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Einleitung: Wunden sind biochemisch durch hohe Laktatspiegel im Gewebe charakterisiert. Die Substanz Laktat wurde dabei lange Zeit lediglich als Abfallprodukt anaerober Stoffwechselvorgänge angesehen. In der Vergangenheit konnten jedoch zahlreiche positive Effekte von Laktat auf die Wundheilung sowohl in vitro als auch in vivo nachgewiesen werden, wobei der Wirkmechanismus weiter ungeklärt ist. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es daher zu prüfen, ob und über welchen Mechanismus Laktat die Kollagenbildung und die Migration von Endothelzellen stimuliert.

Material und Methoden: Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) wurden mit verschiedenen Konzentrationen an L-Laktat inkubiert und die Genexpression mittels der Microarray-Technologie analysiert. Die veränderte Expression von Zielgenen wurde durch qRT-PCR bestätigt. Die Hydroxyprolin-Konzentration im Zellkulturüberstand wurde mittels HPLC quantifiziert. Die Produktion von Superoxid-Radikalen (O2-) wurde durch einen Nitroblau-Tetrazolium-Assay (NBT) in vivo verifiziert. Eine modifizierte Boyden-Kammer diente der Messung der endothelialen Migration. Die VEGF-Expression im Zellkulturüberstand wurde durch einen ELISA ermittelt. Ergebnisse sind als Mittelwerte + SD oder Veränderung zur Kontrolle angegeben.

Ergebnisse: Laktat stimuliert die Kollagen-I a1 (16 und 24h: 2-fach) und Kollagen-IV a1 (4h: 2,5-fach) mRNA Expression. Korrespondierend ist die Hydroxyprolin-Konzentration im Zellkulturüberstand (72h: Kontrolle 0,20 + 0,04 vs. Laktat 10 mM 0,32 + 0,02* vs. Laktat 15 mM 0,32 + 0,03* µg/ml Hydroxyprolin; *p < 0,05) erhöht. Die endotheliale Migration lässt sich durch Zellkulturüberstände laktat-behandelter HUVEC zeitabhängig steigern (4h: 37 + 17%* und 8h: 52 + 16%* vs. Kontrolle; *p < 0,05). Durch die Microarray-Analyse kann zeitabhängig eine gesteigerte Expression des NAD(P)H-Enzymkomplexes (NOX-4) (1h: 7-fach; 8h: 4-fach), eine Hemmung der Superoxid-Dismutase (4h: 2-fach; 24h: 8-fach) sowie eine Abnahme der Thioredoxin-Expression (1h: 4-fach; 4h: 3-fach) aufgezeigt werden. Ferner führt Laktat zu einer verstärkten Bildung von intrazellulären Formazankristallen in vivo. Die exogene Zufuhr eines Sauerstoffradikal-Donors (SIN-1: 1mM) induziert eine signifikant gesteigerte VEGF-Protein Expression (64 + 21%; p < 0,05) im Zellkulturüberstand. Diese Effekte können jeweils durch einen Inhibitor des NAD(P)H-Enzymkomplexes blockiert werden.

Schlussfolgerung: Laktat ist in der Lage, die Kollagenproduktion als auch Migration von Endothelzellen zu stimulieren. Vermittelt wird dieser Effekt – zumindest teilweise - durch eine gesteigerte Produktion von Sauerstoffradikalen durch den NAD(P)H-Enzymkomplexes. Der Zusammenhang zwischen Laktat und Modulation der Aktivität des NAD(P)H-Enzymkomplexes eröffnet neue klinische Ansätze für die Therapie chronischer Wunden.