The harmful effect of oxidative stress and the role of 8-isoprostaglandin F2alpha after subarachnoid hemorrhage

8-Isoprostaglandin F2alpha (8-iso PGF2alpha) ist in Tierexperimenten und einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen ein etablierter Marker für oxidativen Stress. Es hat in einer Reihe von Gefäßen vasokonstriktive Effekte, so auch an Hirngefäßen von Ratten und Schweinen. Der oxidative Stress nach aneurysmatischer Subarachnoidalblutung (SAB) im Menschen wurde in einer Vielzahl von Studien durch unterschiedliche Marker mit Ausnahme von 8-iso PGF2alpha nachgewiesen. Die vorliegende Arbeit wurde zur Klärung der Hypothese durchgeführt, dass 8-iso PGF2alpha auch nach SAB als Marker oxidativen Stresses verwendet werden kann und eine Verbindung zur Entstehung des cerebralen Vasospasmus hat. Insgesamt 34 Patienten nach SAB (mittleres Alter 53,0 ± 14,6 Jahren, männlich:weiblich=1:2,8) aller Hunt&Hess- und Fisher-Grade wurden untersucht. Die folgenden Parameter wurden täglich aufgezeichnet: die 8-iso PGF2alpha Konzentrationen des arteriellen, zentralvenösen und jugularvenösen Blutes sowie des Liquors, der arterielle Partialdruck für Sauerstoff (PaO2), der Anteil des inspiratorischen Sauerstoffgehalts (FiO2), die Blutflussgeschwindigkeiten beider mittleren Hirnarterien und der korrespondierenden Arteriae carotides internae, sowie die arterio-jugularvenöse Differenz für Sauerstoff (avDO2). Zur Bestimmung der Produktionsstätte von 8-iso PGF2alpha wurde die arteriovenöse Differenz über Hirn und Lunge berechnet. In Kontrollexperimenten wurde die Konzentration von 8-iso PGF2alpha im venösen Blut von gesunden, nichtrauchenden Kaukasiern bestimmt. Insgesamt war 8-iso PGF2alpha bei SAB Patienten im Vergleich zu gesunden Kaukasiern leicht erhöht, jedoch nicht signifikant und im Rahmen der normalen Schwankungsbreite. In den meisten Patienten und Messungen wurde 8-iso PGF2alpha in den Lungen produziert und vom Gehirn aufgenommen. Es gab keine Beziehung zwischen 8-iso PGF2alpha und erhöhten Blutflussgeschwindigkeiten im TCD, welche zerebralen Vasospasmus anzeigen würden. Es gab keine Korrelation zwischen der avDO2 und 8-iso PGF2alpha. Die pulmonale Produktion von 8-iso PGF2alpha stand in keinem Zusammenhang mit dem gleichzeitigen Auftreten von ARDS oder erhöhtem FiO2. Nach SAB gibt es wahrscheinlich keinen Zusammenhang zwischen 8-iso PGF2alpha und zerebralen Vasospasmus. 8-iso PGF2alpha wird vorwiegend in den Lungen produziert und vom Hirn aufgenommen. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die biochemische Rolle von 8-iso PGF2alpha im Hirnmetabolismus zu klären. 8-isoprostaglandin F2alpha (8-iso PGF2alpha) is a well known and established marker of oxidative stress in animal experiments. In addition, it has vasoconstrictive properties in a variety of vessels including cerebral arteries of pigs and rats. Oxidative stress after aneurysmal subarachnoid hemorrhage (SAH) in humans has been proven in numerous investigations by a variety of markers except 8-iso PGF2alpha. This study was conducted to test the hypothesis that 8-iso PGF2alpha is a marker of oxidative stress and related to cerebral vasospasm after SAH in humans. A total of 34 SAH patients (mean age 53,0 ± 14,6 years, male:female=1:2,8) of all Hunt&Hess and Fisher Grades were included into the study. The following parameters were recorded daily: arterial, central venous, jugular venous and cerebrospinal fluid concentrations of 8-iso PGF2alpha, arterial partial pressure of oxygen (PaO2), inspiratory fraction of oxygen (FiO2), blood flow velocity of the medial cerebral arteries and the internal carotid arteries and the arterio-jugular venous differences of oxygen (avDO2). To determine the production site of 8-iso PGF2alpha arteriovenous differences were calculated for the brain and the lungs. In control experiments, 8-iso PGF2alpha concentrations of healthy caucasian volunteers were measured. Overall 8-iso PGF2alpha was slightly increased but within normal ranges in arterial blood of patients after SAH compared with healthy persons. In most of the patients 8-iso PGF2alpha was produced in the lungs and taken up by the brain. There was no relationship with 8-iso PGF2alpha and elevated TCD blood flow velocities that indicate cerebral vasospasm (CVS). There was no correlation between avDO2 and 8-iso PGF2alpha. The pulmonary production of 8-iso PGF2alpha was not related to the presence of ARDS or elevated FiO2. After SAH, 8-iso PGF2alpha is not directly related to CVS. 8-iso PGF2alpha is primarily produced by the lungs and there is an uptake of 8-iso PGF2alpha into the brain. Further studies are warranted to clarify the biochemical role of 8-iso PGF2alpha within the brain metabolism.