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Thromboembolien stellen nach wie vor ein bedeutendes Problem in allen klinischen Bereichen der Medizin dar. Das Enzym Hämoxygenase (HO) katalysiert den letzten Schritt des Abbaus von Häm mit Freisetzung äquimolarer Mengen an Eisen, antioxidativem Biliverdin und vasodilativem Kohlenmonoxid (CO). Die nicht-konstitutive Isoform (HO-1) wird u.a. durch oxidativen Stress und inflammatorische Stimuli induziert und im Sinne einer Gegenregulation als protektiv diskutiert. Ziel der hier vorliegenden Studie war zu klären, inwieweit die Expression von HO-1 die Bildung mikrovaskulärer Thromben moduliert und damit die Athrombogenität des Endothels erhöht werden kann.

Im Modell der Cremastermuskelpräparation der Maus (Ketamin/Xylazin-Anästhesie 90mg/25mg pro kg ip) wurde die Kinetik der Bildung von, durch Superfusion mit FeCl3 induzierten, mikrovaskulären Thromben mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie quantitativ analysiert. Die HO-1 Induktion erfolgte mittels Hämin (50µM/kg ip, -18h; n=7), während Kontrolltiere (n=7) mit der Vehikelsubstanz DMSO behandelt wurden. Zusätzlich wurde in HO-1 exprimierenden Tieren durch Gabe von HO-1 inhibierenden Protoporphyrinen die Spezifität der Wirkung von HO-1 überprüft (n=7). Mittelwert±SEM; Ungepaarter t-test.

Nach Vorbehandlung mit Hämin zeigten Western Blot Analysen eine deutliche Induktion von HO-1 Protein im Cremastermuskel, welche mittels Immunhistochemie vor allem im Bereich des vaskulären Endothels von Arteriolen und Venolen lokalisiert werden konnte. Bei diesen Tieren war die Bildung arteriolärer und venulärer Thromben (komplette Stase: 670±96s bzw. 647±129s) signifikant (p<0.001) gegenüber mit DMSO-vorbehandelten Kontrolltieren verzögert (komplette Stase: 143±18s bzw. 130±25s). Die Verzögerung der mikrovaskulären Thrombusbildung in HO-1 exprimierenden Tieren konnte durch Zinn-Protoporphyrin-IX (Sn-PPIX), einem HO-1-Inhibitor, komplett aufgehoben werden, nicht jedoch durch Kupfer-Protoporphyrin-IX (Co-PPIX), welches das Enzym nicht inhibiert. Die gleichzeitige Applikation des Vitamin-E-Analogons Trolox bei HO-1-blockierten, d.h. SnPP-IX/Hämin-behandelten Tieren führte wiederum zur deutlichen Verzögerung der Thrombusbildung. Dies impliziert, dass -neben CO- vor allem der antioxidative Metabolit Biliverdin die anti-thrombogene Eigenschaft von HO-1 vermittelt. HO-1 exprimierende Tiere zeigten mittels Western-Blot Analyse im Vergleich zu Kontrolltieren eine reduzierte Expression von P-Selektin Protein im Cremastermuskel.

Die vorliegenden in vivo Ergebnisse zeigen eine eindeutige anti-thrombogene Wirkung von vaskulär exprimierter HO-1, welche im wesentlichen auf Biliverdin zurückgeführt werden kann und wohl durch Reduktion der endothelialen P-Selektin Expression vermittelt ist. Die lokale Induktion von HO-1 könnte somit von präventivem und therapeutischem Wert für Krankheiten mit einem erhöhten Thromboserisiko sein.