Pulmonale Akkumulation kationischer Liposomen im Tiermodell des Endotoxin-induzierten Lungenschadens

Hintergrund: Kationische Liposomen reichern sich im Tiermodell in Gefäßregionen mit chronisch aktiviertem, proliferierendem Endothel (Tumor, chronische Arthritis, bakterielle Pneumonie) an. Bisher unklar ist, ob auch eine akute Endothelaktivierung im Rahmen einer Entzündungsreaktion zu einer Akkumulation kationischer Liposomen führt und damit Liposomen beim akuten Lungenversagen als Carrier für Therapeutika in Frage kommen. Fragestellung: Reichern sich kationische Liposomen in akut entzündlich verändertem Lungengewebe an? Material und Methode: Prospektiv-randomisierte Studie an 14 juvenilen SD-Ratten. Die Induktion eines akuten Atemnotsyndroms erfolgte durch tracheale Instillation von Lipopolysaccharid (E. coli, B55:O, 1000µg/kg in 0,5ml NaCl 0,9%) bzw. steriler NaCl-Lösung (Kontrolle). Anschließend wurden die Tiere unter regelmäßiger Kontrolle der Blutgasparameter volumenkontrolliert beatmet (Tidalvolumen 8ml/kg, Frequenz 60/min). Vier Stunden nach Instillation erhielten die Tiere einmalig intravenös Rhodamin-6G markierte, kationische Liposomen (Lipidkonzentration 10mg/kg). Nach einer Rezirkulationszeit von 1h wurde zur Bestimmung der Leukozytenzahl und Interleukinkonzentration (Il-1ß und TNF-a) eine bronchoalveoläre Lavage (BAL) durchgeführt. Nach Tötung der Tiere, Perfusion und Expansion der linken Lunge erfolgte die Kryokonservierung zur quantitativen Fluorophorbestimmung im Gewebe mittels Konfokalmikroskopie. Die erhobenen Parameter wurden mit dem Mann-Whitney-U Test, Signifikanzniveau p<0,05, verglichen. Ergebnisse: Die Bestimmung der Entzündungsparameter in der BAL-Flüssigkeit ergab signifikant höhere Werte in den LPS-behandelten Tieren im Vergleich zur Kontrollgruppe (Mittelwert±SD: Gesamtzellzahl 3444/µl (±1420) vs. 1314/µl (±906), p=0,007; IL-1ß: 145,57pg/ml vs. 51,94pg/ml, p=0,026 and TNF-a: 3467,5pg/ml vs. 42,1pg/ml, p=0.001). In der quantitativen Analyse der mikroskopischen Bilder zeigten kationische Liposomen eine signifikant höhere Akkumulation (bis zu 50%) im entzündlich veränderten Lungengewebe verglichen mit dem Lungengewebe von Tieren der Kontrollgruppe (p<0.001). Allerdings war die Verteilung der Liposomen im Lungengewebe inhomogen (Tabelle 1). Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse implizieren eine Anreicherung kationischer Liposomen in akut entzündlich verändertem Lungengewebe und unterstützen die Rationale einer liposomalen Pharmakotherapie des ARDS.

Tabelle1. Regionale Verteilung fluoreszenzmarkierter kationischer Liposomen ermittelt per Konfokalmikroskopie.