Einleitung: Der Ischämie/Reperfusionsschaden (I/R) ist die wesentliche Ursache des frühen Transplantatversagens nach Lebertransplantation (LTx). Fettlebern sind dabei besonders betroffen. Freie Sauerstoffradikale spielen bei der Pathogenese eine zentrale Rolle. Die Morphologie der so versagenden Transplantatleber ist charakterisiert durch Entzündung, Nekrose und Apoptose. Endogene Radikalfänger wie die Superoxiddismutase (SOD), nicht aber exogen zugefuhrte, bauen freie Radikale ab. Das Ziel der vorgelegten Studien war es, im Modell der LTx von gesunden und verfetteten Lebern in der Ratte mittels adenoviralem Gentransfer von SOD den I/R zu vermindern, die Überlebensrate zu erhöhen und zugrunde liegende Mechanismen aufzuzeigen. Methoden: Bei Experimenten mit verfetteten Lebern wurde eine ausgeprägte Steatose der Spenderlebern durch Füttern einer Ethanol- und fettreichen Diät (Lieber-DiCarli) erzeugt. Explantierte Lebern wurden für 24 h konserviert und orthotop transplantiert. Einigen Spendern wurde 72 h vor Organentnahme Cu/Zn-SOD enthaltendes Adenovirus (Ad.SOD1) i.v. appliziert. Als Kontrollen dienten Fettlebern, welche mit dem Gen von b-Galaktosidase (Ad.lacZ) transfiziert wurden, oder aber gesunde Lebern. Untersuchungsparameter waren neben Transfektionsparametern die Transaminasen, histopathologische Morphologie, Überlebensraten, sowie die Aktivierung von Transkriptionsfaktoren und deren Kinasen. Freie Radikale wurden in der Galle mittels Elektronenspin-Resonanz-Spektroskopie nachgewiesen. In weiteren Experimenten wurden auch die mitochondriale und die extrazelluläre Isoform hinsichtlich ihrer protektiven Wirkung untersucht. Ebenso wurde die Auswirkung der freien Radikale auf die Regeneration nach Teillebertransplantation untersucht. Ergebnisse: 72 h nach Injektion von Ad.lacZ exprimierten etwa 80% aller Hepatozyten die b-Galaktosidase. In der Ad.SOD1 Gruppe war die Genexpression 3-fach, die Aktivität 12-fach erhöht. Im Vergleich zu den unbehandelten oder Ad.lacZ infizierten Empfängern von Fettlebern, stiegen die Transaminasen um etwa 50% bei der Ad.SOD1 Gruppe an. Alle Empfänger von Ad-SOD1 behandelten Fettlebern überlebten, hingegen nur 10% der Ad.lacZ Gruppe. Etwa 35% der Hepatozyten von Fettlebern waren nekrotisch, jedoch nur 10% in Ad.SOD1-behandelten Fettlebern. Ad.SOD1 halbierte die Freisetzung von freien Radikalen und minimierte die Aktivierung von NF-kB. Die Aktivität der Kinase IKK wurde nicht reduziert, der Anstieg der Aktivität von JNK jedoch komplett inhibiert. Die Freisetzung von TNFa wurde nicht beeinflußt. Als wirksamste Isoform hat sich die zytosolische erwiesen, die extrazelluläre ist nach Überexpression ohne protektive Wirkung. Die Leberregeneration läßt sich nach Transplantation durch SOD-Überexpression massiv anregen und das Organversagen bei kritischer Leberzellmasse vermeiden. Schlußfolgerung: Diese Studie zeigt erstmals die Wirksamkeit einer neuen Strategie zur Organprotektion fur gesunde Lebern und Fettlebern. Die Eliminierung von Sauerstoffradikalen spielt bei der Pathogenese eine Schlüsselrolle. Der adenoviraler Gentransfer von SOD stellt ein gangbares therapeutisches Verfahren für die Zukunft dar, um auch marginale, verfettete Organe vor reperfusionsbedingtem Versagen zu schützen. Dabei ist die zytosolische SOD am effektivsten. Auch bei der Teilleber-Transplantation ist diese Therapieform erfolgversprechend. / Background: Oxygen-derived free radicals play a central role in pathomechanisms of reperfusion injury after organ transplantation, and fatty livers are particularly susceptible. Endogenous radical scavenger systems such as superoxide dismutase (SOD) degrade toxic radicals; however, SOD is degraded rapidly when given exogenously. Therefore, the hypothesis that treatment of the donor liver with an adenoviral vector encoding the Cu/Zn-SOD gene (Ad.SOD1), or the Mn-SOD gene or the ec-SOD gene would lead to permanent gene expression and therefore protect the organ against injury and increase survival in a rat model of liver transplantation including fatty livers was tested. Transplantation of reduced-size livers may lead to a hypermetabolic state and increased production of oxygen radicals. Since oxygen radicals may cause liver injury and impair liver regeneration, we tested the hypothesis that overexpression of superoxide dismutase (SOD) in reduced-size livers (RSL) would accelerate regeneration and reduce injury in a rat model of transplantation of RSL. Methods: Donors received chow diet (untreated), high-fat diet, or ethanol-containing high-fat diet. Some donors were infected with Ad-SOD1, while untreated grafts and livers infected with the indicator gene lacZ encoding bacterial b-galactosidase (Ad.lacZ) served as controls. Some livers were harvested 72 hours later, reduced to 45% of weight, and transplanted. After liver transplantation, SOD activity and protein expression in liver, survival, histopathology, release of transaminases, free radical adducts in bile and activation of NF-kB, IkB kinase (IKK), Jun-N-terminal kinase (JNK) and TNFa were evaluated. Moreover, in transplanted split-livers regeneration was evaluated by Brdu-staining, and measurement of cyclinD1 and p21. Results: Approximately 80% of hepatocytes expressed b-galactosidase 72h after injection of Ad-lacZ. Moreover, SOD1 gene expression and activity were increased 3- and 10-fold in the Ad-SOD1 group, respectively. Following transplantation, 20-25% of rats treated with Ad.lacZ survived. In contrast, all SOD1-treated animals survived. Transaminases measured 8h after transplantation in Ad-SOD1 rats were only 40% of those in controls which increased 40-fold above normal values. Approximately 20% of hepatocytes in untreated and Ad.lacZ-infected organs were necrotic 8h after reperfusion, whereas necrosis was nearly undetectable in grafts from rats treated with Ad.SOD1. Free radical adducts were increased 2-fold in the ethanol group compared to untreated controls. Ad.SOD1 blunted this increase and reduced the activation of NF-kB, which was similar in untreated and ethanol-treated groups. Ad.SOD1 did not affect activity of IKK, but JNK activity was blunted. Release of TNFa was not affected. In recipients of Ad.SOD1-RSL survival was dramatically increased (100% vs. 20% in Ad.lacZ-RSL), and peak levels of AST/ALT and bilirubin levels were reduced by 75% and 87.5%, respectively (p

Die Lebendspende von Leberlappen wird in der Zukunft gerade vor dem Hintergrund des stets weiter steigenden Bedarfs und des sich dazu diskrepant entwickelnden Mangels an Leichenorganen zur Transplantation eine zunehmend wichtige Rolle einnehmen, um Patienten im Endstadium einer Lebererkrankung kurativ zu versorgen. Umso mehr spielen Überlegungen zur Gewährleistung insbesondere der Sicherheit für einen gesunden Lebendspender eine Rolle, ohne Risiken für ihn eliminieren zu können. In diese Überlegungen gehen Weiterentwicklungen der Möglichkeiten für die spezielle Evaluation der Leber eines potenziellen Spenders anhand bildgebender Verfahren ein. Hier nehmen Methoden zur präoperativen Abschätzung der Gewichts- und Volumenverhältnisse einer potenziellen Spenderleber und ihrer Lappen einen besonderen Stellenwert ein, da bei entsprechend ungünstigen Voraussetzungen ein gesunder Mensch aus Gründen der Sicherheit für eine Lebendspende nicht in Frage kommt. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand einer prospektiven Studie unterschiedliche Methoden der präoperativen CT-gestützten Volumetrie zur Evaluation von Lebern und ihrer beiden Lappen von potenziellen Lebendspendern auf. Dabei wurde ein neu entwickeltes Volumetrieverfahren klinisch erprobt und mit einem etablierten Verfahren verglichen. Als Referenzgrößen wurden erstmalig gleichermaßen intraoperativ gemessene Gewichte und Volumina der transplantieren rechten Leberlappen herangezogen. Hinsichtlich der auf CT-gestützter Volumetrie basierenden, präoperativen Abschätzung von intraoperativ zu erwartendem Gewicht und Volumen von rechten Leberlappen im Rahmen einer Lebendspende erwies sich das etablierte Verfahren bezüglich des Gewichts dem neu entwickelten Verfahren geringgradig überlegen, während das neu entwickelte Verfahren bezüglich des Volumens gegenüber dem etablierten Verfahren geringgradig besser abschnitt. Darüber hinaus resultierte aus den intraoperativ erhobenen Daten die Erkenntnis, dass die physikalische Dichte von gesundem Lebergewebe bei einer relativ hohen interindividuellen Streuung im Mittel um knapp 12% höher liegt als zumeist angenommen. In Zukunft werden Fortschritte technischer Verfahren sehr genaue virtuelle Trennungen von Lebern in ihre beiden Lappen ermöglichen. Gleichzeitig werden chirurgische Resektionstechniken verfeinert. Sowohl der virtuelle als auch der reale Ansatz haben den Anspruch, die avaskuläre und somit ideale Resektionsfläche zwischen beiden Leberlappen aufzusuchen, um gleichzeitig präoperativ exakte Gewichts- und Volumenabschätzungen zu ermöglichen und intraoperativ Risiken zu minimieren. Welchem dieser beiden Ansätze die stärkste Annäherung an diesen Anspruch oder dessen Vollendung zuerst gelingt, wird sich als Referenzmethode behaupten, an der sich der unterlegene Ansatz wird messen lassen müssen. / The increasing need of cadaveric liver grafts and the scarcity of living related liver transplants (LRLT) will play a critical role in the future treatment of patients suffering from end stage liver disease. Various considerations, including especially a safe outcome for the donor, are essential. However, risks can not be eliminated. These considerations can be influenced in the evaluation of a potential living donor. Accurate methods, including imaging modalities, for the preoperative estimation of the potential donor liver’s weight and volume are essential as an adverse condition would preclude a living donation for safety reasons. This thesis presents different methods of preoperative CT-based volumetric analyses for the evaluation the liver and both its lobes in potential living donors. A newly developed method of volumetric analysis was clinically tested and compared with an established method. Intraoperatively measured weights and volumes of transplanted right hepatic lobes were used as reference values. With regards to the weight, the established method proved to be mildly superior, while the newer method was slightly more accurate for volume. Additionally, it was discovered that the mean density of healthy liver tissue is approximately 12 percent higher than generally assumed but with a relatively high individual variation. Progress in technical methods will render possible very exact virtual divisions of the liver in both of its lobes. Both the virtual and surgical approach have a claim for finding the appropriate avascular and consequently ideal resection plane in order to minimize risks intraoperatively.