Aktivierung der Hämoxygenase-1 schützt vor Darmschädigung nach Hyperkapnie/Reoxygenierung im unreifen Darm

Die Pathophysiologie der Nekrotisierenden Enterokolitis bleibt unklar: einzig die Unreife bleibt ein gesicherter Risikofaktor. Um entwicklungsabhängige Unterschiede aufzuzeigen, verglichen wir im Tiermodell die Reaktion auf Hyperkapnie/Reoxygenierung (H/R) bei Ratten verschiedenen Reifegrades. Nachdem für CO, einem Produkt des Enzyms Hämoxygenase-1 (HO-1), ein protektiver Effekt im Enterokolitismodell gezeigt werden konnte, untersuchten wir die Expression der HO-1 in unserem Modell. In der vorliegenden Studie soll der Einfluss der Änderung der Expression der HO-1 auf die Ausprägung einer intestinalen Entzündungsreaktion sowie einen Schaden an der Darmwand untersucht werden. Methoden: Wir induzierten experimentelle Enterokolitis durch H/R in neugeborenen-gestillten Ratten. Die Aktivierung bzw. Hemmung der Hämoxygenase-1 erfolgte durch eine einmalige intraperitoneale Gabe vom Hemin bzw. Zink-Protoporphyrin-IX, jeweils 4 Stunden vor H/R. Unphysiologische Permeabilitätserhöhung der Darmwand (gut barrier failure) zeigten wir durch die intestinale Aufnahme von FITC-markiertem Dextran. Die Expression von Hämoxygenase-1 (HO-1) und iNOS untersuchten wir mittels quantitativer PCR und Western blot Analyse, die Aktivität der Caspase-3 in einem kolorimetrischem Assay. Ergebnisse: Im Darm der reifen Tiere sahen wir einen frühen Anstieg der HO-1-Expression, ein gut barrier failure sowie Aktivierung der Apoptose blieb aus. Bei den unreifen Tieren blieb der frühe Anstieg der HO-1-Expression aus: es kam sowohl zur Expressionssteigerung der iNOS, zur Aktivierung der Caspase-3, als auch zum gut barrier failure. Nach Gabe von Hemin sahen wir früh vermehrt HO-1-Expression gefolgt von einer signifikanten Reduktion des gut barrier failures (auf das Niveau der Kontrolltiere ohne H/R). Gleichzeitig war kein Anstieg der iNOS-Expression mehr nachweisbar. Die Hemmung der HO-1-Aktivität führte zu einem signifikanten Anstieg des gut barrier failures und der Capsase-3-Aktivität. Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen erstmals einen kausalen Zusammenhang: Unreife führt zu verminderter und geringerer Expression der HO-1, dies zur Aktivierung inflammatorischer Prozesse mit der Folge des gut barrier failures im unreifen Darm nach Hyperkapnie/Reoxygenierung. Der HO-1 Expression kommt somit eine Schlüsselrolle in der Pathologie von Entzündungsreaktionen im unreifen Darm zu und kann helfen, die unverstandene Pathologie der Nekrotisierenden Enterokolitis zu verstehen.