Zielsetzung: Das Langzeitüberleben von Patienten nach Lungentransplantation (LTx) ist oft durch die Entstehung einer chronischen Abstoßungsreaktion (CLAD) limitiert. Eine Schädigung des Gefäßendothels sowie oxidativer Stress, generiert durch eine Überproduktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), sind maßgeblich am Entstehungsprozess der CLAD beteiligt. Das zur Verhinderung der CLAD eingesetzte Immunsuppressivum Cyclosporin A (CsA) ist durch eine Induktion von ROS im Endothel mit endothelialer Dysfunktion und somit weiterer Transplantatschädigung assoziiert. Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Untersuchung einer möglichen CsA-induzierten Zytotoxizität und eines CsA-induziertem oxidativem Stress in Endothelzellen sowie dessen Reduktion durch antioxidativ wirkenden molekularen Wasserstoff (H₂).

Methoden: Endothelzellen aus humanen Nabelschnurvenen (HUVEC) dienten als Zellmodell der durchgeführten in-vitro-Versuche. Zytotoxische Effekte von CsA wurden mittels MTS – Zell-Vitalitäts-Test untersucht. 2,7-Dichlorodihydrofluorescein Diazetat (DCFDA) Immunfluoreszenzfärbung diente der Detektion von CsA- (und unter anderem Wasserstoffperoxid (H₂O₂)) induziertem oxidativem Stress und dessen Reduktion durch H₂.

Ergebnisse: Zytotoxische Effekte einer CsA-Behandlung wurden ab 75 μg/ml beobachtet. Diese waren selbst bei höchster Dosis (100 μg/ml) mit 83 % erhaltener Zell-Vitalität eher gering. H₂O₂ und 50-100 μg/ml CsA zeigten eine dosisabhängige Induktion von oxidativem Stress, verursacht durch eine erhöhte Produktion von ROS. Eine Behandlung der Zellen mit H₂ reduzierte die Bildung von H₂O₂- und CsA-induzierten ROS.

Fazit: Die Ergebnisse demonstrieren eine CsA-induzierte Zytotoxizität und CsA-induzierten oxidativen Stress in Endothelzellen. Die dafür notwendige Dosis lag allerdings weit über der üblicherweise verwendeten CsA-Dosis für Patienten nach LTx. Somit könnte das Endothel durch seinen anatomisch bedingten Erstkontakt zur Blutstrombahn eine wichtige Schutzfunktion für das Transplantat gegenüber CsA-induzierter Schädigung darstellen. Darüber hinaus besitzt H₂ durch seine gezeigte antioxidative Wirkung großes Potential als nicht-invasive Therapiemöglichkeit der CLAD.

Background: The long-term survival after lung transplantation (LTx) is often limited by the development of chronic lung allograft dysfunction (CLAD). Damage to the vascular endothelium and oxidative stress generated by an overproduction of reactive oxygen species (ROS) are significantly involved in the development of CLAD. The immunosuppressant Cyclosporine A (CsA), which is used to prevent CLAD, is associated with endothelial dysfunction and thus further graft damage due to the induction of ROS in the endothelium. The aim of this study was to investigate possible CsA induced cytotoxicity and oxidative stress in endothelial cells and its reduction by antioxidative molecular hydrogen (H₂).

Methods: Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) served as a cell model for the in-vitro studies carried out. CsA induced cytotoxicity was analysed using cell viability assay. 2’7’-dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFDA) immunofluorescence staining was used to detect CsA and hydrogen peroxide (H₂O₂) induced oxidative stress and its reduction by H₂.

Results: CsA induced cytotoxicity was observed at concentrations from 75 μg/ml. This was rather low even at the highest concentration (100 μg/ml) with 83% of cell viability preserved. H₂O₂ and 50-100 μg/ml CsA showed a dose-dependent induction of oxidative stress caused by an increased production of ROS. H₂ application reduced the formation of ROS induced by H₂O₂ and CsA.

Conclusion: These results demonstrate CsA induced cytotoxicity and oxidative stress in endothelial cells. However, the required dose was far above the CsA dose commonly used for patients after LTx. Thus, the endothelium, due to its anatomically determined first contact with the bloodstream, could function as an important barriere for the transplant towards CsA induced damage. In addition, H₂ shows great potential as a non-invasive treatment option for CLAD due to its demonstrated antioxidative effect.