Nekroptose in einem Rattenmodell für Ischämie/Reperfusionsschäden an Hautlappen
Zellulärer Tod ist ein grundlegender biologischer Prozess, der sowohl unter physiologischen als auch pathologischen Bedingungen auftritt. Traditionell wird Zelltod in zwei Hauptformen unterteilt: Nekrose und Apoptose. Nekrose ist durch unkontrollierten Zelluntergang infolge externer Faktoren wie Trauma, Infektion oder Toxine gekennzeichnet, was zur Zellmembranruptur und Entzündung führt. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Apoptose um einen streng regulierten, programmierten Zelltodmechanismus, der eine geordnete Zellzerlegung ohne Entzündungsreaktion ermöglicht. In jüngerer Zeit wurde eine neue Form des Zelltods, die Nekroptose, identifiziert. Diese kombiniert Merkmale von Nekrose und Apoptose und stellt einen programmierten, jedoch entzündungsfördernden Mechanismus dar. In dieser Studie wurde das Vorkommen von Nekroptose in einem Rattenmodell für abdominale Ischämie/Reperfusions(I/R)-Schäden an Hautlappen mithilfe von Necrostatin-1 (Nec-1), einem spezifischen Inhibitor der Nekroptose, untersucht.
Ischämie/Reperfusionsschäden sind ein kritisches Phänomen, bei dem Gewebeschäden nach der Wiederherstellung der Durchblutung nach einer Ischämiephase auftreten. Dieser Prozess ist insbesondere in der plastischen Chirurgie relevant, wo I/R-Schäden eine Hauptursache für Lappenversagen darstellen. Während des I/R-Schadens spielt Zelltod eine zentrale Rolle, wobei Apoptose und Nekrose gut dokumentiert sind. Die Beteiligung der Nekroptose an I/R-Schäden, insbesondere in Hautlappenmodellen, ist jedoch noch unzureichend erforscht. Diese Studie zielte darauf ab, diese Lücke zu schließen.
Es wurden 20 männliche Sprague-Dawley-Ratten in zwei Gruppen eingeteilt: eine Kontrollgruppe (CTL) und eine Nec-1-Gruppe. Bei jeder Ratte wurde ein erweiterter epigastrischer adipokutaner Lappen (6 cm × 9 cm) präpariert. Die linke Arteria und Vena epigastrica superficialis wurden ligiert, während die rechte Seite als Gefäßstiel erhalten blieb. Eine 3-stündige Ischämie wurde durch Abklemmen der rechten Arteria epigastrica superficialis induziert, gefolgt von Reperfusion. Die CTL-Gruppe erhielt 15 Minuten vor und nach Reperfusion intraperitoneales Phosphatpuffer-Salz (PBS), die Nec-1-Gruppe Nec-1 (1,65 mg/kg in 200 µl Gesamtvolumen). 24 Stunden post-Reperfusion wurde der Lappen in 54 Abschnitte (6 Linien × 9 Reihen) unterteilt.
Die Überlebensrate und Durchblutung des Lappens wurden mittels Laser-Doppler-Durchflussmesser (LDF) und Laser-Speckle-Kontrastanalyse (LSCA) evaluiert. Die Nec-1-Gruppe zeigte eine signifikant höhere Überlebensrate (80,56 ± 5,40 %) im Vergleich zur CTL-Gruppe (70,88 ± 10,28 %). Auch die Durchblutung war in der Nec-1-Gruppe verbessert (64,06 ± 6,10 PU ml·100g⁻¹·min⁻¹ vs. 52,45 ± 8,63 PU ml·100g⁻¹·min⁻¹). Histologische Analysen (Hämatoxylin-Eosin-Färbung) ergaben reduzierte entzündliche Infiltration in der Nec-1-Gruppe, insbesondere in den Reihen 6–9 cm. Dies korreliert mit der bekannten Rolle der Nekroptose bei der Freisetzung entzündungsfördernder DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns).
Die Apoptose wurde mittels TUNEL-Färbung analysiert. Der Apoptoseindex (AI) war in der Nec-1-Gruppe in den Reihen 5–9 cm signifikant reduziert, wobei die stärksten Unterschiede in den Reihen 5, 6, 7 und 9 cm auftraten. Elektronenmikroskopisch bestätigte apoptotische Zellen zeigten typische Merkmale wie Schrumpfung, erhöhte zytoplasmatische Dichte und Chromatin-Kondensation. Interessanterweise traten apoptotische Zellen in der CTL-Gruppe früher (Reihe 3 cm) auf als in der Nec-1-Gruppe (Reihe 7 cm), was auf eine verzögerte Apoptose unter Nec-1 hinweist.
Die Expression von Receptor-Interacting Protein-1 (RIP-1), einem Schlüsselmediator der Nekroptose, wurde mittels immunhistochemischer Färbung und Western Blot untersucht. In der CTL-Gruppe war die RIP-1-Expression in den Reihen 5–9 cm signifikant erhöht, während die Nec-1-Gruppe nur in den Reihen 8–9 cm eine gesteigerte Expression aufwies. Western-Blot-Ergebnisse bestätigten niedrigere RIP-1-Proteinspiegel in der Nec-1-Gruppe.
Die Caspase-3-Aktivität, ein Marker für Apoptose, zeigte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, was die Caspase-Unabhängigkeit der Nekroptose unterstreicht.
Zusammenfassend demonstrieren diese Ergebnisse, dass Nekroptose eine signifikante Rolle bei I/R-Schäden in Hautlappen spielt. Die Hemmung der Nekroptose durch Nec-1 verbessert die Lappenüberlebensrate, die Durchblutung und reduziert Entzündungsreaktionen. Diese Erkenntnisse unterstreichen den potenziellen therapeutischen Wert von Nec-1 zur Reduktion von Lappenversagen. Zukünftige Studien sollten die molekularen Mechanismen der Nekroptose in I/R-Schäden weiter aufklären und die klinische Anwendbarkeit von Nec-1 prüfen.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000005