Therapeutische Bedeutung eines Angiopoietin-1 Mimetikums für den beatmungsassoziierten Lungenschaden in der murinen Pneumokokkenpneumonie

Die ambulant erworbene Pneumonie (community, acquired pneumonia, CAP), vorwiegend verursacht durch Streptococcus pneumoniae (S. pn.), ist weltweit eine häufige Todesurache. Trotz adäquater antibiotischer Therapie kann die Pneumokokkenpneumonie zu pulmonaler endothelialer Hyperpermeabilität führen und somit ein potentiell tödliches Lungenödem und ein akutes Lungenversagen (Acute respiratory distress syndrome, ARDS) auslösen. Dieses Krankheitsbild erfordert häufig eine maschinelle Beatmung (mechanical, ventilation, MV), welche die Lunge zusätzlich schädigt (Ventilator-induced lung injury, VILI). Die Angiopoietin-1 vermittelte Tie2-Rezeptor Aktivierung stabilisiert das Endothel und reduziert die vaskuläre Hyperpermeabilität, ebenso wie der PEGylierte (Polyethylenglycol) Tie2-Agonist Vasculotide (VT). Kürzlich konnte gezeigt werden, dass VT die pulmonale Hyperpermeabilität in der murinen Pneumokokkenpneumonie reduziert. Das Ziel dieser Arbeit war festzustellen, ob VT den Lungenschaden in S. pn. infizierten und maschinell ventilierten Mäusen reduzieren kann. Die Mäuse wurden transnasal entweder mit S. pn. infiziert oder erhielten das gleiche Volumen Phosphat gepufferter Salzlösung. Nach 22 h wurden sie mit Ampicillin und VT oder jeweils den Kontrolllösungen behandelt. 24 h post infectionem (p.i.) begann eine 6-stündige Beatmungsphase mit einer 2. Dosis VT 28,5 h p.i. Anschließend wurden die pulmonale Hyperpermeabilität, Immunantwort und bakterielle Last quantifiziert. Zusätzlich erfolgte eine histologische Untersuchung bezüglich Lungenveränderungen sowie Multiorganversagen (MOV) durch Pneumonie und VILI. Das MOV wurde außerdem anhand der Plasmakonzentrationen von Markern des Organversagens beurteilt. Zuletzt wurden sowohl die Tie2-Genexpression als auch die Phosphorylierung von Tie2 und p38 evaluiert. Ampicillin reduzierte die systemischen Zytokinkonzentrationen und die Bakteriämie, ohne die endotheliale Permeabilität in ventilierten, S. pn. infizierten Mäusen zu beeinflussen. VT veränderte weder die Immunantwort noch die bakterielle Last, jedoch konnte die Kombinationstherapie aus VT und Ampicillin die pulmonale Hyperpermeabilität, den histologischen Lungenschaden und die Ödembildung signifikant reduzieren. Ein MOV war weder histologisch noch laborchemisch zu detektieren, sodass keine Aussage über die Effekte von VT auf MOV getroffen werden konnte. Die S. pn. Infektion und / oder MV verringerten die pulmonale Tie2-Expression, die durch VT Therapie nicht wiederhergestellt wurde. Des Weiteren war die Tie2 und p38 Phosphorylierung in VT-behandelten Mäusen nicht erhöht. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass eine adjuvante VT-Therapie den beatmungsassoziierten Lungenschaden in der schweren Pneumokokkenpneumonie reduzieren könnte.Community acquired pneumonia (CAP), commonly caused by Streptococcus pneumoniae (S. pn.), is a significant cause of mortality worldwide. Despite adequate antibiotic treatment, pneumococcal pneumonia is able to provoke pulmonary endothelial hyperpermeability leading to potentially lethal lung edema and acute respiratory distress syndrome (ARDS). This condition often requires mechanical ventilation (MV) causing additional damage to the lung (Ventilator-induced lung injury; VILI). Angiopoietin-1 mediated Tie2-receptor activation stabilizes the endothelial barrier and reduces vascular hyperpermeability. The PEGylated (polyethyleneglycol) Tie2-agonist Vasculotide (VT) mimics Angiopietin-1 effects. Moreover, it has recently been shown that VT reduces pulmonary hyperpermeability in murine pneumococcal pneumonia. The aim of this study was to investigate whether VT could ameliorate lung injury in S. pn. infected and mechanically ventilated mice. Mice were infected transnasally with S. pn. or received an equal amount of phosphate buffered saline. After 22 h they were treated either with or without Ampicillin +/- VT. At 24 h post infection, mice were subjected to six hours of MV with a second dose of VT at 28.5 h post infection. Afterwards pulmonary hyperpermeability, immune cell response and bacterial load were quantified. Additionally, histological analysis was performed to evaluate pathomorphological lung changes as well as multiple organ failure (MOF) due to pneumonia and VILI. MOF was further assessed by measuring plasma levels of markers for organ failure. Finally, Tie2 gene expression as well as Tie2 and p38 phosphorylation were evaluated. Ampicillin reduced systemic cytokine levels and bacteremia without affecting endothelial permeability in ventilated and S. pn. infected mice. VT did not alter local or systemic immune responses or bacterial burden. Interestingly, combination treatment with Ampicillin and VT significantly reduced pulmonary hyperpermeability, histological lung damage and edema formation in S. pn. infected and mechanically ventilated mice compared to mere antibiotic therapy. MOF was not detectable in any of the groups, neither histological nor in blood levels of markers for liver or kidney damage, therefore effects of VT therapy on MOF could not be determined. S. pn. Infection and / or MV lowered Tie2 gene expression in the lung, which was not restored by VT treatment. Furthermore, Tie2 and p38 phosphorylation was not enhanced in VT treated mice. These results suggest that adjunctive therapy with VT may reduce ventilator induced lung injury in severe pneumococcal pneumonia