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Einleitung: Die Reduktion von Peroxidradikalen durch Superoxidradikale katalysiert durch Eisenionen (Fe2+) führt zur Bildung reaktiver Oxidationsmittel. Da diese oxidativen Stress in reoxygeniertem Nierengewebe induzieren, haben wir in isolierten Tubulussegmenten der Nierenrinde der Ratte (ITS) die Auswirkungen intakter Erythrozyten (Ery), freiem Hämoglobin (Hb) und freien Eisenionen (Fe2+/Fe3+) unter Reoxygenierungsbedingungen in vitro untersucht. Im zweiten Teil testeten wir protektive Eigenschaften verschiedener Radikalfänger mit Deferoxamin (DFO).

Material und Methoden: ITS (n=15) wurden in Ringer-Lösung unter Zusatz von 5mM Glycin für 30min mit Carbogen inkubiert, darauf 30min einer Hypoxie ausgesetzt und anschließend für 60min reoxygeniert. Unbehandelte Tubuli dienten als Kontrolle. In den ersten Versuchsreihen wurden verschiedene Ery-Konzentrationen mit einer äquimolaren Menge an Hb und Fe2+/Fe3+ (jeweils n=15) hinsichtlich auftretender Reoxygenierungsschäden miteinander verglichen. Zudem wurden die ITS dem Einfluss von Radikalfängern wie Benzoat, Mannitol, Ascorbinsäure, Tocopherol und DFO bei jeweils 1mmol/l ausgesetzt. Der Reoxygenierungsschaden wurde mittels Analyse der zellulären und mitochondrialen Integrität (Lactatdehydrogenase/Glutamatdehydrogenase), der Lipidperoxidation (Thiobarbitursäure-Reaktive Substanzen (TBA-RS)) und der Zellfunktion (Glukoneogenese/intrazelluläre Kaliumkonzentration) untersucht. Mittelwerte ± SEM; Gruppenvergleich mittels ANOVA und post-hoc Test.

Ergebnisse: Hb-Konzentrationen zwischen 0,001-0,1g/dl verursachten durch Beeinflussung der zellulären und mitochondrialen Integrität (p<0,05), einer signifikant gesteigerten Lipidperoxidation (TBA-RS um das Dreifache erhöht) und durch reduzierte Zellfunktion (p<0,05), deutlich mehr Schäden an den Tubuluszellen. Höhere Hb-Konzentrationen hingegen wirkten protektiv. Die Toxizität von Fe2+ und Fe3+ verhielt sich konzentrationsabhängig. Bei jeweils 1 mmol/l schützten alle Radiakalfänger die zelluläre und mitochondriale Integrität (p<0,05). Im Vergleich zur Kontrollgruppe wurden unter Zusatz des Tocopherol nur 52,5% TBA-RS produziert, hingegen 81,7% unter Mannitol Therapie. Im Vergleich mit Radikalfänger zeigte DFO die beste Schutzfunktion (p<0,05). Auch hinsichtlich der Zellfunktion erwies sich DFO signifikant effizienter (p<0,05). Die Dosiswirkungskurve zeigte den höchsten Effekt zwischen 0,01mmol/l und 1,0mmol/l. Unter Zusatz von 0,03Vol% Ery waren 0,1mmol/l DFO nicht signifikant protektiv. Unter Zusatz einer äquivalenten Menge an Hb (0,1g/dl) oder 0,1mmol/l Fe2+/Fe3+ Ionen hingegen, konnte DFO den toxischen Reoxygenierungsschaden im Bereich der Membran- und Mitochondrienintegrität und Zellfunktion nahezu vollständig aufheben.

Schlussfolgerung: Unsere Daten zeigen unter Reoxygenierungsbedingungen deutlich toxische Unterschiede zwischen intakten Erythrozyten und freiem Hb oder Fe2+/Fe3+ Ionen. Da hämolytische Prozesse sowohl bei der Organentnahme als auch Organreperfusion nicht verhindert werden können, erwies sich DFO unter den Radialfängern als die protektivste Substanz, hämolytisch-induzierte Reoxygenierungschäden zu vermeiden. Da auch ohne Zusatz von freiem Hb, DFO eine protektive Wirkung zeigte, sollte die toxische Wirkung von intra- oder extrazellulären Hämproteinen unter Reperfusionsbedingungen neu diskutiert werden.