Impact of Tempol administration on the functional capillary density and leucocyte adherence in experimental endotoxemia

Mit einer Inzidenz von 11% stellt die Sepsis in Deutschland die dritthäufigste Todesursache dar. Bei den über 90% der septisch Erkrankten kann als Ursache ein bakterielles Geschehen nachgewiesen werden. Vor allem daraus resultierende Störungen der Mikrozirkulation führen letztendlich zum Multiorganversagen. Im Mittelpunkt des Entstehens einer endothelialen Dysfunktion stehen die Leukozyten. Durch Freisetzung von Zytokinen, reaktiven Sauerstoffspezies und anderer Mediatoren sowie deren nachfolgende Interaktion wird die Schädigung in der mikrovaskulären Endstrombahn vorangetrieben und führt letztlich zu einer Zell- und Gewebeschädigung, deren Resultat ein Multiorganversagen darstellen kann. Das antioxidativ wirkende Superoxiddismutasemimetikum Tempol zegte in verschiedenen experimentellen Studien positive Effekte auf die Mikrozirkulation und die Inflammationsreaktion im Rahmen eines induzierten septischen Geschehens. Schwerpunkt dieser Arbeit war die Beurteilung der Effizienz von Tempol als Antioxidans bei Vorliegen einer tierexperimentell erzeugten Sepsis. Im Mittelpunkt stand die Beurteilung der intestinalen Mikrozirkulation, insbesondere der funktionellen Kapillardichte und der Leukozyten- Endothel- Interaktion. Es wurde ein Tiermodell an der Ratte gewählt, da eine Untersuchung der Mikrozirkulation des Intestinums in klinischen Untersuchungen kaum möglich ist.Es wurde die Wirkung von Tempol bei einer Lipopolysaccharidbelastung von 10 mg/kg Körpergewicht untersucht. Die Beurteilung der Mikrozirkulation wurde mittels Intravitalmikroskopie durchgeführt. Als Parameter der intestinalen Mikrozirkulation wurden die funktionelle Kapillardichte und die Leukozyten- Endothel- Interaktion, als Ausdruck der Leukozytenaktivierung, gemessen.Der Einfluss auf die systemische Entstehung von Oxidationsprodukten wurde durch Kontrollen der Serumwerte von Malondialdehyd,der Peroxidkonzentration, der AOPP, der antioxidativen Kapazität und der oxLDL beurteilt. Weiterhin wurden klinische Parameter zur Kontroll Eine Abnahme der funktionellen Kapillardichte durch Tempol konnte mittels intravitalmikroskopischer Untersuchung nachgewiesen werden. Die temporäre Leukozytenadhärenz in mesenterialen Venolen wurde durch die Gabe von Tempol nicht signifikant beeinflusst. Eine signifikante Reduktion der Anzahl der fest adhärenten Leukozyten konnte unter dem Einfluss von Tempol nachgewiesen werden.Die klinischen Laborparameter wurden durch Verabreichung von Tempol nicht beeinflusst. Sowohl der Nachweis der Wirkung von empol im Hinblick auf die Abnahme der funktionellen Kapillardichte, die Reduktion der fest adhärenten Leukozyten, als auch die gewählten labordiagnostischen Parameter lassen darauf schließen, dass leukozytenunabhängige Effekte im pathophysiologischen Geschehen der Sepsis eine Rolle spielen. Gegebenfalls müssen in weiteren Studienandere labordiagnostische Parameter untersucht werde oder die Parameter über einen längeren Zeitraum erfasst werden, da mögliche signifikante Unterschiede dann in Erscheinung treten.The increase of ordinary age population diseases with a high mortality rate like severe sepsis comes to the fore especially in the view of economical aspects. With an incidence of 11 % represents the severe sepsis the third frequently cause of mortality in Germany. Within more than 90% of septic patients bacterial events can be proved as a cause. Above all microcirculation dysfunktion leads in the end to the „multiple organ dysfunction syndrome“. In the centre of the endothelia dysfunction are the leucocytes. The damage is caused by the emission of cytikines, reaktive oxygen species and other mediators, as well as their following interactions in the terminal microvascular bed. It leads in the end to cell and tissue damage and results in a multi organ failure. The antoxidative effect of superoxide dismutase mimetic Tempol was proven in different other experimental studies and showed positive effects on the microcirculation and th inflammation reaction within experimental sepsis. Main focus of this work was to evaluate the effeciency of Tempol as an antioxidant substance using an animal sepsis model. Intestinal microcirculation, in particular the functional capillary density and the leukocyte- endothel-interaction, were analyzed. An animal sepsis model of the rate was chosen, because an investigation of the microcirculation of the intestinum is hardly possible in clinical investigations. In this study the endotoxemia was induced by a lipopolysaccharid infusion of 10 mg/ kg body weight. The investigation of the microcirculation was performed by intravital videomicroscopy. As a parameter of the intestinale microcirculation he functinal capilary density and as a expression of leucocyte activation the leucocyte-endothel-interaction was measured. The influence of Tempol on the oxidative stress in sepsis was estimated by measurement of serum levels of Malondialdehyd, peroxidconcentration, advanced oxidation protein products, antioxidative capacity and oxidized low- density lipoprotein. Furthermore clinical parameters as heart rate, lood pressure and respiratory rate were recorded. A significant decrease of the functional capillary density due to the administration of Tempol could be proved by intravital microscopy. The temporary leukocyte adherence in mesenterial venules was not influencend by Tempol. A significant reduction of the number of the firmly adherent leucocytes could be proved under the influence of Tempol. The clinical parameters; white blood cell count, Malondialdehyd concentration, peroxid concentration, advanced oxidation protein products, the antioxidative capacity and oxidized low density lipoprotein were not influenced by the administration of Tempol. In this study a decrease of the functional capillary density and the reduction of firmly adherent leucocytes due to the administration of Tempol in experimental sepsis were proven. Further investigations must show if there are other diagnostic parameters showing the effects of Tempol and if maybe a higher dosage of empol or a longer observation time can bring out more effects