Tierexperimentelle Untersuchung zur Bedeutung des Stickstoffmonoxids bei strahleninduzierten Wundheilungsstörungen

Abstract

Eine Strahlentherapie kann Wundheilungsstörungen induzieren. Stickstoffmonoxid (NO) wird eine wichtige Mediatorfunktion in der Wundheilung, insbesondere bei der Regulation der Kollagensynthese durch Wundfibroblasten, zugeschrieben. Ziel dieser Arbeit war es, die bisher unbekannte Wirkung einer präoperativen Bestrahlung auf die NO-Synthese und Expression der induzierbaren NO-Synthase (iNOS) in Wunden im Zusammenhang mit ihrer Auswirkung auf die Wundheilung zu untersuchen. Die Teilkörperbestrahlung der Versuchtiere erfolgte mit 4 MeV Elektronen eines Linearbeschleunigers. Die Versuchsgruppen mit jeweils 10 Ratten wurden lokal am Rücken mit Einzeldosen von 12 Gy bzw. 24 Gy bestrahlt, die Kontrollgruppe wurde scheinbestrahlt. Fünf Tage später wurde im Bestrahlungsareal eine Hautinzision gesetzt und Polyvinylalkohol-Schwämme subkutan implantiert. Zehn Tage nach der Operation wurden der Hydroxyprolingehalt des Granulationsgewebes und die Wundreißfestigkeit bestimmt. In der Wundflüssigkeit wurden die Konzentrationen von Nitrat und Nitrit, den stabilen Oxidationsprodukten des NO, gemessen und im Granulationsgewebe die Expression der iNOS immunhistochemisch untersucht. Der Hydroxyprolingehalt des Granulationsgewebes, ein Index der Kollagenablagerung, war in beiden Bestrahlungsgruppen signifikant herabgesetzt (α = 0,05). Die Wundreißfestigkeit (mechanischer Parameter der Wundheilung) war infolge einer Bestrahlungsdosis von D = 24 Gy signifikant vermindert (α = 0,05). Die Störung der Wundheilung wurde in beiden Bestrahlungsgruppen von einer signifikanten Reduktion der Nitrit- und Nitratkonzentration im Wundsekret begleitet (α = 0,05). Die immunhistochemischen Färbungen zeigten eine starke Verminderung der Expression der iNOS im Granulationsgewebes der bestrahlten Wunden. Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass die Bestrahlung neben einer Wundheilungsstörung auch zu einer Beeinträchtigung des NO-Metabolismus im Sinne einer verminderten NO-Synthese und reduzierten iNOS-Expression führt. Es gibt Anhaltspunkte dafür, dass NO eine wichtige, regulatorische Transmitterfunktion bei der Kollagensynthese durch Wundfibroblasten übernimmt und damit entscheidend zur Festigkeit des Wund- und Narbengewebes beiträgt. Die in unserer Studie nachgewiesene Beeinträchtigung der NO-Synthese in bestrahlten Wunden könnte, neben anderen Mechanismen, ursächlich für bestrahlungsinduzierte Wundheilungsstörungen sein.

Radiation therapy can induce impairment of wound healing. Nitric oxide (NO) is likely to have an important mediator function in wound healing, particularly for regulation of collagen synthesis by wound fibroblasts. This study investigated the unknown effect of preoperative radiation on nitric oxide synthesis and expression of inducible NO-synthase (iNOS) in wounds in correlation to the outcome of wound healing. Two groups of 10 rats each were locally irradiated at dorsal skin using single doses of 12 or 24 Gy electron radiation, a control group was sham-irradiated. On day 5 a skin incision was carried out in the irradiated area and polyvinyl alcohol sponges were inserted subcutaneously. 10 days after operation the hydroxyproline content of granulation tissue and wound breaking strength were measured. The concentrations of nitrite and nitrate in the wound fluid were analysed and the expression of inducible NO synthase in granulation tissue was investigated by immunohistochemistry. Irradiation with single doses of 12 and 24 Gy reduced the hydroxyproline content (index of reparative collagen deposition) significantly (α = 0,05). Wound breaking strength (mechanical parameter of wound healing) was significantly impaired by the dose of 24 Gy (α = 0,05). Impaired wound healing was accompanied by significantly diminished concentrations of nitrite and nitrate, the stable oxidation products of NO and index for NO synthesis, in the wound fluid of the two irradiated groups (α = 0,05). The immunohistochemistry showed a reduced iNOS expression in granulation tissue after radiation with 12 and 24 Gy. Radiation impaired healing is accompanied by diminished levels of NO synthesis and reduced iNOS expression in granulation tissue. It is likely that NO has an important function as a regulatory molecule in collagen synthesis by wound fibroblasts and contributes to the strength of wounds and scar tissue. The reduction of NO synthesis in irradiated wounds could be, among other mechanisms, a reason for radiation induced impairment of wound healing.