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Effekte von Morphin, Fentanyl und Ketamin auf leukozytäre Funktion, Transkriptionsfaktoren und Interleukin-8-Synthese

Welters, Ingeborg Dorothea Maria


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Morphin , Fentanyl , Ketamin , Transkriptionsfaktoren , Leukozyten
Freie Schlagwörter (Englisch): Morphine , fentany l, ketamine , transcription factors , leukocytes
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Chirurgie, Anaesthesiologie und Urologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Habilitation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.01.2002
Erstellungsjahr: 2000
Publikationsdatum: 03.08.2005
Kurzfassung auf Deutsch: In der hier vorliegenden Arbeit wird der Einfluß der in der Anästhesie gebräuchlichen Analgetika Morphin, Fentanyl und Ketamin auf die Funktion neutrophiler Granulozyten dargelegt. Dazu wurden immunologische, durchflußzytometrische und molekularbiologische Untersuchungsverfahren eingesetzt. Die untersuchten Substanzen modulieren die Funktion, transkriptionelle Regulation und Proteinexpression von Granulozyten in unterschiedlicher Weise.

Morphin hemmt die Funktion neutrophiler Granulozyten konzentrations- und zeitabhängig. Erstmals wird dargestellt, daß der inhibitorische Effekt von Morphin auf die Phagozytose und den Oxidativen Burst durch die Freisetzung von NO als second messenger hervorgerufen wird. Die verminderte Expression von Komplement-, Fcg- und CD14-Rezeptoren korreliert mit diesen Funktionseinschränkungen. Zudem reguliert Morphin die intrazelluläre Signaltransduktion und führt dadurch zu einer Minderung der LPS-induzierten DNA-Bindungsaktivität der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1. Die hemmende Wirkung von Morphin auf transkriptionsregulierende Proteine wird in dieser Arbeit erstmals an humanen Leukozyten nachgewiesen. Dabei stellt die Morphin-abhängige Freisetzung von NO das Schlüsselereignis für die hemmenden Effekte von Morphin dar: Durch NOS-Antagonisten kann die Morphin-induzierte Hemmung von Rezeptorenexpression, Granulozytenfunktion und Transkriptionsfaktoren verhindert werden, während NO-Donoren die Morphin-Wirkung imitieren. Die Blockade von Opiatrezeptoren mit Naloxon hebt die inhibierende Wirkung von Morphin ebenfalls auf, so daß eine Bindung an NO-freisetzende µ-Rezeptoren auf Granulozyten als kausaler Mechanismus angesehen werden kann. Die Inhibierung der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1 korreliert im Vollblut nicht mit einer verminderten Produktion von IL-8 als NF-kB- bzw. AP-1-abhängigem Mediator. Die exakten intrazellulären Mechanismen und die funktionelle Bedeutung dieser Granulozyten-inhibierenden Effekte von Morphin auf das Entzündungsgeschehen müssen in zukünftigen Untersuchungen geklärt werden.
Fentanyl zeigt weder aktivierende noch inhibierende Wirkungen auf Granulozytenfunktion und Expression von Oberflächenrezeptoren. Grundlage hierfür kann die mangelnde Affinität von Fentanyl für die auf Leukozyten exprimierten Opiatrezeptoren sein. Basierend auf der Annahme, daß diese Substanz immunologisch inert ist, wurden Effekte auf transkriptionelle Regulation und Proteinsynthese nicht untersucht.

Ketamin hemmt die Granulozytenfunktion und die Expression von Komplement-, Fcg- und CD14-Rezeptoren konzentrationsabhängig, wobei die Dauer der Ketamin-Inkubation nicht von Bedeutung ist. Erstmals wird in dieser Arbeit ein inhibitorischer Effekt von Ketamin auf die LPS-induzierte DNA-Bindungsaktivität der Transkriptionsfaktoren NF-kB und AP-1 beschrieben, wobei konsekutiv die leukozytäre Produktion von IL-8 auf transkriptioneller Ebene gehemmt wird. Das Ausmaß der Hemmung durch Ketamin hängt dabei von der zur Stimulation eingesetzten LPS-Dosierung ab. Im Gegensatz zu Morphin-induzierten Veränderungen sind diese Effekte unabhängig von NO als second messenger und werden nicht durch Opiat- oder NMDA-Rezeptoren vermittelt. Damit unterscheiden sich die Signaltransduktionswege Ketamin-vermittelter Effekte auf Immunzellen grundlegend von denjenigen, die für die anästhetische und psychomimetische Wirkung dieser Substanz im ZNS verantwortlich sind. Enantiomer-spezifische Effekte spielen für die immunsupprimierende Wirkung von Ketamin nur eine untergeordnete Rolle. Folgestudien sind erforderlich, um die an der Ketamin-abhängigen Inhibierung beteiligten intrazellulären Mediatoren und Stoffwechselwege in Leukozyten zu definieren.

Der in dieser Studie erstmals zur Untersuchung von Analgetika-induzierten Veränderungen von Transkriptionsfaktoren angewandte durchflußzytometrische Vollblut-Assay weist eine hohe Reproduzierbarkeit auf, ermöglicht eine verläßliche und schnelle Quantifizierung des nukleären NF-kB- bzw. AP-1-Gehalts und liefert mit klassischen Verfahren vergleichbare Ergebnisse. Bei dieser Technik kann auf eine Zellseparation verzichtet werden, so daß die physiologischen Zustände im Vollblut berücksichtigt werden. Eine eventuelle Anwendung dieses Verfahrens zum Screening von Risikopatienten in Anästhesie und Intensivmedizin sollte in zukünftigen Untersuchungen evaluiert werden.
Der differente Einfluß dieser Analgetika auf das Immunsystem sollte bei den verschiedenen Indikationen in Anästhesie, Intensivmedizin und Schmerztherapie Beachtung finden und in klinischen Studien weiter abgeklärt werden, um nicht nur eine effiziente Analgesie zu erzielen, sondern auch um etwaige Vor- bzw. Nachteile einer Immunmodulation durch diese Substanzen berücksichtigen zu können.