key: cord-0005990-nqweauko
authors: Hörner, C.; Bouchon, A.; Bierhaus, A.; Nawroth, P. P.; Martin, E.; Bardenheuer, H. J.; Weigand, M. A.
title: Bedeutung der angeborenen Immunantwort in der Sepsis
date: 2004-01-29
journal: Anaesthesist
DOI: 10.1007/s00101-003-0626-4
sha: ba8676c1a20022387889998ceb8187dae8530b40
doc_id: 5990
cord_uid: nqweauko

The innate immune system succeeds against the majority of infections before the adaptive immune system is activated. New findings contribute to a better understanding of the pathophysiology of sepsis and lead to the development of new therapeutic strategies. The innate immune system, being responsible for the first response to infections, can trigger adaptive immune responses in case the initial response is ineffective. Both arms of the immune system interact with each other, mainly via cell-cell-interactions but also by soluble factors, such as cytokines and chemokines. Two sub-populations of helper T-cells direct both balanced activation and inhibition of the two arms of the immune systems using specific patterns of cytokine release. Results obtained in new animal models of sepsis, taking a progressive growth of bacteria into account, have implied that existing knowledge has to be reanalyzed. The idea of sepsis as a mere “over-reaction to inflammation” has to be abandoned. Various so-called pattern recognition receptors (e.g. toll-like receptors, TLRs, NOD proteins) are located intracellularly or in the plasma membrane of innate immune cells and recognize certain patterns expressed exclusively by extracellular pathogens. Upon receptor engagement, intracellular signaling pathways lead to cellular activation, followed by release of various cytokines and anti-microbial substances. During the course of sepsis a cytokine shift towards increasing immune suppression occurs. The innate immune system also contributes to the migration of leukocytes in inflammed tissue, involving chemokines and adhesion molecules. Leukocytes also secrete the tissue factor leading to formation of thrombin. The environment in sepsis can cause disseminated intravascular coagulation (DIC), but at the same time thrombin triggers the release of chemokines and adhesion molecules through endothelial cells, which represents a positive feedback mechanism for innate immune responses. New therapeutic strategies for sepsis try to establish a well-balanced immune response. Intervention is accomplished through inhibition of inflammatory cytokines, their receptors or through activation of immunostimulatory responses.

gen.Interessanterweise ist das in Autopsien verstorbener Patienten gefundene morphologische Ausmaß der Organschädigung meist geringer, als es nach dem klinischem Verlauf zu erwarten gewesen wäre.Möglicherweise werden die entsprechenden Zellen in einen nichtfunktionellen Zustand (Winterschlaf, Hibernation) versetzt; dies kann auch die gute Erholung der Organsysteme nach überlebter und abgeklungener Sepsis erklären [101, 165] . Kardiovaskuläres und pulmonales Funktionsversagen treten früh in der Sepsis auf. Funktionsstörungen der Gerinnung, des zentralen Nervensystems und das Leberversagen folgen meist erst Stunden bis Tage nach Sepsisbeginn. Dabei steigt die Letalitätsrate insbesondere mit zunehmendem Schweregrad der Leberdysfunktion oder der durch die Sepsis verursachten Enzephalopathie [130, 200] .

Die Definition der Sepsis erfolgt derzeit noch nach den Kriterien des American College of Chest Physicians und der Society of Critical Care Medicine (ACCP/ SCCM) aus dem Jahr 1992 [41] . Nach diesen Kriterien wird eine Sepsis diagnostiziert,wenn eine mikrobiologisch oder klinisch nachgewiesene Infektion die Ursache einer systemischen Entzündungsre-aktion (SIRS,"systemic inflammatory response syndrome") darstellt. Als neues, zukünftiges Modell zur besseren Charakterisierung septischer Patienten wurde das PIRO-System ähnlich dem TNM-System für Tumorpatienten vorgeschlagen [122] . Die Buchstaben von PIRO stehen hierbei für "predisposition","insult" oder "infection", "response" und "organ dysfunction".Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist die PIRO-Klassifizierung erst am Beginn,später soll das PIRO-System jedoch für Patienten je nach ihrer PIRO-Einstufung eine maßgeschneiderte Therapie ermöglichen. Die Prädisposition für eine Sepsis umfasst dabei Vorerkrankungen, Geschlecht oder einen vorausgehenden operativen Eingriff.Darüber hinaus können genetische Polymorphismen [193] , z. B. von Tumor-Nekrose-Faktor-(TNF-) α [80] ,TNF-Rezeptoren,Interleukin-(IL-) 1-Rezeptoren [67] oder der Toll-like-Rezeptoren (TLRs) [10] , das Outcome einer Sepsis beeinflussen. Die Art der Infektion entscheidet über die induzierte Immunantwort und damit über die möglichen Therapieformen [145] .

Primärer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist es, eine aktuelle Übersicht über die angeborene Immunantwort ("response") auf eine Infektion zu geben und sich daraus ergebende, neue und möglicherweise in naher Zukunft "Evidenz-basierte" Therapiestrategien zu beschreiben. Zusätzlich wird die Interaktion ak-tueller Therapiekonzepte der Sepsis mit der angeborenen Immunantwort dargestellt.

Pathophysiologisch wird die Immunantwort auf mikrobielle Pathogene in zwei Systeme unterteilt: das angeborene und das erworbene Immunsystem [99] .

Phylogenetisch älter ist das angeborene Immunsystem ("innate immune system"). Nur Wirbeltiere besitzen darüber hinaus ein erworbenes Immunsystem ("adaptive immune system").Man nimmt an,dass 99% aller Infektionen allein durch das angeborene Immunsystem beherrscht werden.

Makrophagen, Monozyten und Granulozyten vermitteln die sofortige, angeborene Immunantwort auf bakterielle Infektionen. Mit Hilfe zahlreicher Immunmodulatoren und Zytokinen steuern sie die nachfolgenden Reaktionen des Organismus [3] . Neutrophile Granulozyten machen 40-50% der zirkulierenden Leukozyten aus. Die Halbwertszeit ihrer Verweildauer im Blut beträgt 6-8 h. Ihre Aktivierung führt zu veränderter Zelladhäsion, Phagozytose, Degranulation, Generierung von Sauerstoffradikalen und Produktion zahlreicher proinflammatorischer Mediatoren [34, 71] .Weitere auf Phagozytose spezialisierte Zellen sind Makrophagen und Monozyten.Monozyten zirkulieren im Blut. Sie werden, wie Neutrophile, durch Mediatoren, die am Entzündungsherd gebildet werden, angezogen und wandern in betroffene Gewebe ein. Am Entzündungsherd findet ihre Ausdifferenzierung zu Makrophagen statt.Als solche sind sie in der Lage, neben antibakteriellen Proteinen und Zytokinen, ein großes Repertoire an toxischen Radikalen zu bilden und zu sezernieren [177] .Darüber hinaus gehören Makrophagen und Monozyten zur Gruppe der Antigen-präsentierenden Zellen, der entscheidenden Verbindung zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem. Zusammen mit dendritischen Zellen kommt ihnen damit eine Schlüsselrolle bei der Präsentation von Antigenen zu: die Aktivierung von T-Zellen und damit die Induktion der erworbenen Immunantwort.

Eosinophile Granulozyten werden v. a. durch respiratorische, gastrointestinale und dermatologische Allergene sowie durch parasitäre Erkrankungen an den Ort einer Entzündung gelockt [131] . Sie phagozytieren keine Pathogene,setzen jedoch oxidative und kationische Proteine aus ihren Granula in den Extrazellularraum frei.

Die Halbwertszeit basophiler Granulozyten im Blut beträgt 5-6 h. In ihren Granula befindet sich in hoher Konzentration Histamin. Ihre Degranulierung durch Antigene ist an die Anwesenheit von IgE geknüpft, für das die Zelloberfläche basophiler Granulozyten Rezeptoren aufweist.Histamin ist vasoaktiv und führt zu gende "Überreaktion auf eine Entzündung" wich neuen Theorien.Die Zellen des angeborenen Immunsystems erkennen Eindringlinge mit Hilfe spezieller Rezeptoren.Nach Rezeptorinteraktion führen intrazelluläre Signalkaskaden zur Zellaktivierung,durch die zahlreiche Zytokine und antimikrobielle Substanzen freigesetzt werden.Im Verlauf einer Sepsis kommt es durch verschiedene Regelkreise zu zunehmender Immunsuppression.Mit dem angeborenen Immunsystem verknüpft ist die Migration von Leukozyten in entzündetes Gewebe.Chemokine und Adhäsionsmoleküle übernehmen dabei Schlüsselrollen. Auch die Blutgerinnung ist mit dem angeborenen Immunsystem eng verzahnt.Immunzellen sezernieren "tissue factor";dies führt über eine Kaskade u.a.zur Bildung von Thrombin.Dieses kann unter den besonderen Bedingungen der Sepsis eine disseminierte intravasale Gerinnung verursachen.Umgekehrt werden durch Throm-Zusammenfassung Das angeborene ("innate") Immunsystem bekämpft erfolgreich den größten Teil unserer Infektionen,noch bevor das erworbene Immunsystem aktiviert wird.Genauere Kenntnisse über Wirkmechanismen des angeborenen Immunsystems lassen uns die Pathophysiologie systemischer Infektionen,wie der Sepsis,besser verstehen und dienen der Entwicklung neuer Therapiestrategien.Das angeborene Immunsystem ist für die erste Abwehrreaktion auf eine Infektion verantwortlich.Darüber hinaus aktiviert und interagiert es mit dem erworbenen Immunsystem. Wechselwirkungen werden über Immunzellen, wie Makrophagen und dendritische Zellen,sowie lösliche Faktoren,wie Zytokine,vermittelt.Aufgrund neuer Erkenntnisse aus Tiermodellen,die neben der Inflammation auch ein Fortschreiten der Bakterienabwehr berücksichtigen,mussten bisherige Erkenntnisse überprüft und korrigiert werden.Die Vorstellung von Sepsis als überwie-

bin auch Endothelzellen zur Freisetzung von Chemokinen und Adhäsionsmolekülen angeregt; dies stellt einen positiven "Feedback-Mechanismus" für die angeborene Immunantwort dar. Neue Therapieansätze zur Sepsis versuchen diese Regelkreise zu durchbrechen und durch Blockade von Zytokinen,Rezeptoren oder durch Aktivierung immunstimulierender Systeme eine ausgewogene Reaktion des angeborenen Immunsystems ohne Suppression der antibakteriellen Funktion zu erzielen.

Angeborene Immunantwort · Sepsis · Tiermodell · Zytokine · Adhäsion · Toll-like-Rezeptor · NOD-Proteine · Thrombin · Protein C · Macrophage migration inhibitory factor · Komplementfaktor C5a · Triggering receptor expressed on myeloid cells 1 thrombin triggers the release of chemokines and adhesion molecules through endothelial cells, which represents a positive feedback mechanism for innate immune responses.New therapeutic strategies for sepsis try to establish a well-balanced immune response.Intervention is accomplished through inhibition of inflammatory cytokines,their receptors or through activation of immunostimulatory responses.

Innate immunity · Sepsis · Animal models · Cytokines · Cell adhesion · Toll-like receptors · NOD proteins · Thrombin · Protein C · Macrophage migration inhibitory factor · Complement activation product C5a · Triggering receptor expressed on myeloid cells 1 

Im Gegensatz zum angeborenen Immunsystem kennzeichnet das erworbene Immunsystem das hochspezifische Erkennen bestimmter Antigene, die Fähigkeit zu optimierter Anpassung an antigene Strukturen, die Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses und die Einleitung der Zerstörung von Pathogenen mit Hilfe von angeborenen Immunzellen.Die Pathogenerkennung basiert auf spezifischen Antigen-Rezeptoren der Immunglobulin-(Ig-)Superfamilie, die durch zufälliges Mischen von Gensegmenten generiert werden [178, 179] . Das adaptive Immunsystem wird von B-und T-Zellen gebildet (⊡ Abb. 1).

Das erworbene Immunsystem funktioniert nach dem Prinzip der klonalen Selektion. Dabei ist die Bindungsstelle eines Antikörpers schon vor Antigenkontakt vollständig determiniert. Lediglich seine Reproduktion wird durch Antigenkontakt eingeleitet [169] . Der Antikörper erscheint zunächst auf der Zelloberfläche von B-Zellen. Trifft eine reife B-Zelle auf das zu ihrem Rezeptor gehörige Antigen, so folgen Zellteilung, Ausdifferenzierung zu Plasmazellen sowie Produktion und Freisetzung großer Mengen löslicher Antikörper, die die humorale Immunantwort vermitteln. Antikörper besitzen zwei Antigen-spezifische Bindungsstellen ("F(ab')2 fragment") und eine konstante Region ("Fc fragment"), die für die Kommunikation mit anderen Immunzellen oder mit dem Komplementsystem zuständig ist.

Ein breites Keimbahnreservoir an vorhandenen Genen zur Antikörperbildung bildet die Grundlage der Spezifität der Antikörper.Im Verlauf einer humoralen Immunantwort findet bei der Teilung von B-Zellen eine zusätzliche Affinitätsreifung statt. Die Spezifität der gebildeten Antikörper wird durch somatische Rekombination,somatische Mutation und anschließende Selektionsprozesse weiter erhöht [178, 179] .

Verschiedene Ig-Klassen, die durch unterschiedliche Fc-Anteile gekennzeichnet sind, vermitteln unterschiedliche Effektorfunktionen der Antikörper. Eine wichtige Effektorfunktion in der Immunantwort bildet der klassische Aktivierungsweg der Komplementkaskade, der durch mehrere IgG-Moleküle bzw. durch ein einziges IgM-Molekül eingeleitet werden kann und zur Lyse der Zielzellen führt.

Zur Bekämpfung intrazellulär vorkommender Erreger hält der Körper einen zweiten Satz an Rezeptoren vor, der auf der Oberfläche von T-Zellen lokalisiert ist. In Verbindung mit dem ebenfalls auf der Oberfläche vorkommenden Protein CD-8 erkennt die "Killer-T-Zelle" auf MHC-Klasse-I-Proteinen präsentierte fremde Antigene. Mit zahlreichen anderen Proteinen wird ein Komplex gebildet, der die Zerstörung der das Antigen tragenden und präsentierenden Zelle durch Induktion von Apoptose einleitet.

Nach dem gleichen Prinzip, aber mit völlig anderen Konsequenzen,erkennt die CD-4 exprimierende "Helfer-T-Zelle" (T H -Zelle) auf MHC-Klasse-II-Proteinen präsentierte Antigene; MHC-II befindet sich auf B-Lymphozyten, dendritischen Zellen und Makrophagen.Wird der Kontakt zwischen MHC-II, darauf gebundenem Antigen,CD-4 und T-Zell-Rezeptor hergestellt, führt das zur Lymphozytenproliferation und, unter zu Hilfenahme von kostimulatorischen Rezeptoren,zur Aktivierung.

T-Zell-Rezeptoren sind Proteine, die, ähnlich wie Antikörper,aus variablen und konstanten Regionen aufgebaut sind. In Sequenz und dreidimensionaler Struktur sind diese Regionen denen der Antikörper homolog.So,wie B-Zellen,jeweils nur eine einzige Antikörperspezifität besitzen,ha- 

Zellgebundene PRRs werden hauptsächlich von neutrophilen Granulozyten, Monozyten, Makrophagen und dendritischen Zellen exprimiert. Nach Kontakt mit Antigenen werden diese phagozytiert. Makrophagen und dendritische Zellen funktionieren dabei zusätzlich noch als Aktivatoren der erworbenen Immunantwort. Entscheidend ist dabei ein Reifungsprozess der Makrophagen und dendritischen Zellen, in dessen Verlauf sie aus peripheren Geweben in Lymphknoten des entsprechenden Abflussgebietes wandern.Währenddessen regulieren sie ihre Strukturproteine zur Erkennung von Antigenen herab und exprimieren vermehrt MHC-II-Oberflächenproteine, kostimulatorische Moleküle und Adhäsionsmoleküle. Diese Differenzierung ermöglicht eine effiziente Antigenpräsentation und Stimulation von T-Helfer-Zellen in den T-Zell-reichen Regionen der Lymphknoten und damit die Aktivierung des erworbenen Immunsystems [3, 17, 119] . Je nach Subpopulation der T-Helfer-Zellen reagieren diese entweder mit der Sekretion von Zytokinen, die die antikörpervermittelte Abwehrreaktion verstärken (T H 2-Zelle), oder mit der Sekretion von IFN-γ und TNF-α; dies stellt durch Verstärkung der antimikrobiellen Reaktionen der Phagozyten eine positive Rückkopplung auf das angeborene Immunsystem dar (T H 1-Zelle) [11, 136] . Diese Antwortmuster werden auch als Typ-1-und Typ-2-Antworten bezeichnet. Sie unterscheiden sich durch die beteiligten Zytokine und führen zur Verstärkung jeweils eines Arms des Immunsystems. Eine ausgewogene Aktivierung der beiden Reaktionswege bei Sepsis scheint entscheidenden Einfluss auf die Mortalitätsraten zu haben [132] . Möglicherweise kommt es im Verlauf einer Sepsis zu einer Verschiebung einer primär überwiegenden Typ-1-zu einer Typ-2-Reaktion [101] . Intrazellulär werden Folgereaktionen der beiden beteiligten Interleukine IL-12 und IL-13 über "STAT-("Signal-transducer-and-activator-of-transcription-) Proteine" vermittelt.

Die Stimulation von Makrophagen durch das bakterielle Endotoxin (LPS) gehört zu den am besten untersuchten Modellen, wie PAMPs von Makrophagen erkannt werden. Die Makrophagenaktivierung durch LPS erfordert die Bindung an ein LPS-bindendes Protein (LBP) und den Oberflächenrezeptor (CD-14; ⊡ Abb 2). Viele Studien zeigten jedoch, dass CD-14 nur LPS-LBP-Komplexe bindet, ohne jedoch ein transmembranäres Signal in das Zellinnere weiterzugeben.Erst später wurde entdeckt, dass der TLR4 diese Funktion übernimmt; TLR4 gehört zur Familie der Toll-like-Rezeptoren, die ursprünglich als zentraler Bestandteil des Immunsystems der Fruchtfliege Drosophila bekannt waren [151] .

Obwohl Drosophila kein erworbenes Immunsystem besitzt, zeigt sie eine sehr hohe Resistenz gegenüber Pilzbefall und bakteriellen Infektionen [2] .Diese Immunität wird durch TLR vermittelt. Deren Stimulation führt zur Synthese potenter antimikrobieller Peptide, wie dem fungiziden Drosomycin und dem antibakteriellen Attacin. Toll-like-Rezeptor 4 wurde von der Arbeitsgruppe um Janeway als erster humaner TLR identifiziert [134] .Bis jetzt wurden 13 verschiedene humane TLRs beschrieben.

Die intrazelluläre Fortleitung des Signals wird durch Dimerisierung der TLRs ausgelöst. Im weiteren Verlauf kommt es zur Rekrutierung des Adapterproteins MyD88, der IL-1-Rezeptor-assoziierten Kinase (IRAK) und des TNF-Rezeptor-assoziierten Faktors 6 (TRAF-6; Abb 2).An dieser Stelle teilt sich die intrazelluläre Signalkaskade auf.Eine Signalkaskade führt zur Aktivierung der IκB-Kinasen mit konsekutiver Phosphorylierung und Degradation von IκB. Nach Lösung von inhibitorisch wirksamem IκB kommt es zur Translokation von NF-κB in den Zellkern; dies führt zur Transkription verschiedener proinflammatorischer und regulato-rischer Gene. Die andere Signalkaskade führt über die Stimulation von Mitgliedern der MAP-Kinasen-Kinasen-Familie und der Transkriptionsfaktoren jun und fos zu einer Immunantwort [2] . Weiterhin existieren aber auch MyD88 unabhängige intrazelluläre Signalwege. So kann der NF-κB-Pathway möglicherweise auch über das Adapterprotein TIRAP aktiviert werden. Ein negativer Regulator der Aktivierung von Monozyten/Makrophagen über TLRs ist das in diesen Zellpopulationen selektiv exprimierte IRAK-M. IRAK-M wird nach TLR-Stimulation verstärkt exprimiert und verhindert eine Dissoziation von IRAK und MyD88 und so die Bildung des IRAK-TRAF6-Signalkomplexes [115] .

Die Erkenntnis, dass die angeborene Immunantwort über spezifische Rezeptoren, wie TLRs, reguliert wird, hat zu einem gestiegenen Interesse an der Identifizierung neuer, an der angeborenen Immunantwort beteiligter Rezeptoren und deren Liganden geführt. Außerdem erhofft man sich von der Aufklärung spezifischer Interaktionen von PAMPs mit den jeweiligen PRRs die Entwicklung neuer Therapieansätze der Sepsis.

Die Verteidigungsstrategie von Pflanzen oder Insekten, die weder auf Lymphozyten noch auf Antikörper zurückgreifen können und sich trotzdem gegen Viren, Pilze und Bakterien zur Wehr setzen, beruht auf antimikrobiellen Peptiden [204] . Obwohl sich jede Pflanzen-und Tierart durch ihre eigenen bestimmten antimikrobiellen Peptide von den anderen Arten unterscheidet, gibt es doch für diese Peptide charakteristische strukturelle Ähnlichkeiten.

Antimikrobielle Peptide setzen sich überwiegend aus hydrophilen,hydrophoben und kationischen Aminosäuren zusammen [127] .Ihre Wirkung entfalten sie an der Membran der Pathogene. Bakterielle Zellmembranen enthalten in ihrer Lipiddoppelschicht relativ viele nach extrazellulär gerichtete negativ geladene Phospholipide [133] . Im Gegensatz dazu besitzen die Zellwände von Pflanzen und Tieren den größten Teil ihrer negativen Ladungen in der zum Zellinnern gerichte-Der Anaesthesist 1 · 2004 | 15 ten Lipidschicht.Dies ermöglicht elektrostatische Interaktionen zwischen dem positiv geladenen Peptid und der Zellmembran von Mikroben. Nach einem Modell von Shai-Matsuzaki-Huang (SMH) folgt der Anlagerung der Peptide an die Außenseite der Membranen eine Integration in die Lipiddoppelschicht selbst. Dies führt zur Porenbildung und über die Poren auch zum Übertritt der Peptide in die innere Schicht der Membran. Daraufhin diffundieren die Peptide entweder weiter zu intrazellulären Zielen oder sorgen für eine Defragmentierung der Zellmembran an sich.Die meisten antimikrobiellen Peptide arbeiten wohl nach diesem Prinzip [133, 172, 202] . Weitere Theorien der Wirkweise antimikrobieller Peptide zur Abtötung von Mikroorganismen beinhalten die Depolarisation von normalerweise geladenen Zellmembranen [199] , die Bildung von Löchern in der Membran mit anschließender hypotoner Lyse der Zelle [202] , die Induktion von zellschädigenden Prozessen, wie Hydrolasenaktivierung [35], ein Durchmischen der normalen Molekülverteilung in der Lipiddoppelschicht mit Verlust der Membranfunktion [133] oder die Internalisierung der Peptide und Beschädigung intrazellulärer Ziele [116] .

Defensine, eine Untergruppe antimikrobieller Peptide mit einer β-Faltblattstruktur und einem Molekulargewicht (MG) zwischen 3.000 und 6.000 können ebenfalls die Membranstruktur durch Bil-dung einer mehrfragmentären Pore zerstören.Sie besitzen ein breites Wirkungsspektrum antimikrobieller Aktivität: Bakterien,Pilze und einige Viren [82] .Yang et al. [202] berichteten kürzlich von einer weiteren Eigenschaft der Defensine: So wirken einige zusätzlich als Chemokine auf unreife dendritische Zellen und Gedächtnis-T-Zellen.Damit sind sie sowohl an der primären Immunantwort als auch an der Initiierung der "Gedächtnis-Funktion" des Immunsystems beteiligt.Zusätzlich blockieren einige Defensine den Adrenokortikotropin-Rezeptor und hemmen so die Produktion von immunsuppressiven Steroidhormonen während Entzündungsprozessen.

Eine Resistenzentwicklung von Mikroorganismen gegen antimikrobielle Peptide ist mit Ausnahme einiger weniger Bakterienspezies trotz der langen Zeitspanne möglicher evolutionärer Entwicklungen nicht eingetreten.Gründe für die fehlende Resistenzentwicklung sind die enorme Vielfalt der antimikrobiellen Peptide und das Fehlen von Epitopen, die als Angriffspunkt für bakterielle Proteasen dienen könnten. Darüber hinaus ist die Umstrukturierung des Angriffsziels antimikrobieller Peptide, der Zellmembran, aus evolutionsbiologischer Sicht nur schwer umsetzbar [204] .

Die Freisetzung antimikrobieller Peptide kann durch LPS,dem Hauptbestandteil der Zellwand gramnegativer Bakterien, als auch durch IL-1β und TNF-α stimuliert werden [164] . DNS-Analysen der an die für antimikrobielle Peptide kodierenden Gene angrenzenden Regionen ergaben Bindungsstellen für NF-kB. Entsprechende Mediatoren führen intrazellulär zu höheren Konzentrationen von NF-kB, dessen Translokation in den Zellkern und daraufhin zur Transkription der antimikrobiellen Gene [124, 175] .

Orte der Freisetzung antimikrobieller Peptide sind alle Epithelien, insbesondere des Gastrointestinaltraktes, des bronchoalveolären Systems und der Haut.Außerdem können sie durch weiße Blutzellen vor Ort bei Entzündungen und mikrobieller Besiedelung freigesetzt werden [45] . Die physiologische Besiedelung bestimmter Epithelien (Darmflora, Mundschleimhaut,Vaginalschleimhaut) ist relativ unempfindlich gegenüber antimikro- 

Intrazellulär,im Zytoplasma,wird die Aufgabe der Erkennung pathogener Muster durch die Familie der "Nucleotide-binding-oligomerization-domain-(NOD-) Proteine übernommen.Zahlreiche NOD-Proteine wurden schon identifiziert [89] . Ebenso wie die Aktivierung von TLR führt der Signalübertragungsweg nach NOD-Aktivierung zur Translokation von NF-κB in den Zellkern [94] .

Insbesondere die Aktivierung und nachfolgende Sequestrierung von neutrophilen Granulozyten aus der Zirkulation ins Gewebe besitzt eine Schlüsselrolle bei der Immunantwort im Rahmen der Sepsis. Die Leukozyten-Endothel-Interaktionen laufen hierbei in mehreren Schritten ab, bei denen Adhäsionsmoleküle (CAMs,"cell adhesion molecules") wie Selektine, Integrine,ICAM-1 ("intercellular adhesion molecule 1") und VCAM-1 ("vascular cell adhesion molecule 1") eine wichtige Rolle spielen [18, 173, 174] .Der Prozess gliedert sich in das Leukozyten-Rolling (I), die schnelle Aktivierung von Leukozyten-Integrinen (II), die Anheftung an Endothelliganden durch aktivierte Integrine (III) und schließlich die Diapedese (IV) [18, 47, 52] .

Die Signaltransduktion über den TLR4 führt hierbei zu einer Verstärkung der Neutrophilenmigration [79] .Neben ihrer wichtigen Rolle bei der primären Bakterieneliminierung können neutrophile Granulozyten nach Adhäsion oder Transmigration Gewebsschäden induzieren. Diese werden durch die entweder in den spaltförmigen Interzellularraum zwischen neutrophilen Granulozyten und Endothel ("microenvironment theory") oder ins Gewebe sezernierten Sauerstoffradikalen ("respiratory burst") und Proteasen hervorgerufen.

Bisher gibt es jedoch nur unzureichende Studien, die die Blockade verschiede-ner Adhäsionsmoleküle als therapeutischen Ansatz in "Bona-fide-Sepsis-Modellen" untersuchen. Einen möglichen neuen Therapieansatz stellt in diesem Zusammenhang die Blockade von α 4 -Integrinen dar.Während neutrophile Granulozyten unter normalen Bedingungen vorwiegend über β 2 -Integrine an das Endothel binden, ist die Bindung über α 4 -Integrin/VCAM-1 bei septischen Patienten deutlich erhöht. Somit könnte bei septischen Patienten durch Blockade von α 4 -Integrinen die überschießende Neutrophilenakkumulation in den Geweben unterdrückt werden, während die normale und für die Bakterienabwehr entscheidende Adhäsion über β 2 -Integrine intakt bleibt [109] .

Unter normalen Umständen reguliert der Körper die Entzündungsantwort durch Produktion pro-und antiinflammatorischer Mediatoren in einem ausgeglichenen Maße.In der Sepsis kommt es jedoch zum Versagen der körpereigenen Regulationskapazität ("host defense failure"). Die Stimulation von Monozyten/Makrophagen führt zur Aktivierung von NF-κB [38],zu einer exzessiven Produktion proinflammatorischer Mediatoren,wie TNFα [30, 73, 180] , IL-1β [143] , IL-6, "macrophage migration inhibitory factor" (MIF) [51] und "high mobility group box protein 1" (HMGB1) [189] , zu einer Hochregulation von Adhäsionsmolekülen [155, 193] und zur Bildung von Sauerstoffradikalen [194] . Hierbei besteht eine Wechselbeziehung der Inflammationskaskade mit der Aktivierung des Gerinnungssystems bei Sepsis.So kann einerseits die Aktivierung des angeborenen Immunsystems zu einer pathologischen Gerinnungsaktivierung führen,andererseits kann eine überschießende Gerinnung proinflammatorische Effekte induzieren und amplifizieren (⊡ Abb.3). Eine überschießende Immunantwort auf eindringende Pathogene führt zu den charakteristischen hämodynamischen Veränderungen wie nach experimenteller LPS-Gabe oder bei Endotoxinämie wie bei der Meningokokkensepsis beobachtet [s.Abschn.Tiermodelle zur Pathogenese der Sepsis und Molekulare Mechanismen der Sepsis].Bei bakterieller Sepsis kommt es in fortgeschrittenen Stadien zu einer fulminanten antiinflammatorischen Gegenregulation,die zu Immunsuppression, zu ungenügender Infektabwehr,Gewebeschädigung,Multiorganversagen und letztlich zum Tod des Patienten führen kann [101] .

Standardisierte Tiermodelle sind unabdingbar, um verschiedene Aspekte einer Erkrankung in vivo zu untersuchen, Hypothesen zu evaluieren und Therapieansätze präklinisch zu testen. Speziell im Hinblick auf die humane Sepsis existieren eine Vielzahl verschiedener Tiermodelle [66, 129, 168] 

Zytokine sind an der Pathogenese der Sepsis entscheidend beteiligt.Stimulation von Monozyten und Makrophagen durch Pathogene führt über die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB zu einer exzessiven Produktion proinflammatorischer Mediatoren [16, 38, 171] .Initial führt dies zu vermehrter Sekretion von TNF-α durch Monozyten und Makrophagen [30, 73] . Spezifische Rezeptoren für TNF finden sich u. a. auf der Zelloberfläche von Fibroblasten, Endothelzellen, T-und B-Zellen und Granulozyten [4, 117] .Lokal ist TNF-α für die Kardinalsymptome einer Entzündungsreaktion verantwortlich: Rötung, Schwellung, Erwärmung und Schmerz. Systemische Folgen erhöhter TNF-α-Konzentrationen sind ein generalisiertes kapilläres Leck, mikrovaskuläre Thrombenbildung, vermindertes Herzzeitvolumen und eine daraus resultierende Gewebeschädigung. Weiterhin induziert TNF-α die Freisetzung verschiedener proinflammatorischer Zytokine und weiterer Mediatoren wie HMGB1, Stickstoffmonoxid (NO), Eikosanoiden und Sauerstoffradikalen.Tumor-Nekrose-Faktor-α induziert außerdem eine erhöhte Expression von MHC-Klasse-I-Molekülen [189] . Allerdings sterben TNF-αknockout-Mäuse überraschenderweise nach Gabe von Hochdosis-LPS mit einer ähnlichen Kinetik wie Wildtypmäuse [128] . Die alleinige Injektion von TNF-α, ohne Beteiligung eines auslösenden Pathogens, führt zu einem dem septischen Schock sehr ähnlichen Krankheitsbild [182] . In weiteren Untersuchungen konnten Antikörper gegen TNF-α vor septischem Schock durch E.coli [180] ,LPS oder Superantigen-induziertem Schock [30, 135] schützen. Lediglich in der bisher nur als Abstract publizierten [147] Studie "Monoclonal Anti-TNF: a Randomized Controlled Sepsis (MONARCS) Trial" für die Therapie mit einem anti-TNF-Antikörper bei septischen Patienten konnte eine signifikante Reduktion der Letalität gezeigt werden. Der klinische Nutzen von TNF-α-Antikörpern in der Therapie der Sepsis ist begrenzt. Dies liegt an der sehr frühen Beteiligung von TNF-α mit exzessiver Freisetzung in der akuten Phase der Hyperinflammation im Rahmen einer systemischen Infektion. Wird diese erste Phase überlebt, gewinnen andere Mediatoren zunehmend an Bedeutung.

So liegen neue Hoffnungen einer Therapie der Sepsis durch Blockade von Mediatoren im Einsatz von Antikörpern gegen HMGB1,das im Sepsisverlauf gut 24 h später auftritt [s.Abschn."High mobility group box protein 1"] [185, 190] . Außer HMGB1 werden in der Folge noch die Zytokine IL-1β,IL-6,IL-8 und MIF [51] [s.Abschn."Macrophage migration inhibitory factor"] ausgeschüttet.

Zirkulierende Zytokine (TNF-α,IL-1β und IL-6) sind auch für antiinflammatorische Reaktionen der "hypothalamischhypophysären-adrenalen Achse" verantwortlich.Diese Zytokine dienen also auch der "Kommunikation" zwischen peripheren Entzündungen und Zentralnervensystem. Über eine hypothalamisch-induzierte Stimulation parasympathischer Nerven kommt es zu einem negativen Feedback auf die Entzündungsreaktion. Der Mechanismus der "cholinergen antiinflammatorischen Bahn" wird im Ab-schn."Antiinflammatorische Gegenregulation" nochmals aufgegriffen.

Interferon-γ kommt ebenfalls eine bedeutende Rolle in der Sepsis zu. Es aktiviert Monozyten und Makrophagen, indem es die Antigen-präsentierende Funktion und die Produktion proinflammatorischer Zytokine nach LPS-Stimulierung verstärkt.Es wird von T H -1-Zellen als Antwort auf Stimulation mit IL-12 und TNFα freigesetzt [11] . Interferon-γ-defiziente oder dem Rezeptor für IFN-γ-defiziente Mäuse sind weniger anfällig für die septischen Folgen nach hochdosierten LPS-Injektionen,die durch die im Anfangsstadium einer Sepsis ausgeprägten Entzündungsreaktionen entstehen [53] .Dagegen kann eine IFN-γ-Gabe die Effekte der im weiteren Verlauf einer bakteriellen Sepsis auftretenden Immunsuppression aufheben und führte in Studien zu verbessertem Überleben [70] . Interleukin-10 hemmt die Freisetzung von IFN-γ [123] .

Entscheidend für das Verständnis der Sepsis ist der biphasische, manchmal auch zyklische Verlauf. Die durch eine generalisierte Infektion ausgelöste Initialphase mit dem charakteristischen Anstieg inflammatorischer Mediatoren wird gefolgt von einer Phase der Immunsuppression. Allerdings können beide Phasen auch gleichzeitig vorliegen und beide sind in ihrem extremen Verlauf schädlich. Eine Begrenzung der Ausprägung beider Phasen führt demzufolge zu verbessertem Überleben [90, 101, 120, 142] .Einzelne Mechanismen der gegenregulatorischen,antiinflammatorischen Reaktionen sollen hier erläutert werden.

Endogen freigesetzte Teilstücke des TNF-Rezeptors sind in der Lage proinflammatorisches TNF-α zu binden und zu inaktivieren [118] . Antiinflammatorische Zytokine, wie IL-10 und "transforming growth factor β" (TGF-β),hemmen die Freisetzung von TNF-α,IFN-γ und anderen entzündungsvermittelnden Mediatoren [123, 184] . Glukokortikoide und Adrenalin beeinflussen die intrazelluläre Signaltransduktion und Transkription von Zytokinen [125, 150] .Dabei ist der intrazelluläre Glukokortikoidrezeptor an "Heat-shock-Proteine" (HSPs) gebunden. Eine Liganden-Rezeptor-Interaktion führt zur Dissoziation der HSPs und damit zur Exponierung von DNS-Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren [183] .Zusammen mit NF-kB führt der Liganden-Rezeptor-Komplex außerdem zu einer verminderten Synthese zahlreicher proinflammatorischer Zytokine und Chemokine [46, 56, 138, 137] und zu einer gesteigerten Synthese von MIF [49] . Kortisol hemmt außerdem die induzierbare NO-Synthase [162, 163] , Zyklooxygenase 2 [5] , Phospholipase A 2 und den Arachidonsäurestoffwechsel [148] . Zu einer Downregulation der Entzündungsantwort führt auch eine Signaltransduktion über den Adenosin-A2a-Rezeptor [144] .

Aus vagalen Efferenzen in Organen des retikuloendothelialen Systems freigesetztes Acetylcholin (ACh) hemmt die Synthese von TNF-α, IL-1 und IL-18 durch Makrophagen.Verantwortlich dafür ist ein nikotinerger ACh-Rezeptor,der auf der Zelloberfläche aktivierter Makrophagen exprimiert wird. Auf der Suche nach dem molekularen Aufbau dieses Rezeptors konnte die α7-Untereinheit (eine von 16 bekannten Untereinheiten des pentameren Rezeptors) identifiziert werden [191] . Vagotomie führt zu überschießender TNF-α-Freisetzung und erhöhter Letalität durch Endotoxin [181] . Durch elektrische Stimulation des Vagus kann die Immunantwort auf Endotoxin abgeschwächt werden. Diese direkte, physische Verbindung zwischen Nerven-und Immunsystem wird auch als "cholinerge antiinflammatorische Bahn" bezeichnet [28, 42] .

Die Bedeutung dieser Antagonisten zeigte sich bei Tieren, die einer Adrenalektomie oder einer Hypophysektomie unterzogen wurden,und bei denen die experimentelle Endotoxingabe mit der darauf folgenden Hyperinflammation signifikant häufiger letal endete.Tumor-Nekrose-Faktor-α wird in Abwesenheit adäquater Spiegel an adrenokortikotropem Hormon (ACTH) und Glukokortikoiden in der Endotoxinämie überexprimiert [29, 37] . Interleukin-10 defiziente Tiere entwickelten eine chronisch-inflammatorische Erkrankung, hauptsächlich des Kolons [65] . Darüber hinaus führt die Blockade von IL-10 zu einer erhöhten Letalität bei experimenteller abdomineller Peritonitis [76] .

Die Vorstellung,dass die Antwort des Körpers auf eine systemische Infektion hauptsächlich durch unkontrollierte proinflammatorische Abläufe geprägt wird,lässt sich nach Erkenntnissen der letzten Jahre nicht mehr halten.Vielmehr stellt die normale Stress-Antwort des Körpers die systemische Aktivierung antiinflammatorischer Mechanismen dar, die im protrahierten Verlauf und außerhalb der betroffenen Gewebe dominieren.Die richtige Balance zwischen Inflammation und Immunsuppression ist entscheidend für das Überleben bei Sepsis [101, 139] . In einer Studie zur postoperativen Sepsis korrelierte gerade die Erholung der inflammatorischen Antwort nach anfänglichem Überwiegen der Immunsuppression mit dem Überleben der Patienten [197] . Ein systemischer antiinflammatorischer Immunstatus kann jedoch bereits vor Auftreten der Sepsis durch Vorerkrankungen, wie Diabetes mellitus, Pneumonie usw., oder durch einen chirurgischen Eingriff vorliegen [98, 101, 139, 160] . Reinfektionen im weiteren Intensivverlauf führen insbesondere bei bereits immungeschwächten Patienten zu einer zunehmenden Immunsuppression und einer erhöhten Mortalität der Patienten.In Übereinstimmung mit dieser pathogenetischen Vorstellung der Sepsis konnten van Dissel et al. [69] zeigen,dass das Verhältnis von antiinflammatorisch wirkendem IL-10 zu TNF-α bei nicht überlebenden Patienten mit Infektionen signifikant höher war als das von überlebenden Patienten.Als weiterer Parameter zum Monitoring der Immunsuppression von septischen Patienten dient häufig die HLA-DR-Expression von Monozyten.

Tierexperimentelle Untersuchungen zeigten, dass es während Sepsis zu einer erhöhten Lymphozytenapoptose in verschiedenen Organsystemen kommt [13, 14] . So wurde auch bei Patienten, die an Sepsis oder Multiorganversagen verstarben,post mortem eine vermehrte Anzahl apoptotischer Lymphozyten detektiert [102, 106] . Weiterhin fanden sich in Studien bei septischen Patienten extrem niedrige Lymphozytenzahlen und eine Depletion dendritischer Zellen [107] .Während nekrotische Zellen das Immunsystem stimulieren bzw. eine proinflammatorische Immunantwort auslösen,führt Apoptose zur Freisetzung weiterer antiinflammatorischer Zytokine. So induzieren Makrophagen und dendritische Zellen nach Phagozytose nekrotischer Zellen eine (proinflammatorische) Typ-1-Immunantwort, während sie nach Phagozytose apoptotischer Zellen eine Typ-2-Immunantwort fördern.Im Einklang mit dieser Erkenntnis verbesserte die Prävention der Lymphozytenapoptose in tierexperimentellen Studien deren Überleben [105, 103, 104] .

Neben einer direkten Immunabwehr könnten die Lymphozyten in der Sepsis eine entscheidende Rolle in der Unterstützung der Monozytenfunktion spielen.Diese Hypothese steht im Einklang mit Daten von Weighardt et al. [198] .Sie konnten zeigen, dass eine verminderte präoperative IL-12-Produktion von Monozyten nach LPS-Stimulation einen negativen prädiktiven Faktor für den Ausgang einer postoperativen Sepsis darstellt.Eine reduzierte IL-12-Freisetzung hat eine abgeschwächte Typ-1-Immunantwort und eine verminderte Aktivierung des angeborenen Immunsystems zur Folge.

Bisher existieren nur wenig immunstimulierende Therapieansätze bei Sepsis. Experimentell zeigte sich neben der Blockade der Lymphozytenapoptose die Stimulation mit CpG-Oligonukleotiden (ähnlich bakterieller DNS-Sequenzen) als effektiv gegenüber einer bakteriellen Peritonitis [196] . In einem kleinen und sehr streng umschriebenen Patientenkollektiv mit niedriger monozytärer HLA-DR-Expression konnte durch Gabe von IFN-γ Monozytenfunktion und Überleben der Patienten verbessert werden [70] .

Während lange Zeit keine Reduktion der Sterblichkeit septischer Patienten durch spezifische Interventionen in großen klinischen Studien erzielt werden konnte, gehören nun die lungenprotektive Beatmung, die intensivierte Insulintherapie, die "early goal directed therapy",die Substitution von Hydrokortison und die Gabe von humanem rekombinantem aktivierten Protein C (Xigris ® ) für bestimmte Patientenkollektive zum festen Bestandteil

einer Sepsistherapie (ausfürliche Diskussion bei [195] ). Im nachfolgenden Abschnitt wird auf die Interaktion dieser Therapiestrategien mit der angeborenen Immunantwort näher eingegangen.

In einer großen randomisierten Studie des ARDS-Network [1] Dabei führt die lungenprotektive Beatmung bei Intensivpatienten zu einem verminderten Zytokinanstieg durch die Beatmung [154] .Tierexperimentell konnte darüber hinaus nachgewiesen werden, dass eine schädigende maschinelle Ventilation zu einer erhöhten Rate an Epithelzellapoptose in der Niere und dem Dünndarm führt [110] .Allerdings ist die pathogenetische Bedeutung einer pulmonalen Zytokinfreisetzung durch den Beatmungsmodus im Hinblick auf das Outcome des Patienten unklar [72] .

In einer Studie an beatmeten Intensivpatienten konnte eine signifikante Letalitätsreduktion der Patienten durch eine intensivierte Blutglukoseeinstellung mit Insulin auf Werte zwischen 80-110 mg/dl erzielt werden (Gruppe mit intensivierter Insulintherapie: Letalität = 4,6%; Gruppe mit konventioneller Behandlung: Letalität = 8,0%) [21] .Allerdings handelt es sich hier ebenfalls um keine Therapiestudie der Sepsis an sich. Es wurde bei chirurgischen Intensivpatienten jedoch das Auftreten septischer Komplikationen redu- [86] . Hierdurch könnte sich die niedrigere Rate an Bakteriämien in der Gruppe der intensivierten Insulintherapie erklären. Hyperglykämie führt aber auch zur gesteigerten Bildung von "advanced glycation end products" (AGEs), die durch Bindung an RAGE ("receptor for advanced glycation end products") direkt eine inflammatorische Reaktion auslösen können [167] . Insulin hingegen besitzt neben seinen metabolischen Funktionen antiinflammatorische Effekte,so hemmt es NF-K B [64] . Im Einklang mit der antiinflammatorischen Funktion von Insulin wiesen Patienten mit intensivierter Insulintherapie geringere Plasmaspiegel von "mannose-binding lectin" (MBL), einem Akute-Phase-Protein, auf [96] . Darüber hinaus besitzt Insulin antiapoptotische Funktionen [84] .

Eine frühe hämodynamische Optimierung septischer Patienten mit der Zielgröße einer zentralvenösen Sättigung >70% führte zu einer signifikanten Reduktion der Krankenhaussterblichkeit (30,5% vs,46,5% in der Standardtherapiegruppe) [161] .

Ein entscheidender protektiver Aspekt der frühen hämodynamischen Optimie-rung septischer Patienten ist möglicherweise das Verhindern einer protrahierten Endothelhypoxie.Hypoxie des Endothels führt direkt oder durch Gentranskription zu einer Freisetzung von PAF ("platelet activating factor"), TNF-α, IL-1, IL-8, HIF-1α und zu einer Hochregulation von endothelialem ICAM-1 [62, 113] . "Hypoxia responsive transcription factor-1α" (HIF-1α) ist essentiell für eine Zellinvasion und für die Aktivierung von Granulozyten,Monozyten und Makrophagen [62]. Für eine verminderte Kaskadenaktivierung der Gerinnung bei früher hämodynamischer Stabilisierung sprechen verminderte Plasmaspiegel der D-Dimere in der Gruppe der "Early-goal-directed-therapy-(EGDT-)Patienten" [161] . 

Eine Cross-over-Studie zeigte,dass die Gabe von Hydrokortison sowohl zu einer verminderten proinflammatorischen als auch zu einer geringeren antiinflammatorischen Immunantwort führt.Während die HLA-DR-Expression unter Hydrokortison nur gering reduziert war, kam es zu einer in vitro verbesserten Phagozytose und einer erhöhten IL-12-Freisetzung [114] .

Kommen zirkulierende Gerinnungsfaktoren mit Gewebsthromboplastin ("tissue factor") in Kontakt, folgt die Aktivierung der Gerinnungskaskade. Monozyten setzen nach ihrer Aktivierung Gewebsthromboplastin frei; dies zieht die Bildung der kurzlebigen Protease Thrombin nach sich. Seine Wirkungen entfaltet Thrombin einerseits direkt durch enzymatische Spaltung löslicher Proteine (Fibrinogen), andererseites durch Spaltung einer extrazellulären Domäne eines G-Protein gekoppelten Rezeptors (PAR1-Rezeptor, "protease activated receptor") auf Blutplättchen, Endothel-und anderen Zellen. So produzieren Monozyten daraufhin den Inhibitor des Plasminogen-Aktivators ("plasminogen activator inhibitor-1",PAI-1), der die endogene Fibrinolyse hemmt.

Unter physiologischen Bedingungen erfolgt als kompensatorische Gegenregulation zu dieser Gerinnungsaktivierung eine durch den Thrombin-Thrombomodulin-Komplex katalysierte Konversion von Protein C zu aktiviertem Protein C (APC). Aktiviertes Protein C inaktiviert mit einem Kofaktor (Protein S) die Faktoren Va und VIIIa, zwei wesentliche Bestandteile der Gerinnungskaskade [78, 170] 

thelzellen auch direkt über CD-40 und andere Mediatoren aktivieren und auf diesem Weg zu einer Hochregulation von Adhäsionsmolekülen, Zytokinen, Gewebsfaktor und Thrombin-Rezeptoren führen [31, 97, 141] .

Diese Verzahnung sich verstärkender inflammatorischer und koagulatorischer Prozesse in der Sepsis bietet neue Therapieansätze.Die Gabe von rekombinantem APC [drotrecogin alfa (aktiviert),Xigris ® ] führte in der PROWESS-Studie (Protein C Worldwide Evaluation in Severe Sepsis) bei Patienten mit Sepsis und mindestens einem Organversagen zu einer signifikanten Reduktion der Letalität von 30,8% in der Placebogruppe auf 24,7% in der drotrecogin-alfa-(aktiviert-)Gruppe [23]. Die IL-6-Spiegel waren in der Behandlungsgruppe signifikant niedriger. In einer nachfolgend publizierten Subgruppenanalyse zeigte sich Xigris ® bei fast allen untersuchten Subgruppen protektiv. Besonders ausgeprägt war dieser Effekt bei Subgruppen mit hoher Gesamtletalität [75] .Die Gabe von Xigris ® führte dabei zu signifikant schnelleren Verbesserungen der kardiovaskulären und pulmonalen Funktion sowie zu einem verlangsamten Auftreten einer hämatologischen Organdysfunktion [186] . Bei abdominalchirurgischen Patienten wurde eine 9%ige Letalitätsreduktion erreicht.Die prozentuale Letalitätssenkung durch Xigris ® ist für Patienten mit einem Mehrorganversagen deutlich höher als für Patienten mit nur einem Organversagen [68] . Bei Patienten mit septischem Mehrorganversagen war Xigris ® effektiv,unabhängig davon ob die Patienten bei Studieneinschluss Heparin oder Steroide erhalten haben.

Die Effektivität und Sicherheit von Xigris ® zur Therapie der schweren Sepsis zeigt sich im Rahmen von kontrollierten und "Open-label-Studien" bei insgesamt mehr als 2.700 Patienten [24] .Die Gesamtletalität aller behandelten Patienten war dabei zwischen 25,1% und 26,1%.Als Nebenwirkung der Therapie mit Xigris ® kam es zu einem Anstieg der Rate an schwer wiegenden Blutungen von 2% in der Placebogruppe auf 3,5% in der Xigris ® -Gruppe.Dieser Unterschied erreichte keine statistische Signifikanz.

Die benefiziellen antiinflammatorischen Funktionen sind jedoch zumindest teilweise unabhängig von der antikoagulatorischen Funktion von APC. So führte die selektive Blockade von Faktor Xa in der experimentellen Sepsis zwar zu einer völligen Normalisierung der Gerinnungsveränderungen,die Letalität konnte durch Faktor-Xa-Inhibition im Gegensatz zur Gabe von APC jedoch nicht gesenkt werden [158] .Durch Genexpressionsprofiling konnte gezeigt werden, dass APC durch direkte Hemmung von NF-K B die Transkription und die Expression NF-κB-regulierter proinflammatorischer Gene vermindert [112] .Interessanterweise wird die endotheliale Signaltransduktion von APC über PAR1 vermittelt, dem gleichen Rezeptor, über den auch Thrombin seine endothelialen Effekte induziert [159] .Wie Thrombin und APC über den gleichen Rezeptor unterschiedliche Effekte hervorrufen,ist im Moment noch unklar.Eine Rolle scheint hierbei der endotheliale Protein-C-Rezeptor zu spielen, der für die Aktivierung von PAR1 durch APC erforderlich ist [159] . Schon in früheren Arbeiten konnte eine wichtige Rolle des endothelialen Protein-C-Rezeptors bei der E-coli-Sepsis gezeigt werden [176] . Aktiviertes Protein C könnte auch durch Hemmung von Apoptose den Sepsisverlauf positiv beeinflussen [55, 112] .

Macrophage migration inhibitory factor (MIF) wird von neuroendokrinen Zellen der Hypophyse,T-Zellen,Monozyten und Makropahgen sezerniert. Bis heute nachgewiesene Auslöser seiner Sekretion sind u. a. LPS, Streptokokken-Exotoxin-A und die Zytokine TNF-α und IFN-γ [48]. Seine Freisetzung aus der Adenohypophyse erfolgt durch Aktivierung der hypothalamisch-hypophysären-adrenergen Achse und parallel zur Freisetzung von Kortikotropin ("adrenocorticotropic hormone", ACTH) [26] .Da hypophysär-freigesetztes MIF erheblich zur Gesamt-Serum-Konzentration beiträgt,kann MIF auch als Hypophysenhormon angesehen werden.Hypophysär-freigesetztes MIF erreicht seine [189] .

Freigesetzt wird HMGB1 einerseits durch aktivierte Makrophagen und Monozyten,in vitro auch durch Zellkulturen hypophysärer Zellen, die mit LPS, IL-1β oder TNF-α stimuliert wurden. Die Regulation der Produktion, sowie der Mechanismus der Freisetzung sind jedoch noch weitgehend ungeklärt [8] . Ein unkontrolliertes Ausströmen von HMGB1 in den Extrazellulärraum findet andererseits beim nekrotischen Zelltod statt.Hierdurch wird das in lebenden Zellen primär intrazellulär wirkende HMGB1 funktionell zum extrazellulären Vermittler von Entzündung nach Zellnekrose [166] .

High mobility group box protein 1 wird nicht nur durch Makrophagen sezerniert, sondern wirkt selbst auch aktivierend auf Monozyten und Makrophagen (autokrine Funktion).Dabei führt es zur Ausschüttung von proinflammatorischen Zytokinen,wie TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-8 und MIP ("macrophage-inflammatory protein") [7] .High mobility group box protein 1 bindet an mehrere,teils noch unbekannte Rezeptoren. Ein bereits identifizierter Rezeptor ist RAGE. Er besitzt eine transmembranäre Struktur, gehört der Immunglobulinsuperfamilie an, und weist eine Affinität für zahlreiche Liganden auf [100, 140] . Receptor-for-advanced-glycation-end-products-Liganden-Interaktion induziert u.a.die Aktivierung von NF-kB [36] . Interessanterweise ist RAGE an der Pathogenese zahlreicher weiterer Erkrankungen beteiligt,darunter Diabetes,Atherosklerose und Alzheimer-Krankheit [167] . Eine Rezeptor-unabhängige Wirkung ist die kürzliche Entdeckung bakterizider Eigenschaften von HMGB1. Seitdem kann HMGB1 auch zur Gruppe der antimikrobiellen Peptide gezählt werden [205] .

Von großer Bedeutung für zukünftige Therapien könnte sein, dass die Neutralisation von HMGB1 durch Antikörper sowohl nach Hochdosisendotoxingabe als auch nach CLP zu einer erhöhten Überlebensrate der Tiere führt. Interessanterweise zeigte sich der protektive Effekt der HMGB1-Neutralisation noch 24 h nach CLP [185, 189, 190] .

Die Aktivierung des Komplementsystems kann entweder über den klassischen Signalweg durch Antigen-Antikörper-Komplexe, den Lectin-Signalweg durch das MBL-Protein oder den alternativen Weg durch LPS erfolgen.Alle 3 Signalwege führen zu einer Aktivierung von C3a und C5a mit nachfolgender Bildung von C5b-9. Dieser "membrane attack complex" führt zu Porenbildung und zur Lyse von Bakterien [87, 157] 

Triggering receptors expressed on myeloid cells (TREMs) sind seit kurzem bekannte Rezeptoren der Immunglobulinsuperfamilie; TREMs selbst besitzen eine extrazelluläre Ig-Liganden-Bindungsdomäne,jedoch keine intrazelluläre Sequenzen, die an der Signalweiterleitung beteiligt sein könnten.Sie interagieren mit verschiedenen Adaptoren, die für die Kopplung der extrazellulären Signale an intra- 

Die Sepsis auf Intensivstationen besitzt nach wie vor eine hohe Letalität. Mit der lungenprotektiven Beatmung, der intensivierten Insulintherapie, der frühen EGDT, der Hydrokortisonsubstitution beim refraktären katecholaminpflichtigen septischen Schock und der Gabe von Xigris ® beim Mehrorganversagen stehen bereits neue Therapienstrategien in der Klinik zur Verfügung. Experimentell haben sich die Blockade von MIF, HMGB1, C5a und TREM-1 als erfolgreich zur Behandlung der Sepsis erwiesen; klinische Daten zu diesen viel versprechenden neuen Therapieansätzen liegen jedoch noch nicht vor.

Neue Tiermodelle, Autopsiestudien und klinische Untersuchungen zur Sepsis führten in den letzten Jahren zu einem besseren Verständnis der pathophysiologischen Vorgänge und zur Ablösung der Theorie, Sepsis beruhe (Stadien-unabhängig) auf einer überwiegenden Überreaktion des Immunsystems.Eine zentrale Rolle der angeborenen Immunantwort bei der Sepsis ist unumstritten. Diese neuen Erkenntnisse zur Pathophysiologie der Sepsis ermöglichen Erfolg versprechende Ansätze in Richtung einer vom Patienten, dem auslösenden Pathogen und von der Verlaufsphase abhängigen Therapie. In den letzten Jahren wurde die Standardtherapie der Sepsis durch die lungenprotektive Beatmung, die intensivierte Insulintherapie, die frühe EGDT, die Hydrokortisonsubstitution und die Gabe von rekombinantem APC beim Mehrorganversagen erweitert.Einige neue Therapiestrategien stehen kurz vor oder in der Phase der klinischen Erprobung.Alle stellen sie Versuche dar, Einfluss auf den Ablauf der angeborenen Immunantwort zu nehmen. 

Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome

Toll-like receptors in the induction of the innate immune response

Mechanisms of phagocytosis in macrophages

Characterization of receptors for human tumor necrosis factor and their regulation by gamma interferon

Effects of topical corticosteroids on inflammatory mediator-induced eicosanoid release by human airway epithelial cells

Norton JA (1991) A recombinant human receptor antagonist to interleukin 1 improves survival after lethal endotoxemia in mice

HMG-1 stimulates proinflammatory cytokine synthesis in human monocytes

HMGB1 as a DNA-binding cytokine

Effect of treatment with low doses of hydrocortisone and fludrocortisone on mortality in patients with septic shock

TLR4 mutations are associated with endotoxin hyporesponsiveness in humans

Stability and commitment in T helper cell development

Septic shock

Differential induction of apoptosis in lymphoid tissues during sepsis: variation in onset, frequency, and the nature of the mediators

Increased mucosal B-lymphocyte apoptosis during polymicrobial sepsis is a Fas ligand but not an endotoxin-mediated process

An essential regulatory role for macrophage migration inhibitory factor in T-cell activation

IkappaB-NF-kappaB structures: at the interface of inflammation control

Immunobiology of dendritic cells

Leukocyte endothelial interactions -a double edged sword

Activation of NK cells and T cells by NKG2D, a receptor for stress-inducible MICA

Mice lacking neutrophil elastase reveal impaired host defense against gram negative bacterial sepsis

Intensive insulin therapy in critically ill patients

Insulin inhibits intranuclear nuclear factor kappaB and stimulates IkappaB in mononuclear cells in obese subjects: evidence for an antiinflammatory effect?

T helper cell 1-type CD4+ T cells, but not B cells, mediate colitis in interleukin 10-deficient mice

Animal models of sepsis and shock: a review and lessons learned

Cytokine and cytokine receptor polymorphisms in infectious disease

Drotrecogin alfa (activated) in the treatment of severe sepsis patients with multiple-organ dysfunction: data from the PROWESS trial

Anti-inflammatory cytokine profile and mortality in febrile patients

Monocyte deactivation in septic patients: restoration by IFN-gamma treatment

Regulation of cell adhesion molecule expression and function associated with neutrophil apoptosis

On the physiologic and clinical relevance of lung-borne cytokines during ventilator-induced lung injury

Requirements of endogenous tumor necrosis factor/cachectin for recovery from experimental peritonitis

Critical protective role of mast cells in a model of acute septic peritonitis

Drotrecogin alfa (activated) administration across clinically important subgroups of patients with severe sepsis

Critical role of Kupffer cell-derived IL-10 for host defense in septic peritonitis

Anti-tumor necrosis factor antibody therapy fails to prevent lethality after cecal ligation and puncture or endotoxemia

The roles of protein C and thrombomodulin in the regulation of blood coagulation

Toll-like receptor-4 (TLR4) signaling augments chemokine-induced neutrophil migration by modulating cell surface expression of chemokine receptors

Gene in a haystack: tumor necrosis factor polymorphisms and outcome in sepsis

Has the mortality of septic shock changed with time?

Defensins and host defense

Antimicrobial peptides of vertebrates

Nitric oxide mediates the antiapoptotic effect of insulin in myocardial ischemia-reperfusion: the roles of PI3-kinase, Akt, and endothelial nitric oxide synthase phosphorylation

In vitro antibacterial properties of pexiganan, an analog of magainin

Immune dysfunction in patients with diabetes mellitus (DM)

Complement C5a in the sepsis syndrome -too much of a good thing?

Bloodborne tissue factor: another view of thrombosis

CARD4/Nod1 mediates NF-kappaB and JNK activation by invasive Shigella flexneri

Pro-versus anti-inflammatory cytokine profile in patients with severe sepsis: a marker for prognosis and future therapeutic options

A new group of chromatin-associated proteins with a high content of acidic and basic amino acids

Recognition of stress-induced MHC molecules by intestinal epithelial gammadelta T cells

Costimulation of CD8alpha-beta T cells by NKG2D via engagement by MIC induced on virus-infected cells

High-resolution genetic and physical map of the Lgn1 interval in C57BL/6 J implicates Naip2 or Naip5 in Legionella pneumophila pathogenesis

Role of cytokines in sepsis

Intensive insulin therapy exerts antiinflammatory effects in critically ill patients and counteracts the adverse effect of low mannose-binding lectin levels

CD40 ligand on activated platelets triggers an inflammatory reaction of endothelial cells

Distinct mechanisms of immunosuppression as a consequence of major surgery

Phylogenetic perspectives in innate immunity

Ther receptor for advanced glycation end products (RAGE) is a cellular binding site for amphoterin.Mediation of neurite outgrowth and co-expression of rage and amphoterin in the developing nervous system

The pathophysiology and treatment of sepsis

Apoptotic cell death in patients with sepsis, shock, and multiple organ dysfunction

Overexpression of Bcl-2 in transgenic mice decreases apoptosis and improves survival in sepsis

Prevention of lymphocyte cell death in sepsis improves survival in mice

Caspase inhibitors improve survival in sepsis: a critical role of the lymphocyte

Sepsis-induced apoptosis causes progressive profound depletion of B and CD4+ T lymphocytes in humans

Depletion of dendritic cells, but not macrophages, in patients with sepsis

Complement-induced impairment of innate immunity during sepsis

Functional al-pha4-integrin: a newly identified pathway of neutrophil recruitment in critically ill septic patients

Injurious mechanical ventilation and end-organ epithelial cell apoptosis and organ dysfunction in an experimental model of acute respiratory distress syndrome

The role of innate immunity in the adaptive immune response

Gene expression profile of antithrombotic protein C defines new mechanisms modulating inflammation and apoptosis

The endothelial response to oxygen deprivation: biology and clinical implications

Immunologic and hemodynamic effects of "low-dose" hydrocortisone in septic shock: a double-blind, randomized, placebo-controlled, crossover study

IRAK-M is a negative regulator of Toll-like receptor signaling

The antibacterial peptide pyrrhocoricin inhibits the ATPase actions of DnaK and prevents chaperone-assisted protein folding

Cellular receptor for 125I-labelled tumor necrosis factor: specific binding, affinity labelling, and relationship to sensitivity

Characterization in vitro of a human tumor necrosis factorbinding protein.A soluble form of a tumor necrosis factor receptor

License to kill

The effects of injury on the adaptive immune response

Hyperglycemia and oxidative stress: complex relationships with attractive prospects

SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS International Sepsis Definitions Conference

IL-10 inhibits cytokine production, vascular leakage, and swelling during T helper 1 cell-induced delayed-type hypersensitivity

Structure and mapping of the human β-defensin HBD-2 gene and its expression at sites of inflammation

Catecholamine influences and sympathetic neural modulation of immune responsiveness

Mast cell modulation of neutrophil influx and bacterial clearance at sites of infection through TNF-alpha

Structure-activity studies on magainins and other host defense peptides

Characterization of tumor necrosis factor-deficient mice

Pre-clinical models of sepsis

The microbiology of multiple organ failure

Eosinophils in allergy: role in disease, degranulation, and cytokines

Pivotal role of signal transducer and activator transcription (stat)2 and stat6 in the innate immune response during sepsis

Why and how are peptide-lipid interactions utilized for self-defense? Magainins and tachyplesins as archetypes

A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity

T cell-mediated lethal shock triggered in mice by the super-antigen staphyolcoccal enterotoxin B: critical role of tumor necrosis factor

Two types of murine helper T cell clone.I.Definition according to profiles of lymphokine activities and secreted proteins

Dexamethasone inhibits the induction of monocyte chemostatic-activating factor production by IL-1 or tumor necrosis factor

Novel mechanism of glucocorticoid-mediated gene repression: nuclear factor-kB is target for glucocorticoidmediated interleukin 8 gene repression

Normal responses to injury prevent systemic inflammation and can be immunosuppressive

Cloning and expression of a cell surface receptor for advanced glycation end products of proteins

The proteinase-activated receptor 2 is induced by inflammatory mediators in human endothelial cells.Comparison with the thrombin receptor

Sepsis syndromes: understanding the role of innate and acquired immunity

Interleukin-1 receptor antagonist reduces mortality from endotoxin shock

Role of G-protein-coupled adenosine receptors in downregulation of inflammation and protection from tissue damage

Clinical gram-positive sepsis: does it fundamentally differ from gram-negative bacterial sepsis?

Tissue factor expression by monocytes: regulation and pathophysiological roles

Neutralization of TNF by monoclonal antibody improves survival and reduces organ dysfunction in human sepsis: results of the MONARCS trial

Modulation of IL-1 induced neutrophil migration by dexamethasone and lipocortin 1

Mice deficient for the 55 kd tumor necrosis factor receptor are resistant to endotoxic shock, yet succumb to L.monocytogenes infection

Epinephrine inhibits tumor necrosis factoralpha and potentiates interleukin 10 production during human endotoxemia

Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice mutations in TLR4 gene

Impaired mast cell-dependent natural immunity in complement C3-deficient mice

Glucocorticoids inhibit the expression of an inducible, but not the constitutive, nitric oxide synthase in vascular endothelial cells

Effect of mechanical ventilation on inflammatory mediators in patients with acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled trial

Markers of endothelial damage in organ dysfunction and sepsis

Increased C5a receptor expression in sepsis

Novel strategies for the treatment of sepsis

Science review: role of coagulation protease cascades in sepsis

Activation of endothelial cell protease activated receptor 1 by the protein C pathway

Regional and systemic cytokine responses to acute inflammation of the vermiform appendix

Early goaldirected therapy in the treatment of severe sepsis and septic shock

Glucocorticoids inhibit the induction of nitric oxide synthase in macrophages

Mice lacking the tumour necrosis factor receptor 1 are resistant to TNF-mediated toxicity but highly susceptible to infection by Listeria monocytogenes

Coordinate induction of two antibiotic genes in tracheal epithelial cells exposed to the inflammatory mediators LPS and tumor necrosis factor alpha

Myocardial hibernation: restorative or preterminal sleep?

The release of chromatin protein HMGB1 by necrotic cells triggers inflammation

The biology of the receptor for advanced glycation end products and its ligands

Animal and human models for sepsis

Shattuck lecture: Diversity of the immune repertoire and immunoregulation

Activation of protein C and its distribution between its inhibitors, protein C inhibitor, alpha1-antitrypsin, alpha2-macroglobulin, in patients with disseminated intravascular coagulation

The IKK/NF-kappa B pathway.Crit Care Med 30

Mechanism of the binding, insertion and destabilization of phospholipid bilayer membranes by alpha-helical antimicrobial and cell non-selective membrane-lytic peptides

Adhesion receptors of the immune system

Traffic signals for lymphocyte recirculation and leukocyte emigration: the multistep paradigm

Enteric βdefensin: molecular cloning and characterization of a gene with inducible intestinal epithelial cell expression associated with Crytosporidium parvum infection

The endothelial cell protein C receptor aids in host defense against Escherichia coli sepsis

The role of alveolar macrophages in regulation of lung inflammation

Somatic generation of antibody diversity

Somatic generation of immune diversity

Anti-cachectin/TNF monoclonal antibodies prevent septic shock during lethal bacteriaemia

The inflammatory reflex

Shock and tissue injury induced by recombinant human cachectin

Molecular mechanism of action of steroid/thyreoid receptor superfamily members

Deactivation of macrophages by transforming growth factor-β

Ethyl pyruvate prevents lethality in mice with established lethal sepsis and systemic inflammation

Effects of drotrecogin alfa (activated) on organ dysfunction in the PROWESS trial

A specific receptor antagonist for interleukin 1 prevents Escherichia coli-induced shock in rabbits

HMG-1 as a late mediator of endotoxin lethality in mice

HMGB1 as a late mediator of lethal systemic inflammation

Nicotinic acetylcholine receptor alpha7 subunit is an essential regulator of inflammation

High dose antithrombin III in severe sepsis: a randomized controlled trial

Heat shock protein 70-2+1267 AA homozygotes have an increased risk of septic shock in adults with community-acquired pneumonia

Circulating intercellular adhesion molecule-1 as an early predictor of hepatic failure in patients with septic shock

Inhaled nitric oxide does not enhance lipid peroxidation in patients with acute respiratory distress syndrome

Klinisches Management bei Patienten mit Sepsis

Increased resistance against acute polymicrobial sepsis in mice challenged with immunostimulatory CpG oligodeoxynucleotides is related to an enhanced innate effector cell response

Sepsis after major visceral surgery is associated with sustained and interferon-gamma-resistant defects of monocyte cytokine production

Impaired monocyte IL-12 production before surgery as a predictive factor for the lethal outcome of postoperative sepsis

Magainins and the disruption of membrane-linked free-energy transduction

Current concepts: treating patients with severe sepsis

Low levels of protein C associated with poor outcome in severe sepsis

Crystallization of antimicrobial pores in membranes: magainin and protegrin

Essential role of gamma interferon in survival of colon ascends stent peritonitis, a novel murine model of abdominal sepsis

Antimicrobial peptides of multicellular organisms

High mobility group box chromosomal protein 1 (HMGB1) is an antibacterial factor produced by the human adenoid