Univ., Diss.--Freiburg i. Br., 2007.

In einer prospektiven, randomisierten, doppelblinden, Placebo-kontrollierten Cross-over-Studie wurden hämodynamische und immunologische Effekte einer dreitägigen adjunktiven Therapie mit niedrig dosiertem Hydrocortison (HC) (100 mg Bolus + 10 mg/Stunde) bei 40 Patienten im septischen Schock untersucht. Die Therapie mit HC führte zum Anstieg des mittleren arteriellen Drucks und des systemischen Gefäßwiderstands sowie zur Reduktion des Herzzeitvolumens und der Herzfrequenz, die pulmonalvaskulären Widerstände blieben unverändert. Die Nitrit/Nitrat-Plasmaspiegel (Stickstoffmonoxid-Synthese) und der Katecholaminverbrauch nahmen ab. Die Immunreaktionen waren komplex: Abnahme proinflammatorischer (Interleukin-(IL)-6, 8) und antiinflammatorischer (IL-10, lösliche Tumor-Nekrosefaktor-Rezeptoren) Mediatoren, Anstieg proinflammatorischer Zytokine (IL-12 und Interferon-?), Reduktion der Endothel- (E-Selektin) und Granulozytenaktivierung (CD11b, CD64), Reduktion der T-Helfer- und Suppressorzellzahl und der eosinophilen und basophilen Granulozyen, die Monozytenzahl stieg an und die neutrophilen Granulozyten sowie die Gesamtleukozytenzahl blieben unverändert. Parameter der unspezifischen (Respiratory Burst, Phagozytose) und der spezifischen Immunreaktion (HLA-DR auf Monozyten, Antigenpräsentation) wurden nicht oder nicht wesentlich supprimiert, die Phagozytosefähigkeit von Monozyten nahm zu. Eine Beendigung der HC-Therapie führte zu ausgeprägten hämodynamischen und immunologischen Rebound-Phänomenen. Die Wirkung von niedrig dosiertem HC im septischen Schock kann daher als kreislaufstabilisierend und immunmodulatorisch charakterisiert werden, Zeichen einer ausgeprägten Immunsuppression fanden sich nicht. / In a prospective, double-blind, randomised, placebo-controlled cross-over study, hemodynamic and immune effects of a three-day adjunctive treatment with low doses of hydrocortisone (HC) (100 mg bolus followed by 10 mg per hour) were investigated in forty patients with septic shock. HC-therapy induced a rise of mean arterial pressure and systemic vascular resistance and a decline of cardiac index and heart rate without altering pulmonary vascular resistance. Both, nitrite/nitrate levels (nitric oxide formation) and cathecholamine requirement were reduced. Immune responses were complex and included: reduction of proinflammatory (interleukin-(IL)-6, 8) and antiinflammatory (IL-10, soluble tumor necrosis factor receptors) mediators, an increase of proinflammatory cytokines (IL-12 and interferon-?), a reduction of endothelial (E-selectin) and granulocyte activation (CD11b, CD64), and a decrease of T-helper and suppressor cells as well as eosinophil and basophil granulocytes; monocytes increased and total granulocyte and leukocyte counts remained unaltered. Parameters of innate (respiratory burst, phagocytosis) and adaptive immune responses (HLA-DR-expression on monocytes, antigen presentation) were not essentially affected, monocyte phagocytosis rather increased. HC-withdrawal induced marked hemodynamic and immunologic rebound effects. In conclusion, effects of low dose HC-therapy in septic shock is characterised by hemodynamic stabilisation and immunomodulation, without inducing severe immunosuppression.

Zugl.: Berlin, Humboldt-University, Diss., 2006.

Minn., Univ. of Minnesota, Diss.--Minneapolis, 2004. / Kopie, ersch. im Verl. UMI, Ann Arbor, Mich. - Enth. 2 Beitr.

Bei Patienten mit ARDS führt eine selektive pulmonale Vasodilatation durch inhaltives NO (iNO) zu einer Shuntreduktion. Die zusätzliche Gabe eines selektiven pulmonalen Vasokonstriktors führt zu einer additiven Verbesserung der Oxygenierung. Die Anzahl der NO-Responder ist bei vorliegender Sepsis reduziert. Es ist bekannt, dass hemoglobin based oxygen carriers (HBOC) durch NO-Scavenging einen pulmonalarteriellen Druckanstieg bewirken und dass dieser Effekt durch iNO antagonisierbar ist. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine generalisierte Vasokonstriktion durch ein HBOC die Effektivität einer iNO-Therapie in einem Modell von ARDS mit LPS-induziertem Schock erhöht. Hierzu wurde bei 40 narkotisierten und instrumentierten Ratten mittels VILI und alveolärer Lavage ein stabiles ARDS etabliert und anschließend 1,5mg/kg LPS i.v. verabreicht. Es wurden 4 Versuchsgruppen gebildet: 1) und 3) erhielten 5ml/h HES10%, 2) und 4) 5ml/h Hämoglobin-glutamer 200 (Oxyglobin HBOC 301), 3) und 4) erhielten anschließend iNO. Die bekannten hämodynamischen Effekte eines HBOC und die Reduktion dieses Blutdruckanstiegs durch iNO wurden erstmals im ARDS mit LPS-induziertem Schock nachgewiesen. Zum Versuchsende zeigte keine Gruppe eine signifikante Änderung des MAP im Vergleich zum Ausgangspunkt. Bei alleiniger iNO-Therapie fiel der RVP (36,2 [30,0; 41,1] vs. 30,6mmHg [18,4; 36,3], p<0,05) und der PaO2 stieg von 82,6 [65,1; 107,3] auf 176,5mmHg [89,4; 207,5] (p<0,05). Die Kombination aus HBOC und iNO zeigte einen nicht signifikanten Abfall des RVP (32,8mmHg [28,5; 47,2] vs. 29,4mmHg [17,6; 49,1]) und Anstieg des PaO2 (65,76mmHg [61,0; 86,6] vs. 86,8mmHg [54,2; 203,0]). Es ergab sich kein additiver Effekt auf die Oxygenierung, wie er für pulmonale Vasokonstriktoren beschrieben ist. Eine Ursache dafür könnte die hohe endogene NO-Produktion nach LPSGabe sein, sodass die NO-Scavanging Kapazität im kombinierten Modell nicht ausreicht. Zukünftig sollte untersucht werden, ob dieser Effekt mit einer höheren Dosierung des HBOC erreichbar ist.

Ziel der vorliegenden Promotionsarbeit war die Untersuchung von Sepsis-assoziierten Veränderungen des Arachidonsäure (AA)-Metabolismus und die Identifikation differentiell regulierter AA-Metabolite mit Prüfung ihres diagnostischen Potentials bei Patienten mit Sepsis unter Anwendung eines in-vitro Lipopolysaccharid (LPS) Vollblutaktivierungs-Modells. In Zellüberständen von nicht-aktiviertem und LPS-aktiviertem Heparinblut (25 Sepsis- Patienten, 15 Gesunde) wurden AA-Metabolite mittels Flüssigkeitschromatographie-Tandem- Massenspektrometrie analysiert. In einer unabhängigen Kohorte (10 Sepsis-Patienten, 3 Gesunde) wurden nach RNA-Isolation aus Zellmaterial zusätzlich Target-Gene des AAMetabolismus (Cyclooxygenase (COX)-2 und mikrosomale Prostaglandin-E-Synthase (mPGES)-1 mittels quantitativer Reverse Transkriptase-Polymerase Kettenreaktion (RT-PCR) untersucht. Es konnte eine differentielle Freisetzung von AA, AA-Analoga und der COX-assoziierten Metabolite Prostaglandin (PG) E2, 11-Hydroxyeicosatetraensäure (HETE) und Thromboxan (TX) B2 zwischen Patienten und gesunden Kontrollpersonen gezeigt werden. Sepsis-Patienten wiesen dabei gegenüber Gesunden eine deutlich reduzierte Freisetzung von AA und den COXassoziierten Metaboliten 11-HETE und PGE2 auf. Das Ausmaß der reduzierten Mediatorenfreisetzung bei Sepsis-Patienten war mit der Schwere der Erkrankungssymptomatik und dem klinischen Outcome assoziiert. Auf Genexpressionsebene zeigte sich eine reduzierte Induzierbarkeit der COX-2 mRNA-Expression bei Sepsis-Patienten gegenüber Gesunden, jedoch eine erhaltene Induzierbarkeit auf der Ebene der mPGES-1.:I Bibliographische Beschreibung………………………………………………………2 II Abkürzungen……………………………..……………………………………………4 III Einleitung 1. Epidemiologie und Definition der Sepsis……………………………………………..…6 2. Pathophysiologie der Sepsis……………………………………………………………..7 3. Stellenwert und Limitationen labordiagnostischer Marker bei Sepsis…………………..8 4. Eicosanoide und Sepsis…………………………………………………………………10 5. In-vitro LPS Vollblutaktivierungs-Modell für die Prüfung der Eicosanoidantwort auf Genexpressions- und Mediatorenebene……………..................12 6. Bestimmung von Eicosanoiden mittels LC-MS/MS........................................................16 7. Zielstellung der Arbeit……………………………………………………………….....18 IV Publikation…………………………………………………………….......................19 V Zusammenfassung der Arbeit………………………………………………………29 VI Literatur……………………………………………………………………………...32 VII Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit.………..…………….....35 VIII Lebenslauf………………………………………………………………………........36 IX Spezifizierung des wissenschaftlichen Beitrages zur Publikation...........................38 X Danksagung………………………………………………………………………......39

Die koronare Herzkrankheit ist trotz wachsendem Lebensstandard und aller präventiven medizinischen Maßnahmen nach wie vor von hoher medizinischer und ökonomischer Bedeutung. Die Akutform stellt das akute Koronarsyndrom dar. Komplizierend kann sich im Rahmen eines akuten Koronarsyndroms ein kardiogener Schock manifestieren, welcher die häufigste Todesursache für Patienten mit akutem Myokardinfarkt nach Aufnahme ins Krankenhaus darstellt. Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung von Risikofaktoren für die Krankenhaus- sowie Langzeitmortalität bei der chirurgischen Revaskularisation von Patienten mit akutem Koronarsyndrom und komplizierendem kardiogenen Schock. Wir führten hierfür eine retrospektive Datenanalyse an 302 konsekutiven Patienten durch, welche im akuten Koronarsyndrom und kardiogenen Schock mittels aortokoronarer Bypassoperation therapiert wurden. Insgesamt wurden 44 präoperative, 18 intraoperative und 28 postoperative binäre Items analysiert. Wir konnten zeigen, dass bei den Höchstrisiko-Patienten die Letalität stark vom präoperativen Risikoprofil und dem Ausmaß des kardiogenen Schocks abhängt. Insbesondere der präoperative Einsatz einer IABP sowie die Verwendung der linken Arteria mammaria als Bypassgefäß wirkten sich positiv aus. Das gute Langzeit-Ergebnis demonstriert den Benefit einer chirurgischen Revaskularisation bei den Patienten mit akutem Koronarsyndrom und kardiogenen Schock mit anderenfalls schlechter Prognose.

Die Beschleunigung von Elektronen im Wechselwirkungsbereich hochintensiver Laserfelder mit einem Plasma wird als mögliche Alternative zu konventionellen Radiofrequenz basierten Beschleunigerkonzepten gehandelt. Die gezeigten Experimente sind die ersten Versuche zur Laser getriebenen Elektronenbeschleunigung am Max Born Institut. Im Rahmen dieser Dissertation konzentriere ich mich auf kontrollierte Injektion und es werden zwei verschiedene Methoden gezeigt. Die erste demonstrierte Variante einer stimulierten Injektion ist die Ionisationsinjektion, welche typischerweise zu einem kontinuierlichen Elektroneneinfang über einen ausgedehnten Bereich entlang der Propagation des Lasers führt. Die injizierten Elektronen werden dadurch über unterschiedliche Längen beschleunigt, was zu einem breiten Energiespektrum des beschleunigten Eletronenpaketes führt. Die zweite untersuchte Injektionsmethode basiert auf einem Überschallphänomen, welches eine quasi-instantane Injektion ermöglicht. Wird ein Überschall-Gasfluß durch eine scharfe Kante gestört, bildet sich ein scharfer Dichteübergang, bekannt als Schock Front, durch welchen eine Injektion stimuliert werden kann. Es wurde gezeigt, dass die Machzahl der Düse bzw. die Übergangshöhe der Schock Front dazu benutzt werden können, die injizierte Ladungsmenge zu kontrollieren. Eine Erhöhung der Ladungsmenge ist dabei mit einer Erhöhung der Energiebreite verknüpft. Es wurden Elektronenstrahlen demonstriert mit weniger als 2% Energiebreite bei einer Maximalenergie von 300MeV und 5 pC Ladung. Es zeigte sich, dass sowohl bei Shock-Front Injektion als auch bei Ionisationsinjektion die emittierte Ladung pro Energieintervall und Raumwinkel konstant blieb, bei einem Wert von (0.021+-0.001) pC/MeV/mrad^2. Dass sowohl eine kontinuierliche als auch eine instantane Injektion dieselbe Korrelation zwischen Ladung, Divergenz und Energiebreite aufweisen, lässt darauf schließen, dass es sich um eine Eigenschaft der Plasmawelle selbst handelt. / The acceleration of electrons in intense laser fields interacting with a plasma is widely considered as a possible alternative to conventional RF-based accelerator concepts. The presented measurements are the first demonstration of Laser Wakefield Acceleration at the Max Born Institut and a setup was build to perform the described experiments. This thesis focuses on controlled injection and two different methods will be compared. The first method of stimulated injection, presented in this thesis, is ionization injection, which typically causes electron trapping over an extended laser propagation distance. As electrons become injected at different positions, electrons will be accelerated over different distances, yielding a wide energy spread in the emitted electron beam. The second stimulated injection method utilizes a supersonic phenomenon called shock front to stimulate a quasi-instantaneous injection. When a supersonic gas flow is disturbed by a sharp edge, a shock front is created and injection is stimulated at the crossing of the propagating laser pulse and the shock-front region. It is found that the Mach number of the flow or the density transition in the shock front respectively, can be used to tune the total charge injected. This increase in total charge comes at the expense of an increased energy spread. Electron beams are demonstrated with an energy spread of less than 2% at peak energies of 300MeV with 5 pC of charge. For the ionization injection as well as for the shock-front injection it is found, that the charge per energy interval and solid angle is constant and amounts to (0.021+-0.001) pC/MeV/mrad^2 for all observed electron beams. The continuous injection and the quasi-instantaneous injection yield the same correlation between charge, divergence and energy spread. This implies that this correlation is a property of the wakefield structure itself.

Der septische Schock geht bis heute mit einer hohen Mortalität einher und stellt für die Intensivmedizin ein schwer beherrschbares Krankheitsbild dar. Er ist die häufigste Todesursache auf nicht kardiologischen Intensivstationen und es wird davon ausgegangen, dass der Anteil septischer Patienten relativ wie absolut zunehmen wird. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, den Einfluss von Hydrokortison auf die Schockdauer und die Wirkung von Hydrokortison in Abhängigkeit der Nebennierenrindenfunktion sowie den Einfluss auf die Morbidität, gemessen am SOFA-Score zu untersuchen. Es wurden 41 Patienten mit frühem septischem Schock in eine doppelblinde, placebokontrollierte, randomisierte Studie eingeschlossen. Zur Beurteilung der Nebennierenfunktion wurde vor Beginn der Studie ein ACTH-Test durchgeführt und je nach Anstieg wurden die Patienten in „Non-Responder“ und „Responder“ unterteilt. Es zeigte sich, dass Hydrokortison zu einer signifikanten Verkürzung der Schockdauer führte. Die Frage nach dem unterschiedlichen Effekt von Hydrokortison bei „Respondern“ und „Non-Respondern“ konnte nicht abschließend geklärt werden; es zeigte sich bei den „Respondern“ und „Non-Respondern“, die Hydrokortison erhalten hatten, ein Trend zu einer kürzeren Schockdauer, der aber keine statistische Signifikanz erreichte, vermutlich weil die Gruppengröße durch die Aufteilung zu klein wurde. Die vorliegenden Ergebnisse sind insofern mit anderen Studien kongruent, bedürfen aber noch der weiteren Abklärung in Studien mit größeren Patientenkollektiven. Der SOFA-Score war unter Hydrokortison in den ersten 48 Stunden signifikant reduziert. In anderen Studien war dies mit einer geringeren Mortalität assoziiert. Die Behandlung mit Hydrokortison reduziert also die Schockdauer und stellt eine wichtige Therapierationale zur Vorbeugung des sepsis-induzierten Organversagens dar. / Up to the present day septic shock is often accompanied with high mortality. For the medical intensive care field it is a hardly controllable disease pattern. Septic shock is the most frequent cause of death at non-cardiological intensive care units. It is believed that the number of septic patients will increase relatively as well as absolutely. The aim of this paper was to examine the influence of hydrocortisone on shock duration, the effect of hydrocortisone dependent on the adrenal function and the influence on morbidity, measured with SOFA score. 41 patients with early septic shock participated in a double-blind, placebo-controlled, randomised study. In the beginning of the study an ACTH-test was conducted in order to assess the adrenal function. Dependent on the increase of ACTH, the patients were classified into "non-responder" and "responder". It became apparent that hydrocortisone leads to a significant reduction of shock duration. The question about the different effect of hydrocortisone on “responder“ and “non-responder“ could not cleared up conclusively. “Responder“ and „non-responder“ who received hydrocortisone showed a trend towards shorter shock duration. There was, however, no statistic significance, probably because the groups became too small because of the division. The present results are insofar congruent with other studies, but they need further clarification through studies with bigger patient groups. For those using hydrocortisone the SOFA score was significantly reduced during the first 48 hours. In other studies this fact was associated with less mortality. The treatment with hydrocortisone therefore reduces the shock duration and is an important therapy rationale for the prevention of septic induced multi-organ failure.

Bei IL-10 handelt es sich um ein antiinflammatorisches Zytokin, dessen immunmodulatorische Effekte bereits in zahlreichen Studien aufgezeigt werden konnten. Ziel dieser Studie war, die Unterschiede in der systemischen Inflammation und Organdysfunktion an Mäusen zu untersuchen, die nach Induktion eines hämorrhagischen Schocks, entweder inhalativ oder systemisch, mit IL-10 behandelt wurden. Männliche C57/BL6 Mäuse (6 Tiere pro Gruppe) wurden für 1.5 Stunden blutdruckkontrolliert in einen hämorrhagischen Schock versetzt. Nach anschließender Volumensubstitution wurde ihnen inhalativ oder intraarteriell rekombiniertes Maus - IL-10 verabreicht. Nach einer Gesamtversuchsdauer von 6 - bzw. 24 Stunden erfolgte die Tötung der Tiere. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die lokale und systemische Verabreichung von IL-10 das Zytokinprofil der systemischen Inflammationsantwort unterschiedlich beeinflusst. Die Lunge kann durch inhalative Gabe von IL-10 geschützt werden, ohne die systemische Inflammationsantwort zu beeinflussen.