Hypoxie-induzierte Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in isoliert perfundierten und ventilierten Mauslungen

Einleitung: Hypoxie induziert (patho-)physiologische Veränderungen in der Lunge. Unter akuter Hypoxie wird die Perfusion durch Konstriktion präkapillärer Gefäße an die regionalen Ventilationsverhältnisse in der Lunge angepasst. Zu pathophysiologischen Veränderungen der Lungenstrombahn kommt es unter chronischer Hypoxie. Unter diesen Bedingungen proliferieren und migrieren glatte Muskelzellen und Fibroblasten in die Gefäßmedia und führen zur Verdickung dieser Gefäßschicht, ein Vorgang der Remodeling genannt wird. Für beide Prozesse sollen reaktive Sauerstoffspezies als Signalmoleküle von ausschlaggebender Bedeutung sein. Das Ziel dieser Arbeit ist, die Rolle von ROS für die unter akuter und chronischer Hypoxie auftretenden Veränderungen der Lungenstrombahn zu klären und insbesondere die Beteiligung phagozytärer und nicht-phagozytärer NADP(H)-Oxidasen an der Superoxidproduktion (·O2-) zu untersuchen. Methodik: Die ·O2–Produktion wurde in isoliert perfundierten und ventilierten Mauslungen unter Verwendung des Spin Probes Hydroxy-Carboxy-Tetramethylpyrrolidine (CPH) mittels Elektronenspinresonanz Spektroskopie untersucht. Die Spezifität der Methode für Superoxid wurde in Parallelexperimenten durch Einsatz von Superoxiddismutase sichergestellt. NADP(H)-Oxidasen wurden durch Zugabe von Phorbol-Myristate-Acetat (PMA) stimuliert. Der Einfluss chronischer Hypoxie auf die ROS-Freisetzung wurde in Mäusen untersucht, die 21 Tage normobarisch in einer Atmosphäre mit vermindertem Sauerstoffgehalt (FiO₂=0,10) gehalten wurden. Die ROS-Freisetzung bei akuter Hypoxie wurde in Experimenten mit wechselnd normoxischer und hypoxischer Beatmung untersucht. Um die Rolle von NADP(H)-Oxidasen zu evaluieren, kamen genveränderte Mäuse zum Einsatz, die entweder einen knockout der gp91phox oder p47phox Untereinheiten von NADP(H)-Oxidasen aufwiesen oder die p22phox Untereinheit überexprimierten. Um zwischen der ROS-Freisetzung aus phagozytären und nicht-phagozytären NADP(H)-Oxidasen unterscheiden zu können, wurden chimäre Mäuse eingesetzt. Ergebnisse: Unter normoxischen Basisbedingungen konnten wir eine ROS-Freisetzung nach intravasal nachweisen, die nach Zugabe von PMA erhöht war. Die verwendeten knockout Tiere zeigten unter diesen Bedingungen keine ROS-Freisetzung, allerdings war diese durch Überexpression der p22phox Untereinheit von NADP(H)-Oxidasen erhöht. Chronisch hypoxische Tiere zeigten auch nach PMA-Stimulation keine ·O2–Produktion, was sich ebenfalls unter akuter Hypoxie manifestierte. Mäuse mit einer Deletion der p47phox-Untereinheit setzten unter akuter Hypoxie vermehrt ·O2- frei. In Versuchen mit chimären Mäusen wurden phagozytäre NADP(H)-Oxidasen als Hauptquelle der normoxischen Superoxidproduktion identifiziert.