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125. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

22. - 25.04.2008, Berlin

Mechanismus der pH-abhängigen, enzymunabhängigen Stickstoffmonoxid-Bildung in der menschlichen Haut

Meeting Abstract

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  • corresponding author C. Opländer - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH-Aachen, Aachen, Deutschland
  • C.V. Suschek - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH-Aachen, Aachen, Deutschland
  • N. Pallua - Klinik für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie, Universitätsklinikum der RWTH-Aachen, Aachen, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 125. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. Berlin, 22.-25.04.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. Doc08dgch9213

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2008/08dgch591.shtml

Veröffentlicht: 16. April 2008

© 2008 Opländer et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: In der menschlichen Haut stellt das Stickstoffmonoxidradikal (NO) einen essenziellen Steuerungsfaktor der Wundheilung dar. NO ist wesentlich an der Regulation der Teilung, Differenzierung und Migration von Zellen, der Kollagensynthese sowie der Entzündungsmodulation beteiligt. NO kann von allen Zelltypen der menschlichen Haut mit Hilfe von NO-Synthasen (NOS) aus L-Arginin generiert werden. Eine unzureichende NO-Produktion im Wundgeschehen, z.B. aufgrund eines Mangels des NOS-Substrates L-Arginin, ist mit einer gestörten Wundheilung assoziiert. NO kann aber auch enzym-unabhängig, z.B. durch den pH-abhängigen Zerfall des stabilen NO-Abbauproduktes Nitrit gebildet werden, welches somit einen potentiellen NO-Speicher in der menschlichen Haut darstellen kann. Das Ziel der hier vorgestellten Studie war es, die Konzentration der NO-freisetzenden Stickoxidderivate in der menschlichen Haut zu bestimmen. Da insbesondere in ischämischen Bereichen des Wundgeschehens der Haut mit starken pH-Erniedrigungen zu rechnen ist, haben wir die Kinetiken sowie die chemischen Besonderheiten der pH-abhängigen NO-Generierung aus Nitrit charak-terisiert.

Material und Methoden: Zur Bestimmung der kutanen Konzentration potentiell NO-generierender Stickoxidderivate wurde die Chemolumineszenzdetektions (CLD)-Technik verwendet. Die Mechanismen und die Kinetiken des pH-abhängigen Zerfalls von Nitrit haben wir ebenfalls mit Hilfe der CLD-Technik charakterisiert. Unter der Nutzung der konfokalen Laserscanningmikroskopie haben wir zudem den pH-induzierten, intrazellularen Zerfall von Nitrit in menschlichen Hautkeratinozyten sowie Hautfibroblasten analysiert und den Einfluss dieses Zerfalls mit dem Wachstumsimpuls der Zellen korreliert.

Ergebnisse: In der menschlichen Haut können Nitritkonzentrationen von bis zu 15 µM detektiert werden. Mit diesen Nitritmengen kann bereits ab einem pH von 6,5 signifikant NO in Konzentrationen von 2-3 ppb generiert werden. Beim wundenrelevanten pH 4,5 werden bis zu 50 ppb NO generiert. Diese spontane NO-Freisetzung wird in Anwesenheit der Antioxidantien Askorbinsäure bzw. des Vitamin E-Derivats Trolox auf das 4-5-Fache gesteigert. Im Gegensatz dazu bewirkt reduziertes Glutathion, ein im Hautgewebe in hohen Konzentrationen synthetisiertes Antioxidants, eine >70%ige Reduktion der NO-Generierung. In Zellkulturen mit humanen Hautzellen konnten wir zudem erstmals beweisen, dass das intrazellulär vorhandene Nitrit tatsächlich ein Derivat des enzymatisch von den Zellen produzierten NO darstellt, und dass in Zellkulturen mit humanen Hautzellen eine Reduktion der intrazellulären Nitritkonzentrationen zu einem signifikant verlangsamten Zellwachstum sowie zu einer erhöhten Suszeptibilität gegenüber dem toxischen Einfluss von entzündungsrelevanten Toxinen (H2O2) führt.

Schlussfolgerung: Unsere Daten zeigen deutlich, dass die Haut den größten Speicher des menschlichen Körpers für potentiell NO-freisetzende Substanzen darstellt. Unsere Ergebnisse machen zudem deutlich, dass durch die Variation bzw. Kontrolle des pHs sowie des Redoxstatus der Wunde, die Höhe und somit die biologische Wirkung des nicht-enzymatisch gebildeten NO beeinflusst werden kann. Die hier vorgestellte Arbeit liefert somit erstmals Hinweise darauf, dass das Wissen über den Nitritgehalt sowie den pH- und Redoxstatus eines Gewebes prognostische Parameter über sein Wundheilungspotential darstellen könnte.