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Die bauhistorische Untersuchung der Göttweiger Stiftskirche erbrachte – in Verbindung mit der genauen Auswertung schriftlicher sowie bildlicher Quellen – Aufschluss über deren mittelalterliche sowie neuzeitliche Baugeschichte. Bildliche Quellen sowie vor allem die erhaltene – vom Dachraum aus sichtbare – Bausubstanz ermöglichten eine nahezu vollständige Rekonstruktion des durch den Gründer Bischof Altmann von Passau 1083 geweihten, unter dem Benediktinerabt Hartmann fertig gestellten und durch Bischof Ulrich I. von Passau 1096 neuerlich konsekrierten Gründungsbaues. Es konnte nachgewiesen werden, dass Anfang des 17. Jahrhunderts das Langhaus der Göttweiger Stiftskirche nicht – wie bislang angenommen wurde – neu errichtet wurde, sondern das spätgotisch veränderte, basilikale dreischiffige Langhaus des späten 11. Jahrhunderts nur teils um- beziehungsweise neuerbaut und erhöht wurde. Das Langhaus schloss ein Westwerk in Form einer Doppelturmfassade mit angebauter Vorhalle ab. Im Osten erhob sich im Anschluss an den Lettner der über einer Krypta errichtete und gegenüber dem Langhaus erhöhte Chor. An das über die Flucht der Seitenschiffe ausladende, mit ostseitigen Apsiden besetzte Querhaus setzte ein Chorquadrat mit Hauptapsis an. Über der Vierung erhob sich – zumindest dem ältesten Konventssiegel zufolge – ein weiterer hoher Turm. Vorbild für die Göttweiger Stiftskirche Altmanns dürften die 1051 geweihte Goslarer Stiftskirche sowie die 1059-1071 errichtete ehemalige Kirche des Aureliusklosters in Hirsau gewesen sein. Das Motiv der Doppelturmfassade wählte Altmann aber wohl auch bewusst in Anspielung auf den Passauer Pilgrim Dom, dem Zentrum seiner Diözese, in das er nicht mehr zurückkehren konnte. Die einst weithin sichtbare Doppelturmanlage der Göttweiger Stiftskirche war somit auch als Symbol bischöflicher Macht zu verstehen. Auf den Gründer geht ferner die Errichtung der unterhalb des Chores gelegenen Krypta zurück, die er als seine Grablege anlegen ließ. Prägten die den Hirsauer Baugepflogenheiten sowie die der Junggorzer-Reform nahe stehenden Vorgaben Altmanns das Aussehen des Göttweiger Gründungsbaues, so waren abermals Reformideen ausschlaggebend für dessen spätgotische Umgestaltung. Der ab 1418 ausstrahlenden Melker Reform folgend, kam es in Göttweig zum Neubau des Chores beziehungsweise der darunter befindlichen, spätestens 1433 vollendeten Krypta. Die 1439 erfolgte Weihe der im Bereich des ehemaligen Nordquerhauses gelegenen Peter- und Paulskapelle – der heutigen Wintersakristei – bedingt, dass der Chor der Stiftskirche zu dieser Zeit zumindest im Rohbau hochgeführt gewesen sein muss. Die endgültige Fertigstellung des bereits im Jahre 1456 durch den Passauer Weihbischof Sigmund von Salona geweihten Chorbaues dürfte jedoch noch bis 1461 angedauert haben. Zeitgleich mit diesem errichtete man auch die südliche Chorkapelle, die heutige Sommersakristei. Die spätgotischen Bautätigkeiten betrafen jedoch nicht nur den Ostbereich der Stiftskirche. Auch das romanische Langhaus und dessen abschließende Doppelturmfassade erfuhren eine wesentliche bauliche Umgestaltung. Die spätgotischen Strebepfeiler an der südlichen Hochschiffwand legen eine – zumindest geplante – Einwölbung des Mittelschiffes, das durch hohe Spitzbogenfenster belichtet wurde, nahe. Ferner wurden die oberen Bereiche der über quadratischem Grundriss hochgeführten romanischen Westtürme bis etwa auf die Traufhöhe des Langhauses abgetragen und durch oktogonale Türme ersetzt. Verantwortlich für den Entwurf des Chores zeichnete wohl der Steiner Bürger und Steinmetz Ulrich Nußdorfer, dem nach dessen Tod der vermutlich aus Krems stammende Steinmetzmeister Niklas nachfolgte. Spätestens in den 1450er Jahren kam es zu Adaptierungen des Erstentwurfes, die vor allem die Steinmetzarbeiten betrafen. Die Gewölbeform, die Profilierung der Dienstbündel sowie die Gestaltung der Maßwerke zeigen starke Übereinstimmungen beziehungsweise vereinzelt gar idente Lösungen mit etwa zeitgleichen Bauten sowie Entwürfen, die auf die Wiener Dombauhütte beziehungsweise auf den damaligen Dombaumeister Laurenz Spenning selbst zurückgehen. Vielleicht ist die Beteiligung der Wiener Hütte beziehungsweise deren Meister Laurenz Spenning auf Meister Niklas zurückzuführen, der zuvor möglicherweise am Bau des von Spenning entworfenen Chores der Kremser Piaristenkirche tätig gewesen ist. Weiters erbrachte die bauhistorische Untersuchung Aufschlüsse über die neuzeitlichen Umbauten beziehungsweise Veränderungen insbesondere am Langhaus der Stiftskirche. Als erste nachmittelalterliche Baumaßnahme an der Stiftskirche konnte eine renaissancezeitliche Einwölbung des Nordseitenschiffes in der 2. Hälfte des 16. Jahrhunderts nachgewiesen werden. Ab 1635/1636 wurde das basilikale dreischiffige Langhaus zu einem frühbarocken Saal mit begleitenden Seitenkapellen umgestaltet. Die Arbeiten waren 1642 offensichtlich soweit fortgeschritten, dass man in diesem Jahr die Kanzel aufhängen konnte. Während die Stuckausstattung sowie die Freskierung des Langhauses noch bis in die 1680er Jahre andauerten, scheint der Abschluss der baulichen Maßnahmen bereits im Jahr 1668 erfolgt zu sein. Der Großbrand des Jahres 1718, dem große Teile des Stiftes zum Opfer fielen, richtete an der Stiftskirche nur geringen Schaden an. Ihr wurde – nachdem der geplante spätbarocke Neubau nicht realisiert werden konnte – ab 1754 die heutige Westfassade mit Portikus und flankierenden Türmen sowie 1764/1765 die Freitreppe vorgelagert. Diese Arbeiten stellten – abgesehen von der Erneuerung sämtlicher Dachwerke gegen Ende des 18. Jahrhunderts – die letzten wesentlichen baulichen Veränderungen an der Stiftskirche dar., The analysis of the collegiate church of Göttweig gave information on the medieval and modern building history. The existence of illustrations and the preserved basic structure of the building – which can be seen from the attic – allow a nearly complete reconstruction of the original church (dating back to the 11th century). It has been proven that basic construction of the basilical tripartite nave modified in the late gothic period dates back to the 11th century. It was partly renovated, but not rebuilt, in the 17th century. On the west side the nave ended in a facade with two integrated towers and an added atrium. A choir built above a crypt was connected to the jube at the eastern end of the nave. A square bay with the main apsis was added to the crossing. Models for the collegiate church of Göttweig probably include the collegiate church in Goslar, built in 1059-1071 and the church of the monastery of St. Aurelius in Hirsau. Abbot Altmann has chosen the double tower façade purposely having in mind the cathedral of Bishop Pilgrim in Passau of his previous diocese from which he had been banned. Influenced by the Melk Reform the choir and crypt (finished 1433) were rebuilt in Göttweig. The consecration of the Peter- and Paul Chapel, today the so called Winter Sacristy, followed in 1439. At this time the choir must have been roughly finished. While the choir was consecrated in 1456 the works continued till 1461. At the same time the southern chapel of the choir, today known as the Summer Sacristy, was built. The romanic nave and the western façade with the two towers essentially were redesigned. The late gothic buttresses at the southern wall suggest a vaulting of the central nave. Further the upper parts of the towers were replaced by octagonal structures. The stonemason Ulrich Nußdorfer from Stein designed the choir. He was followed by the stonemason Niklas from Krems, who continued his work. In the 1450th last changes were made to the first design. The from of vaulting, the shapes of the vaulting bundles and the design of the tracery show strong influences to the architect Laurenz Spenning who was in charge of the Dombauhütte for St. Stephan’s Cathedral in Vienna. Spenning probably influenced Niklas, who also worked perhaps on the choir in the Piaristenkirche in Krems. Furthermore constructural examinations gave information about changes of the church especially concerning the nave. After the middle ages in the second half of the 16th century a renaissance vaulting on the northern part of the nave was built. From 1635/1636 the nave was changed to an early Baroque to a hall with chapels on each side. 1642 the pulpit was finished. Although major building was mostly finished by 1668, the stucco and fresco work of the nave continued until the 1680th. The fire in the year 1718, which destroyed large parts of the monastery, caused little damage to the church. The late baroque rebuilding of the church was planned, but never realized. In 1754 the western façade with Portikus and side towers as well as the staircase were pushed foreword. In essence, there were the last architectural changes of the collegiate church in Göttweig.

Das ARDS ist ein häufiges Krankheitsbild mit hoher Letalität, zu dem bisher keine kausale Therapiemöglichkeit existiert. Der Einfluss von Thrombozyten ist sehr wichtig für die Immunantwort, die PMN-Auswanderung und die inflammatorische Schädigung. Komplexe aus Thrombozyten und PMNs (PNCs) werden über multiple Bindungen aufgebaut als Reaktion auf eine Inflammation und vermitteln anschließend die inflammatorische Schädigung. Mit dem Lipopolysaccharid-Inhalationsmodell sowie dem ventilator-induced lung injury-Modell und dem Einsatz genmodifizierter Mäuse wurde die Rolle der jeweiligen Rezeptoren und der Thrombozyten entsprechend der Genese eines akuten Lungenschadens untersucht. Je nach Mauslinie wurden unterschiedliche Proteine funktionell ausgeschaltet. Es wurden jeweils Zellzahl, Zytokine (IL-6, IL-1β, TNF-α), Protein- und Myeloperoxidase-Gehalt bestimmt sowie immunhistochemische Färbungen der Lungen zum Nachweis von Plättchen Neutrophilen-Komplexen durchgeführt. In beiden Modellen zeigten sich bei den gendefizienten Tieren überwiegend verminderte Zellzahlen in der BAL sowie verminderte PNC-Anzahlen im Lungengewebe. Dies ist nach aktuellem Wissensstand mit einem verbesserten klinischen Zustand assoziiert, die untersuchten Proteine stellen sich schlussfolgernd als vermutlich schädigend dar. In Bezug auf die Zytokine zeigte sich die Konzentration des IL-1β bei vielen der gendefizienten Linien nach Schädigung signifikant erhöht, für IL-6 sowie TNF-α konnten je nach Linie signifikant erhöhte, aber teilweise auch signifikant verminderte Konzentrationen gemessen werden. Die geprüften Proteine haben demzufolge einen großen Einfluss auf Zytokinproduktion und -freisetzung. Die bisherig publizierten Studien zeichnen ein sehr inkonsistentes Bild der Rolle von Thrombozyten in der Immunantwort. Aus diesem Grund sind unsere Ergebnisse mit einigen Studien kongruent, zu anderen jedoch konträr. Nach den Ergebnissen dieser Arbeit spielen Thrombozyten zusammenfassend bei der Ausbildung einer Lungenschädigung eine zentrale Rolle. Die Blockade spezieller thrombozytärer Proteine könnte eine vielversprechende Therapieoption darstellen und die Lungenschädigung vermindern. Für weitere Studien empfiehlt sich eine Kombination beider Modelle, um die multifaktorielle Genese des ARDS besser abzubilden. Die Ergebnisse dieser Studie bilden die Grundlage für weitere Untersuchungen mit dem Einsatz von Antikörpern, um die Erforschung einer gezielten ARDS-Therapie weiter voranzutreiben.

Hintergrund: Die Kenntnis über den Diabetes- bzw. Mangelernährungsstatus spielt angesichts der hohen Prävalenzen und zunehmenden Inzidenzen, durch die stetig älter und multimorbider werdende Bevölkerung, eine wichtige Rolle bei der Behandlung von stationären Patienten. Beide Krankheitsbilder führen zu mitunter schwerwiegenden Komplikationen und beeinflussen das Patienten-Outcome sowie den Behandlungsverlauf. Zu einer frühzeitigen Risiko-Detektion können bei stationärer Aufnahme durchgeführte standardisierte Screeningverfahren beitragen. Die Fragestellung dieser Arbeit bestand aus der Prüfung der Realisierbarkeit solcher Screeningmethoden, der Erhebung stationärer Prävalenzen von Diabetes mellitus und Mangelernährung sowie der Bewertung des Einflusses auf die klinisch und ökonomisch relevanten Faktoren Verweildauer und Häufigkeit von Komplikationen in einem deutschen Krankenhaus der Maximalversorgung. Eine weitere Fragestellung der Arbeit war es, den Einfluss eines in die klinische Routine eingebundenen standardisierten Ernährungsmanagements zu evaluieren. Methoden: Screening-Methoden wurden bestimmt und etabliert. Zur Diabetes-Erfassung wurde über einen Zeitraum von 4 Wochen bei allen stationären Erwachsenen, bei denen eine EDTA-Blutprobe nach Blutabnahme verfügbar war, der HbA1c Wert bestimmt. Für die Bestimmung des Ernährungszustandes wurde der NRS-2002 in die Pflegeanamnese integriert. Zu den Screeningergebnissen wurden die Abrechnungsdaten der Studienkollektive hinzugefügt und Einflüsse mittels uni- und multivariater statistischer Methoden ausgewertet. Auswirkungen der erfolgten Ernährungstherapie wurden durch einen retrospektiven Abgleich mit Vergleichsdaten bewertet. Ergebnisse: Das Diabetes-Screening ergab, dass bei 22,68 % (884 von 3.733) der Patienten Prädiabetes und bei 22,15 % (827 von 3.733) Diabetes prävalent ist. Zwischen den Fachdisziplinen besteht eine hohe Streubreite (Range: 5 % Frauenheilkunde bis 43 % Intensivmedizin). Die Rate an nicht diagnostiziertem Diabetes liegt bei 3,67 %. In der Universitätsklinik für Radioonkologie haben 40,95 % (344 von 840) der Patienten ein erhöhtes Mangelernährungsrisiko. Sowohl der Diabetes mellitus als auch die Mangelernährung konnten als signifikante, unabhängige Risikofaktoren für einen längeren Krankenhausaufenthalt sowie für das Auftreten von Komplikationen nachgewiesen werden. 335 (39,88 %) radioonkologische Patientenerhielten eine supplementäre individuelle Ernährungstherapie, die dazu führte, dass bei Patienten mit stationärer Wiederaufnahme im weiteren Verlauf sowohl die Verweildauer als auch die Komplikationsrate an Normwerte angeglichen werden konnte. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen auf, dass sich standardisierte Screening-Maßnahmen mit vertretbarem Mehraufwand in den Klinikalltag implementieren lassen. Die hohen Prävalenzen und Raten an vorher unbekannten Diabetikern bzw. Mangelernährten sowie der signifikant negative Einfluss beider Erkrankungen auf den Behandlungserfolg unterstreichen den Bedarf einer frühzeitigen Detektionsmöglichkeit mit anschließender spezialisierter Therapie. Ein nach den Leitlinien arbeitendes Ernährungsteam beeinflusst die Therapiefähigkeit positiv und sollte zumindest in sämtlichen onkologischen Fachdisziplinen standardmäßig etabliert werden.

Sema7a und sein Rezeptorprotein Plxnc1 sind neben ihrer Rolle als Wegweiser des neuronalen Wachstums nachgewiesene Akteure des Immunsystems durch die Modulation von inflammatorischen Reizen. Hierbei konnten sie bereits als potente Stimulatoren von Monozyten, Keratinozyten, Endothel- wie auch Epithelzellen sowie in geringerem Ausmaß PMNs identifiziert werden. Ebenso zeigten gendefiziente Mauslinien für Sema7a wie auch Plxnc1 eine verminderte Reaktion auf entzündliche Prozesse. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob ebenfalls ein Effekt auf den granulozytären Abwehrmechanismus der NETose und die Bildung von PNCs besteht. Durch den Einsatz von rhSema7a konnte jedoch gezeigt werden, dass die Entstehung von NETs in-vitro, sowie im Tierversuch der LPS-induzierten ALI unter Verwendung von Plxnc1-/--Mäusen unbeeinträchtigt von dem Einfluss der NGPs zu sein scheint. Der in diesem Projekt betrachtete Effekt auf die PNC-Bildung ermöglicht keine abschließende Beurteilung einer Funktion von Sema7a und Plxnc1. Viel mehr bietet er eine Grundlage für ergänzende Versuchen in-vitro und in-vivo, um differenzierter den Einfluss der NGPs im zeitlichen Kontext auf die Interaktion von Thrombozyten und PMNs zu untersuchen. Nebenbefundlich präsentierte sich der Plxnc1-Knockout mit einer signifikant erhöhten inflammatorischen Antwort auf den bakteriellen Stimulus, welche im direkten Kontrast zu vorausgegangenen Arbeiten mit Sema7a-/- steht. Um dieses Phänomen zu durchschauen wurde über sequentielle Migrationsanalysen demonstriert, dass Plxnc1-/- PMNs verstärkt die Zirkulation verlassen und durch das Lungenparenchym in die Alveolen migrieren. Weiter wurde durch ein Flusskammermodell demonstriert, dass endotheliales Sema7a in der Lage ist, zelluläre Bindungen von PMNs an die Gefäßwand zu verstärken. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass PMNs unmittelbar auf endotheliales Sema7a reagieren und damit erste Erkenntnisse bezüglich der Kinetik der NGP Wirkung gewonnen werden. Da es gleichzeitig als freies Stimulans die Oberflächenexpression von granulozytären Adhäsionsmolekülen wie CD11b, PSGL-1 und LFA-1 nach einstündiger Inkubation negativ moduliert 102 deuten diese Daten auf komplexe Regulationsmechanismen hin, welche bisher nicht näher verstanden sind. In Zusammenschau suggerieren diese Funde einen autoinhibitorischen Feedbackmechanismus zwischen Sema7a und Plxnc1. Die in der akuten Entzündung von Sema7a induzierten pro-inflammatorischen Effekte würden demnach womöglich von β1-Integrinen vermittelt und dieser Prozess physiologischerweise von Plxnc1 reguliert. Elementare Signale, deren Charakter im Verlauf einem Wandel unterliegen könnte, werden hierbei potentiell innerhalb der ersten Sekunden induziert. Ergänzend konnte auch gezeigt werden, dass eine AK-Blockade gegenüber Sema7a, Plxnc1 sowie β1-Integrin in der Lage ist die thrombozytäre Fähigkeit zur Aggregation innerhalb weniger Minuten zu kompromittieren. In dieser Arbeit konnten klare Aussagen bezüglich einer untergeordneten Rolle von Sema7a und Plxnc1 für die NETose getroffen werden. Darüber hinaus konnten Anhaltspunkte für neue Regulationsmechanismen innerhalb der NGP modulierten Inflammation, genauso wie deren Effekt auf die PNC-Bildung sowie die Hämostase, gefunden werden. Zum Beleg dieser Hypothesen bedarf es ohne Fragen weiterer Forschung, doch konnte an dieser Stelle ein weiterer Schritt zum Verständnis um die Interaktion von Sema7a, Plxnc1 und den β1-Integrinen innerhalb der akuten Entzündung beigetragen werden.

Systemische Inflammation kann im Rahmen einer Infektion oder durch nicht infektiöse Ursachen wie Ischämie-Reperfusionsschäden (IR) während Operationen und nach Kreislaufschockzuständen auftreten. Bis dato gibt es keine kausale Behandlung, weshalb systemische Inflammation zur Erhöhung der Morbidität und Mortalität intensivmedizinischer Patienten beiträgt. Ein zentraler Pathomechanismus ist die Aktivierung und Interaktion von Thrombozyten und Leukozyten. Inhalative Anästhetika, wie Sevofluran, können diesen Pathomechanismus inhibieren und im Rahmen von IR organprotektiv wirken. Es ist zudem bekannt, dass Sevofluran mit antiinflammatorisch wirksamen Adenosinrezeptoren (Adora) interagiert, was zum Mechanismus der antiinflammatorischen Wirkung dieses volatilen Anästhetikums im Rahmen systemischer Inflammation beitragen könnte. In dieser Arbeit wurde sowohl die extrakorporale Zirkulation (EKZ), welche während herzchirurgischer Operationen eingesetzt wird, als auch IR der Leber untersucht. Hierbei wurde der Effekt von Sevofluran auf die Interaktion und Aktivierung von Thrombozyten und Leukozyten, sowie die Rolle von Adenosinrezeptoren betrachtet. In vitro wurde Humanblut stimuliert und durchflusszytometrisch die Expression proinflammatorischer Aktivierungsmarker auf Leukozyten und Thrombozyten sowie die Komplexbildung beider Zelltypen analysiert. Ex vivo wurde in einem EKZ-Modell Humanblut mit und ohne Sevofluranapplikation sowie Adenosinrezeptor Antagonisten zirkuliert und durchflusszytometrisch untersucht. Zur Betrachtung des Effektes von Sevofluran unter Bedingungen von Leber IR in vivo wurde ein etabliertes Mausmodell mit Adora2a-/- und Adora2b-/- Mäusen eingesetzt. Sevofluran konnte proinflammatorische Thrombozyten-Granulozyten Komplexe signifikant reduzieren, was in Zusammenhang mit verminderter systemischer Inflammation und milderem Parenchymschaden lebenswichtiger Organe steht. Zudem konnte eine Reduktion der Thrombozyten- und Granulozytenaktivierung durch Sevofluranapplikation erreicht werden. Während Leber IR in vivo reduzierte Sevofluran die Plasmaspiegel proinflammatorischer Zytokine. Zusätzlich konnte eine organprotektive Komponente sowie eine Inhibition der Migration pro- inflammatorischer Thrombozyten-Granulozyten Komplexe in das Leberparenchym und damit eine vermindere Zerstörung der Organstrukturen durch die Applikation von Sevofluran bestätigt werden. Sowohl in vitro als auch in vivo konnten mittels Adora2b Antagonisten bzw. Adora2b-/- Tieren, die beschriebenen antiinflammatorischen und organprotektiven Effekte von Sevofluran aufgehoben werden. In Adora2a-/- Tieren bewirkte Sevofluran, ähnlich wie in Wildtypen, einen antiinflammatorischen Effekt. Dies gibt einen deutlichen Hinweis darauf, dass Sevofluran antiinflammatorisch und organprotektiv über den Adenosinrezeptor Adora2b agiert. Diese Hypothese wird zusätzlich durch die Beobachtung gestärkt, dass Sevofluran Inhalation während Leber IR die Expression von Adora2b in Hepatozyten deutlich steigert. Um die Möglichkeit Sevofluran als potenziellen klinischen Therapieansatz gegen systemische Inflammation durch EKZ bzw. Leber IR zu verwenden, sollte als nächster Schritt eine klinische Studie mit gezielter Sevofluran Inhalation erfolgen.

Transösophageale Echokardiographie eignet sich um bei kardiochirurgischen Patienten mit fulminanter Lungenembolie, die rechtsventrikuläre Funktion zu beurteilen. Untersucht wurde insbesondere die Korrelation der TAPSE mit anderen rechtsventrikulären Parametern.

Extrakorporale Unterstützungssysteme, welche die Funktion von Herz und Lunge übernehmen, werden bei vielen herzchirurgischen Eingriffen benötigt um stabile Kreislauf-Parameter des Patienten zu gewährleisten. Die Anwendung der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) ist daher ein essentieller Bestandteil der modernen Herzchirurgie. Allerdings ist der Einsatz der EKZ auch mit unerwünschten und potentiell lebensgefährlichen Nebenwirkungen für den Patienten assoziiert. So zählt die EKZ zu einer der Hauptursachen des systemischen Inflammationssyndroms (SIRS), welches zu einem Multi-Organversagen und einer damit einhergehenden signifikanten Erhöhung der Mortalität herzchirurgischer Eingriffe führen kann. Die Mechanismen der durch die EKZ induzierten Entzündung sind multifaktoriell. So bewirkt die EKZ unter anderem eine Aktivierung der Leukozyten und resultiert in der Freisetzung von Entzündungsmediatoren wie z.B. Zytokinen. Sowohl in klinischen als auch experimentellen Studien wurden für das volatile Anästhetikum Sevofluran neben kardioprotektiven Effekten auch immunmodulierende und antiinflammatorische Wirkungen beschrieben. Allerdings finden sich in der Literatur bisher keine Daten, ob die routinemäßige Verabreichung von Sevofluran in klinisch gebräuchlichen Konzentrationen während der balancierten Anästhesie, die durch eine EKZ verursachte Entzündungsreaktion reduzieren kann. Das Ziel der vorliegenden experimentellen Arbeit war die Analyse der Wirkung des volatilen Anästhetikums Sevofluran auf inflammatorische Prozesse während der normothermen EKZ. Hierzu wurde systematisch mittels durchflusszytometrischer und enzymimmunologischer Methoden sowie Blutbildanalysen die Expression der Oberflächenrezeptoren Mac-1 und P-Selektin, die Leukozyten-Thrombozyten Aggregatbildung, die Freisetzung der proinflammatorischen Zytokine IL-1β, IL-8 und TNF-α, die Konzentration der PMN-Elastase, sowie Blutbildparameter im zeitlichen Verlauf der normothermen ex vivo EKZ analysiert. Für jeden Versuch wurde frisch entnommenes und heparinisiertes humanes Vollblut für 90 Minuten in einem ex vivo-EKZ-Modell bei Normothermie (37 °C) zirkuliert. In der Kontrollgruppe (n = 5) wurde über den Oxygenator des Modells ein Luft-Sauerstoff-Gemisch verabreicht; der anderen Gruppe (n = 5) wurde das Anästhetikum Sevofluran in einer klinisch gebräuchlichen Konzentration von 2 Vol.-% zugeführt. Zu vier definierten Zeitpunkten - Ausgangswert, nach 30-, 60- und 90-Minuten Zirkulation - wurden der EKZ Blutproben entnommen und die entsprechenden Inflammationsmarker analysiert. Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Ergebnisse zeigen, dass die EKZ die Mac-1 Expression auf neutrophilen Granulozyten (p < 0,001), sowie die Freisetzung der PMN-Elastase aus polymorphkernigen Granulozyten (p < 0,001) induziert. Durch die Applikation des volatilen Anästhetikums Sevofluran werden diese durch das ex vivo-EKZ-Modell hervorgerufenen proinflammatorischen Effekte signifikant minimiert. Sevofluran hemmt die Expression des Leukozyten-Integrins Mac-1 auf neutrophilen Granulozyten zu allen Untersuchungszeitpunkten um das 1,5-fache (p < 0,05) im Vergleich zu denen der Kontrollproben. Auch der durch die EKZ induzierte Konzentrationsanstieg des zytotoxisch wirkenden Enzyms PMN-Elastase, welches nach einer Aktivierung von neutrophilen Granulozyten durch diese freigesetzt wird, ist in den mit Sevofluran behandelten Versuchsproben zu allen Untersuchungszeitpunkten im Vergleich zur jeweiligen Vergleichsgruppe um das 1,8-fache reduziert (p < 0,05). Gleichwohl werden die Mac-1 Expression auf Monozyten, die Leukozyten-Thrombozyten Aggregatbildung, die thrombozytäre P-Selektin Expression sowie die proinflammatorischen Zytokine IL-1β, IL-8 und TNF-α nicht statistisch signifikant durch die EKZ und die Behandlung mit Sevofluran beeinflusst. Auch zeigt sich kein direkter Einfluss der EKZ auf die Blutbildparameter Hämatokrit, Erythrozyten-, Thrombozyten- und Leukozytenzahl. Die erhobenen Daten zeigen auch, dass sich trotz des im Rahmen der vorliegenden ex vivo-Studie gewählten EKZ-Versuchsaufbaus mit oberflächenbeschichteten extrakorporalen Kreisläufen der neusten Generation und Normothermie, die Induktion einer inflammatorischen Reaktion während der EKZ nicht verhindern lässt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen jedoch, dass das volatile Anästhetikum Sevofluran in einer klinisch relevanten Konzentration die Aktivierung neutrophiler Granulozyten während der simulierten normothermen EKZ signifikant minimiert. Diese neu gewonnenen Erkenntnisse über die antiinflammatorischen Effekte des Anästhetikums Sevofluran lassen in Kombination mit den Forschungsergebnissen anderer Arbeitsgruppen den Schluss zu, dass Sevofluran ein vielversprechendes Anästhetikum mit günstigen antiinflammatorischen Effekten für den Einsatz während der EKZ darstellt. Die klinische Relevanz für den Patienten lässt sich aufgrund des experimentellen Studiendesign jedoch nicht zweifelsfrei ableiten. Die Untersuchungsergebnisse und die darin gewonnenen Erkenntnisse rechtfertigen jedoch weitere Studien bezüglich des antiinflammatorischen Effektes von Sevofluran unter klinischen Bedingungen.

EINFÜHRUNG: Entzündliche Reaktionen des Darmtraktes führen, durch gestörte Perfusion und gesteigerten metabolischen Umsatz, zur Entstehung einer intestinalen Sauerstoffschuld. Dies führt zu einer Schwächung der epithelialen Barriere, was den Übertritt luminaler Xenobiotika begünstigt. Daraus kann die unkontrollierte Stimulation des intestinalen Immunsystems durch systemische Effekte luminaler proinflammatorischer Moleküle wie Lipopolysaccharid (LPS) resultieren, was in der Entstehung eines systemischen inflammatorischen Response-Syndroms (SIRS) sowie Multiorganversagen (MOF) münden kann. Studien unserer Arbeitsgruppe charakterisierten Hypoxie dabei als kritischen pathogenetischen Faktor des Barriereversagens. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, die noch zu großen Teilen unverstandenen Mechanismen hypoxischer Barriereschwächung mit einem molekularen Korrelat in Verbindung zu bringen und die zugrunde liegenden regulatorischen Mechanismen zu identifizieren. Dabei konzentrierten wir uns auf die Tight Junction (TJ), welche hauptsächlich die Durchlässigkeit des epithelialen Zellverbandes reguliert. Im Zusammenhang damit betrachteten wir genauer die hypoxische Regulation der Proteine Zonula occludens 1 bis 3 (ZO-1 bis -3), welche als Verbindungsproteine zwischen Barrierekontakt und Zytoskelett eine wichtige organisierende Einheit der TJ darstellen. ERGEBNISSE & METHODEN: Hypoxie bewirkte einen Anstieg der parazellulären Permeabilität sowie eine gesteigerte Translokation bakterieller Bestandteile in vivo, was wir anhand von Permeabilitäts-Assays (FITC-Dextran resp. Limulus Amebocyte Lysate) in einem murinen Ganzkörper-Hypoxiemodell zeigen konnten. Im Zusammenhang damit stellten wir erstmals mittels Gefrierbruch-Elektronenmikroskopie die dramatische Desorganisation der tight-junktionalen Architektur unter Hypoxie in vitro dar. Diese Beobachtung korrelierte mit einer Herunterregulation der Proteine ZO-1 bis -3 in vitro und in vivo sowohl auf transkriptioneller (Real-time PCR) als auch translationaler (Western Blot) Ebene. Dabei lieferte die Auswertung der Literatur insbesondere für ZO-1 eindeutige Hinweise auf dessen permeabilitätsbeeinflussenden Effekt. Daran anknüpfend belegte die immunhistochemische Färbung gegen ZO-1 dessen gezielte Entfernung von der TJ unter Hypoxie. Die anschließende softwaregestützte Promoteranalyse (Gene2Promoter, MatInspector; Genomatix-Software) zeigte eine Reihe möglicher Bindungsstellen für O2-sensible Transkriptionsfaktoren – vor allem auch für HIF-1. Eine Herunterregulation von ZO-1 in HIF-1-überexprimierenden Zellen (lentiviraler Gentransfer; Messung mittels Luciferase-Assay) bot deutliche Hinweise auf die regulative Beteiligung des Transkriptionsfaktors. Die darauf folgende Chromatin-Immunopräzipitation (ChIP-Assay) bewies die Bindung von HIF-1 an den ZO-1 Promoter. Eine anschliessende Punktmutation der vermuteten Bindungssequenz ergab, dass der Transkriptionsfaktor nicht mit der zuvor ermittelten HIF-1 Bindungsstelle interagiert, sondern sehr wahrscheinlich mit einer Aryl-hydrocarbon receptor repressor Sequenz (AHRR), welche sich ebenfalls im untersuchten Promotersegment befand. FAZIT: Unsere Ergebnisse zeigen, dass Hypoxie eine Steigerung der intestinalen parazellulären Permeabilität bewirkt. Dieser Beobachtung liegen Veränderungen der tight-junktionalen Architektur zugrunde. Hierbei nimmt die hypoxische Herunterregulation von ZO-1 eine wichtige Rolle ein, welche sehr wahrscheinlich durch HIF-1 vermittelt wird. Zusammenfassend betrachtet tragen diese Ergebnisse zu einem besseren Verständnis pathophysiologischer Vorgänge an der TJ bei. Dies ist für die Entwicklung therapeutischer Strategien essentiell, welche ein Barriereversagen mit unkontrolliertem Antigenübertritt bei kritisch Kranken verhindern sollen. INTRODUCTION: Inflammatory reactions of the gastrointestinal tract cause intestinal hypoxia, due to an increased metabolic rate and decreased perfusion. This leads to impairment of the epithelial barrier, promoting translocation of luminal xenobiotics. The consequence can be an uncontrolled stimulation of the underlying intestinal immune system by systemic effects of luminal proinflammatory agents, such as lipopolysaccharide (LPS). This is able to result in a systemic inflammatory response syndrome (SIRS) or multi organ failure (MOF). In that context, research of our work group identified hypoxia as a critical pathogenetic factor of barrier breakdown. Hence, the objective of this study was to link the still insufficiently understood mechanisms of hypoxic barrier impairment to a molecular substrate and indentify the underlying regulatory mechanisms. For that purpose we focused on the Tight Junction (TJ), which mainly restricts paracellular permeability. In this respect we examined the hypoxic regulation of the proteins Zonula occludens 1 to 3 (ZO-1 to -3), as critical organizing components of the TJ. MATERIAL & METHODS: Hypoxia causes an increase in paracellular permeability, as well as intensified translocation of bacterial components in vivo. This was shown in a set of permeability assays (FITC-Dextran, Limulus Amebocyte Lysate resp.), performed in a murine whole-body hypoxia model. In that context we demonstrated for the first time a dramatic disorganization of the tight-junctional architecture in vitro by freeze-fracture electron microscopy. This observation correlated with a downregulation of the proteins ZO-1 to -3 in vitro and in vivo, both on transcriptional (Real-time PCR) and translational levels (Western Blot). Analysis of already published literature displayed strong evidence of ZO-1 having influence on paracellular permeability. Following immunohistochemical staining showed the removal of the latter from the TJ under hypoxia. Subsequent computer-based ZO-1 promoter analysis (Gene2Promoter, MatInspector; Genomatix-Software) revealed several binding sites for hypoxia sensitive transcription factors – especially for HIF-1. Downregulation of ZO-1 in cells constitutively overexpressing HIF-1 strongly suggested a regulatory effect of the transcription factor (lentiviral gene transfer; measurement with Luciferase-Assay). Chromatin immunoprecipitation (ChIP-Assay) proved the binding of HIF-1 to the ZO-1 promoter. A subsequently performed point mutation of the suspected binding site showed that the transcription factor does not interact with the targeted sequence, but most likely with an aryl-hydrocarbon receptor repressor sequence (AHRR) which is also located in the examined promoter segment. CONCLUSION: Our results show an increase of intestinal paracellular permeability under hypoxia. This observation is paralleled by alterations of the tight-junctional architecture. In relation to that, the hypoxic downregulation of ZO-1 plays an important role which is most likely regulated by HIF-1. These results contribute to a better understanding of tight-junctional pathophysiology. This is crucial for the development of therapeutic strategies, in order to prevent barrier breakdown with uncontrolled antigen translocation in the critically ill.