gms | German Medical Science

Fragestellung: Bei Patienten mit schwerer Sepsis kommt es oft zu einer kardialen Dekompensation, welche mit hohen Mortalitätsraten assoziiert ist. Die pathophysiologischen Mechanismen der septischen Kardiomyopathie sind jedoch unzureichend geklärt. Eine erhöhte Konzentration von Sauerstoffradikalen (ROS = reactive oxygen species) in Herzmuskelzellen wird bei Herzschwäche beobachtet. Außerdem ist bekannt, dass ROS Calcium-transportierende Proteine modulieren, was zu einer erhöhten intrazellulären Calciumkonzentration ([Ca2+]i) führt. Jüngst wurde gezeigt, dass DAMPs (damage associated molecular patterns) wie z.B. extrazelluläre Histone bei Patienten mit SIRS (systemic inflammatory response sydrome) passiv freigesetzt werden. Während experimenteller Sepsis war das Auftreten von Histonen im Plasma mit Endothel- und Organdysfunktion sowie Tod assoziiert. Daher stellen wir die Hypothese auf, dass die Interaktion von extrazellulären Histonen mit Herzmuskelzellen zu einer gestörten Regulation von intrazellulärem ROS und Calcium und damit zu kardialer Dysfunktion führt.

Methodik: Herzmuskelzellen aus Ratten (Sprague Dawley) wurden durch retrograde Perfusion an einem Langendorff Apparatus isoliert. [Ca2+]i und ROS Messungen erfolgten mittels Durchflusszytometrie unter Verwendung von zellpermeablen Fluoreszenzfarbstoffen. Echokardiographische Messungen wurden unter Verwendung eines Vevo770 (Visual Sonoics) durchgeführt. Die statistischen Unterschiede wurden mittels ANOVA ermittelt und bei p<0,05 als signifikant betrachtet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im murinen CLP- (Coekumligatur und -punktion) Sepsis-Modell konnten wir einen Complement-abhängigen Anstieg von extrazellulären Histonen im Plasma sowie eine Akkumulation dieser im Herzen nachweisen. Auf zellulärer Ebene wurden dann isolierte und kultivierte Herzmuskelzellen von Ratten mit FITC-markierten Histonen inkubiert. Dabei zeigte sich sowohl eine Bindung von Histonen auf der Zelloberfläche als auch eine Internalisierung. In vitro kam es in murinen Herzmuskelzellen in Anwesenheit von Histonen zu einer Erhöhung von [Ca2+]i und ROS. Um funktionelle Zusammenhänge zwischen dem Auftreten von Histonen und kardialer Dysfunktion während der Sepsis aufzudecken, wurden Experimente unter Verwendung eines Histon-neutralisierenden Antikörpers an Wildtyp Mäusen durchgeführt. Dabei wurde nach Injektion des Antikörpers oder eines IgG Kontroll-Antikörpers eine CLP-Operation oder ein Sham-Eingriff durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Tiere, die zuvor den Histon-neutralisierenden Antikörper erhalten hatten, eine deutlich abgemilderte Kardiodepression nach CLP aufwiesen.

Zusammenfassend mehren sich die Hinweise, dass es während der Sepsis zu einer kardialen Dysfunktion kommt, welche mit dem Auftreten von extrazellulären Histonen assoziiert ist. Weitere Studien sind erforderlich um pathophysiologische und funktionelle Zusammenhänge genauer aufzuklären.