Resveratrol reduziert den Leberschaden nach hämorrhagischem Schock an der Ratte via Östrogenrezeptor vermittelter Wirkentfaltung -eine tierexperimentelle Untersuchung-

Abstract

Resveratrol ist ein Phytoalexin, welches erstmals 1939 durch Michio Takaoka aus der Heilpflanze Veratum grandiflorum isoliert werden konnte. Nachdem das wissenschaftliche Interesse an der Substanz initial eher gering war, erfreut sich Resveratrol aktuell einer wachsenden Beliebtheit in der Forschung. Neben der positiven Beeinflussung von Erkrankungen wie Diabetes, Fettleber und Alzheimer konnten direkte, protektive Wirkungen für mehrere Organe gezeigt werden. So scheint Resveratrol eine protektive Wirkung auf Organe wie Gehirn, Herz, Niere und Leber in der Ischämie zu haben. Hierfür werden verschiedene Mechanismen verantwortlich gemacht. Zum einen hat Resveratrol eine eigene, antioxidative Aktivität. Zum anderen scheinen immunmodulierende Effekte von Resveratrol sowie Eingriffe in den Energiestoffwechsel der Zellen und Regulation antioxidativ aktiver Enzyme eine Rolle zu spielen. Für die intrazelluläre Wirkvermittlung von Resveratrol spielt hier, zumindest teilweise, die Aktivierung von Östrogenrezeptoren eine Rolle. Resveratrol kann dabei in gleicher Aktivität an die Östrogenrezeptoren 1 und 2 (E1 und E2) binden. Die Wirkung von Resveratrol am Rezeptor entspricht hierbei jedoch nur einem Bruchteil derer von Estradiol. In der hier vorliegenden Studie untersucht unsere Forschungsgruppe die Organ-protektive Wirkung von Resveratrol nach hämorrhagischem Schock bei der Ratte am Beispiel der Leber. Mit Hilfe des Östrogenrezeptor-Antagonisten ICI 182,780 wurde zusätzlich die Rolle der Östrogenrezeptoren untersucht. Genutzt wurde ein druckgesteuertes Schockmodell, welches sich durch eine gute Reproduzierbarkeit und Abläufe nahe der klinischen Realität auszeichnet. Hierzu durchliefen anästhesierte und spontanatmende, männliche Sprague-Dawley Ratten einen 90-minütigen, hämorrhagischen Schock. Dieser wurde durch die rasche Blutentnahme bis zu einem Mitteldruck von 30 – 40 mmHg ausgelöst. Im Anschluss an die Schockphase erfolgte die intravenöse Gabe von Resveratrol, Resveratrol + ICI 182,780, ICI 182,780 oder Vehikellösung. Es folgte eine 120-minütige Reperfusionsphase. Hierbei wurden zunächst 60% des entnommenen Blutes retransfundiert. Zusätzlich erfolgte die Infusion von Vollelektrolytlösung in einer Dosis von 200% des entnommenen Blutvolumens in der ersten sowie % des entnommenen Blutvolumens in der zweiten Stunde. Als Kontrolle diente jeweils eine Sham-Gruppe, die zwar dasselbe chirurgische Vorgehen durchliefen, jedoch keinem hämorrhagischen Schock ausgesetzt wurden. Es erfolgten hier lediglich die Entnahme von Blutgasanalysen (BGA’s) und eine kontinuierliche Infusion von Vollelektrolytlösung. Im Anschluss an den Versuchsaufbau erfolgten die Messungen. 8 Zur Überprüfung der exkretorischen Leberfunktion wurde die Messung der Plasmaverschwinderate von Indocyaningrün (PDRICG) durchgeführt. Mittels Intravitalmikroskopie konnten Einblicke in Perfusion, Redox-Status und Zellschaden gewonnen werden. Bei den Tieren, die einen hämorrhagischen Schock durchliefen, kam es zu einer signifikanten Verschlechterung der Plasmaverschwinderate von ICG (PDRICG). Durch die Gabe von Resveratrol kam es zu einer signifikanten Verbesserung der PDRICG im Vergleich zu unbehandelten Tieren; dieser Effekt konnte durch die Gabe des Östrogenrezeptor-Antagonisten ICI 182,780 aufgehoben werden. Bei der hepatischen Perfusion sowie dem Redox-Status konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Der mittels Propidiumiodid dargestellte Zellschaden war in den Schock-Gruppen signifikant höher als in den Kontrollgruppen. Ausnahme bilden die Tiere, die im Anschluss an den hämorrhagischen Schock mit Reveratrol behandelt wurden. Hier konnte kein signifikant höherer Zellschaden, verglichen mit den Kontrollgruppen, nachgewiesen werden. Die von uns erhobenen Ergebnisse zeigen, dass Resveratrol zu einer signifikanten Verbesserung der exkretorischen Leberfunktion sowie zu einem geringeren Zellschaden nach hämorrhagischem Schock bei der Ratte führt. Diese Effekte scheinen über Östrogenrezeptoren vermittelt zu werden, da sie mit Hilfe des Östrogenrezeptor-Antagonisten ICI 182,780 aufgehoben werden können.

Resveratrol is a phytoalexin, which was first isolated by Michio Takaoka from Veratum grandiflorum in 1939. While scientific interest in resveratrol was initially quite limited, there is now a growing interest in this substance. In addition to its positive influence on conditions such as diabetes, fatty liver disease and Alzheimer’s disease, resveratrol also seems to have a beneficial effect on several different organ systems. Interestingly, multiple studies have suggested a protective effect of resveratrol on organs such as the brain, heart, kidneys and liver during ischemia, and a number of potential explanatory mechanisms have been proposed. On one hand, resveratrol itself has antioxidative capacities. On the other hand, it has regulating effects on the immune system, influences cell metabolism, and can act as a promoter for antioxidant enzymes. Furthermore, estrogen-receptors seem to play a key role in mediating its intracellular activity. Resveratrol can bind to estrogen-receptors 1 and 2 (E1 and E2) with identical binding affinity. However, the strength of its agonist activity on the receptor is only a fraction of that of estradiol. In this study, we examined the organ-protective activity of resveratrol after haemorrhagic shock on the liver in rats. Additionally, we used ICI 182,780, an estrogen-receptor antagonist, to evaluate the role of estrogen-receptors in mediating organ protection. For the purpose of this study, we used a pressure-driven shock model which stands out due to its reproducibility and its similarity to clinical practice. In this experiment, anesthetised and spontaneously breathing male Sprague-Dawley rats underwent haemorrhagic shock over a period of 90 minutes. Shock was induced by rapid withdrawal of blood with a target mean arterial pressure of 30 – 40 mmHg. After the shock period, either resveratrol, resveratrol + ICI 182,780, ICI 182,780 alone or a vehicle solution were administered intravenously. This was followed by a reperfusion period of 120 minutes. During this time, 60% of the withdrawn blood was re-administered intravenously. Additionally, rats were resuscitated with an infusion of Ringer’s lactate solution in a dose of 200% of the extracted blood volume during the first hour, and 100% of the extracted blood volume during the second hour. Moreover, we included a control group for each experimental group, which underwent the same surgical procedures but did not undergo induction of haemorrhagic shock. In these control groups, blood samples were taken and a continuous infusion of Ringer’s lactate solution was administered. This experimental protocol was followed by data acquisition. To assess excretory liver function, the plasma disappearance rate of indocyanine green (PDRICG) was evaluated. Using intravital microscopy, it was possible to gain insight into hepatic perfusion, redox-state and cellular damage. 10 Animals that underwent hemorrhagic shock showed a significant decrease in the plasma disappearance rate of indocyanine green (PDRICG). The administration of resveratrol led to a significant increase in PDRICG. However, this effect could not be observed in rats in whom ICI 182,780 was administered simultaneously. There were no detectable differences in hepatic perfusion and redox state between the groups. Cellular damage, as shown by propidium iodide uptake, was significantly more extensive in shock groups compared to control groups. An exception was found in animals that were treated with resveratrol after undergoing haemorrhagic shock. In these animals, no increase in cellular damage was detected compared to animals from the control groups. Our results demonstrate a significant improvement in excretory liver function and a significant decrease in cellular damage following the administration of resveratrol after induction of haemorrhagic shock in rats. These effects seem to be mediated by estrogen-receptors, as the therapeutic effects of resveratrol could be antagonised by simultaneous administration of the estrogen-receptor antagonist ICI 182,780.