ISSN:
1432-055X
Keywords:
Schlüsselwörter Koronarbypass
;
Zytokine
;
Gamma-Hydroxybuttersäure
;
Lipopolysaccharid
;
Key words Coronary artery bypass
;
Cytokines
;
Gamma-hydroxybutyrate
;
Lipopolysaccharide
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Medicine
Description / Table of Contents:
Abstract Objective: To determine the influence of gamma-hydroxy-butyrate (GHB) on spontaneous and lipopolysaccharide (LPS)-stimulated release of tumour necrosis factor-alpha (TNF), interleukin-1 β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6) and interleukin-10 (IL-10) in whole blood from patients undergoing coronary artery bypass grafting (CABG) with extracorporeal circulation (ECC). In addition, the pharmacological modulation on lipopolysaccharide (LPS)-stimulated cytokine release by GHB (GHB-Na and GHB-ethanolamide) was characterized in a separate in vitro-assay. Methods: In a prospective, randomized, double-blinded study, 12 patients undergoing elective CABG were assigned to receive either saline (control) or GHB-Na (25 mg/kg as loading dose followed by 25 mg/kg/h) intraoperatively. Blood samples were obtained (A) preoperatively, (B) 20 min after ECC and (C) 24 h after ECC. Plasma levels (spontaneous release) as well as LPS-stimulated cytokine secretion were measured in a whole blood culture system ex vivo and correlated with mRNA-expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMC). In addition, the dose-response characteristics of modulation of the cytokine response by GHB was studied in vitro in the same assay. Results: Plasma IL-6 and IL-10 levels were significantly elevated after CABG, while TNF and IL-1β were detectable only occasionally in both groups. Expression of all cytokines studied was significantly reduced upon ex vivo LPS-stimulation at time point B. Despite maintained expression of TNF and IL-1β m-RNA-transcripts upon ex vivo LPS-stimulation in patients treated with GHB, release of the cytokines in the supernatant was decreased to a similar degree as in the control group. Cytokine response upon LPS-stimulation was restored 24 h after CABG for the group mean, however, with substantial individual heterogenity. In vitro, pharmacological doses of GHB-Na (2 mg/ml) attenuated LPS-induced IL-1β release. However, application of the GHB-receptor antagonist NCS-382 caused a nearly complete cessation of IL-1β release in vitro (to 2,5% of control). GHB-ethanolamide (LK 544) did not influence the LPS-stimulated release of the cytokines studied. Conclusion: The results suggest a biphasic response of stimulated PBMC cytokine gene expression during CABG with an initial tolerance to LPS-stimulation shortly after termination of ECC. However, whether or not PBMC express functional GHB receptors remains unclear in light of contradictory effects of the different ligands. In spite of the ex vivo and in vitro results, application of GHB-Na in doses which are primarily based on its use as an anesthetic agent do not seem to modulate the release of the cytokines studied.
Notes:
Zusammenfassung Fragestellung: Die Untersuchung des Einflusses von Gamma-Hydroxy-Buttersäure (GHB) auf die spontane und durch Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Freisetzung der Zytokine Tumor-Nekrose-Faktor alpha (TNF), Interleukin-1β (IL-1β), Interleukin-6 (IL-6) und Interleukin-10 (IL-10) bei aortokoronaren Bypassoperationen (ACB) unter Anwendung der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) sowie die Charakterisierung des pharmakologischen Effekts von GHB in 2 Präparationen (GHB-Na und GHB-Ethanolamid) auf die Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte Zytokinfreisetzung in vitro. Methodik: In einer prospektiven, randomisierten Doppelblindstudie wurden insgesamt 12 Patienten untersucht, die sich einer elektiven ACB unterzogen. Je 6 Patienten erhielten intraoperativ entweder NaCl 0,9% (Kontrollgruppe) oder GHB-Na (25 mg/kg/h nach einem initialen Bolus von 25 mg/kg). Zu insgesamt 3 Meßzeitpunkten (A=präoperativ, B=20 min nach EKZ, C=24 h postoperativ) erfolgte die Blutentnahme zur Zytokindiagnostik. Die Plasmakonzentrationen (spontane Freisetzung) und die unter LPS-Stimulation beobachtete Freisetzung der verschiedenen Zytokine zu den einzelnen Meßzeitpunkten wurden in einem Vollblutansatz ex vivo gemessen und mit der m-RNA-Expression in peripheren mononukleären Zellen (PBMC) korreliert. Weiterhin erfolgte in einem in vitro-Ansatz die Analyse des pharmakologischen Einflusses von GHB selbst (GHB-Na und GHB-Ethanolamid) auf die LPS-induzierte Zytokinfreisetzung. Ergebnisse: Die Plasmakonzentrationen von IL-6 und IL-10 waren nach Ende der EKZ in beiden Gruppen (Kontrolle und GHB) im Vergleich zum präoperativen Ausgangswert signifikant erhöht, während TNF und IL-1β nur vereinzelt nachweisbar waren. Am Ende der EKZ war zu diesem Meßzeitpunkt die durch LPS stimulierbare Freisetzung aller untersuchten Zytokine ex vivo signifikant gegenüber dem präoperativen Ausgangswert vermindert. Trotz besser erhaltener Stimulierbarkeit der Zytokin-m-RNA war auch bei den mit GHB behandelten Patienten die Ausschüttung der Zytokine ex vivo signifikant gehemmt. Am ersten postoperativen Tag war die stimulierbare Zytokinantwort im statistischen Mittel wieder hergestellt, wobei deutliche interindividuelle Unterschiede auftraten. In vitro (pharmakologischer Dosierungen) bewirkte GHB-Na (2 mg/ml) eine signifikante, selektive Verminderung der Freisetzung von IL-1β, während GHB-Ethanolamid keinerlei Veränderungen der Zytokinantwort bewirkte. Zusätzlich hemmte der kompetitive GHB-Rezeptorantagonist NCS-382 die monozytäre IL-1β-Antwort fast vollständig auf 2,5% des Ausgangswerts ohne NCS. Schlußfolgerung: Die Ergebnisse der Freisetzung verschiedener pro- und antiinflammatorischer Zytokine bei ACB zeigen einen biphasichen Verlauf. Initial kommt es ex vivo zu einer relativen Suppression mit partieller Toleranz gegenüber LPS-Stimulation, die am ersten postoperativen Tag weitgehend überwunden ist. Ob die pharmakologischen Effekte von GHB-Na und NCS-382 auf die IL-1β-Freisetzung monozytärer Zellen über spezifische GHB-Rezeptoren vermittelt sind, muß aufgrund der diskrepanten Ergebnisse offen bleiben. GHB-Na bewirkt in klinisch üblichen Dosierungen im Vergleich zur Kontrollgruppe keine statistisch nachweisbare Modulation der Zytokinfreisetzung.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/s001010050610
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