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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer spektroskopischen Methode für die medizinische Diagnostik und zielt auf die Einführung neuer analytischer Methoden in die klinische Praxis, die eine höhere Qualität bei der Behandlung von Patienten sowie eine Kostensenkung versprechen. Es wird eine reagenzienfreie infrarotspektroskopische Messmethode vorgestellt, mit der die Konzentrationen bestimmter Inhaltsstoffe von Körper- und anderen Flüssigkeiten quantitativ bestimmt werden können. Dabei kommt das kommerzielle FTIR- (Fourier-Transform Infrarot-) Spektrometer ALPHA der Firma Bruker zum Einsatz, für das eine spezielle ATR- (Abgeschwächte Totalreflexion) Messzelle konstruiert wurde. Diese eignet sich sowohl für Durchflussmessungen bei Volumenströmen von bis zu 1 l/min als auch für diskrete Proben mit einem minimalen Volumen von 10 µl. Die Kombination aus Spektrometer und Messzelle stellt somit ein kompaktes Messgerät dar, das zur Steuerung und Auswertung lediglich einen Computer benötigt und dessen Stabilität ebenfalls Langzeitmessungen erlaubt. Es stellt damit eine Basis für ein neuartiges Medizingerät dar, das auch außerhalb der Laborumgebung und insbesondere in der klinischen Routine von ungeschultem Personal eingesetzt werden kann.
Die quantitative Auswertung der Spektren erfolgt mittels multivariater Kalibrierung und PLS (Partial Least Squares) Regression. Dabei werden für die unterschiedlichen Inhaltsstoffe entsprechende Kalibriermodelle verwendet, die aus einer Reihe sorgfältig ausgewählter Proben erstellt wurden. Die Auswahl bezieht sich dabei vor allem auf einen breiten Konzentrationsbereich und auf möglichst unabhängig voneinander schwankende Konzentrationswerte der Inhaltsstoffe. Es wurden daher sowohl Proben im physiologischen als auch im pathologischen Bereich verwendet. Da die Konzentrationswerte der Kalibrierproben bekannt sein müssen, wurden die Proben mittels konventioneller klinischer Methoden analysiert. Die Genauigkeit dieser Referenzanalytik begrenzt dabei die maximale Genauigkeit der vorgestellten Methode.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Kalibriermodelle für die Inhaltsstoffe Glucose, Harnstoff, Creatinin und Lactat in der Waschlösung bei der Hämodialyse (Dialysat) sowie für die Inhaltsstoffe Glucose, Harnstoff, Cholesterol, Triacylglyceride, Albumin und Gesamtprotein in Vollblut und ebenso für Hämoglobin und Immunglobulin G in hämolysiertem Vollblut erstellt. Im Fall von Dialysat wurden hierfür sowohl künstlich erstellte sowie auch bei realen Dialysebehandlungen von Patienten entnommene Proben verwendet. Für Vollblut wurden bestehende Spektren an das neue Messgerät angepasst und durch Spektren neuer Blutproben erweitert. Die hiermit erreichte Genauigkeit und Präzision genügt in den meisten Fällen bereits klinischen Ansprüchen.
Für Dialysat wird gezeigt, dass mit dem vorgestellten Aufbau bereits kontinuierliche inline-Messungen direkt am Patienten möglich sind und gute Ergebnisse liefern. Dabei wurde sowohl auf eine einfache Anwendbarkeit während der Dialysebehandlung als auch auf eine einfache Bedienung mittels der vorgestellten Software geachtet. Das Gerät lässt sich somit problemlos in den klinischen Alltag integrieren und bietet aufgrund der Reagenzienfreiheit eine kostengünstige Methode zur kontinuierlichen und regelmäßigen Überwachung der Behandlungsverläufe.
Im Fall von Vollblut wird gezeigt, dass Messungen mit einer Probenmenge von 10 µl beispielsweise aus der Fingerbeere prinzipiell möglich sind und ebenfalls reproduzierbare Ergebnisse liefern. Damit steht eine präzise, einfache, kompakte und betriebskostengünstige Methode zur Verfügung, um in kurzer Zeit wichtige Blutparameter quantitativ bestimmen zu können.
Das kompakte und reagenzienfreie Messsystem erlaubt eine Vielzahl von Anwendungen, die insbesondere von den schnellen Analyseergebnissen und den geringen Verbrauchskosten profitieren. Beispielsweise beim Blutspendedienst, beim Hausarzt oder in Seniorenheimen kann die schnelle und einfache Ermittlung der hier untersuchten Blutparameter zur ersten Beurteilung des Patienten dienen und damit die Diagnose erleichtern. Der hohe Probendurchsatz und die vernachlässigbaren Betriebskosten führen in diesem Fall zu einer schnellen Amortisierung der Anschaffungskosten. Auch in Apotheken kann mit einem derartigen System ein erweiterter Service für Kunden angeboten werden.
Aufgrund des geringen Probenvolumens kommt das Messsystem ebenfalls für Anwendungen im Versuchstierbereich in Frage, beispielsweise für die Untersuchung von Mäuseblut in der German Mouse Clinic am Helmholtz Zentrum München. Die der Maus zu entnehmende Blutmenge und damit die Belastung des Tieres kann hierdurch erheblich reduziert werden.
Die Kompaktheit dieses universellen Systems erlaubt es weiterhin, eine Vielzahl anderer Flüssigkeiten zu untersuchen, die bereits erfolgreich infrarotspektroskopisch analysiert wurden. Dazu gehört unter anderem Urin, Bier und Wein.
In der Arbeit wird abschließend ebenfalls gezeigt, dass der Einsatz abstimmbarer Quantenkaskadenlaser zusammen mit der ATR-Technik prinzipiell die Möglichkeit eröffnet, die aufwändigen und teuren FTIR-Spektrometer zu ersetzen. Langfristig ist sowohl mit einer Verkleinerung des Aufbaus als auch mit einem Sinken des derzeit noch sehr hohen Anschaffungspreises zu rechnen. Der bereits verfügbare Abstimmbereich genügt zur Bestimmung der Glucosekonzentration. Eine Erweiterung, beispielsweise durch die Verwendung mehrerer Quantenkaskadenlaser mit unterschiedlichem Abstimmbereich, ermöglicht die Untersuchung weiterer Parameter.
Heparin wird als gerinnungshemmendes Medikament in vielen Bereichen eingesetzt: in niedriger Dosierung wird es vor allem zur Thromboseprophylaxe verwendet, in höheren Konzentrationen kommt es zum Beispiel in der Hämodialyse oder bei herzchirurgischen Eingriffen unter Verwendung der Herz-Lungen-Maschine zum Einsatz, um ein Gerinnen des Patientenblutes zu verhindern. Obwohl Heparin schon seit vielen Jahrzehnten eingesetzt wird, fehlt bis heute eine Methode, mit der sich die Heparin-Konzentration einfach, schnell und kostengünstig während des OP-Verlaufs bestimmen lässt. Vielmehr wird der Zustand des Patientenblutes über Gerinnungsverfahren eingeschätzt, die nur indirekt abhängig von Heparin sind und die von vielen Parametern beeinflusst werden. Eine Überwachung des Heparinspiegels ist mit diesen Methoden nicht möglich. Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn am Ende des Eingriffs die normale Blutgerinnung wiederhergestellt werden soll. Zu diesem Zweck wird Protamin verabreicht, welches das im Patientenblut zirkulierende Heparin binden und damit dessen gerinnungshemmende Wirkung neutralisieren soll. Die Verabreichung des Protamins geschieht jedoch nicht, wie es idealerweise wäre, entsprechend der aktuellen Heparin-Konzentration, da derzeit kein Heparin-Messverfahren existiert. Dies kann eine fehlerhafte Heparin-Neutralisierung zur Folge haben, welche mit weitreichenden Nebenwirkungen, vor allem einer erhöhten Blutungsgefahr, verbunden ist.
Aufgrund dieser Problematik wurde eine streulichtphotometrische Methode (LiSA-H) entwickelt, mit dem die Bestimmung der Heparin-Konzentration einer Patientenprobe während chirurgischen Eingriffen möglich ist. Diese basiert auf der Messung der Intensität des an Heparin-Protamin-Nanopartikeln gestreuten Lichts. Diese Nanopartikel bilden sich, sobald Protamin einer Lösung mit Heparin, z.B. heparinisiertes Blutplasma, zugegeben wird.
Mit Hilfe von analytischer Ultrazentrifugation sowie Rasterkraftmikroskop-Aufnahmen konnten die Größe und die Größenverteilung der Heparin-Protamin-Partikel charakterisiert werden. Beide Methoden zeigten gut übereinstimmende Ergebnisse und lieferten Partikeldurchmesser von etwa 70 – 200 nm.
Um den Prozess der Messung zu optimieren, wurde nach Filtrationsmethoden gesucht, um den zeit- und arbeitsaufwendigen Zentrifugationsschritt zu vermeiden. Dazu wurden Filtermembranen aus verschiedenen Materialien und mit unterschiedlichen Porengrößen getestet, die eine Plasmagewinnung durch Filtration von Vollblut ermöglichen sollten. Leider war dies mit den getesteten Filtersystemen nicht möglich. Dies bleibt jedoch ein aktuelles Thema und wird weiterhin untersucht werden.
Zusätzlich zu der streulichtbasierten Messmethode konnte gezeigt werden, dass über fluoreszenzspektroskopische Methoden die Bestimmung kleiner Heparin-Konzentrationen möglich ist. Dafür wurde Protaminsulfat mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert und die Erniedrigung der Emissionsintensität des fluoreszierenden Protamins nach Zugabe von Heparin beobachtet. Aus dem Grad dieser Intensitätsabnahme lässt sich auf die Heparin-Konzentration schließen. Diese Methode wäre hervorragend dafür geeignet, das streulichtbasierte Verfahren zu ergänzen, das im niedrigen Konzentrationsbereich zunehmend unempfindlich wird. Hierfür müssen jedoch noch einige Messungen durchgeführt werden, um zu zeigen, ob eine Messung auch von Plasma- oder sogar Vollblutproben möglich ist.
Es wurde ein klinischer Prototyp entwickelt, der die Bestimmung der Heparin-Konzentration in einer Blutplasmaprobe während chirurgischer Eingriffe ermöglicht. Dabei wird eine LED mit einem Emissionsmaximum bei 627 nm verwendet und die Streulichtintensität zur Bestimmung der Anzahl und der Größe der Heparin-Protamin-Partikel genutzt. Die Steuerung der Messung sowie die Auswertung der Messdaten werden mit einem Netbook und eigens dafür neu entwickelter Software realisiert. Mit diesem Prototyp lässt sich reproduzierbar aus der Änderung der Streulichtintensität einer Blutplasmaprobe nach Protaminzugabe innerhalb weniger Minuten deren Heparin-Konzentration bestimmen. Es wurde eine Kalibrierfunktion erstellt, mit der es möglich ist, aus der Streulichtintensität die Heparin-Konzentration zu berechnen.
Eine erste Studie im Universitätsklinikum der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt a.M., bei der bei 50 herzchirurgischen Eingriffen unter Verwendung der Herz-Lungen-Maschine parallel zur üblichen Gerinnungsmessung eine Heparin-Bestimmung mit dem neuen Heparin-Assay erfolgte, zeigte, dass es mit diesem Verfahren möglich ist, im OP-Verlauf die Heparin-Konzentration im Patientenblut zu ermitteln. Daraus konnten schließlich weitere Informationen wie die individuelle Geschwindigkeit des Heparin-Abbaus erhalten werden.
Eine zweite Studie in der Kinderkardiologie des Universitätsklinikums Gießen, deren Ergebnisse statistisch noch nicht vollständig ausgewertet sind, wurde ebenfalls mit Erfolg abgeschlossen. Die vorläufigen Ergebnisse zeigten hier, dass sich die Heparin-Abbaukinetik bei Erwachsenen und Kindern deutlich unterscheidet. Zudem zeigte sich, dass die gemessene Gerinnungszeit bei Kindern wesentlich schlechter (nur 30 % der Fälle) mit der gemessenen Heparin-Konzentration korreliert als bei Erwachsenen (etwa 70 % der Fälle).
Validierung einer neuen Messmethode zur direkten Bestimmung der Heparin-Konzentration im Blut
(2012)
In dieser Arbeit wurde ein neues Verfahren zur Heparin-Bestimmung (LiSA-H, light scattering assay of heparin) evaluiert. Dieses wurde an der Universität Frankfurt a. M. am Institut für Biophysik entwickelt und ermittelt erstmals die direkte Heparin-Konzentration im Blutplasma. Durch die Analyse der Lichtstreuung einer Plasmaprobe wird die Bildung von Nanopartikeln aus Heparin und Protamin verfolgt. Die Lichtstreuintensität ist dabei proportional zu der in der Probe enthaltenen Heparin-Plasmakonzentration (Heparin-PK). Das Antikoagulans Heparin wird bei Herz-OPs mit Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM) verwendet und soll perioperativ eine lutgerinnselbildung in der HLM, sowie Thromboembolien im Patienten verhindern. Am OP-Ende wird die Wirkung durch Protamin antagonisiert, um eine suffiziente Gerinnung wieder herzustellen. Das derzeitige Gerinnungsmanagement basiert auf einem indirekten Messverfahren, der ACT (activated clotting time), welches starken Störeinflüssen, wie z.B. der Hypothermie, Hämodilution und bestimmten Medikamenten unterliegt. Durch die mögliche Falschdosierung der beiden Medikamente, steigt die Gefahr einer Blutung und Thrombose. LiSA-H soll in Zukunft eine zuverlässigere und kostengünstige „point of care― Analyse der Gerinnung und hierdurch eine gezielte Dosierung von Heparin und Protamin ermöglichen, die die Komplikationsrate verringert. In der vorliegenden Studie handelt es sich um eine offene, nicht kontrollierte, prospektive Multicenter-Studie, die mit 50 Patienten am Universitätsklinikum Frankfurt a.M. und 30 Patienten am Kinderherzzentrum Gießen durchgeführt wurde. Es wurde gezeigt, dass die durchschnittliche perioperative Heparin-PK bei Erwachsenen und Kindern bei ca. 5,4 I.E./ml liegt. Es wurde nachgewiesen, dass die Heparin-Clearance bei Kindern (~113 Min.) um das zweifache im Vergleich zu Erwachsenen (~254 Min.), erhöht ist. Besonders hervorzuheben ist die hohe Fehlerquote der ACT-Messung, die bei Erwachsenen in bis zu 1,8 % und bei Kindern in bis zu 20 % der Messungen keinen aussagekräftigen Wert lieferte. Das bedeutet, dass bei Kindern während einer OP bis zu zwei und bei Erwachsenen bis zu drei Stunden keine Information über den aktuellen Gerinnungszustand vorlag. Um eine Validierung der Messergebnisse vorzunehmen, wurden Rückstellproben mit dem Standardlaborverfahren PiCT (Prothrombinase induced clotting time) gemessen. Die Daten aus dem PiCT korrelieren mit den Ergebnissen aus der LiSA-H-Messung wesentlich besser (r² = 0,80), als mit der herkömmlichen ACT-Messmethode (r² = 0,57). Die ermittelten Heparin-PK und die ACT-Werte während einer OP wurden in Chronogrammen dargestellt. Es wurde gezeigt, dass in 30 % der OPs bei Erwachsenen und in 60 % bei Kindern die Messdaten aus der ACT und LiSA-H nur unzureichend synchron bei Nachdosierung mit Heparin anstiegen oder entsprechend der Heparin-Clearance im OP-Verlauf abfielen. Dies zeigte sich besonders kritisch während langandauernder, komplikationsreicher OPs, die einen erhöhten Blutverlust oder sogar Rethorakotomien nach sich zogen, in denen der ACT-Wert eine suffiziente Gerinnung nahe legte, die LiSA-HMessung aber eine noch hohe Heparin-PK nachwies. Erfahrungen aus den klinischen Studien zeigten, dass die Kombination aus der Messung der Heparin-PK und einer Gerinnungsanalyse bei einem ATIII-Mangel von Vorteil ist. Erst die Kombination aus einerseits mehrfach niedrig gemessener ACT-Werte, trotz ggf. Nachdosierungen von Heparin und andererseits ausreichend gemessener Heparin-PK im LiSA-H, kann einen ATIII-Mangelzustand aufdecken. Dadurch können Nach- bzw. Überdosierungen vermieden und damit die Wahrscheinlichkeit für postoperative Komplikationen verringert werden. Der wichtigste Einflussfaktor auf die LiSA-H-Messung ist die Hämodilution, die durch Einbeziehung des Patienten-Blutvolumens (z.B. mit der Nadler-Formel) durch mathematische Korrektur berücksichtigt werden kann. Patientenindividuelle Reaktionen auf gleiche Heparin- und Protamin-Dosierungen sowie eine patientenspezifische Heparin-Clearance zeigten in diesen Studien auf, dass das derzeitige Antikoagulationsmanagement mit den Dosierungsempfehlungen (Körpergewichtsbezogene Dosierung, 1:1 Dosierung von Protamin zur initialen Heparin-Dosis oder der summierten Heparin-Dosis, „pauschale― Nachdosierungen von 5.000 oder 10.000 I.E. Heparin bei ACT < 480) für eine optimale Dosierung der Medikamente unzureichend ist. In Outcome-Studien soll mit der LiSA-H-Messung Dosierungsempfehlungen von Heparin und Protamin ausgearbeitet werden. Außerhalb der Herz-Thorax-Chirurgie eröffnen sich weitere Möglichkeiten, wie z.B. in Dialysezentren und in der Neurochirurgie, für die bereits Studien geplant sind.
In dieser Arbeit wurde eine Messmethode entwickelt, die es ermöglicht, mittels Infrarotspektroskopie quantitative Aussagen über bestimmte Inhaltsstoffe in Körperflüssigkeiten zu machen. Hierfür wurden sowohl selektierte Blutplasma- und Vollblutproben gemessen als auch selektierte Urinproben. Die richtige Selektion des Probensatzes ist von großer Wichtigkeit, um für jede Komponente eine große, unabhängige Varianz der Absorptionswerte zu erhalten. Hierfür wurden sowohl physiologische als auch pathologische Proben in den Datensatz integriert. Um Referenzwerte für diese ausgewählten Proben zu erhalten, wurden konventionelle klinische Methoden verwendet. Grundsätzlich ist die Genauigkeit dieser Methode durch die Genauigkeit der jeweiligen Referenzmethode, also den konventionellen klinischen Methoden, beschränkt. Mit der neu entwickelten Methode besteht nun die Möglichkeit, die wichtigsten Parameter im Blut und Urin schnell, einfach und reagenzienfrei quantitativ zu bestimmen. Zusätzlich zu den in dieser Arbeit angegebenen Inhaltsstoffen ist es möglich, für weitere Komponenten oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts quantitative Angaben zu machen. Hierbei könnten z.B. für Albumin oder Glukose im Urin pathologische Proben identifiziert werden und somit Rückschlüsse auf bestimmte Krankheitsbilder ermöglicht werden. ...
Zielsetzung: In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob sich der Knochenformationsmarker P1NP zur frühen Diagnostik von Knochenmetastasen bei Patienten mit Prostata -, Nierenzell - und Ovarialkarzinomen eignet. Zum Vergleich wurden der bereits in der klinischen Routine etablierte Knochenmarker AP, sowie weitere spezielle Tumormarker (PSA, CEA, CA 125) herangezogen. Patienten und Methoden: Die Messung von P1NP erfolgte mit Hilfe des Immunoassays „ECLIA“ und dem Analysenautomat Elecsys 2010 (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany). Insgesamt wurden Serumproben von 54 Patienten mit Knochenmetastasen und 128 Patienten ohne Knochenmetastasen analysiert. Die 182 Patienten wurden in 3 Kollektive aufgeteilt: 100 Patienten mit benigner Prostatahyperplasie und Prostatakarzinom, 36 Patienten mit Nierentumor und 46 Patientinnen mit Ovarialkarzinom. Ergebnisse: Patienten mit Knochenmetastasen zeigen signifikant (p < 0,001) höhere P1NP Werte als Patienten ohne Knochenmetastasen. Unter Chemotherapie sinken die Serumkonzentrationen von P1NP in den Normbereich. Es fällt auf, dass Frauen insgesamt höhere P1NP Werte haben als männliche Kollektive. P1NP erreicht für die Diagnostik von ossären Metastasen eine Sensitivität von 89,6% und eine Spezifität von 74,2%. Vergleicht man die Flächen (AUC) unter den Receiver Operating Characteristic Curves (ROC) erkennt man, dass P1NP unabhängig von der Tumorpathologie eine sehr gute diagnostische Leistung von ca. 90% aufweist. Nur mit PSA (AUC 91,1%) erhält man beim Prostatakarzinom eine vergleichbar sichere Diagnose. Die Aussagefähigkeit der AP schwankt zwischen 60 - 80%, die der gynäkologischen Tumormarker CEA und CA 125 zwischen 50 - 60%. Schlussfolgerung: P1NP ist den in der Routine etablierten Markern und radiologischen Verfahren zur frühen Diagnostik von Knochenmetastasen deutlich überlegen und eignet sich auch, um 103 bei Patienten mit Knochenmetastasen den Erfolg einer Chemotherapie zu überwachen. Aufgrund der postmenopausalen Osteoporose müssen für Frauen bei der Diagnostik von Knochenmetastasen höhere Cutoff Werte verwendet werden.
In Anbetracht der Bedeutung einer Metastasierung eines Mamma- Karzinoms in Hinblick auf Therapie und Prognose der Patientin ist es von Bedeutung, möglichst sensitive und spezifische Methoden zum frühzeitigen Nachweis von Metastasen anzuwenden. Nach wie vor stehen diesbezüglich radiologische Verfahren an erster Stelle, sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet. Aufgrund dieser Tatsache wurden in einer Vielzahl von Studien eine Reihe von Knochenmarkern bezüglich ihrer Aussagekraft beim metastasierten Mamma- Karzinom untersucht. Der Knochenmarker Prokollagen Typ I aminoterminales Propeptid wird im Rahmen der Kollagensynthese beim Knochenaufbau freigesetzt und erlaubt somit Rückschlüsse auf den Knochenstoffwechsel. Inwieweit die Werte von Prokollagen Typ I aminoterminales Propeptid einen veränderten Knochenstoffwechsel beim metastasierten Mamma- Karzinom repräsentieren, war Ziel dieser Studie. Zu diesem Zweck wurden die Serum Proben von 80 Patientinnen mit Mamma- Ca untersucht. Die Bestimmung der Werte für den Knochenmarker Prokollagen Typ I aminoterminales Propeptid erfolgte mit Hilfe des ElektroChemiLumineszenz Immuno Assay „ECLIA“ von Roche Diagnostics. Um die Aussagekraft des Markers weiter zu bestimmen, erfolgte eine Unterteilung des Patientenkollektivs in Patientinnen prä- und postmenopausal. Die Werte für Prokollagen Typ I aminoterminales Propeptid wurden nun bezüglich ihrer Relation zum Ausmaß der Metastasierung weiter untersucht. Im Rahmen dieser Studie konnte ein Zusammenhang zwischen der Höhe der Prokollagen Typ I aminoterminales Propetid Werte und einer Knochenmetastasierung aufgezeigt werden. Dennoch scheint der Knochenmarker Prokollagen Typ I aminoterminales Propeptid aufgrund unterlegener Spezifität und Sensitivität nicht geeignet, herkömmliche Methoden zum Nachweis von Knochenmetastasen zu ersetzen. Es ist jedoch denkbar, die Bestimmung von Prokollagen Typ I aminoterminales Propeptid als zusätzliche Methode zur Einschätzung und Überwachung der Entwicklung von Knochenmetastasen einzusetzen.
Frühere Studien haben gezeigt, dass während des hämorrhagischen Schocks freie Radikale gebildet werden. Diese reaktiven Sauerstoffverbindungen und reaktiven Stickstoffverbindungen spielen eine ursächliche Rolle beim Multiorganversagen. ZIEL: Es sollte die Hypothese überprüft werden, ob die enterale Applikation eines polyphenolhaltigen Extraktes des chinesischen Grünen Tees (Camellia sinensis/GTE) die Bildung freier Radikale verringert, die Organschäden und die Mortalität bei Ratten nach hämorrhagischen Schock und Reperfusion beeinflusst. METHODE: Gruppen von weiblichen Sprague Dawley Ratten wurden entweder mit 100 mg GTE/kg Körpergewicht oder Placebo zwei Stunden vor dem hämorrhagischen Schock gavagiert. Die Hypothese wurde anhand zweier Schockmodelle überprüft: 1.) Nicht-Überlebensmodell: Entnahme von Blut bis ein mittlerer arterieller Blutdruck von 40 mmHg erreicht war, gefolgt von zunehmender Entnahme über eine Stunde bis dann ein mittlerer arterieller Druck von 28 mmHg erreicht war (schwerer hämorrhagischer Schock), 2.) Überlebensmodell: Entnahme von Blut bis ein mittlerer arterieller Blutdruck von 40 mmHg erreicht war, welcher dann für eine Stunde konstant gehalten wurde (moderater hämorrhagischer Schock). Alle Ratten wurden dann über eine Stunde mit 60% des bis dahin entnommenen Blutes plus das doppelte Volumen hiervon als Ringerlaktat- Lösung reperfundiert. 10 Minuten und zwei Stunden nach Ende der Reperfusion wurden Blutproben entnommen. 18 Stunden nach Reperfusion wurden die Lebern zur Zytokinmessung und Bestimmung von 3-Nitrotyrosin mittels ELISA sowie zur immunhistochemischen Darstellung von 4-Hydroxynonenal entnommen. ERGEBNISSE: Im schweren hämorrhagischen Schock stieg die Überlebensrate im Beobachtungszeitraum von 18 Stunden von 20% (2 von 10) bei placebobehandelten Ratten und auf 70% (7 von 10) bei mit GTE behandelten Ratten (p < 0.02). Im moderaten hämorrhagischen Schock war die Überlebensrate höher (80%) und es bestand kein Unterschied zwischen mit GTE und placebobehandelten Gruppen. Im moderaten hämorrhagischen Schock stieg jeweils die Alaninaminotransferase (ALT) 10 Minuten und zwei Stunden nach Reperfusion auf 345 ± 12 und 545 ± 13 IU/l. Die Behandlung mit GTE verringerte die ALT-Freisetzung auf 153 ± 9 und 252 ± 12 IU/l 10 Minuten und zwei Stunden nach Reperfusion (p < 0,01). TNF-α im Lebergewebe war in placebobehandelten Ratten höher (5,76 ± 0,62 pg/mg) im Vergleich zu GTE gavagierten Ratten (4,02 ± 0,26 pg/mg, p < 0,05). IL-1β im Lebergewebe war ebenfalls bei placebobehandelten Ratten höher (0,8 ± 0,18 pg/mg) im Vergleich zu GTE behandelten Ratten (0,37 ± 0,07 pg/mg, p < 0,05). Analoges galt für IL-6 (6,93 ± 0,48 vs. 5,15 ± 0,58 pg/mg, p < 0,04). Auch 3-Nitrotyrosin war in den Lebergeweben der placebobehandelten Ratten höher (1,88 ± 0,51 pg/mg) als in den GTE behandelten Ratten (0,63 ± 0,23 pg/mg, p < 0,04). Immunhistochemische Färbung von Lebergewebe, welches 18 Stunden nach Reperfusion zur Darstellung von 4-Hydroxynonenal entnommen wurde und welches als Maß für die Lipidperoxidation gilt, sank von 4,81 ± 0,99 % in placebobehandelten Ratten auf 1,46 ± 0,42 % in GTE behandelten Ratten (p < 0,02). SCHLUSSFOLGERUNG: Enterale Applikation von GTE Polyphenolen erscheint im hämorrhagischen Schock und Reperfusion von Vorteil.
Background: Nicotine, a component of cigarette smoke, has been implicated in the pathogenesis of lung disease. We examined whether nicotine can change the activity of angiotensin-converting enzyme (ACE), an enzyme that plays an important role in the pathophysiology of atherosclerosis and hypertension. Angiotensin converting enzyme, Dipeptidyl-carboxypeptidase is a glycoproteinpeptidyldipeptid-hydrolase, which devided Histidylleucin-dipeptid of angiotensin I, a relatively inactive Dekapeptide. ACE is located on cell surfaces. Highest concentration of ACE are found in lung and kidney. Determination of ACE serum activity is an established tool for diagnosis and therapy control of pulmonary and extrapulmonary disease. The effect of cigarette smoking on ACE serum activity in healthy subjects is subject of controversial discussion. Aim of this study was to evaluate the effect of chronic cigarette consumption on ACE serum activity in healthy subjects. Angiotensin I will be converted in Angiotensin II, a highly vasoconstriktor. In addition ACE inactivates bradykinin. Increased ACE activity values occur in the serum of patients with active sarcoidosis, smokers, in premature babies with respiratory distress syndrome, and in adults with tuberculosis, Gaucher-Syndrom and a number of other medical conditions of the lung. Material and methods: In this study the significance of angiotensin converting enzyme (ACE) was tested in 250 healthy smokers and non smokers aged between 17 and 65 years. Individual smoking habits were ruled out by a questionnaire. The concentration of ACE was founded by measurements on Hitachi 917 Analyzer. Additionally ASAT, ALAT and GT were determined by conventional methods. The following independent variables were studied: investigative material, antikoagulantien influence of drugs and temperature. Result: ACE concentrations were increased identically in smokers and sarcoidosis patients. By a specificity of 95% and sensitivities between 72% and 90% are detected in each of the groups. ACE serum activities were within their normal limits (8-58U/L) in smokers and non smokers. No sex-related differences of ACE activity were observed in non smokers. The values of ACE serum activity were significantly (Kruskal: p<0,001) higher in smokers than in non smokers. Corresponding to differences of smoking habits slight but not significant differences of ACE were observed between male and female smokers. In smokers a strong correlation between individual smoking habits was similar in male and female smokers. Values of all additionally determined laboratory parameters were also within their normal limits. No significant differences were observed for ASAT, ALAT and g GT between smokers and non smokers of both sexes. ACE activity should be measured on the day of blood collection. The influence of temperature on the stability of the material is considerable; the room temperature shows a decrease in concentration. By storage at -20°C and below there is a visible increase in concentration. Conclusion: It is shown that there is an increase of ACE activity as a function of cigarette consummation. Non specific metabolic factors others than smoking can be excluded by normal values of ASAT, ALAT and g GT. The data suggest, that individual smoking habits should be considered for the interpretation of ACE serum activity.
