelter Weg über den CRF1-Rezeptor führt ebenfalls zur Stimulation der Peristaltik. Neben diesen Bau¬steinen spielen noch andere biochemische Mechanismen eine Rolle wie z.B. die Rezeptorkonfiguration oder die Bindungseigenschaften des Ligandens in Abhängigkeit des peptidischen oder nichtpeptidischen Substanzcharakters. / The topic of this research work is the influence of stress on the small intestine motor function of the guinea pig mediated through peptides like (r/h)-CRF and related peptides. There are unselective ones like (r/h)-CRF as an agonist and Astressin as an antagonist, but also selective agonists and antagonists for the CRF1- and CRF2-receptor (Stressin as agonist and NBI 27914 as antagonist of CRF1-receptor; Urocortin II as agonist and K 41498 as antagonist of CRF2-receptor). Gastrointestinal dysmotility has been identified as a risk factor for higher mortality in intensive care units (ICU). About 80% of all patients being admitted at an ICU developed gastrointestinal dysmotility during the first week. This is induced by different causes like abdominal surgery, injury of the CNS, SIRS, hypoxaemia, inbalance of acid-base and electrolytes and fluid status, application of analgetics, hypnotics, catecholamines or clonidin. It is necessary to consider stress peptides induced disturbances of intestinal motor function and possible stress-drug interactions. For this reason an often used drug like Midazolam, a benzodiazepine was further characterized. All experiments have been done in vitro at the small intestine of guinea pig. The small intestine has been extracted and brought to a nearly physiological environment. It has been flushed with tyrode’s fluid, a physiological fluid, till gathering a certain intraluminal pressure (peristaltic pressure threshold, PPT); necessary for inducing the physiological peristaltic reflex. This reflex transported the intraluminal contents to the aboral ending of the reviewed piece of guinea pig’s small intestine. All agonists ((r/h)-CRF, Stressin, Urocortin II) induced a dose-depended stimulation of the small intestine motor function, whereas the antagonists (Astressin, NBI 27914, K 41498) showed no effect. Studying the agonist-antagonist interaction was not successful. Pretreatment of the small intestine with Midazolam did surprisingly increase the inhibitory effect on the gut motility. Except of the unselective antagonist Astressin, it annulled parts of Midazolam induced inhibition. In summary there is not much known of the pathways of (r/h)-CRF and CRF-like peptides. There might be a receptor cross-talk between the CRF1- and CRF2- or the GABAA-related receptor. At a certain point the intracellular adenylate cyclase is involved and causes an accumulation of cAMP, a release of calcium and a contraction of smooth muscle cells. Another pathway interacts with acetyl¬choline. This might be important because of acetylcholine G-protein related cell tasks like translation of enzymes, ion channel activation or gene expression profiles. Finally acetylcholine modulates the gut motor function and its mucosal permeability. A third possible pathway is mediated through the CRF1-receptor and neuronal plexus causing stimulation of small intestine motor function. There might even be more pathways depending on receptor configuration or binding sites or the chemical character of a certain peptide. This will need further investigation.

Nedsatt motilitet i esophagus kan vara en orsak till dysphagi. Högupplöst esophagusmanometri (HRM) är "golden standard" för att utvärdera esophagus motilitet. Defekter av motiliteten kan ses som avbrott i den isobariska konturen (IBC). Det finns ett samband mellan avbrott och inkomplett bolus clearance. Referensvärdena för HRM är utformade för att patienten ska ligga ner och svälja under undersökningen. Kroppens läge påverkar esophagus och värdena för HRM ändras signifikant beroende på om patienten ligger ned eller sitter upp. Det pågår diskussioner kring om undersökningen borde innefatta sväljningar i både liggande och sittande position för att öka den diagnostiska säkerheten. Denna studie innefattade 12 stycken patienter som frivilligt genomgick 10 extra sväljningar sittande utöver de i liggande position. En jämförelse i antalet avbrott i IBC gjordes mellan sväljningarna sittandes och liggandes. Resultatet visade att 24 av 118 sväljningar liggande hade avbrott i IBC och 94 var utan avbrott. När patienterna satt upp hade 68 av 120 sväljningar avbrott i IBC och 52 sväljningar utan avbrott. Hypotesen bekräftades då det föreligger en signifikant skillnad i antalet avbrott mellan sittande och liggande position. Det förekom fler avbrott i sittande position och avbrotten blev också längre i sittande position. Fortsatta studier med större urval erfordras. / Reduced motility in the esophagus can be a cause of dysphagia. High-resolution esophagus manometry (HRM) is the golden standard for evaluating esophageal motility. Defects of the motility can be seen as disruptions in the isobaric contour (IBC). There is a correlation between disruptions and incomplete bolus clearance. The references for HRM are made for the patient to lie down and swallow for the examination. The position of the body affects the esophagus and the values for HRM changes significantly depending on whether the patients is lying down or sitting up. There are discussions about whether the procedure should include both supine and sitting position to increase diagnostic reliability. This study included 12 patients who voluntarily underwent 10 additional swallows sitting up in addition to the supine position. A comparison of the disruptions in IBC was made between the swallows sitting and supine. The results showed that 24 out of 118 supine swallows had disruptions in IBC and 94 were without. When the patients sat up, 68 out of 120 swallows had disruptions in IBC and 52 were without. The hypothesis was confirmed as there were more disruptions in the sitting position and the disruptions were longer. Further studies are required.