Der Einfluss von VEGF im Tiermodell der akuten respiratorischen Insuffizienz

Abstract

Die respiratorische Insuffizienz ist eine schwerwiegende Komplikation bei Intensivpatienten. Charakteristischerweise tritt bei allen Patienten eine Storung der alveolaren Epithel- und Endothelzellschicht auf, gefolgt von einem proteinreichen nicht kardiogenen Lungenödem. Weiterhin kommt es zu einem massiven Einstrom von Leukozyten und letztlich zu einem Lungenversagen. Vascular endothelial growth factor (VEGF) ist ein wichtiger Wachstumsfaktor, der fur die strukturelle Integritat der Lunge, insbesondere der Alveolen, verantwortlich ist und auserdem permeabilitatssteigernd wirkt. VEGF spielt auserdem eine Rolle fur das Uberleben von Zellen sowie fur deren Proliferation. Daher wird angenommen, dass es eine wichtige Rolle in der Pathogenese des ARDS spielt. Doch seine Rolle ist bislang nicht abschliesend geklart. Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Veranderung des endogenen VEGF und seiner Rezeptoren im Modell der LPS-induzierten respiratorischen Insuffizienz untersucht werden, um dann eine Moglichkeit zu finden, dieses Wissen therapeutisch einzusetzen. Im Zeitverlauf ergab sich eine Herunter-Regulation der VEGF und Flk-1 mRNA in alveolaren Epithelzellen, nicht jedoch in Endothelzellen. Flt-1 war nicht reguliert. Nun wurde versucht, mittels intratrachealer Applikation die Tiere 24 Stunden nach LPSStimulation mit VEGF zu behandeln. Dies hatte einen positiven Effekt auf viele der gemessenen Parameter. Die Leukozytenanzahl sowohl in der BAL als auch im Lungeninterstitium war deutlich reduziert, ebenso die Odembildung. Weiterhin wurden scheinbar mehr Monozyten zur Transmigration angeregt, was eine vermehrte Reparation der Lungenschaden vermuten lasst. Durch die Verwendung zweier Dosierungen von VEGF konnte gezeigt werden, dass die hohere Dosis von 10 ng weniger positive Effekte aufweist als die geringe Dosis von 1 ng. Dies weist auf eine dosis-abhangige Wirkung von VEGF hin. Ob die Regulation von VEGF mRNA beim Menschen ebenso ablauft, muss noch untersucht werden. Es wurde nachgewiesen, dass eine gering dosierte Applikation von VEGF zu deutlich positiven Effekten auf Zellzahl, Odembildung und Reparation im Krankheitsverlauf fuhrt wahrend eine hohere Dosis zur Aufhebung der positiven Effekte fuhrt. Inhalatives VEGF konnte also bei der Behandlung des ARDS beim Menschen einen Beitrag leisten. Acute respiratory distress syndrome (ARDS) remains a devastating condition with a high mortality in critically ill patients. Its reasons are manifold, therefore patients show different characteristics. Generally ARDS is characterized by alveolar epithelial and endothelial dysfunction leading to the development of a protein-rich non-cardiogenic pulmonary edema. This is combined with a massive leukocyte invasion and finally acute respiratory failure. Vascular endothelial growth factor (VEGF) A is an important growth factor responsible for alveolar structural integrity but also bears a great potential to increase permeability. VEGF also plays a crucial role in cell survival as well as cell proliferation. Therefore it has been considered to play a role in the pathogenesis of ARDS. However, the role of VEGF in ARDS is a matter of on-going discussion. In this project we wanted to show the alteration of endogenous VEGF in a model of LPSinduced ARDS to find a possibility to use this knowledge for therapeutic purposes. During the injury we observed a downregulation of VEGF and Flk-1 mRNA in alveolar epithelial cells but not in endothelial cells. Flt-1 was not regulated at all. We tried to intratracheally treat the animals 24 hours after LPS stimulation with VEGF. This had a beneficial effect on many of the parameters monitored. The amount of leukocytes in BAL fluid as well as in the interstitium of the lungs was markedly reduced, just as the edema formation. Furthermore, mononuclear cells migrated into the lungs in larger numbers, indicating augmented repair processes of the injury. By using two dosages of VEGF we were able to show that the higher amount of 10 ng displayed less beneficial effects than the lower dose of 1 ng. This suggests a dose-dependent effect for VEGF. In this model of ARDS we were able to show that the regulation of VEGF and Flk-1 on mRNA level were primarily in alveolar epithelial cells and not as expected in endothelial cells of the lung vasculature. Whether this is also the case in the human disease needs to be investigated. Furthermore we demonstrated that a low dose application of VEGF is far better than a higher dosage in regards to number of migrated neutrophils, edema formation and repair. Inhalative VEGF is therefore a promisinge agent in the treatment of ARDS in humans.