Prävention der Hyperoxie-induzierten pulmonalen Veränderungen durch intratracheale Applikation von VEGF

Hintergrund: In der Intensivtherapie von Früh- und Neugeborenen ist die hochkonzentrierte Gabe von Sauerstoff oft unverzichtbar, jedoch führt Hyperoxie in der Lunge zu einer präapoptotischen Situation. Bei Vorliegen weiterer Stress-Faktoren, wie z.B. Vitamin E-Mangel, kommt es zur Apoptose und Zellschädigung. Die Kaskade, welche bei Hyperoxie zwischen Apoptose und Heilung entscheidet, ist bisher nur unzureichend verstanden. Bekannt ist, dass Hyperoxie zu einer Inhibition der VEGF-Sekretion führt. VEGF vermittelt u.a. eine anti-apoptotische Wirkung durch Expressionshemmung von TNF-alpha und Expressionsinduktion der anti-apoptotischen Proteine Bcl-2 und A1 durch Aktivierung der Phosphatidylinositol 3-Kinase.

Fragestellung: In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, ob eine einmalige intratracheale (i.t.) Applikation (Appl.) von VEGF einen Einfluss auf die Hyperoxie-induzierte Pro-Apoptosekaskadade in Typ-II-Zellen hat.

Methodik: sublethales Ratten-Hyperoxie-Modell (40h FiO2 1.0): 1. Kontrolle (FiO2 0.21), 2. Hyperoxie, 3. i.t. Appl. von 5µg rVEGF und Hyperoxie; Isolation von Typ-II-Pneumozyten; Western Blot: TNF-R1; Immunhistochemie: VEGF, VEGFR2, TNFalpha und TNF-R1, Tubulin; ELISA: TNFalpha, Caspase3

Ergebnisse: Hyperoxie vermindert die Expression von VEGF und VEGF-Rezeptor in Typ-II-Zellen gegenüber Kontrollzellen, welches durch einmalige i.t. Gabe von VEGF direkt vor Beginn der Hyperoxie kompensiert werden kann. TNF-alpha ist im Rahmen der hyperoxischen Lungenschädigung erhöht. Eine vermehrte Expression kann sowohl in den Typ-II-Zellen als auch in der alveolären Lavage Hyperoxie-geschädigter Lungen nachgewiesen werden. Parallel dazu ist auch die Expression des TNF-R1 in den Typ-II-Zellen erhöht. Die i.t. Gabe von VEGF hemmt sowohl die Expressionsinduktion von TNF-alpha als auch von TNF-R1. Hyperoxie führt zu ausgeprägten Veränderung des Zytoskeletts der Typ-II-Zellen, ein Effekt, der durch i.t. Gabe von VEGF vor Beginn der Hyperoxie gemindert wird.

Diskussion: 1. Die durch Hyperoxie induzierte Expression von TNF-alpha wird durch i.t. VEGF-Gabe gehemmt. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass bereits eine einmalige VEGF-Applikation ausreichend sein könnte, die Hyperoxie-induzierte TNF-alpha-Apoptosekaskade zu inhibieren. 2. VEGF wirkt einer Hyperoxie-bedingten Veränderung des Zytoskeletts entgegen. Die Stabilisierung des Zytoskeletts durch VEGF ist wahrscheinlich ein weiterer anti-apoptotischer Mechanismus, da ein Verlust der geordneten Zytoskelettstruktur zur verstärkten Apoptose und zum Zelltod führt.