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Ruhr-Universität BochumProf.Dr.med. Adrian Gillissen
Dienstort: Robert-Koch-Klinik LeipzigMedizinische Klinik
Steigert die orale Gabe von N-Acetylcystein und Vitamin C den antioxydativen Schutz bei Patienten mit einer chronischen Bronchitis
oder leichtgradigen COPD?
Inauguraldissertationzur
Erlangung des Doktorgrades der Medizineiner
Hohen Medizinischen Fakultätder Ruhr-Universität Bochum
vorgelegt vonRoland C. Lukas
aus Kaiserslautern2002
Dekan: Prof.Dr.med. G.Muhr
Referent: Prof.Dr.med. A.Gillissen
Korreferent: Prof.Dr.med. T.Brüning
Tag der Mündlichen Prüfung:01.07.2003
Inhalt
1. Einleitung ................................................................................................ 1
1.1. Chronisch obstruktive Bronchitis .......................................................................... 1
1.1.1. Definition................................................................................................................ 1
1.1.2. Epidemiologie, sozialmedizinische Relevanz und Prognose.................................. 1
1.1.3. Ätiologie und Pathogenese ..................................................................................... 2
1.1.3.1. Ätiologie .............................................................................................................. 2
1.1.3.2. Pathogenese ......................................................................................................... 4
1.1.3.3. Oxydativer Streß .................................................................................................. 6
1.1.3.4. Körpereigene antioxydative Abwehrmechanismen ............................................. 9
1.1.3.5. Oxydantien-/Antioxydantien-Ungleichgewicht bei COPD ............................... 12
1.1.4. Klinisches Bild...................................................................................................... 14
1.1.5. Konventionelle Therapie....................................................................................... 15
1.2. Zielsetzung der Studie ........................................................................................... 17
1.2.1. Zielkriterien .......................................................................................................... 18
1.2.1.1. Hauptzielkriterium:............................................................................................ 18
1.2.1.2. Sekundärparameter: ........................................................................................... 18
2. Methodik ............................................................................................... 19
2.1. Studienaufbau ........................................................................................................ 19
2.1.1. Verabreichte Substanzen....................................................................................... 19
2.1.1.1. Substanzen und Dosierungen............................................................................. 19
2.1.1.2. Verblindung und Randomisierung..................................................................... 19
2.1.2. Das Patientenkollektiv .......................................................................................... 19
2.1.2.1. Eingangskriterien ............................................................................................... 19
2.1.2.2. Ausschlußkriterien ............................................................................................. 20
2.2. Untersuchungen ..................................................................................................... 21
2.2.1. Patientenbefragung ............................................................................................... 21
2.2.1.1. Standardisierte Anamneseerhebung................................................................... 22
2.2.1.2. Subjektive Beurteilung des Befindens............................................................... 22
2.2.2. Biochemische Untersuchungen............................................................................. 22
2.2.2.1. Zellisolierung aus dem Blut ............................................................................... 22
2.2.2.2. Messung der zellulären Oxydantienfreisetzung................................................. 22
2.2.2.3. Bestimmung der Glutathionkonzentrationen ..................................................... 23
2.2.3. Klinische Diagnostik............................................................................................. 24
2.2.3.1. Laborchemische Untersuchungen...................................................................... 24
2.2.3.2. Lungenfunktionsdiagnostik ............................................................................... 24
- I -
2.3. Statistische Methoden............................................................................................ 24
2.4. Einwilligung und Ethikkommission ..................................................................... 25
3. Ergebnisse ............................................................................................. 26
3.1. Patientengruppen................................................................................................... 26
3.1.1. Vorzeitig ausgeschiedene Patienten...................................................................... 26
3.1.2. Strukturvergleich der untersuchten Patientengruppen.......................................... 26
3.2. Zielkriterien............................................................................................................ 28
3.2.1. Hauptzielkriterium................................................................................................ 28
3.2.2. Weitere Zielkriterien............................................................................................. 32
3.2.2.1. Zelluläre Glutathionkonzentrationen ................................................................. 32
3.2.2.2. Laborchemische Parameter................................................................................ 34
3.2.2.3. Lungenfunktionsparameter ................................................................................ 37
3.2.2.4. Subjektive Parameter ......................................................................................... 40
4. Diskussion.............................................................................................. 43
4.1. Neue therapeutische Ansätze ................................................................................ 43
4.1.1. N-Acetylcystein .................................................................................................... 43
4.1.2. Vitamin C.............................................................................................................. 46
4.1.3. Ausblick................................................................................................................ 46
5. Zusammenfassung ................................................................................ 48
5.1. Einführung ............................................................................................................. 48
5.2. Methodik................................................................................................................. 48
5.3. Ergebnisse............................................................................................................... 49
5.4. Schlußfolgerung ..................................................................................................... 50
6. Literaturverzeichnis ............................................................................. 52
Danksagung.............................................................................................. 60
Lebenslauf ................................................................................................ 61
- II -
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
α1-PI: α1-Proteinase-Inhibitor
AM: Alveolarmakrophagen
AP-1: Activator protein 1
ATP: Adenosintriphosphat
BAL: Bronchoalveoläre Lavage
BMI: Body-mass-index
BSG: Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit
COB: Chronisch obstruktive Bronchitis
COPD: Chronic obstructive pulmonary disease
CPAP: Continuous positive airway-pressure
d: Tag
EL: Eßlöffel
ELF: Epithelial lining-fluid
FEV1: Forciertes exspiratorisches Volumen in 1s
γ-GCS: γ-Glutamyl-Cystein-Synthetase
γ-GCS-HS: γ-Glutamyl-Cystein-Synthetase heavy subunit
γ-GCS-LS: γ-Glutamyl-Cystein-Synthetase light subunit
G6PD: Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase
GPx: Glutathion-Peroxydase
GSH: Glutathion, reduziert
GSSG: Glutathion, oxydiert
Hb: Hämoglobinkonzentration
Hkt: Hämatokrit
IL: Interleukin
MCV: Mean cellular volume (Mittleres erythrozytäres Volu-
men)
MPO: Myeloperoxydase
NADP+: oxydiertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat
NADPH: reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotidphosphat
NE: Neutrophilen-Elastase
- III -
NF-κB: Nuclear factor κB
ROS: Reactive oxygen species
SLPI: Sekretorischer Leukozyten-Proteinase-Inhibitor
SOD: Superoxyd-Dismutase
Std: Standardabweichung
TL: Teelöffel
TNF-α: Tumor-Nekrosefaktor α
- IV -
1.Einleitung
1.1. Chronisch obstruktive Bronchitis
1.1.1. DefinitionDie chronische Bronchitis ist gekennzeichnet durch eine persistierende Entzündungsreak-
tion des Tracheobronchialbaumes mit Husten und Auswurf an den meisten Tagen eines
Monats während mindestens je dreier Monate in zwei aufeinanderfolgenden Jahren (nach
WHO, [14]).
Die chronisch obstruktive Bronchitis
(COPD) zeichnet sich zudem durch eine
auch unter optimaler antiobstruktiver
Therapie persistierende Atemwegsob-
struktion aus [14]. Eine solche progressi-
ve, irreversible Atemwegsobstruktion ist
das gemeinsame formalpathogenetische
Element der chronisch obstruktiven
Atemwegserkrankungen (chronic ob-
structive pulmonary disease, COPD)
[14,63], zu denen auch das Krankheits-
bild des Lungenemphysems gezählt
wird. Die fließenden Übergänge dieser Erkrankungen in ihrem klinischen Verlauf führten
zu dem Begriff der COPD (siehe Abb.1). Asthma bronchiale ist demgegenüber gekenn-
zeichnet durch die überwiegende Reversibilität der Atemwegsobstruktion. Jedoch kann
auch hier in einem Teil der Patienten eine über die reversible Komponente hinausgehen-
de, lungenfunktionell nachweisbare permanente Restobstruktion nachweisbar sein. Diese
Patienten werden einem Asthma-COPD-Mischkollektiv zugeordnet [14].
1.1.2. Epidemiologie, sozialmedizinische Relevanz und Prognose
Epidemiologie:
Die Erkrankung beginnt meist schleichend in der vierten Lebensdekade, ein früherer Er-
krankungsbeginn ist selten. In der Gruppe der über Vierzigjährigen steigt die Frequenz
des Auftretens bronchialer Hypersekretion stetig an, wohingegen das Auftreten von
Atemwegsobstruktion durchschnittlich im Alter von 60 Jahren einen merklichen Häufig-
Abbildung 1:COPD
- 1 -
Einleitung
keitsanstieg erfährt. Die Prävalenz der COPD insgesamt steigt von da an stark an, um sich
- in erster Linie mortalitätsbedingt - in der Altersklasse zwischen 60 und 70 Jahren zuneh-
mend zu stabilisieren [63]. Die bisher zu beobachtende Assoziation zwischen männli-
chem Geschlecht und erhöhter Prävalenz von COPD schwindet in letzter Zeit aufgrund
der Zunahme des inhalativen Tabakrauchens unter Frauen [63].
Sozialmedizinische Bedeutung:
Die sozioökonomische Relevanz der Erkrankung besteht in der Beeinträchtigung der Be-
rufs- und Erwerbsfähigkeit durch eine im Mittel um zehn Jahre vorgezogene Invalidität
der Betroffenen mit entsprechendem Produktivitätsausfall und dem zu leistenden Ent-
schädigungsvolumen, das an dritter Stelle hinter dem durch Herz-Kreislauf-Erkrankun-
gen und dem durch Gelenkleiden verursachten rangiert [14].
Prognose:
Prognostisch limitierend sind zum einen die Entstehung einer pulmonalarteriellen Hyper-
tonie mit Entwicklung eines Cor pulmonale und zum anderen die Ausbildung eines Lun-
genemphysems mit Entstehung einer zunehmend therapierefraktären respiratorischen
Partial- und Globalinsuffizienz (siehe 1.1.3.2). Als prognostischer Parameter hat sich hier
die Bestimmung der altersnormierten Ein-Sekunden-Kapazität (FEV1) bewährt [14].
1.1.3. Ätiologie und Pathogenese
1.1.3.1. ÄtiologieDie Ätiologie der COPD ist gekennzeichnet durch das Zusammenwirken prädisponierend
wirkender endogener Faktoren mit den Krankheitsprozeß initiierenden exogenen Fakto-
ren [55]:
Gesicherte Risikofaktoren:
• Genetische Prädisposition: Als bestdokumentierter endogener Risikofaktor gilt der
Zusammenhang zwischen dem Vorliegen eines genetisch bedingten α1-Antipro-
teinase(α1-AP)-Mangels und der Entwicklung einer COPD [55,70]. Weitere an der
Pathogenese der COPD beteiligte genetische Faktoren konnten bisher noch nicht
identifiziert werden, ihre Existenz gilt jedoch als wahrscheinlich [55].
• Inhalatives Tabakrauchen gilt als der wichtigste expositionelle Risikofaktor. Ziga-
rettenraucher weisen eine erhöhte Prävalenz respiratorischer Symptome sowie Abnor-
- 2 -
Einleitung
mitäten der Lungenfunktion auf [55,70]. Das zuschreibbare Risiko etwa für die
Entwicklung einer chronischen Bronchitis liegt bei ca. 80-90% [14,34].
• Berufliche Inhalationsnoxen (Stäube, Dämpfe, Räuche) können unabhängig von
Tabakkonsum zur Entwicklung einer COPD führen. In Kombination mit Rauchen
wirken sie synergistisch auf die Krankheitsentstehung [55,70].
Wahrscheinliche bzw. mögliche Faktoren:
• Luftverschmutzung:
Bei bereits bestehender Erkrankung können auch Reizgase aus der Umwelt, wie etwa
Ozon, Schwefeloxyde und Nitrosegase, zu einer Exazerbation führen. Ihre Rolle bei
der Entstehung einer COPD gilt jedoch nicht als gesichert. Luftverschmutzung in
Innenräumen durch fossile bzw. organische Brennstoffe hingegen scheint als Risiko-
faktor für die Entwicklung einer COPD relevant zu sein [55,70].
• Rezidivierende (virale) Infekte des Tracheobronchialsystems, ggf. mit bakterieller
Superinfektion, [14,64] in der Kindheit scheinen mit einer schlechteren Lungenfunk-
tion sowie einem erhöhten Auftreten respiratorischer Symptome im Erwachsenenalter
assoziiert zu sein [55,70]. Dieser Effekt könnte jedoch auch auf einem Confounding
mit anderen Faktoren basieren, die möglicherweise prädisponierend sowohl für Infek-
tionen des Respirationstraktes als auch für die Entstehung einer COPD wirken könn-
ten [55].
• Geschlecht: Durch die Zunahme des Tabakkonsums unter Frauen scheint sich die
epidemiologische Prädominanz des männlichen Geschlechts bei der Prävalenz der
COPD zunehmend zu relativieren (siehe 1.1.2.), allerdings erscheint es auch möglich,
daß die Suszeptibilität gegenüber dem Risikofaktor Tabakrauch geschlechtsspezifisch
variiert [55].
• Sozioökonomischer Status und das Risiko der Entwicklung einer COPD scheinen
invers miteinander zu korrelieren, allerdings kann es sich auch hier durchaus um
einen Confounding-Effekt handeln, so daß dieser Parameter eher als Risikoindikator
denn -faktor betrachtet werden sollte [55,70].
• Bronchiale Hyperreagibilität als Risikofaktor einer COPD [55,70] ist selbst wie-
derum mit einer Reihe genetischer und umweltbedingter Einflüsse assoziiert, die
somit auf z.T. ungeklärte Weise die Entwicklung einer COPD beeinflussen können
[55].
- 3 -
Einleitung
• Störungen des Lungenwachstums: Eine erniedrigte maximal erreichte Lungenfunk-
tion aufgrund von Störungen des Lungenwachstums kann wahrscheinlich als Indika-
tor für ein erhöhtes Risiko der Entstehung einer COPD dienen [55].
1.1.3.2. Pathogenese
Exogene Noxen führen durch rezidivierende oder permanente Einwirkung zu einer direk-
ten Schädigung des respiratorischen Flimmerepithels, die sich ausdrückt zum einen in ei-
nem Defekt der Kinozilienfunktion mit der Folge des Verlustes der mukoziliären
Clearance als wichtigen Selbstreinigungsmechanismus, zum anderen in einer kompensa-
torischen Becherzellmetaplasie mit resultierender Dyskrinie [64]. Entscheidend für die
weitere Pathogenese ist jedoch die als primär protektive Reaktion auf diese schädigenden
Vorgänge zu verstehende Entzündungsreaktion, die eigentlich der Abwehr infektiöser so-
wie toxischer Agenzien dienen soll. Bei Vorliegen entsprechender disponierender Fakto-
ren (siehe 1.1.3.1) in Kombination mit der Persistenz des exogenen Triggers kann es zu
einer Verselbständigung und somit Chronifizierung des Entzündungsgeschehens kom-
men. Dieses geht aus von den Bronchiolen und greift nach proximal auf die größeren
Atemwege über. Dadurch bildet sich eine Bronchitis aus, die über eine begleitende pro-
gressive Fibrosierung und Obstruktion der Atemwege in den Zustand eines Lungenem-
physems mündet [64]. Die Konsequenz dieser Entwicklung besteht in einer Verringerung
des pulmonalkapillären Gesamtquerschnittes mit konsekutiver Ausbildung einer pulmo-
nalarteriellen Hypertonie und im weiteren Verlauf Entstehung eines Cor pulmonale. Die
Verkleinerung der Gasaustauschfläche fördert eine Zunahme des pulmonalen Shuntvolu-
mens, was zusammen mit einer obstruktionsbedingten alveolären Hypoventilation zu der
Situation einer respiratorischen Partial- und im Finalstadium Globalinsuffizienz führt
[14]. Diese Entwicklung wird jedoch nicht bei allen Patienten beobachtet. Etwa 80% aller
Raucher leiden an einer chronischen Bronchitis, jedoch zeigen davon lediglich 10-15%
ein Fortschreiten der Erkrankung mit Atemwegsobstruktion und Entstehung eines Lun-
genemphysems [21,22,29,34,39,51].
Entzündungsaktivität (siehe S.14):
Die Entzündungsreaktion dient eigentlich der Abwehr infektiöser sowie toxischer Agen-
zien (s.o.). Das morphologische Substrat dieser Entzündung besteht in einer ödematösen
Schwellung sowie einer Infiltration der Schleimhat durch Entzündungszellen. Diese wird
ausgelöst durch die chemotaktische Wirkung der aus geschädigten Zellen freigesetzten
- 4 -
Einleitung
Mediatoren [14]. Tumor-Nekrosefaktor-α (TNF-α) spielt als ubiquitäres, proinflammato-
risches Zytokin eine wichtige Rolle für die Entzündungsaktivität bei COPD, was sich
auch in seinem vermehrten Vorkommen in bronchoalveolärer Lavageflüssigkeit (BAL)
und Sputum von COPD-Patienten widerspiegelt [58]. Die Aufgabe der Entzündungszel-
len, insbesondere der Alveolarmakrophagen (AM), besteht darin, die schädigenden
Fremdstoffe zu inaktivieren, zu inkorporieren und falls möglich abzubauen. Zu diesem
Zweck verfügen sie z.T. über die Fähigkeit zur Phagozytose und besitzen intrazelluläre
Enzyme, die eine Degradierung von Fremdmaterial ermöglichen. Darüber hinaus können
v.a. neutrophile Granulozyten auch Enzyme, wie etwa Kollagenase, Elastase (Neutrophi-
len-Elastase, NE), Proteinase usw., sowie hochreaktive Sauerstoffmetabolite (Oxydanti-
en) an ihre Umgebung abgeben, um eingedrungene Fremdstoffe in ihrer Funktion zu
beeinträchtigen. Wenn nun aber diese Entzündung durch Persistenz bzw. ständige Wie-
derkehr der sie auslösenden Schädigung aufrechterhalten wird oder diese nicht z.B. durch
Antiproteasen oder Antioxydantien inaktiviert werden, kommt es zu einer „Andauung“
körpereigenen Gewebes mit reparativen Umbauvorgängen, die die pathogenetische
Grundlage der Ausbildung einer Bronchialwandinstabilität sowie eines Lungenemphy-
sems darstellen [14].
Neutrophile Granulozyten. Neutrophile Granulozyten sind die Schlüsselzellen der
Entzündungsaktivität bei COPD [52]. Sie treten bei COPD-Patienten im Vergleich zu ge-
sunden Nichtrauchern in größerer Anzahl sowohl in Sputum als auch in BAL auf [24,52].
Die pulmonale Transit-Zeit neutrophiler Granulozyten wird durch akute Exposition ge-
genüber Tabakrauch erhöht [63]. Darüber hinaus nimmt ihre Deformierbarkeit nach Ein-
wirkung von Oxydantien ab, woraus eine gesteigerte Sequestration dieser Zellen in der
Mikrozirkulation der Lungenstrombahn resultiert [63]. Dieser Effekt wird möglicherwei-
se durch eine oxydantienvermittelte Veränderung der Aktinstruktur der neutrophilen Gra-
nulozyten [58,63] sowie durch verstärkte Ausprägung bestimmter
Oberflächenadhäsionsmoleküle [52] hervorgerufen.
Die Elastase aus neutrophilen Granulozyten (NE) ist in der Lage, sowohl die Regenerati-
on geschädigter Gewebe durch hydrolytischen Abbau von Zytokinen und Wachstumsfak-
toren zu behindern, als auch die regelrechte Funktion des Surfactant durch Spaltung darin
enthaltener Apoproteine zu beeinträchtigen [63]. Als unmittelbarer Effekt inhalativen Ta-
bakrauchens kommt es zu einer Steigerung der epithelialen Permeabilität, die die Grund-
lage für den erleichterten Zugang von NE zum Lungeninterstitium darstellt [58].
- 5 -
Einleitung
Alveolarmakrophagen (AM). Die durchschnittliche Anzahl von AM, die aus den
Lungen von Rauchern gewonnen werden, ist gegenüber Nichtrauchern erhöht [24]. Dar-
über hinaus imponieren diese AM durch gesteigerte Größe sowie vermehrte pigmentierte
zytoplasmatische Einschlüsse im Vergleich mit AM von Nichtrauchern, was den Schluß
nahelegt, daß es sich um aktivierte Formen dieses Zelltyps handelt [63].
Zahlreiche Mechanismen, ähnlich denen, die schon für neutrophile Granulozyten be-
schrieben wurden, werden für die pulmonale Rekrutierung von Monozyten sowie deren
Ausreifung zu AM im Lungengewebe COPD-Kranker diskutiert [63]. Als zusätzliches
und in vitro selektiv auf Monozyten wirkendes Chemotaxin konnten Elastinfragmente,
die in der Lunge von Rauchern in signifikant höherer Konzentration nachweisbar sind,
identifiziert werden [63]. Der Elastinabbau ist typisch für den fibrogenen Umbau prak-
tisch aller Komponenten des Bronchialbaumes und des Lungenparenchyms im Rahmen
der Entstehung des Lungenemphysems [21,22]
Eosinophile Granulozyten. Diese Zellen spielen weniger im Rahmen der COPD als
mehr bei asthmatischen und allergischen Erkrankungsformen eine Rolle [21,22].
Lymphozyten. Bei schweren COPD-Fällen können in Schleimhautbiopsien der Atem-
wege vermehrt CD8-positive Lymphozyten nachgewiesen werden. Die pathogenetische
Bedeutung ist jedoch bis dato unklar [21,22].
1.1.3.3. Oxydativer StreßOxydativer Streß läßt sich definieren als gesteigerte Exposition eines Gewebes bzw. Or-
ganismus gegenüber Oxydantien (siehe 1.1.3.5) [63]. Der grundlegende Mechanismus
der Toxizität von Oxydantien gegenüber eukaryoten Zellen besteht in ihrer Eigenschaft
als hochreaktive Elektronenakzeptoren und der damit verbundenen Fähigkeit, andere Mo-
leküle durch Oxydation in deren Funktion zu beeinträchtigen [30]. Dieses Prinzip führt zu
der Identifikation folgender Ansatzpunkte oxydativer Schädigung (siehe Abb.2):
• Lipid-Peroxydation:
Freie Sauerstoffradikale lösen an Phospholipidmembranen einen mehrstufigen Prozeß
aus, der in einer Kettenreaktion mündet, indem sie zunächst ein Wasserstoffatom
einer Seitenketten-Methylgruppe abspalten. Das so entstandene Lipid-Radikal rea-
giert mit O2 zum Peroxyl-Radikal, das nun in einer Kettenreaktion mehrfach ungesät-
tigte Fettsäuren, sowohl freie Fettsäuren wie auch Bestandteile von Lipiden, in Lipid-
Hydroperoxyde umwandelt. Dieser als Lipid-Peroxydation bezeichnete Prozeß ist in
- 6 -
Einleitung
der Lage, die Funktionalität der Phospholipidmembran einzuschränken, indem er die
Fluidität der Membran verringert, ihre Permeabilität steigert und somit membrange-
bundene Rezeptoren und Enzyme in ihrer Funktion beeinträchtigt [63].
• Veränderung von Proteinen:
Seitenketten von Aminosäuren können durch reaktive Sauerstoffspezies (reactive
oxygen species, ROS) derartig verändert werden, daß es zur Aggregation von Protei-
nen kommt oder diese anfälliger für proteolytische Spaltung werden. Peptidbindun-
gen können auch direkt durch Oxydantien gesprengt werden [63].
• Schädigung von DNA-Strängen:
Durch Interaktion mit Oxydantien werden DNA-Makromoleküle radikalisiert, so daß
es in weiteren Reaktionen mit anderen Stoffen zur Ausbildung von Einzelstrangbrü-
chen kommt [63].
Quellen von Oxydantien:
Intrapulmonale Oxydantien werden entweder exogen aus der Umgebungsluft an die Lun-
ge herangetragen, wie z.B. Tabakrauch, Ozon u.a., oder endogen durch aktivierte Entzün-
dungszellen im Rahmen einer unspezifischen Abwehrreaktion produziert [30]. Des
Weiteren entstehen Oxydantien auch als Nebenprodukte des normalen zellulären, insbe-
sondere des mitochondrialen Metabolismus [63]. Einen Überblick über die wichtigsten
endogenen und exogenen Oxydantien gibt Tabelle 1.
Exogene oxydative Substanzen. Zigarettenrauch, der primäre Risikofaktor für die
Entwicklung einer COPD, enthält schätzungsweise zwischen 1016 und 1017 oxydativ
wirksame Moleküle je Zug [44]. Freie Radikale im Zigarettenrauch rekrutieren sich so-
Tabelle 1: Wichtige endogene und exogene Oxydantien.
Endogen Exogen
Superoxydanion (O2•-) Diverse reaktive, organi-sche Bestandteile des Tabakrauches
Wasserstoffperoxyd (H2O2)
Stickoxyde (NO2)
Hydroxyl-Radikal (•OH) Schwefeloxyd (SO2)
Unterchlorige Säure (HOCl)
Ozon (O3)
- 7 -
Einleitung
wohl aus der Gasphase als auch aus der Teerphase und bestehen vorwiegend aus Alkyl-
und Peroxylspezies sowie Stickoxyden. Jedoch imponieren die Radikale der Teerphase
als stabiler und scheinen vorwiegend organischer Natur zu sein, wie etwa das Semichi-
non-Radikal oder das Hydroxyl-Radikal (•OH) [44]. Diese längere Lebensdauer ermög-
licht es Radikalen der Teerphase, für einen beträchtlichen Zeitraum nach der
Tabakrauchinhalation durch Redox-Reaktionen in der ELF (epithelial lining fluid) zur Er-
zeugung von ROS beizutragen. Darüber hinaus ist Teer aus Zigarettenrauch ein hervorra-
gender Metallchelator, der Eisen binden und als Katalysator für die Erzeugung anderer
ROS (s.u.) bereitstellen kann [44].
Endogene oxydative Substanzen. Am Anfang der endogenen Entstehung von ROS
steht die Erzeugung des Superoxyd-Anions (O2•-) aus Sauerstoff. Dies geschieht in erster
Linie durch Reaktionen des mitochondrialen Metabolismus, molybdänhaltige Flavoenzy-
me wie z.B. Xanthin-Oxydase, den Arachidonsäurestoffwechsel sowie NADPH-Oxyda-
se-abhängige Reaktionen in phagozytierenden Zellen. Durch körpereigene Enzyme (siehe
1.1.3.4) wird O2•- zunächst zu Wasserstoffperoxyd (H2O2) und dieses anschließend zu
Wasser und elementarem Sauerstoff reduziert und damit unschädlich gemacht. In Gegen-
wart von freien Metallionen (i.d.R. Eisen Fe2+) können jedoch O2•- und H2O2 im Rahmen
Abbildung 2:Oxydantienvermittelte Schädigung des Lungengewebes durch Tabakrauch (GZ = Gra-
nulozyten)
- 8 -
Einleitung
der Haber-Weiss Reaktion u.a. zu dem hochreaktiven und somit hochtoxischen Hydro-
xyl-Radikal (•OH) reagieren:
Darüber hinaus kann H2O2 unter Katalyse der Neutrophilen-Myeloperoxydase (MPO)
mit Chlorid zu unterchloriger Säure (HOCl), einem weiteren hochpotenten Oxydans, rea-
gieren. Daraus wird die zentrale Bedeutung des Abbauproduktes H2O2 als Quelle zweier
hochtoxischer oxydativer Substanzen ersichtlich (siehe Abb.3) [63].
1.1.3.4. Körpereigene antioxydative Abwehrmechanismen
Die Bewältigung von oxydativem Streß durch den Organismus beruht zum einen auf dem
spezifischen, enzymkatalysierten Abbau von anfallenden ROS, zum anderen auf dem
Verbrauch nicht-enzymatisch und unspezifisch reagierender Agenzien. Letztere werden
kontinuierlich synthetisiert, gespeichert und können z.T. enzymatisch regeneriert werden.
Somit ergeben sich gestaffelte „Verteidigungslinien“ gegen eine plötzliche Flut von Oxy-
dantien und deren potentielle toxische Wirkung auf Zellen des Organismus.
Enzymkatalysierter Abbau von Oxydantien (siehe Abb.3):
Es gibt drei wichtige Enzym-Komplexe für die „Entsorgung“ von ROS: Die Superoxyd-
Dismutase (SOD), die Katalase sowie die Glutathion-Peroxydase (GPx) als Bestandteil
des Glutathion Redox-Zyklus.
Superoxyd-Dismutase. Die SOD liegt in Form dreier Isoenzyme vor: Die mitochon-
driale Mangan-SOD, die zytoplasmatische Cu2+-Zn2+-SOD sowie die vorwiegend peri-
vaskulär vorkommende extrazelluläre SOD. Sie alle katalysieren die Reaktion von O2•-
mit Wasser zu H2O2:
Katalase und Glutathion-Peroxydase. Die Katalase katalysiert ebenso wie die GPx,
eine selenhaltige Peroxydase [42], die Umwandlung des entstandenen H2O2 zu Wasser
und elementarem Sauerstoff:
[30].
GSH-Redox-Zyklus. Aus Gründen der Anschaulichkeit wird der GSH-Redox-Zyklus
zusammen mit GSH unter dem Punkt 'Nicht-enzymatischer Abbau von Oxydantien' ab-
gehandelt.
O2•-
H2O2+ OH-
•OH O2+ +→
2 O2•-
2 H+
+ H2O2 O2+→
2 H2O2 2 e-
+ 2 H2O O2+→
- 9 -
Einleitung
Nicht-enzymatischer Abbau von Oxydantien
Glutathion. Die entscheidende Rolle als ubiquitärer, unspezifischer antioxydativer
Schutzschirm kommt dem Tripeptid Glutathion (GSH; γ-glutamyl-cysteinyl-glycin) zu,
das sowohl in direkter Interaktion mit Oxydantien als auch im Rahmen des GSH-Redox-
Zyklus an der Beseitigung elektrophiler Substanzen beteiligt ist. GSH wird im Zytosol je-
der Zelle synthetisiert und gespeichert, jedoch auch in die Mitochondrien transloziert so-
wie in die Extrazellulärräume sezerniert, wo es sich insbesondere in der ELF in hoher
Konzentration wiederfindet [12,13,32]. Unterstützung erfährt es dort durch die ebenfalls
antioxydativ wirkende Präsenz von Muzinen, Urat und Ascorbat sowie einer extrazellu-
lären Form der GPx [58]. Der mitochondriale GSH-Pool wird ausschließlich durch die
Abbildung 3:Der Glutathion-Redoxzyklus und der SOD-/Katalase-Enzymweg
- 10 -
Einleitung
Aktivität eines mitochondrialen Transporters aufrechterhalten, da den Mitochondrien die
zur GSH-Synthese notwendigen Enzyme fehlen (s.u.) [58]. Die Aufgabe von GSH in der
mitochondrialen Matrix besteht in der Neutralisierung von ROS über den GSH-Redox-
Zyklus (s.u.), die im mitochondrialen Metabolismus in beträchtlichen Mengen anfallen
[58]. In der ELF dient GSH der Detoxifizierung freier Radikale, organischer polyaroma-
tischer Kohlenwasserstoffe und anderer elektrophiler Substanzen [58,62] und damit u.a.
der Aufrechterhaltung der physiologischen Surfactant-Funktion [58].
Biosynthese von Glutathion. Die Bio-
synthese von GSH ist ein zweistufiger
Prozeß, an dem die beiden ausschließ-
lich zytosolisch vorkommenden Enzy-
me γ-Glutamyl-Cystein-Synthetase (γ-
GCS) und GSH-Synthetase sowie
Adenosin-Triphosphat (ATP) und
Mg2+ als Koenzym und -substrat und
des weiteren die Aminosäuren Glycin,
Cystein und Glutamat als Substrate be-
teiligt sind. Die geschwindigkeitslimi-
tierenden Faktoren der GSH-Synthese
bestehen in der vorhandenen γ-GCS-
Kapazität sowie der Bereitstellung von
L-Cystein. Darüber hinaus übt GSH eine negative Rückkopplung auf die Aktivität der γ-
GCS aus. Die daran anschließende rasche Umsetzung des so entstandenen γ-Glutamyl-
Cystein zu GSH durch die im Überschuß bereitstehende GSH-Synthetase stellt somit kei-
nen regulativen Mechanismus dar [58].
Das γ-GCS-Holoenzym in Säugetierzellen ist ein Heterodimer bestehend aus einer schwe-
ren Untereinheit mit einem Molekulargewicht von 73 kDa (γ-GCS-HS (heavy subunit))
sowie einer 30 kDa aufweisenden leichten Untereinheit (γ-GCS-LS (light subunit)) [58].
Die γ-GCS-HS beherbergt sowohl Bindungsstellen für die beiden Substrate Glutamat und
Cystein sowie für das Koenzym ATP als auch das aktive Zentrum zu deren Umsetzung
und besitzt somit die gesamte katalytische Aktivität des Holoenzyms. Diese Aktivität
wird jedoch durch Anlagerung der modulatorisch einwirkenden γ-GCS-LS über eine Di-
sulfidbrücke gesteuert, indem GSH über einen nicht-allosterischen Feedback-Mechanis-
Abbildung 4:Der γ-Glutamyl-Zyklus (EZR = Ex-
trazellulärraum, IZR = Intrazellu-
lärraum).
- 11 -
Einleitung
mus an dieser Untereinheit zu einer Konformationsänderung führen kann, durch die das
aktive Zentrum der γ-GCS-HS blockiert wird [58]. Unter physiologischen Bedingungen
liegt die γ-GCS zu etwa 80% in der inaktiven Form vor [58]. Dadurch kann ein akuter Ab-
fall zellulären GSHs über einen Wegfall der Rückkopplungshemmung und der resultie-
renden Erhöhung des Anteils aktiver γ-GCS mit einer raschen Steigerung der GSH-
Synthese beantwortet werden, ohne die Notwendigkeit der zeitraubenden de-novo-Syn-
these des geschwindigkeitslimitierenden Enzyms [58].
Cystin, ein durch Oxydation zweier Cystein-Moleküle entstandenes Dimer mit einer Di-
sulfid-Brücke, wird durch einen Na+-unabhängigen, anionischen Aminosäuren-Transpor-
ter im Austausch gegen Glutamat in die Zelle transportiert und steht dort unverzüglich
nach Reduktion der GSH-Biosynthese zu Verfügung [58].
Der Glutathion-Redox-Zyklus. Oxydiertes (GSSG) und reduziertes Glutathion
(GSH) bilden in Säugetierzellen ein Redoxsystem, bei dem GSH mit einem Anteil von
98% dominiert (siehe Abb.3). Wegen des stark negativen Redoxpotentials (E’0 = -0,25 V)
und der leichten Oxydierbarkeit von GSH sowie des Verbrauches von GSH durch die GPx
ließe sich jedoch dieses GSH/GSSG-Verhältnis in der Zelle nicht allein durch Neusynthe-
se von GSH aufrechterhalten [42]. Daher existiert neben der GPx auch eine Glutathion-
Reduktase, die unter Verwendung von NADPH/H+ aus einer durch die Glucose-6-Phos-
phat-Dehydrogenase (G6PD) katalysierten Reaktion des Pentosephosphatweges GSH aus
GSSG regeneriert. Das so wiedergewonnene GSH steht nunmehr erneut für die Beseiti-
gung von ROS und anderer Oxydantien, entweder durch direkte Interaktion mit diesen
Molekülen oder als Cosubstrat der GPx-Reaktion (siehe 1.1.3.4), zur Verfügung. Der
Vorteil des möglicherweise zunächst unverständlichen Mehraufwandes der Regenerie-
rung des Reduktionsäquivalentes GSH auf Kosten eines anderen, nämlich NADPH/H+,
liegt jedoch in der Minimierung des Verlustes von Thiolen [30,42].
1.1.3.5. Oxydantien-/Antioxydantien-Ungleichgewicht bei COPD
Bei Rauchern und Patienten mit COPD findet sich eine gesteigerte Belastung mit Oxy-
dantien [45]. Als Antwort auf den oxydativen Streß kommt es zunächst zu einer Entlee-
rung der GSH-Speicher als Ausdruck der Beanspruchung des antioxydativen
Schutzschirmes, gefolgt von einer längerfristigen Vergrößerung dieser Speicher im Sinne
einer Anpassungsreaktion [58,60]. Dies erklärt auch die Beobachtung, daß GSH in der
ELF chronischer Raucher in erhöhten Konzentrationen vorgefunden wird [12,58]. Des
- 12 -
Einleitung
weiteren konnten als Zeichen systemischer Auswirkung oxydativen Stresses bei Patienten
mit COPD erhöhte Plasmakonzentrationen von H2O2 sowie Produkten der Lipid-Peroxy-
dation, wie z.B. Isoprostan F2α-III, festgestellt werden [58,61]. Eine Verschiebung des
GSH-GSSG-Verhältnisses zu Gunsten von GSSG durch oxydativen Streß initiiert eine
Reihe sowohl kompensatorischer wie auch proinflammatorischer Mechanismen, die
durch Aktivierung von Transkriptionsfaktoren, wie z.B. Aktivator-Protein-1 (AP-1) und
Nuclear-Factor-κB (NF-κB), vermittelt werden [58].
AP-1 vermittelte Prozesse (protektiv):
• Induktion der Expression von γ-GCS-HS [58]
NF-κB vermittelte Prozesse (proinflammatorisch):
• Steigerung der Expression von IL-8 in AM [58].
• Erhöhung der Konzentration von IL-1 in AM sowie Alveolarepithelzellen [54].
• Zunahme der Synthese von Stickstoffmonoxyd (NO) [54].
Die Bedeutung freier Metallionen als Katalysatoren für die Entstehung von ROS im Rah-
men der Pathogenese der COPD wird auch durch Studienergebnisse unterstrichen, die
eine Anreicherung von Eisen in AM und ELF von Rauchern im Vergleich zu Nichtrau-
chern konstatieren [63]. Dies wird gestützt durch Beobachtungen, wonach das normaler-
weise aufgrund seiner hohen Reaktivität an Transferrin, Ferritin und Coeruloplasmin [63]
gebundene Eisen durch Zigarettenrauch und andere Oxydantien aus seiner Ferritinbin-
dung freigesetzt wird [63]. Xanthin-Oxydase, ein weiterer wichtiger Lieferant für ROS,
konnte ebenfalls in erhöhter Konzentration in der BAL von COPD-Patienten nachgewie-
sen werden [44].
Die pulmonale Antiproteinasen-Kapazität zum Schutz vor leukozytären Proteinasen wird
durch ROS geschwächt. Die meisten menschlichen Antiproteinasen, wie etwa α1-AP und
Sekretorischer Leukozyten-Proteinase-Inhibitor (SLPI), können von neutrophilen Granu-
lozyten durch die Oxydation der Aminosäure Methionin in den biologisch aktiven Zen-
tren der jeweiligen Proteinmoleküle inaktiviert werden [30,58]. So läßt sich ein
signifikantes Defizit der Anti-NE-Kapazität in der BAL nach Inhalation von Tabakrauch
durch die dadurch verfrühte Entstehung eines Lungenemphysems bei Patienten mit α1-
AT-Mangel erklären [58].
- 13 -
Einleitung
Beitrag der Entzündungsaktivität zum Oxydantien-/Antioxydantien-Ungleichge-
wicht bei COPD:
TNF-α induziert oxydativen Streß durch Erzeugung einer Leckage in der mitochondrialen
Elektronentransportkette mit resultierender Entstehung von ROS. Dies stimmt mit Beob-
achtungen überein, wonach TNF-α GSH-Speicher menschlicher Alveolarepithelzellen
zunächst entleert und sie dann durch eine über AP-1 vermittelte Induktion einer kompen-
satorischen Steigerung der GSH-Synthese ausbaut [58]. Während Perioden akuter Ex-
azerbation weisen neutrophile Granulozyten von COPD-Patienten eine gesteigerte
Produktion von O2•- auf [63], zeigen jedoch auch unter normalen Bedingungen einen ver-
stärkten „respiratory burst“ sowie eine gesteigerte Expression von Mac-1, was ihre Akku-
mulation im Lungengewebe erklärt und somit ihre Rolle für die topische Belastung mit
Oxydantien unterstreicht [52]. Diese Steigerung des „respiratory burst“ wird beeinflußt
durch TNF-α-bedingt verstärkte Expression des p22-phox Gens, das eine Untereinheit
des für den „respiratory burst“ verantwortlichen Enzyms NADPH-Oxydase kodiert [52].
AM, die aus der BAL junger, klinisch gesunder Raucher gewonnen wurden, setzen mehr
O2•- frei als gleichermaßen gewonnene AM nichtrauchender Kontrollpersonen [63]. Des
Weiteren führt eine in vitro Exposition von AM gegenüber Tabakrauch zu einer Steige-
rung des oxydativen Metabolismus dieser Zellen [63].
1.1.4. Klinisches BildDie COPD ist durch folgende Symptome gekennzeichnet:
• Husten:
Dieser wird hervorgerufen durch die Schleimhautreizung, die sowohl von der epithe-
lialen Schädigung durch exogene Noxen wie auch von der entzündlichen Infiltration
ausgeht.
• Hyperkrinie und Atemwegsobstruktion:
Reversible, therapeutisch beeinflußbare Veränderungen wie Bronchokonstriktion,
ödematöse Schleimhautschwellung sowie Hyper- und Dyskrinie als direkte Reaktio-
nen auf exogene Schleimhautschädigung. Charakteristisch sind andererseits irreversi-
ble, therapeutisch kaum bzw. nicht zu beeinflussende Veränderungen wie Hyper- und
Metaplasie des Schleimhautepithels, muskuläre Hypertrophie der Bronchialwand und
exspiratorischer Atemwegskollaps der umbaubedingt instabilen Bronchialwände als
Folge sowohl der persistierenden Einwirkung von Noxen wie auch der Entzündungs-
aktivität [14,21,22,29,55].
- 14 -
Einleitung
Ein Typus des COPD-Patienten ist der sog. „blue bloater“. Er zeichnet sich aus durch das
Auftreten eines morgendlich gehäuften, produktiven Hustens mit mukopurulentem Aus-
wurf, dem weitgehenden Fehlen einer Dyspnoesymptomatik trotz bronchialer Obstrukti-
on, das sich durch eine Adaptation an arterielle Hypoxie und Hyperkapnie erklärt, sowie
eine reaktive Polyglobulie mit Zyanose [14].
Demgegenüber ist der prädominante Emphysemtyp mit Destruktion kleiner Atemwege
durch das klinische Bild des „pink puffer“ charakterisiert. Dabei steht eine ausgeprägte
Dyspnoe - zunächst unter Belastung, dann auch in Ruhe - mit imperativ erlebter perma-
nenter Atemanstrengung zur weitgehenden Aufrechterhaltung einer Normokapnie bei
höchstens mäßiger arterieller Hypoxie im Vordergrund. Diese permanente, überpropor-
tionale Atemanstrengung kann in eine (pulmonale) Kachexie münden [14].
In der Praxis kommen jedoch meist Mischtypen vor.
1.1.5. Konventionelle TherapieDa eine kausale Therapie der Erkrankungsformen der COPD (noch) nicht möglich ist,
zielt die derzeitige Standardtherapie auf eine Reduktion der Krankheitsprogression und
eine Symptomreduktion ab. Dabei geht es einerseits darum, die Überlebensdauer unter
der Erkrankung zu verlängern, und andererseits parallel dazu eine akzeptable Lebensqua-
lität aufrechtzuerhalten. In dieser Hinsicht konzentriert man sich darauf, den Verfall der
Lungenfunktion zu verzögern, den Gasaustausch zu optimieren, die Belastbarkeit zu stei-
gern sowie Infektionen und damit einhergehende Exazerbationen zu vermeiden bzw. kon-
sequent und rasch zu therapieren [55,63].
• Nikotinkarenz:
Der wichtigste Schritt zur Reduktion der Krankheitsprogression liegt in der soforti-
gen, absoluten Nikotinkarenz [55]. Bereits sechs Monate nach Einstellung des inhala-
tiven Tabakrauchens kommt es zu einer signifikanten Reduktion von
Entzündungszellen in der BAL [63].
• Bronchodilatatoren:
In einem Teil der Krankheitsfälle kann die obstruktive Symptomatik durch die Gabe
antiobstruktiver Therapeutika, wie z.B. β2-Sympathomimetika, Anticholinergika
sowie Methylxantine, zumindest zeitweilig positiv beeinflußt werden [14].
• Kortikosteroide:
Ein klar zu verzeichnender positiver Effekt der zur Attenuierung der Entzündungsak-
tivität eingesetzten inhalativen Kortikosteroide auf den Verlauf der COPD konnte bis-
- 15 -
Einleitung
her trotz zahlreicher placebokontrollierter klinischer Studien nicht sicher
nachgewiesen werden [63]. Eine Dauertherapie mit inhalativen Glucokortikoiden
sollte daher nur bei Patienten mit einer stabilen Erkrankungsform zur Anwendung
kommen, bei denen ein Ansprechen auf diese Therapie spirometrisch dokumentiert
werden kann [55].
• Antibiotika:
Eine konsequente antibiotische Behandlung bakterieller Infektexazerbationen wird
empfohlen. Antibiotika sollten jedoch nicht prophylaktisch eingesetzt werden [14,37].
• Expektorantien:
N-Acetylcystein (NAC) ist ein Thiol-haltiges Mukolytikum, das durch Spaltung von
Disulfidbrücken des bronchialen Schleimes dessen Viskosität zu reduzieren und
dadurch dessen Expektoration zu fördern vermag [23,49]. Bei oraler Aufnahme wird
es rasch und nahezu vollständig resorbiert und in der Dünndarmwand und der Leber
deacetyliert, woraus eine Bioverfügbarkeit von etwa 10% resultiert [23]. Da potenti-
elle Nebenwirkungen wie anaphylaktische Reaktionen, Tachykardie oder Blutdruck-
abfall nur bei extrem hohen Konzentrationen beobachtet werden [20], die aufgrund
der Kinetik kaum erreicht werden können, ist NAC in der klinischen Anwendung so
gut wie nebenwirkungsfrei [23]. Behandlung mit NAC führte zu einer symptomati-
schen Verbesserung bei COPD-Patienten, die in einer verminderten Sputumviskosität
sowie -purulenz und einer verbesserten Expektoration zum Ausdruck kam [47,56].
Dies wird durch Studienergebnisse gestützt, denen zufolge die Verminderung der
FEV1 bei COPD-Patienten nach zweijähriger Behandlung mit NAC geringer ausfiel
als bei gleichartigen Patienten ohne NAC-Behandlung [43]. Darüber hinaus besitzt
NAC antioxydative Kapazität sowohl durch seine reduzierende Eigenschaft als auch
durch die Bereitstellung von Substraten für die zelluläre GSH-Synthese (siehe 4.1.1.)
[26,27,38,63].
Ambroxol, ein weiteres Expektorans, wirkt zum einen durch Anregung seröser Drü-
sen zur Bildung eines vermehrt flüssigen Bronchialschleims und führt zur Abnahme
der Sputumviskosität durch Sekretvermehrung. Zum anderen bewirkt Ambroxol eine
Stimulation der Surfactant-Bildung der Alveolarepithelzellen TypII (Pneumozyten)
und führt dadurch zu einer Erniedrigung der Oberflächenspannung, wodurch die
Adhäsion des Sekretes an der epithelialen Oberfläche erschwert wird [23,49]. Dar-
über hinaus inhibiert Ambroxol in physiologischen Konzentrationen die spontane
- 16 -
Einleitung
Migration sowie die chemotaktische Reagibilität humaner neutrophiler Granulozyten
auf purulentes Sputum und Zymosan-aktiviertes Serum [23]. Mononukleäre mensch-
liche Zellen, die mit ambroxolhaltigem Medium kultiviert wurden, zeigten eine deut-
lich eingeschränkte Freisetzung von Interleukin-1 und TNF-α [23]. Zudem zeigt
Ambroxol in vitro einen antioxydativen Effekt [23,25,27].
• Adjuvante Maßnahmen:
Adjuvante Maßnahmen bestehen in physiotherapeutischen Übungen im Rahmen
eines Atemtrainings, physikalischen Maßnahmen zur Sekretdrainage, Rehabilitation
sowie O2-Langzeittherapie als einzige lebensverlängernde Maßnahme bei respiratori-
scher Partialinsuffizienz und ggf. der nicht invasiven Beatmung z.B. mittels einer
CPAP-Maske [14,63]. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer pulmonalen
Volumenreduktion durch operative Maßnahmen [68] und als ultima ratio in seltenen
Fällen die Lungentransplantation. Ein α1-AP-Mangel kann durch eine α1-AP-Substi-
tution therapiert werden, um die rapide Progression der Emphysemausbildung zu ver-
hindern [21].
Schließlich bleibt festzuhalten, daß die Nikotinabstinenz bzw. die Rauchentwöhnung die
einzige und wirkungsvollste therapeutische und prophylaktische Maßnahme darstellt
[55].
1.2. Zielsetzung der StudieDas Ziel dieser Studie ist die Erarbeitung einer Rationale zur Therapie mit den potentiell
antioxydativ wirkenden Substanzen N-Acetylcystein und/oder Vitamin C bei Patienten
mit einer COPD. Die Bedeutung dieser Untersuchung liegt nicht zuletzt in der Prüfung
eines therapeutischen Ansatzes, der im Sinne einer ökonomisch effizienten, präventiv ori-
entierten Behandlung bei geringem materiellem Aufwand möglicherweise den hohen
volkswirtschaftlichen Schaden zu reduzieren vermag, der durch die Kombination aus ho-
her Prävalenz der Erkrankung sowie hoher Morbidität der Erkrankten hervorgerufen wird.
Die Evaluation eines Erfolges dieser Dauertherapie mit Antioxydantien hinsichtlich eines
biochemischen und/oder klinischen Benefits für Patienten mit einer COPD erfolgt anhand
folgender Zielkriterien:
- 17 -
Einleitung
1.2.1. Zielkriterien
1.2.1.1. Hauptzielkriterium:• Oxydantienfreisetzung aus neutrophilen Granulozyten und mononukleären Zellen
(ROS-Belastung) (siehe 2.2.2.2).
1.2.1.2. Sekundärparameter:• Intra- und extrazelluläre Glutathionkonzentration (siehe 2.2.2.3).
• Laborchemische Entzündungsparameter im Blut (siehe 2.2.3.1).
• Lungenfunktionsparameter (siehe 2.2.3.2).
• Subjektive Parameter (klinische Symptomatik) (siehe 2.2.1.2).
- 18 -
2.Methodik
2.1. StudienaufbauDie beschriebene Fragestellung wurde an 100 Patienten im Rahmen einer prospektiven,
placebokontrollierten Doppelblindstudie untersucht. Der Beobachtungszeitraum jedes
Patienten betrug drei Monate, Kontrolluntersuchungen wurden durchgeführt zum Zeit-
punkt der Aufnahme in die Studie (t0) sowie nach Ablauf der Beobachtungsdauer von
zwölf Wochen (t1).
2.1.1. Verabreichte SubstanzenDie Patienten wurden in vier Gruppen a 25 Patienten randomisiert. Jede Gruppe erhielt
jeweils eine der folgenden Medikationen.
2.1.1.1. Substanzen und Dosierungen• N-Acetyl-Cystein (NAC), 2 x 600mg/d, per os
• Vitamin C, 2 x 500mg/d, per os
• NAC + Vitamin C, 2 x (600mg+500mg)/d, per os
• Placebo, 2 x 1/d, per os
2.1.1.2. Verblindung und RandomisierungDie zu untersuchenden Substanzen wurden durch die Firma Klinge Pharma für die in vivo
Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Die Kennzeichnung und Verpackung wurde von
der Firma Klinge Pharma in verschlüsselter Form vorgenommen und entspricht den deut-
schen Bestimmungen. Es wurde eine Liste generiert, die jede Fallnummer von eins bis
100 zufällig einer der vier Gruppen zuordnet. Diese Liste wurde verschlüsselt. Die jeweils
komplette Medikation für eine Beobachtungseinheit wurde mit der auf der Liste verzeich-
neten Fallnummer versehen. Die Zuteilung der Patienten zu den aufsteigend sortierten
Fallnummern erfolgte gemäß ihrer Aufnahme in die Studie.
2.1.2. Das PatientenkollektivAlle Patienten wurden über die Ambulanz der Abteilung für Pneumologie, Allergologie
und Schlafmedizin (Leitender Arzt: Prof.Dr.med. G.Schultze-Werninghaus), Berufsge-
nossenschaftliche Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik, Bochum betreut.
2.1.2.1. Eingangskriterien• Alter zwischen 20 und 80 Jahren.
- 19 -
Methodik
• Vorliegen einer chronischen Bronchitis entsprechend der WHO-Definition (siehe
1.1.1.)
• Zustimmungserklärung, die jederzeit ohne Nennung von Gründen zurückgezogen
werden konnte (siehe 2.4.).
Akzeptierte Bedingungen:
• Vorhandensein einer leichten bis mittelschweren Atemwegsobstruktion, definiert
durch das Zutreffen mindestens zweier der drei folgenden spirometrisch und bodyple-
thysmographisch ermittelten Kriterien:
1. Atemwegswiderstand (Rt):
2. FEV1:
3. Tiffenauwert (FEV1 %VC):
Als Normwerte der Lungenfunktion wurden die EGKS-Grenzwerte verwendet [57,65].
• Allgemeine internistische und sonstige Therapien, die unter der Studie nicht geändert
wurden, mit folgenden Wirkstoffgruppen: Antihypertensiva, Kardiaka, Sedativa,
Hypnotika, Analgetika, Diuretika, Lipidsenker.
• Antiobstruktive Therapie mit inhalativen β2-Sympathomimetika.
• Systemische Therapie mit β2-Sympathomimetika.
• Inhalative Therapie mit Cromoglicinsäure-Dinatriumsalz.
• Behandlung mit inhalativen Steroiden oder anderen inhalativen Entzündungshem-
mern.
• Berufliche Staubexposition.
2.1.2.2. AusschlußkriterienFolgende Zustände führten zu einem Ausschluß von der Teilnahme an der Untersuchung:
• Rücknahme der Einverständniserklärung/Ablehnung der Teilnahme durch den Patien-
ten.
• Bedeutungsvolle Nebenwirkungen
• Zusätzliche Therapie mit intravenösem NAC oder mit Ambroxol
• Einnahme von Immunsuppressiva.
• Behandlung mit Chemotherapeutika im Rahmen einer Tumor-Therapie.
• Schwangerschaft.
3,5 cm H2O l s⁄⁄ (0,35 kPa) Rt 9,0 cm H2O l⁄ s⁄( ) (0,9 kPa)≤ ≤
FEV1 80% Sollwert≤
50% FEV1 %VC 75%≤ ≤
- 20 -
Methodik
• Vordiagnostiziertes Asthma bronchiale und/oder Typ-I-Sensibilisierung nach Ana-
mnese.
• Andere schwere Erkrankungen, die das Testergebnis verfälschen könnten, z.B. Leber-
zirrhose, dekompensierte Herzinsuffizienz, maligne Grundleiden, AIDS etc.
• Bereits erfolgte Teilnahme an dieser Studie.
• Non-Compliance.
2.2. Untersuchungen
Es wurden sowohl solche Untersuchungen durchgeführt, die objektivierbare Ergebnisse
zur Beurteilung der Fragestellung liefern, als auch solche, die eine subjektive Einschät-
zung des Zustandes durch den Patienten wiedergeben, um einen möglichen therapeuti-
schen Nutzen sowohl klinisch wie auch hinsichtlich der Lebensqualität dokumentieren zu
können. Die folgende Darstellung gibt eine Übersicht über die Zeitpunkte der Durchfüh-
rung der einzelnen Untersuchungen, eine Erklärung der Vorgehensweise schließt sich an:
• Aufnahmeuntersuchung:
Aufklärung des Patienten und Einholung der schriftlichen Einverständniserklärung
über die Teilnahme an der Studie, standardisierte Anamneseerhebung mittels Datener-
hebungsbogens (siehe 2.2.1.1), symptomorientierte Untersuchung, Blutentnahme
(insgesamt 40ml) für biochemische Untersuchungen (siehe 2.2.2.) sowie laborchemi-
sche Routinediagnostik (siehe 2.2.3.1), Lungenfunktionsuntersuchung (siehe 2.2.3.2),
Übergabe der Patientenfragebögen (siehe 2.2.1.2) sowie Ausgabe der Studienmedika-
tion.
• Abschlußuntersuchung:
Abschließende symptomorientierte Untersuchung, Blutentnahme (insgesamt 40ml)
für biochemische Untersuchungen sowie laborchemische Routinediagnostik, Lungen-
funktionsuntersuchung, Rücknahme der Patientenfragebögen.
2.2.1. Patientenbefragung
Der Patientenbefragung dienten zum einen ein standardisierter Fragebogen zur Erhebung
der studienrelevanten Patientenanamnese sowie zum anderen ein wöchentlich vom Pati-
enten selbst auszufüllender Fragebogen zur Dokumentation des subjektiven Krankheits-
empfindens.
- 21 -
Methodik
2.2.1.1. Standardisierte Anamneseerhebung
Zur Erhebung einer vergleichbaren, studienrelevanten Patientenanamnese wurde eine
modifizierte Version des „Standardized Questionnaire on Respiratory Symptoms“ des
British Medical Research Council (BMRC) verwendet [8].
2.2.1.2. Subjektive Beurteilung des Befindens
Um einen Eindruck über das subjektive Befinden des Patienten zu gewinnen, wurde ein
wöchentlich vom Patienten selbst auszufüllender Fragebogen verwendet [19], der es er-
möglicht, den Ausprägungsgrad subjektiv empfundener klinischer Symptome vergleich-
bar zu dokumentieren.
2.2.2. Biochemische Untersuchungen
Die unten aufgeführten biochemischen Untersuchungsmethoden wurden durchgeführt
unter Verwendung von aus Patientenblut gewonnenem Serum bzw. daraus isolierten neu-
trophilen Granulozyten und mononukleären Zellen.
2.2.2.1. Zellisolierung aus dem Blut
Für die Trennung der Zellen aus dem Blut wurde eine Separationsmethode mit einem dis-
kontinuierlichen, d.h. einem Zwei-Stufen-Percoll®- (Pharmacia, Uppsala/Schweden) -
Gradienten, verwendet. Die Zellvitalität betrug hierbei 98%, der Reinheitsgrad der Sepa-
ration belief sich auf 95%, die Zellausbeute lag zwischen 50% und 60%. Weitere Reini-
gungsschritte waren mit dieser Methode nicht erforderlich [31].
2.2.2.2. Messung der zellulären Oxydantienfreisetzung
Die Messung der Oxydantienproduktion der frisch aus dem Blut der Patienten isolierten
und ex vivo kultivierten neutrophilen Granulozyten und mononukleären Zellen erfolgte
mittels eines Standardverfahrens, basierend auf der durch Luminol verstärkten Chemilu-
mineszenz [11]. Dazu wurden in einer Doppelbestimmungsreihe jeweils 105 Zellen der
entsprechenden Zellpopulation in je vier Vertiefungen der verwendeten 95-Loch-Chemi-
lumineszenz-Platten gegeben und ex vivo kultiviert. Je eine Doppelbestimmung einer je-
den Zellpopulation wurde zusätzlich mit Zymosan (opsonized zymosan) aktiviert und alle
Ansätze zu Meßbeginn mit Luminol versetzt [15,18]. Die zelluläre Oxydantienfreiset-
zung wurde dann über einen Zeitraum von 30 Minuten bei 37°C verfolgt, dabei wurden
die Spitzenwerte sowie das Integral über der Zeit für die Auswertung herangezogen
- 22 -
Methodik
[40,48]. Die Messungen wurden mit dem Luminometer „Lucy 1“ (Anthos Labtec Instru-
ments GmbH) durchgeführt.
2.2.2.3. Bestimmung der Glutathionkonzentrationen
Glutathion kommt sowohl in reduzierter (GSH) als auch oxydierter (GSSG) Form im Blut
und in Zellen vor. Um beide Glutathionfraktionen quantifizieren zu können, wurden in je
einem Assay das Gesamtglutathion und das oxydierte Glutathion aus neutrophilen Granu-
lozyten und mononukleären Zellen bestimmt. Der Anteil an reduziertem Glutathion er-
rechnete sich als Differenz der Konzentrationen von gesamtem und oxydiertem
Glutathion. Die Glutathion-Messungen folgten einem modifizierten Verfahren nach Tie-
ze [33,38,69]. Die Bestimmungen der jeweiligen Glutathion-Fraktion erfolgte spektralp-
hotometrisch mit monochromatischem Licht der Wellenlänge 412nm unter Vergleich mit
einer Glutathion-Eichkurve.
Bestimmung des Gesamtglutathions:
Um eine Veränderung des Verhältnisses von GSH zu GSSG durch Oxydation von GSH
in der frisch gewonnenen Probe während der Lagerung zu vermeiden, mußten die Proben
zur Bestimmung des Gesamtglutathions im Mischungsverhältnis 1:1 mit 5,5’-dithiobis-2-
nitrobenzoic acid (DTNB) vermischt werden. Diese Proben wurden dann zentrifugiert
und 50µl des Überstandes mit 950µl Glutathion-Reduktase/NADPH+H+-haltiger Lösung
versetzt. Anschließend wurde die Reduktion des DTNB spektralphotometrisch über 2 Mi-
nuten verfolgt.
Bestimmung des oxydierten Glutathions:
Die Proben zur Bestimmung des oxydierten Glutathions wurden zunächst im Verhältnis
1:1 mit N-Ethylmaleimid (NEM) versetzt, um das GSH durch Bildung eines stabilen
Komplexes an einer Teilnahme an der enzymatischen Reaktion zu hindern und auch eine
mögliche Oxydation von GSH zu GSSG zu vermeiden. Die so behandelte Probe wurde
zentrifugiert, anschließend wurden 250µl des Überstandes auf eine Chromatographie-
Säule (SEP-PAK C18, Waters Associates) gegeben., die vorher mit 3ml Methanol und
3ml H2O präpariert worden war. Danach wurde die Säule mit 1ml eines Kalium-Phos-
phat-Puffers gespült. Sowohl das Effluat wie auch das Eluat wurden für die GSSG-Be-
stimmungen aufgefangen. Davon wurden 750µl mit 250µl einer DTNB/Glutathion-
- 23 -
Methodik
Reduktase/NADPH+H+-haltigen Lösung vermischt und die spektralphotometrische Mes-
sung wie oben beschrieben durchgeführt.
2.2.3. Klinische Diagnostik
2.2.3.1. Laborchemische UntersuchungenDie klinisch-chemischen Routineuntersuchungen wurden im Labor des Institutes für Kli-
nische Chemie, Transfusions- und Laboratoriumsmedizin der Berufsgenossenschaftli-
chen Kliniken Bergmannsheil - Universitätsklinik, Bochum (Direktor:
Prof.Dr.med. M.Krieg) durchgeführt. Die Untersuchungen dienten der routinemäßigen
Überwachung der Entzündungsaktivität sowie der Feststellung einer möglichen reaktiven
Polyglobulie als Antwort auf eine arterielle Hypoxämie. Es wurden die folgenden Para-
meter bestimmt:
• Leukozytenzahl je Nanoliter Blut (nleuko [1/nl]).
• Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit nach Westergren (BSG [cm]).
• Hämoglobinkonzentration (Hb [g/dl]).
• Hämatokrit (Hkt [%]).
• Mittleres erythrozytäres Zellvolumen (MCV [fl]).
• Erythrozytenzahl je Picoliter Blut (nery [1/pl]).
2.2.3.2. LungenfunktionsdiagnostikDie Lungenfunktionsmessungen wurden mittels Spirometrie und Bodyplethysmographie
mit dem Gerät „Master Lab“ der Firma Jäger vorgenommen. Als Normwerte wurden die
EGKS-Werte verwendet [57]. Folgende Parameter wurden zur Bewertung herangezogen:
• Forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde (FEV1 [l]).
• FEV1, in Prozent des altersentsprechenden Sollwertes (FEV1 [%Soll]).
• FEV1 bezogen auf die Vitalkapazität (FEV1/VC [dimensionslos]).
• FEV1 bezogen auf die Vitalkapazität, in Prozent des altersentsprechenden Sollwertes
(FEV1/VC [%Soll]).
2.3. Statistische MethodenAlle parametrischen Variablen wurden mit dem Komolgoroff-Smirnoff-Test auf Normal-
verteilung geprüft. Unterschiede zwischen Mittelwerten wurden bei normalverteilten Va-
riablen mittels t-Test untersucht, wobei die Freiheitsgrade der Varianztestung
- 24 -
Methodik
entsprechend angepaßt wurden. Bei nicht-normalverteilten Variablen wurden der Mann-
Whitney-U-Test eingesetzt. Der Vergleich multipler Mittelwerte bei normalverteilten Va-
riablen erfolgte mit dem Scheffé-Test. Die Homogeneität der Varianzen wurde mittels
Cochrans C, Bartlett-Box F und Hartleys Fmax. überprüft. Bei nicht-normalverteilten Va-
riablen wurde der Kruskal-Wallis-Test eingesetzt. Vier-Feldertafeln wurden mit dem
Chi2-Test auf Signifikanz untersucht. Für Tafeln mit weniger als 20 Fällen wurde Fishers
exakter Test benutzt. Alle Auswertungen wurden mit einem Standardsoftwarepaket
durchgeführt (SPSS® for Windows® Rel. 10.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA), und es
wurde ein Signifikanzniveau von p=5% zugrunde gelegt.
2.4. Einwilligung und EthikkommissionVor Studienbeginn wurde ein Antrag an die lokale Ethikkommission gestellt und deren
Zustimmung eingeholt.
Vor Aufnahme in die Studie wurden die Patienten vollständig über die geplanten Unter-
suchungen aufgeklärt und ihre schriftliche Einwilligung eingeholt. Die Patienten konnten
jederzeit ohne Nennung von Gründen von der Teilnahme an der Studie zurücktreten,
ohne, daß ihnen daraus für ihre weitere Behandlung Nachteile entstanden.
- 25 -
3.Ergebnisse
3.1. Patientengruppen
3.1.1. Vorzeitig ausgeschiedene Patienten
Von den insgesamt 100 in die Studie aufgenommenen Patienten schieden 36 vorzeitig
aus, somit verblieben 64 für die Auswertung der Studie. Die Gründe des vorzeitigen Aus-
scheidens sind im Folgenden aufgelistet:
• Non-compliance:34
• Behandlungspflichtige Erkrankung des Respirationstraktes1
• Neuverordnete immunsuppressive Therapie1
3.1.2. Strukturvergleich der untersuchten Patientengruppen
Die Verteilung der populationsbeschreibenden und studienrelevanten Merkmale im Ver-
gleich der vier untersuchten Gruppen läßt sich Tabelle 2 entnehmen.
Tabelle 2: Strukturvergleich der vier untersuchten Patientengruppen.0 = „Placebo“, 1 = „NAC“, 2 = „Vitamin C“, 3 = „NAC+Vitamin C“, Ges. = „Gesamtzahl“, Mn = „Mittelwert“, SD = „Standardabweichung“, BMI = „Body-mass-index“, CB = „Chronische Bronchitis“. Die Prozentangaben dichotomer Merkmale beziehen sich auf die jeweilige Gruppe.
Parameter 0 1 2 3 Ges.
Geschlecht m 7 6 13 9 35
[%] 50,0 40,0 72,2 52,9 54,7
w 7 9 5 8 29
[%] 50,0 60,0 27,8 47,1 45,3
Alter [a] Mn 58,0 53,6 54,0 55,9 55,3
SD 16,8 14,7 13,9 13,9 14,5
BMI [kg/m2] Mn 25,4 26,3 27,4 29,9 27,4
SD 2,9 5,2 5,6 6,5 5,5
Inhalat. Tabak-rauchen
ja 8 12 11 13 44
[%] 57,1 85,7 61,1 76,5 69,8
nein 6 2 7 4 19
[%] 42,9 14,3 38,9 23,5 30,2
Packyears [a] Mn 20,0 33,6 27,6 22,6 26,1
SD 30,6 33,7 49,2 24,7 36,3
- 26 -
Ergebnisse
Berufl. Staubbe-lastung
ja 4 2 5 1 12
[%] 28,6 13,3 27,8 5,9 18,8
nein 10 13 13 16 52
[%] 71,4 86,7 72,2 94,1 81,3
CB nach WHO-Definition
ja 11 14 16 13 54
[%] 78,6 93,3 88,9 76,5 84,4
nein 3 1 2 4 10
[%] 21,4 6,7 11,1 23,5 15,6
leichtgradige COPD(FEV1 80% soll)
ja 5 10 11 8 34
[%] 35,7 66,7 61,1 47,1 53,1
nein 9 5 7 9 30
[%] 64,3 33,3 38,9 52,9 46,9
FEV1 [%soll] Mn 88,0 87,5 83,9 79,6 84,5
SD 34,7 30,5 24,3 23,6 27,6
Inhalat. β2-Mimetikum
ja 5 5 4 7 21
[%] 35,7 33,3 22,2 41,2 32,8
nein 9 10 14 10 43
[%] 64,3 66,7 77,8 58,8 67,2
Inhalat. Glu-cokortikoide
ja 5 4 4 7 20
[%] 35,7 26,7 22,2 41,2 31,3
nein 9 11 14 10 44
[%] 64,3 73,3 77,8 58,8 68,8
Theophyllin ja 2 2 4 3 11
[%] 14,3 13,3 22,2 17,6 17,2
nein 12 13 14 14 53
[%] 85,7 86,7 77,8 82,4 82,8
Tabelle 2: Strukturvergleich der vier untersuchten Patientengruppen.0 = „Placebo“, 1 = „NAC“, 2 = „Vitamin C“, 3 = „NAC+Vitamin C“, Ges. = „Gesamtzahl“, Mn = „Mittelwert“, SD = „Standardabweichung“, BMI = „Body-mass-index“, CB = „Chronische Bronchitis“. Die Prozentangaben dichotomer Merkmale beziehen sich auf die jeweilige Gruppe.
Parameter 0 1 2 3 Ges.
≤
- 27 -
Ergebnisse
3.2. Zielkriterien
Zum Vergleich der Eingangs- und Endsituation wurde für numerische Parameter der Quo-
tient aus dem bei der Abschlußuntersuchung bestimmten Wert und dem der Aufnahme-
untersuchung gebildet. Durch diese Normierung auf den Anfangswert läßt sich die
relative Änderung des Parameters über den Beobachtungszeitraum direkt ablesen.
3.2.1. Hauptzielkriterium
Placebo-Gruppe:
• Ohne Zymosan:
Für neutrophile Granulozyten betrug der mittlere Ausgangswert der Oxydantienfrei-
setzung 1221,85 als Spitzen-(„Peak“-)Wert (Standardabweichung (SD):
826,61 ) mit einer „Area under the curve“ (AUC) von 1,43x109 counts (SD:
1,04x109 counts). Die mittlere relative Änderung des Peak-Wertes betrug hierbei 1,02
(SD 0,92), die der AUC 1,04 (SD 1,00). Bei den mononukleären Zellen lag der Peak
anfänglich im Mittel bei 1269,04 (SD 825,88 ), die AUC bei
1,18x109counts (SD 7,02x108 counts). Ersterer änderte sich im Mittel auf das 1,54-
fache (SD 2,00), letzterer auf das 1,57-fache (SD 1,94).
• Mit Zymosan:
Die neutrophilen Granulozyten zeigten hier zunächst einen mittleren Peak von
6145,54 (SD 3309,85 ) bei einer AUC von 8,11x109 counts (SD 4,14x109
counts). Die relative Änderung des Peak-Wertes betrug im Mittel 0,98 (SD 1,00), die
der AUC 0,96 (SD (0,96). Die mononukleären Zellen wiesen zu Beginn als Mittel-
werte für den Peak 2163,27 (SD 1367,14 ) und für die AUC 2,83x109
counts (SD 1,79x109 counts) auf, die sich im Verlauf für den Peak auf 1,85 (SD 1,94)
und für die AUC auf 1,88 (SD 2,01) änderten.
NAC-Gruppe:
• Ohne Zymosan:
Der initiale Peak-Wert der neutrophilen Granulozyten lag im Mittel bei 1360,93
countss
---------------
countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
---------------
- 28 -
Ergebnisse
(SD 1147,71 ), die AUC bei 1,51x109 counts (SD 1,37x109 counts). Der Peak
stieg durchschnittlich auf das 1,72-fache (SD 1,83), die AUC auf das 1,81-fache (SD
1,83) des Ausgangswertes an. Bei den mononukleären Zellen wurde anfangs ein mitt-
lerer Peak von 1055,46 (SD 940,96 ) sowie eine AUC von 1,15x109 counts
(SD 1,04x109 counts) gemessen. Ersterer stieg im Verlauf auf das 3,06-fache (SD
5,20), letzterer auf das 3,22-fache (SD 5,45).
• Mit Zymosan:
Die so behandelten neutrophilen Granulozyten zeigten anfänglich einen mittleren
Peak von 6339,93 (SD 4648,92 ) mit einer AUC von im Mittel 8,25x109
counts (SD 6,10x109 counts). Die Mittelwerte stiegen während des Beobachtungszeit-
raumes für den Peak auf das 1,48-fache (SD 1,34) und für die AUC auf das 1,49-fache
(SD 1,26). Der Mittelwert des Peak der mononukleären Zellen lag zu Beginn bei
1847,57 (SD 1221,32 ), der der AUC bei 2,41x109 counts (SD 1,60x109
counts). Er stieg für den Peak im Verlauf auf das 2,00-fache (SD 2,22), für die AUC
auf das1,97-fache (SD 2,15).
Vitamin C-Gruppe:
• Ohne Zymosan:
Bei den neutrophilen Granulozyten wurden zu Beginn Mittelwerte für den Peak von
1746,89 (SD 1745,14 ) und für die AUC von 1,96x109 counts (SD
1,92x109 counts) bestimmt. Diese stiegen im Verlauf im Falle des ersteren auf das
1,52-fache (SD 1,31) und im Falle des letzteren auf das 1,52-fache (SD 1,26). Die
mononukleären Zellen zeigten eingangs einen mittleren Peak von 1000,81 (SD
748,17 ) und eine AUC von im Mittel 9,72x108 counts (SD 6,59x108 counts), die
während des Beobachtungszeitraumes für den Peak auf das 1,83-fache (SD 1,44) und
für die AUC auf das 1,73-fache (SD 1,30) stiegen.
• Mit Zymosan:
Hier lag der mittlere Peak der neutrophilen Granulozyten zu Beginn bei 6858,42
countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
---------------
countss
---------------
countss
---------------
- 29 -
Ergebnisse
(SD 3742,02 ), die mittlere AUC bei 9,06x109 counts (SD 4,98x109 counts), die
relative Änderung des Peak im Mittel bei 1,30 (SD 1,02) und die der AUC bei 1,29
(SD 1,04). Der Mittelwert des Peak wurde bei den mononukleären Zellen anfänglich
zu 1889,72 (SD 937,07 ), der der AUC zu 2,44x109 counts (SD 1,16x109
counts) bestimmt. Er änderte sich für den Peak auf das 1,55-fache (SD 1,21), für die
AUC auf das 1,51-fache (SD 1,16).
NAC-Vitamin C-Gruppe:
• Ohne Zymosan:
Die neutrophilen Granulozyten zeigten anfangs einen mittleren Peak von
1702,03 (SD 1041,17 ) bei einer AUC von 1,98x109 counts (SD 1,14x109
counts). Für den Peak ergab sich im weiteren eine mittlere relative Änderung von 1,55
(SD 1,68), für die AUC von 1,44 (SD 1,44). Der zu Beginn bestimmte Mittelwert des
Peaks bei den mononukleären Zellen lag bei 1139,00 (SD 780,82 ), der für
die AUC bei 1,23x109 counts (SD 8,78x108 counts). Sie änderten sich im Falle des
Peak im Verlauf auf das 4,65-fache (SD 9,23), im Falle der AUC auf das 4,65-fache
(SD 9,06) Ausgangsnieveau.
• Mit Zymosan:
Im Mittel betrug der anfängliche Peak der neutrophilen Granulozyten 6128,79
(SD 4495,44 ) bei einer mittleren AUC von 8,27x109 counts (SD 6,02x109
counts). Der Peak stieg im Verlauf durchschnittlich auf das 1,58-fache (SD 1,16), die
AUC auf das 1,48-fache (SD 1,02). Für die mononukleären Zellen wurde zu Anfang
ein mittlerer Peak von 1727,06 (SD 1224,02 ) und eine mittlere AUC von
2,29x109 counts (SD 1,58x109 counts) bestimmt. Die relative Änderung des Peak lag
im Mittel bei 5,55 (SD 11,76), die der AUC bei 5,38 (SD 10,95).
Mittelwertvergleich:
Für die Änderung der Oxydantienfreisetzung aus neutrophilen Granulozyten sowie mo-
nonukleären Zellen ergaben sich aus dem Scheffé-Test während des Beobachtungszeit-
raumes zwischen den einzelnen Gruppen keine signifikanten Unterschiede (siehe
countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
countss
---------------
countss
---------------
countss
--------------- countss
---------------
- 30 -
Ergebnisse
Abb.5,6). Insbesondere fanden sich keinerlei Unterschiede zwischen Patienten mit und
ohne Atemwegsobstruktion. Somit konnte hier kein therapeutischer Effekt in den drei
Verumgruppen festgestellt werden.
16141313 16141313 16141313 16141313N =
Zelluläre Oxidantienproduktion
Ohne Zymosanzugabe
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
10
5
0
-5
AUC Neutrophile
Granulozyten
Peak Neutrophile
Granulozyten
AUC Mononukleäre
Zellen
Peak Mononukleäre
Zellen
39593120
223
1725
3931
5922
3
19
2549
20 19
625
49
Abbildung 5:Zelluläre Oxydantienfreisetzung ohne vorherige Aktivierung durch Zymosanzugabe.
AUC = „Area under the curve“, Peak = „Spitzenwert“.
16141313 16141313 16141313 16141313N =
Zelluläre Oxidantienproduktion
Nach Zymosanzugabe
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
10
5
0
-5
AUC Neutrophile
Granulozyten
Peak Neutrophile
Granulozyten
AUC Mononukleäre
Zellen
Peak Mononukleäre
Zellen
1
2120
5
5921
20
5
82
51 82
51
Abbildung 6:Zelluläre Oxydantienfreisetzung nach vorheriger Aktivierung durch Zymosanzugabe.
AUC = „Area under the curve“, Peak = „Spitzenwert“.
- 31 -
Ergebnisse
3.2.2. Weitere Zielkriterien
3.2.2.1. Zelluläre Glutathionkonzentrationen
Placebo-Gruppe:
Neutrophile Granulozyten. Der mittlere Ausganswert der Konzentration von GSH
betrug in dieser Zellpopulation 1,75 (SD 0,90 ), der von GSSG
3,41x10-2 (SD 3,44x10-2 ). Das GSH stieg während des Beob-
achtungszeitraumes im Mittel auf das 2,29-fache an (SD 2,10), während das GSSG im
Mittel auf das 1,53-fache stieg (SD 1,56). Daraus ergibt sich ein mittlerer initialer GSH/
GSSG-Quotient von 62,30 (SD 86,15), der sich im Verlauf auf das 1,90-fache (SD 1,92)
änderte.
Mononukleäre Zellen. Der mittlere Anfangswert der Konzentration von GSH lag hier
bei 2,14 , (SD 1,26 ), der von GSSG bei 0,16 , (SD
0,15 ). Es konnte ein Anstieg des GSH auf das 1,58-fache des Ausgangswer-
tes (SD 0,99), sowie des GSSG auf das 1,92-fache (SD 2,79), festgestellt werden. Der dar-
aus resultierende mittlere GSH/GSSG-Quotient betrug initial 38,54, (SD 53,31) und stieg
auf das 4,56-fache (SD 7,34).
NAC-Gruppe:
Neutrophile Granulozyten. Hier fanden sich mittlere Ausgangskonzentrationen von
GSH von 2,90 (SD 1,60 ) und von GSSG von 6,13x10-
2 (SD 6,89x10-2 ), die sich für GSH im Mittel auf das 1,49-fache
(SD 1,29) und für GSSG im Mittel auf das 0,93-fache (SD 0,89) änderten. Der Mittelwert
des GSH/GSSG-Quotient betrug somit anfänglich 98,04 (SD 90,30) und zeigte eine mitt-
lere relative Änderung von 4,29 (SD 8,97).
Mononukleäre Zellen. In dieser Zellpopulation betrug der Mittelwert der GSH-Aus-
gangskonzentration 2,14 (SD 0,80 ), der der GSSG-Konzentra-
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
- 32 -
Ergebnisse
tion zu Beginn 0,18 (SD 0,14 ). Für GSH konnte ein Anstieg auf
das 1,47-fache (SD 1,25), für GSSG auf das 3,47-fache (SD 8,21) verzeichnet werden.
Der mittlere GSH/GSSG-Quotient ergab sich demnach anfangs zu 39,06 (SD 66,02), sei-
ne relative Änderung zu 2,85 (SD 3,29).
Vitamin C-Gruppe:
Neutrophile Granulozyten. Zu Beginn der Studie wurde hier im Mittel eine GSH-
Konzentration von 2,39 (SD 1,17 ) sowie eine GSSG-Konzen-
tration von 4,39x10-2 (SD 8,20x10-2 ), gefunden. Erstere änder-
te sich während des Beobachtungszeitraumes auf das 2,26-fache (SD 4,07) des
Ausgangswertes, letztere wies eine relative Änderung von 1,36 (SD 2,85) auf. Daraus re-
sultierte als Mittelwert für den anfänglichen GSH/GSSG-Quotienten 67,96 (SD 82,21),
der im Verlauf auf das 2,22-fache (SD 3,55) anstieg.
Mononukleäre Zellen. Als mittlere initiale Konzentration von GSH ergab sich in die-
sem Falle 2,31 (SD 1,41 ), für GSSG 0,15 (SD
0,17 ). Die relative Änderung der GSH-Konzentration lag im Mittel bei 2,77
(SD 6,03), die der GSSG-Konzentration im Mittel bei 0,62 (SD 3,64). Der GSH/GSSG-
Quotient betrug anfänglich im Mittel 24,70 (SD 22,26) und änderte sich auf das 1,69-fa-
che (SD 2,54).
NAC-Vitamin C-Gruppe:
Neutrophile Granulozyten. In dieser Zellpopulation fand sich eine mittlere GSH-
Ausgangskonzentration von 2,03 (SD 0,86 ), die des GSSG lag
bei 3,47x10-2 (SD 2,21x10-2 ). Der Mittelwert der relativen Än-
derung über den Beobachtungszeitraum betrug bei GSH 1,52 (SD 1,26), bei GSSG 2,94
(SD 3,34), woraus sich für den initialen GSH/GSSG-Quotienten ein Mittelwert von 85,49
(SD 68,10) sowie eine mittlere relative Änderung von 1,69 (SD 2,88) ergab.
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
µMol
106
Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106
Zellen ml×---------------------------------------
- 33 -
Ergebnisse
Mononukleäre Zellen. Der mittlere Ausgangswert für GSH wurde zu
2,14 (SD 1,03 ), für GSSG zu 0,13 (SD
0,10 ), bestimmt. Ersterer änderte sich im Mittel auf das 1,48-fache (SD
0,77), letzterer stieg auf das 1,33-fache (SD 1,16). Demnach betrug der anfängliche mitt-
lere GSH/GSSG-Quotient 30,07 (SD 40,50), mit einer relativen Änderung von im Mittel
2,37 (SD 2,30).
Mittelwertvergleich:
Auch hier ergaben sich im Scheffé-Test keine signifikanten Unterschiede der einzelnen
Parameter zwischen den vier Gruppen (siehe Abb.7,8,9), so daß kein Effekt der verab-
reichten Medikation auf die Glutathion-Konzentrationen verzeichnet werden konnte.
Wiederum fanden sich ebenfalls keinerlei Unterschiede in Abhängigkeit vom Vorhanden-
sein oder Fehlen einer Atemwegsobstruktion.
3.2.2.2. Laborchemische Parameter
In der Placebo-Gruppe betrug der Mittelwert der anfänglichen Leukozytenzahl 7,39/nL
(SD 2,21/nL), bei einer mittleren relativen Änderung von 0,95 (SD 0,13). Die BSG ergab
µMol106 Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106 Zellen ml×--------------------------------------- µMol
106 Zellen ml×---------------------------------------
µMol106 Zellen ml×---------------------------------------
16151413 16151413N =
GSH
Relative Änderung
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
10
5
0
-5
Neutrophile
Granulozyten
Mononukleäre
Zellen
63
61
4
26
342061
Abbildung 7:Relative Änderung der Konzentrationen des reduzierten Glutathion (GSH).
- 34 -
Ergebnisse
16131313 16131313N =
GSSG
Relative Änderung
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
10
5
0
-5
Neutrophile
Granulozyten
Mononukleäre
Zellen
12
40
49
2
7
1810
52
5564
13
12
21
49
10
Abbildung 8:Relative Änderung der Konzentrationen des oxydierten Glutathions (GSSG).
15131212 15131212N =
GSH/GSSG
Relative Änderung
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
10
5
0
-5
Neutrophile
Granulozyten
Mononukleäre
Zellen
32393436
Abbildung 9:Relative Änderung der Quotienten aus reduziertem und oxydiertem Glutathion (GSH/
GSSG).
- 35 -
Ergebnisse
initial im Mittel 10,33mm (SD 13,62mm) nach einer und 16,56mm (SD 12,60mm) nach
zwei Stunden, ihre mittlere relative Änderung betrug für den Ein-Stunden-Wert 0,98 (SD
0,74), für den Zwei-Stunden-Wert 1,70 (SD 1,92). Der Hb-Wert zu Beginn lag im Mittel
bei 15,16g/dL (SD 1,03g/dL), der Hkt bei 44,21% (SD 2,80%). Ersterer änderte sich im
Verlauf auf das 0,98-fache (SD 0,05), letzterer fiel auf das 0,99-fache (SD 0,05). Das
MCV betrug initial im Mittel 91,86fL (SD 3,21fL), seine relative Änderung blieb im Ver-
lauf mit 1,00 (SD 0,02) konstant. Der Mittelwert der Erythrozytenzahl belief sich anfäng-
lich auf 4,81/pL (SD 0,24/pL) und fiel über den Beobachtungszeitraum im Mittel auf das
0,98-fache (SD 0,05) ab.
Die NAC-Gruppe wies zu Beginn eine mittlere Leukozytenzahl von 8,36/nL (SD 3,26/
nL) auf, die sich im Verlauf auf das 0,92-fache (SD 0,16) änderte. Der Mittelwert der BSG
wurde initial nach einer Stunde bei 13,64mm (SD 20,04mm), nach zwei Stunden bei
21,64mm (SD 21,98mm) gefunden und stieg für den Ein-Stunden-Wert auf das 2,00-fa-
che (SD 2,00), für den Zwei-Stunden-Wert auf das 1,34-fache (SD 1,24) an. Die anfäng-
liche Hämoglobinkonzentration betrug im Mittel 14,67g/dL (SD 1,11g/dL), ihre mittlere
relative Änderung 0,99 (SD 0,02). Der Hkt lag anfangs im Mittel bei 43,13% (SD 2,95%)
und fiel im Verlauf auf das 0,99-fache (SD 0,04). Der Mittelwert des MCV wurde anfäng-
lich zu 92,13fL (SD 5,41fL), derjenige der Erythrozytenzahl zu 4,64pL (SD 0,30pL), be-
stimmt. Die relative Änderung des ersteren betrug im Mittel 0,99 (SD 0,02), die des
letzteren 1,00 (SD 0,03).
In der mit Vitamin C therapierten Gruppe fanden sich anfangs eine mittlere Leukozyten-
zahl von 7,82/nL (SD 2,53/nL), die im Beobachtungszeitraum auf das 0,95 (SD 0,17) ab-
fiel, sowie eine BSG von im Mittel 6,89mm (SD 6,79mm) nach einer und 16,10mm (SD
16,26mm) nach zwei Stunden, deren mittlere relative Änderung für den Ein-Stunden-
Wert 2,00 und für den Zwei-Stunden-Wert 1,61 (SD 0,56) betrug. Der Mittelwert des an-
fänglich bestimmten Hb ergab sich zu 15,16g/dL (SD 1,40g/dL) und änderte sich im Ver-
lauf auf das 0,99-fache (SD 0,04). Der Mittelwert des initial gemessenen Hkt betrug
44,29% (SD 3,85%) bei einer relativen Änderung von im Mittel 0,98 (SD 0,05), der des
anfänglich bestimmten MCV 93,59fL (SD 4,35fL), bei einer relativen Änderung von 1,00
(SD 0,01). Die zu Beginn festgestellte mittlere Erythrozytenzahl betrug 4,70/pL (SD 0,41/
pL) und änderte sich im Verlauf auf das 0,99-fache (SD 0,04).
In der NAC-Vitamin C-Gruppe konnte anfangs im Mittel eine Leukozytenzahl von
7,38/nL (SD 1,42/nL) gemessen werden, die im Folgenden auf das 0,96-fache (SD 0,14)
- 36 -
Ergebnisse
abfiel. Ebenso fiel der Mittelwert der BSG von anfangs 23,91mm (SD 19,47mm) nach ei-
ner und 34,50mm (SD 22,50mm) nach zwei Stunden auf das 0,88-fache (SD 0,80) des
Ausgangswertes für den Ein-Stunden-Wert bzw. auf das 0,90-fache (SD 0,51) für den
Zwei-Stunden-Wert ab. Der initial gemessene mittlere Hb-Wert betrug 15,47g/dL (SD
2,87g/dL) und einer relativen Änderung von im Mittel 0,97 (SD 0,11), der Mittelwert des
Hkt lag anfänglich bei 43,71% (SD 3,18%) und änderte sich auf das 0,98-fache (SD 0,05).
Der mittlere Ausgangswert des MCV lag bei 91,41fL (SD 4,18fL) und blieb im Verlauf
mit einer relativen Änderung von 1,00 (SD 0,02) gleich, während der Mittelwert der Ery-
throzytenzahl von ursprünglich 4,76/pL (SD 0,40) auf das 0,98-fache (SD 0,04) abfiel.
Mittelwertvergleich:
Wiederum ergaben sich im Vergleich der Mittelwerte der einzelnen Parameter zwischen
den Gruppen mit dem Scheffé-Test keinerlei signifikante Unterschiede. Daraus geht her-
vor, daß eine Beeinflussung der Entzündungsaktivität in den Therapiegruppen im Ver-
gleich zur Kontrollgruppe nicht festzustellen war.
3.2.2.3. Lungenfunktionsparameter
Placebo-Gruppe:
• Die FEV1 lag initial im Mittel bei 2,85L (SD 1,45L) und einer relativen Änderung
von 1,05 (SD 0,13).
• Der Mittelwert der FEV1[%Soll] betrug anfangs 88,01 (SD 34,67) und änderte sich
auf das 1,04-fache (SD 0,12).
• Die FEV1/VC lag zu Beginn im Mittel bei 69,48 (SD 17,59) und fiel im Verlauf auf
das 0,98-fache ab (SD 0,09).
• Der Mittelwert des Quotienten FEV1/VC[%Soll] betrug initial 88,65 (SD 20,11) und
verminderte sich im Weiteren auf das 0,98-fache (SD 0,09).
NAC-Gruppe:
• Der Mittelwert der FEV1 lag zu Beginn bei 2,69L (SD 0,83L) und zeigte eine relative
Änderung von 1,05 (SD 0,16).
• Die FEV1[%Soll] betrug anfangs im Mittel 87,55 (SD 30,51) und stieg im Verlauf auf
das 1,05-fache (SD 0,17).
- 37 -
Ergebnisse
• Das Verhältnis FEV1/VC betrug initial gemittelt 69,45 (SD 12,42) und änderte sich
auf das 1,04-fache (SD 0,08).
• Die FEV1/VC[%Soll] lag anfangs bei 88,53 (SD 16,28) und wuchs im Weiteren auf
das 1,04-fache (SD 0,09).
Vitamin C-Gruppe:
• Im Mittel betrug die FEV1 anfangs 2,86L (SD 1,02L) und änderte sich im Verlauf
nicht (relative mittlere Änderung 1,00 (SD 0,12)).
• Der Mittelwert der FEV1[%Soll] lag anfangs bei 83,89 (SD 24,34) und änderte sich
im Weiteren ebenfalls nicht (relative Änderung 1,00 (SD 0,11)).
• Die FEV1/VC zeigte zu Beginn ein Mittelwert von 67,67 (SD 13,79) und stieg im
Verlauf auf das 1,03-fache (SD 0,14).
• Die mittlere FEV1/VC[%Soll] betrug initial 86,28 (SD 16,10) und änderte sich auf
das 1,03-fache (SD 0,14).
NAC-Vitamin C-Gruppe:
• Die FEV1 lag initial im Mittel bei 2,38L (SD 0,74) und einer relativen Änderung von
0,99 (SD 0,11).
• Der Mittelwert der FEV1[%Soll] betrug anfangs 79,63 (SD 23,55) und blieb mit einer
mittleren relativen Änderung von 1,00 (SD 0,11) gleich.
• Die FEV1/VC lag zu Beginn im Mittel bei 66,50 (SD 15,67) und stieg im Verlauf auf
das 1,03-fache an (SD 0,10).
• Der Mittelwert des Quotienten FEV1/VC[%Soll] betrug initial 84,80 (SD 18,43) und
wuchs im Weiteren auf das 1,03-fache (SD 0,10).
Mittelwertvergleich:
In diesem Falle lieferte der Mittelwertvergleich mittels Scheffé-Test ebenfalls keinerlei
Hinweise auf signifikante Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen hinsichtlich der
einzelnen Parameter (siehe Abb.10,11) Eine Beeinflussung der Lungenfunktion in den
Verumgruppen gegenüber der Kontrollgruppe konnte somit nicht festgestellt werden.
- 38 -
Ergebnisse
16171413N =
FEV1[%soll]
Relative Änderung
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
1,5
1,0
,5
4
4513
1559
3
Abbildung 10:Relative Änderung des sollwertnormierten Tiffeneau-Wertes (FEV1 [%soll])
16171413N =
FEV1/VC[%soll]
Relative Änderung
GRUPPE
NAC + Vit CVit CNACPlacebo
Rel
ativ
e Ä
nder
ung
1,5
1,0
,5
52
4
42
59
3
Abbildung 11:Relative Änderung des sollwertnormierten Verhältnisses von Einsekundenkapazität
zu Vitalkapazität (FEV1/VC [%soll]).
- 39 -
Ergebnisse
3.2.2.4. Subjektive Parameter
Placebo-Gruppe:
In dieser Gruppe litten eingangs 21,4% der Patienten unter nächtlichen Luftnotanfällen,
die sich im Mittel an 5,33 Tagen pro Woche (SD 2,89 Tagen(d)) manifestierten. Dieser
Anteil fiel bis zum Ende des Beobachtungszeitraumes auf 7,1% ab, die durchschnittliche
Anfallsfrequenz steigerte sich auf 7,00 Anfälle pro Woche. Über morgendliche Dyspnoe
klagten zu Anfang 35,7% der Placebo-Patienten, die im Durchschnitt an 6,80 Tagen pro
Woche (SD 0,45d) auftrat. Zum Studienende berichteten immer noch 35,7% dieser Pati-
entengruppe über solche Symptome, die sich zu diesem Zeitpunkt mit einer mittleren
Häufigkeit von 6,20 Tagen pro Woche einstellten (SD 1,79d).
Über leichte Kurzatmigkeit in Ruhe klagten anfangs 14,3%, zum Ende ebenfalls 14,3%,
bei Belastung eingangs 14,3% und abschließend 28,6%. Mittelschwere Kurzatmigkeit
empfanden initial 7,1% in Ruhe und 35,7% unter Belastung, während ausgangs 14,3% in
Ruhe und 21,4% bei Belastung darunter litten. Schwere Kurzatmigkeit in Ruhe trat zu Be-
ginn bei 7,1%, am Ende bei 0% auf, bei Belastung anfangs bei 21,4% und nach Ablauf
des Beobachtungszeitraumes ebenfalls bei 21,4% auf. 71,4% hielten sich anfangs in Ru-
he, 28,6% auch bei Belastung, am Ende wiederum 71,4% in Ruhe und 28,6% unter Bela-
stung für asymptomatisch. Zu Studienbeginn hatten 21,4% der Patienten keinen, 42,9%
leichten, 35,7% mittelschweren und 0% starken Husten. Diese Anteile änderten sich bis
zum Studienende auf 42,9% ohne, 50,0% mit leichtem, 7,1% mit mittelschwerem und 0%
mit starkem Husten. Die Auswurfmenge betrug zu Beginn bei 42,9% der Patienten etwa
1 Teelöffel (TL), bei 14,3% etwa 1 Eßlöffel (EL) und bei 28,6% mehr als 1 EL. 14,3%
hatten keinen Auswurf. Am Ende waren 28,6% ohne, 42,9% hatten etwa 1 TL, 14,3%
etwa 1 EL und 14,3% mehr als 1 EL Auswurf.
NAC-Gruppe:
Der Anteil von Patienten, die zu Beginn der Studie über nächtliche Dyspnoeanfälle be-
richteten, lag bei 40,0%, mit einer mittleren Häufigkeit von 3,83 Tagen je Woche (SD
1,94d), und fiel zum Ende auf 13,3% mit einer Anfallshäufigkeit von im Mittel 5,00 Ta-
gen pro Woche (SD 2,83d). Über morgendliche Dyspnoe klagten anfangs 33,3% der Pa-
tienten dieser Gruppe, nach Abschluß waren es noch 14,3%. Der Mittelwert der
Anfangshäufigkeit lag initial bei 6,50 Tagen pro Woche (SD 1,00d) und stieg zum Ende
auf 7,00 Tage je Woche (SD 0,00).
- 40 -
Ergebnisse
Kurzatmigkeit war zu Beginn und in Ruhe bei 26,7% leicht, 6,7% mittelschwer, 0%
schwer, 66,7% gar nicht und bei Belastung bei 33,3% leicht, 13,3% mittelschwer, 46,7%
schwer und bei 6,7% nicht ausgeprägt. Zum Ende betrugen diese Anteile in Ruhe 33,3%
für leichte, 6,7% für mittelschwere, 0% für schwere und 60,0% für keine, unter Belastung
46,7% für leichte, 13,3% für mittelschwere, 26,7% für schwere und 13,3% für keine Dys-
pnoe. Hustenfrei waren zu Beginn 0%, 21,4% hatten leichten, 64,3% mittelschweren und
14,3% starken Husten. Am Ende des Beobachtungszeitraumes litten 14,3% nicht an Hu-
sten, während 50,0% über einen leichten, 35,7% über mittelschweren und 0% über schwe-
ren Husten klagten. Anfänglich hatten 26,7% keinen, 40,0x% etwa 1 TL, 26,7% etwa 1
EL und 6,7% mehr als 1 EL Auswurf täglich. An dieser Konstellation änderte sich wäh-
rend des Beobachtungszeitraumes nichts.
Vitamin C-Gruppe:
In dieser Gruppe waren es eingangs 17,6% der Patienten, die von nächtlichen Dyspnoe-
anfällen geplagt wurden und zwar mit einer mittleren Häufigkeit von 4,67 Tagen je Wo-
che (SD 2,08d). Zum Ende der Studie waren es noch 11,8%, die mit einer Anfallsfrequenz
von im Mittel 3,00 Tagen pro Woche (SD 2,83d) darunter litten. Über morgendliche Dys-
pnoe klagten zu Beginn 29,4% bei einem Mittelwert der Anfallshäufigkeit von 5,00 Ta-
gen je Woche (SD 2,35d). Dieser Anteil sank zum Ende auf 17,6% mit einer mittleren
Anfallshäufigkeit von 4,50 Tagen pro Woche (SD 3,54d).
Zu Studienbeginn klagten 18,8% über leichte, 12,5% über mittelschwere, 0% über schwe-
re und 68,8% über keinerlei Kurzatmigkeit in Ruhe, während 29,4% leichte, 52,9% mit-
telschwere, 11,8% schwere und 5,9% keine Kurzatmigkeit bei Belastung empfanden. Am
Ende lagen die Anteile bei 29,4% für leichte, 5,9% für mittelschwere, 0% für schwere und
64,7% für keine Kurzatmigkeit in Ruhe sowie 29,4% für leichte, 35,3% für mittelschwere,
11,8% für schwere und 23,5% für keinerlei Kurzatmigkeit unter Belastung. Leicht ausge-
prägten Husten hatten zu Beginn 50,0%, am Ende ebenfalls 50,0%, mittelschweren an-
fänglich 38,9%, nachher 16,7%, starken Husten initial 5,6%, bei Abschluß 11,1% und
5,6% waren anfänglich, 22,2% ausgangs beschwerdefrei. Am Anfang der Untersuchung
wiesen 11,1% keinerlei Auswurf, 66,7% einen Auswurf von etwa 1 TL, 11,1% von etwa
1 EL und 11,1% von mehr als 1 EL auf. Im Verlauf änderten sich die Anteile auf 22,2%
mit keinem, 55,6% mit etwa 1 TL, 11,1% mit etwa 1 EL und 11,1% mit mehr als 1 EL
Auswurf.
- 41 -
Ergebnisse
NAC-Vitamin C-Gruppe:
Nächtliche Dyspnoeanfälle traten zu Beginn der Untersuchung bei 35,3% der Patienten
dieser Gruppe an durchschnittlich 5,67 Tagen pro Woche (SD 2,42d) auf. Bis zum Stu-
dienende reduzierte sich dieser Anteil auf 23,5% bei einer mittleren Anfallshäufigkeit von
5,00 Tagen pro Woche (SD 2,83d). Morgendliche Dyspnoeanfälle machten zu Beginn der
Studie 29,4% der Patienten, bei Studienende noch 23,5% zu schaffen. Dabei lag der Mit-
telwert der Anfallshäufigkeit anfangs bei 5,80 Tagen je Woche (SD 2,68d) und sank im
Verlauf auf 4,80 Tage je Woche (SD 2,05d).
Kurzatmigkeit war anfangs in Ruhe bei 12,5% der Patienten leicht, bei 12,5% mittel-
schwer, bei 0% schwer und bei 75,0% überhaupt nicht, unter Belastung bei 18,8% leicht,
bei 37,5% mittelschwer, bei 31,3% stark und bei 12,5% gar nicht ausgeprägt. Nach Stu-
dienende klagten 37,5% über leichte, 0% über mittelschwere, 0% über schwere Kurzat-
migkeit in Ruhe, 62,5% waren beschwerdefrei. Zum selben Zeitpunkt war die
Kurzatmigkeit unter Belastung bei 25,0% leicht, bei 31,3% mittelschwer, bei 31,3%
schwer ausgeprägt und bei 12,5% nicht vorhanden. An Husten litten anfänglich 47,1% in
leichter, 47,1% in mittelschwerer und 0% in schwerer Form, 5,9% waren ohne Beschwer-
den, zum Ende waren es 58,8% mit leichtem, 17,6% mit mittelschwerem, 0% mit schwe-
rem und 23,5% ohne Husten. Etwa 1 TL Auswurf hatten initial 70,6% der Patienten,
17,6% hatten etwa 1 EL Auswurf, 5,9% mehr als 1 EL und 5,9% keinerlei Auswurf. Nach
Ablauf stellte sich die Situation folgendermaßen dar: 47,1% hatten etwa 1 TL, 17,6%
etwa 1 EL, 5,9% mehr als 1 EL und 29,4% keinen Auswurf.
Mittelwertvergleich:
Die zum Vergleich der Unterschiede der jeweiligen Parameter zwischen den einzelnen
Gruppen durchgeführten Scheffé- und chi2-Tests lieferten keine signifikanten Ergebnisse,
so daß auch hier nicht von einem meßbaren klinischen Nutzen in einer der Therapiegrup-
pen ausgegangen werden kann.
- 42 -
4.DiskussionDie chronische Bronchitis ist durch ihre Epidemiologie und ihr Profil an Risikofaktoren
von hoher sozialmedizinischer Relevanz. Da die bisherige Standardtherapie lediglich eine
Verzögerung der Krankheitsprogression sowie der symptomatischen Verschlechterung
zu leisten vermag, ist es angebracht, potentielle kausale und/oder präventive Therapiean-
sätze zu untersuchen.
4.1. Neue therapeutische AnsätzeDie adaptive Verstärkung antioxydativer Schutzmechanismen als Reaktion auf oxydati-
ven Streß bei bestimmten Individuen liefert einen wertvollen Ansatz für die Entwicklung
von Schutzmechanismen gegen durch Tabakrauch induzierte Gewebeschäden und der
sich daraus entwickelnden chronischen Bronchitis [63].
Eine normale intrazelluläre GSH-Konzentration scheint durch die Verabreichung exoge-
nen GSHs oder seiner Peptid-Vorläufer wegen der von GSH auf seine eigene Biosynthese
ausgeübten negativen Rückkopplungswirkung durch Inhibition der γ-GCS nicht weiter
tangiert zu werden (siehe S.11). Jedoch erscheint es möglich, ein Antioxydantiendefizit,
wie es z.B. bei AIDS oder der idiopathischen Lungenfibrose beschrieben ist, durch Gabe
geeigneter Substanzen günstig zu beeinflussen [1,4,46].
GSH selbst kann in die meisten tierischen Zellen nicht aktiv transportiert werden und
stellt daher in exzessiver extrazellulärer Konzentration unter oxydativen Streßbedingun-
gen eine Quelle für Thiyl-Radikale dar, die durch Oxydation der Thiolgruppe entstehen
[58]. Dennoch zu verzeichnende benefitäre Effekte einer GSH-Substitution werden einer
Reduktion extrazellulären Cystins zu Cystein sowie einer möglichen Translokation von
GSH ins Zellinnere nach Spaltung durch membranäre γ-Glutamyl-Transpeptidase (γ-GT)
und konsekutiver intrazellulärer Resynthese zugeschrieben [58]. Versuche der topischen
Applikation von GSH durch Inhalation zur Steigerung der antioxydativen Abwehr in der
ELF erwiesen sich wegen der Induktion bronchialer Hyperreaktivität und einer Halb-
wertszeit von etwa 2h als wenig erfolgversprechend [36,44].
Eine Substitution des syntheselimitierenden Substrates Cystein ist aufgrund dessen Ei-
genschaft als Neurotoxin sowie seiner Oxydation zu Cystin nicht praktikabel [58].
4.1.1. N-AcetylcysteinN-Acetylcystein, ein Essigsäureester der sulfhydrylgruppenhaltigen Aminosäure Cystein,
findet u.a. im Rahmen der Therapie der COPD gerade im europäischen Raum breite An-
- 43 -
Diskussion
wendung als Mukolytikum unter der Vorstellung, daß diese Substanzen die Exazerbati-
onshäufigkeit herabsetzen sowie zu einer symptomatischen Verbesserung führen können
[41,47,56,66]. Demgegenüber wird ihre diesbezügliche Effektivität in weiten Teilen des
anglo-amerikanischen Raumes angezweifelt [2,9,10]. Stey et al. [67] kamen in ihrer
Meta-Analyse zu dem Schluß, daß oral über einen Zeitraum von drei bis sechs Monaten
verabreichtes NAC einen benefitären Effekt auf das Exazerbationsrisiko sowie die Sym-
ptomatik bei Patienten mit chronischer Bronchitis auszuüben scheint. Neben seiner Fä-
higkeit, die Mukusviskosität und -elastizität durch Spaltung von Disulfidbrücken zu
reduzieren [23], die für seine mukolytische Wirkung verantwortlich gemacht wird, be-
sitzt es darüber hinaus durch seine Thiol-Gruppe das Potential zur direkten Interaktion mit
Oxydantien [3,26,27]. Welche dieser Eigenschaften dem offensichtlich günstigen Effekt
auf die klinische Situation bei COPD-Patienten zu Grunde liegt, konnte bislang noch nicht
geklärt werden [23].
Seine Aktivität als Radikalfänger (ROS-scavenger) konnte jedoch in vitro und ex vivo
objektiviert werden [3,23,26,27,28,38,50,53], auch wenn dieser Nachweis in einigen Stu-
dien aus verschiedenen Gründen mißlang [17]: NAC ist, wie andere Thiole auch (etwa
GSH), in der Lage, Hydroxylradikale sowie hypochlorige Säure zu neutralisieren. Ebenso
fängt es in höheren Konzentrationen Wasserstoffperoxyd ab [3,38]. Diese liegen aller-
dings in einem Bereich, der sich in vivo durch orale Applikation von NAC nicht erzielen
läßt [38]. Genau wie andere Thiole übt es dagegen keinerlei direkte inhibitorische Wir-
kung auf das Superoxyd-Anion aus, was sich durch die Kombination aus dessen relativ
niedriger Reaktivität einerseits und der im Vergleich zu anderen Thiolen (z.B. GSH)
schlechteren Oxydierbarkeit von NAC andererseits erklären läßt [38]. Da aber aktivierte
neutrophile Granulozyten und mononukleäre Zellen hauptsächlich O2- produzieren [59],
läßt sich ein Fehlen oder eine geringe Ausprägung der direkten antioxydativen Wirkung
von NAC auf solche Zellsysteme verstehen [17]. Die Tatsache, daß in der vorliegenden
Arbeit in vivo keinerlei Auswirkungen von NAC auf die Oxydantienfreisetzung aus neu-
trophilen Granulozyten und mononukleären Zellen nachgewiesen werden konnten, läßt
sich durch folgende Umstände erklären: Es wurden nur Patienten mit einer chronischen
Bronchitis oder einer leichtgradigen COPD, die sich im Gegensatz zu der Idiopathischen
Pulmonalen Fibrose (IPF) oder dem Adult Respiratory Distress Syndrome (ARDS) nicht
per se durch ein Glutathion-Defizit auszeichnen, untersucht, so daß es über ein negatives
Feedback in der Glutathion-Synthese nicht zu einem GSH-Anstieg kommt [23]. Darüber
- 44 -
Diskussion
hinaus wurden in den meisten ex vivo Untersuchungen die gewonnenen Entzündungszel-
len in Kultur mit NAC versetzt, so daß Konzentrationen erzielt werden konnten, die auf-
grund der beschriebenen Kinetik in vivo nicht erreichbar sind [38,50].
Daß jedoch NAC ex vivo die oben genannten ROS schon bei um mehrere Größenordnun-
gen niedrigeren Konzentrationen inhibiert als in vitro [38], weist auf zwei weitere wich-
tige Eigenschaften hin: NAC besitzt zum einen entzündungshemmende Fähigkeiten [18],
indem es u.a. einer Freisetzung von Entzündungsmediatoren aus AM und epithelialen
Zellen durch Verminderung der Aktivierung von NF-κB entgegenwirkt [54]. Zum ande-
ren fungiert es als Cystein-Donor und unterstützt somit die zelluläre GSH-Produktion
(„Glutathion-Prodrug“) [23,30,38], so daß eine Behandlung mit NAC möglicherweise
zu einem Ausgleich einer bestehenden Störung des Oxydantien-/Antioxydantien-Gleich-
gewichtes beitragen oder die Entstehung eines solchen verhindern helfen könnte [23,63].
Überdies erhöht es das zelluläre Cystein-Angebot durch intrazelluläre Reduktion von Cy-
stin zu Cystein (siehe 1.1.3.4) [23,58]. Die durch seine geringe Bioverfügbarkeit (siehe
S.16) bedingte kurze Plasma-Halbwertszeit von NAC erschwert jedoch eine Akkumula-
tion und somit einen Aufbau von Wirkspiegeln, die eine direkte antioxydative Wirkung
wahrscheinlich machen [6]. Das daraus resultierende relativ kleine Zeitfenster zum Nach-
weis von NAC im Plasma als Folge einer oralen Applikation [6,7] wäre als weiterer
Grund für die Negativergebnisse einiger Studien hinsichtlich dieser Frage in Betracht zu
ziehen [17]. Ebenso scheint ein Übertritt in andere Kompartimente, wie etwa die ELF,
und eine dortige direkt antioxydative Aktivität bei oraler oder intravenöser Gabe unwahr-
scheinlich [6,7,16].
Bridgeman et al. [6,7] untersuchten die Auswirkungen einer fünftägigen oralen NAC-
Gabe von 600mg/d auf die Konzentrationen von Cystein und Glutathion in Plasma, BAL-
Flüssigkeit und Lungengewebe bei klinisch gesunden Probanden und Patienten mit einer
COPD. Dabei fanden sich bei den COPD-Patienten auch nach fünftägiger Anwendung
keinerlei Veränderungen in den Plasma-Glutathion-Konzentrationen.
In Übereinstimmung mit den Bridgeman-Studien [6,7] sowie der Cochrane-Analyse von
Poole und Black [56] konnte in der vorliegenden Arbeit keinerlei Nutzen einer antioxy-
dativen Therapie mit NAC bei Patienten mit einer chronischen Bronchitis bzw. leichtgra-
digen COPD nachgewiesen werden. Dies läßt sich prinzipiell mit einem fehlenden
zellulären Glutathionbedarf aufgrund der bereits angesprochenen geringen krankheitsbe-
dingten Oxydantienbelastung erklären [23]. Der mangelnde Bedarf führt dann trotz ge-
- 45 -
Diskussion
steigerten Substratangebotes (Cystein) zu einer Persistenz der Rückkopplungshemmung
von GSH auf die GSH-Synthese (siehe S.11) [23].
4.1.2. Vitamin C
Vitamin C (Ascorbinsäure) zählt genau wie GSH zu den ubiquitären, nicht-enzymati-
schen Antioxydantien, besitzt aber darüber hinaus auch prooxydative Eigenschaften, in-
dem es z.B. dreiwertiges Eisen (Fe3+) zu zweiwertigem (Fe2+) reduzieren und somit als
Katalysator für die Haber-Weiss-Reaktion (siehe 1.1.3.3) bereitstellen kann [35]. Die an-
tioxydative Wirkung von Ascorbat wurde vielfach im Zusammenhang mit dem Asthma
bronchiale untersucht. Es schien sich aber kein positiver Effekt feststellen zu lassen [5].
Da sich in der Literatur kaum Aussagen zu einem möglicherweise positiven Effekt von
Vitamin C in der Therapie der COPD finden, wurde im Rahmen der vorliegenden Studie
die Wirkung von Ascorbat bei COPD gegen die von NAC untersucht. Ein potentieller
synergistischer antioxydativer Effekt von Vitamin C und NAC sollte durch Kombination
der beiden Substanzen ebenfalls an einem Teil der Patienten untersucht werden.
Hierbei zeigten weder die alleinige Gabe von Vitamin C noch dessen Kombination mit
NAC Auswirkungen auf die Oxydantienproduktion von Entzündungszellen. Nach dem
oben festgestellten fehlenden Einfluß von NAC auf die zellulären Glutathion-Konzentra-
tionen führte Vitamin C erwartungsgemäß ebenfalls weder alleine noch in Kombination
mit NAC zu deren Anstieg, da Ascorbat nicht an der Synthese von Glutathion beteiligt ist.
4.1.3. Ausblick
Eine neue Perspektive in der antioxydativen Therapie von Lungenerkrankungen eröffnet
das Lysin-Salz von N-Acetylcystein, Nacystelyn: Durch die Koppelung von N-Acetylcy-
stein mit der basischen Aminosäure L-Lysin kommt es bei deren Dissoziation zu einem
pH-Ausgleich des an sich azide reagierenden NAC [26,28,50], wodurch eine inhalative
Applikation ohne Induktion von Hyperreaktivität ermöglicht wird [28]. Aus dieser topi-
schen Anwendungsmöglichkeit resultiert eine Reduktion der benötigten Dosis bei gleich-
zeitiger Maximierung der mukolytischen Wirkung [28]. Diese ist in vitro ohnehin größer
als die von NAC, was sich wahrscheinlich durch die Einwirkung von L-Lysin auf sekun-
däre Brücken der Mukus-Polymere erklären läßt [50]. Außerdem konnte in vitro nachge-
wiesen werden, daß die direkte antioxydative Wirkung von Nacystelyn der von N-
Acetylcystein zwar qualitativ gleichwertig, quantitativ jedoch überlegen ist [26,28,50].
Auch dies wiederum könnte zumindest zum Teil durch die Präsenz von L-Lysin vermittelt
- 46 -
Diskussion
werden, das durch seine Eigenschaft als Eisen- und Kupferchelator die Produktion von
ROS verringern könnte [50]. Schließlich ist auch der ex vivo beobachtete Einfluß auf die
zelluläre Glutathionkonzentration bei Nacystelyn deutlich ausgeprägter als bei N-Acetyl-
cystein [26,28].
Es bleibt der weiteren klinisch-experimentellen Prüfung dieser Substanz vorbehalten, ob
durch ihren Einsatz die kontrovers diskutierte Anwendung von Mukolytika bei diversen
pulmonalen Erkrankungen eine deutlichere Rechtfertigung als durch NAC erfahren sowie
das mögliche Zusammenspiel zwischen mukolytischen, direkt und indirekt antioxydati-
ven Eigenschaften geklärt werden wird.
- 47 -
5.Zusammenfassung
5.1. Einführung
Die sozioökonomische Relevanz der chronischen Bronchitis mit und ohne Atemwegsob-
struktion besteht in der Beeinträchtigung der Berufs- und Erwerbsfähigkeit durch eine im
Mittel um zehn Jahre vorgezogene Invalidität der Betroffenen, insbesondere bei der chro-
nisch obstruktiven Bronchitis (COPD), mit entsprechendem Produktivitätsausfall und
dem zu leistenden Entschädigungsvolumen, das an dritter Stelle hinter dem durch Herz-
Kreislauf-Erkrankungen und dem durch Gelenkleiden verursachten rangiert [14].
Unter den gesicherten Risikofaktoren für die Entwicklung einer chronischen Bronchitis
kommen dem inhalativen Tabakrauchen in Verbindung mit einer angenommenen geneti-
schen Disposition eine zentrale Bedeutung zu [55,70]. Eine Verschiebung des pulmona-
len Oxydantien/Antioxydantien-Gleichgewichtes wird pathophysiologisch auf zellulärer
Ebene für die Krankheitsentwicklung und -progression (Emphysem) angeschuldigt. Das
häufig zur symptomatischen Therapie der COPD eingesetzte Mukolytikum N-Acetylcy-
stein (NAC) konnte in einigen Untersuchungen zu einer Reduktion der klinischen Sym-
ptomatik sowie der Exazerbationshäufigkeit beitragen. NAC besitzt neben mukolytischen
auch direkte und indirekte antioxydative Eigenschaften, indem es zum einen durch seine
Thiol-Gruppen Oxydantien zu reduzieren vermag und zum anderen im Rahmen seiner
Metabolisation Cystein zur Glutathionsynthese bereitstellt und somit in der Lage ist, das
körpereigene Antioxydantiensystem zu unterstützen. Ziel dieser Studie war es daher, die
Rationale eines möglichen Nutzens von NAC als Antioxydans in der Therapie der chro-
nischen Bronchitis und leichtgradigen COPD, also in einem frühen Krankheitsstadium,
abzuklären.
5.2. Methodik
Nach Randomisierung erhielten doppelt verblindet jeweils 25 Patienten mit einer chroni-
schen Bronchitis bzw. leichtgradigen COPD über einen Zeitraum von drei Monaten je
2x600mg/d NAC, 2x500mg/d Vitamin C, eine Kombination aus NAC und Vitamin C zu
2x(600mg+500mg)/d oder eine Placebo-Präparation 2x1/d. Zum Zeitpunkt der Aufnahme
sowie nach Ablauf des Beobachtungszeitraumes wurden die folgenden Untersuchungen
durchgeführt:
• Quantifizierung der Oxydantienfreisetzung ohne und mit Zusatz von Zymosan aus
neutrophilen Granulozyten und mononukleären Zellen nach Isolation aus entnomme-
- 48 -
Zusammenfassung
nem Blut. Damit sollte eine mögliche Veränderung der Oxydantienbelastung im Rah-
men des zugrundeliegenden entzündlichen Prozesses festgestellt werden. Dies wurde
durch Messung der Luminol-vermittelten Chemilumineszenz über einen Zeitraum
von 30 min. mittels Luminometer realisiert, wobei sowohl die Spitzenwerte als auch
die Integrale über der Zeit zur Auswertung herangezogen wurden.
• Spektrophotometrische Bestimmung der intrazellulären Konzentrationen von redu-
ziertem (GSH) und oxydiertem (GSSG) Glutathion zur Kontrolle möglicher Auswir-
kungen auf die GSH-Synthese und somit das körpereigene Antioxydantiensystem.
• Abschätzung der Entzündungsaktivität durch Bestimmung von kleinem Blutbild
(Leukozytenzahl) sowie Blutkörperchensenkungsgeschwindigkeit nach Westergren
als Ergänzung und zur Kontrolle der Bestimmung der Oxydantienfreisetzung.
• Untersuchung der Lungenfunktion mittels Spirometrie entsprechend der Empfehlun-
gen der American Thoracic Society [2].
• Beurteilung der subjektiven Situation mittels eines standardisierten Patientenfragebo-
gens.
Der Vergleich multipler Mittelwerte bei normalverteilten Variablen erfolgte mit dem
Scheffé-Test. Die Homogeneität der Varianzen wurde mittels Cochrans C, Bartlett-Box F
und Hartleys Fmax. überprüft. Bei nicht-normalverteilten Variablen wurde der Kruskal-
Wallis-Test eingesetzt. Vier-Feldertafeln wurden mit dem Chi2-Test auf Signifikanz un-
tersucht und es wurde ein Signifikanzniveau von p=5% zugrunde gelegt. Alle Auswertun-
gen wurden mit einem Standardsoftwarepaket durchgeführt (SPSS® for Windows® Rel.
10.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA).
5.3. ErgebnisseNach Feststellung von Strukturgleichheit der vier untersuchten Patientengruppen wurde
zum Vergleich der Eingangs- und Endsituation für numerische Parameter die relative Än-
derung durch Bildung des Quotienten aus dem bei der Abschlußuntersuchung erhaltenen
Wert und dem der Aufnahmeuntersuchung bestimmt.
Die Messungen der Oxydantienfreisetzung zeitigten in den Therapiegruppen sowohl
für neutrophile Granulozyten als auch für mononukleäre Zellen jeweils ohne und mit Zu-
gabe von Zymosan keinerlei statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Place-
bo-Gruppe.
Bei den Bestimmungen der zellulären Glutathionkonzentrationen fanden sich die fol-
genden mittlere relative Änderungen: Unter Therapie mit NAC bei neutrophilen Granu-
- 49 -
Zusammenfassung
lozyten 1,49 (SD 1,29] für reduziertes Glutathion (GSH) und 0,93 (SD 0,89) für
oxydiertes Glutathion (GSSG), bei mononukleären Zellen für GSH 1,47 (SD 1,25) und für
GSSG 3,47 (SD 8,21). In der Vitamin C-Gruppe unter den neutrophilen Granulozyten für
GSH 2,26 (SD 4,07) und für GSSG 1,36 (SD 2,85), bei den mononukleären Zellen für
GSH 2,77 (SD 6,03) und für GSSG 0,62 (SD 3,64). Bei kombinierter Therapie mit NAC
und Vitamin C in der Population der neutrophilen Granulozyten 1,52 (SD 1,26) für GSH
und bei GSSG 2,94 (SD 3,34), unter den mononukleären Zellen bei GSH 1,48 (SD 0,77)
und für GSSG 1,33-fache (SD 1,16). Demgegenüber wurden in der Placebo-Gruppe Mit-
telwerte der relativen Änderungen bei neutrophilen Granulozyten von 2,29 (SD 2,10) für
GSH und 1,53 (SD 1,56) für GSSG und bei mononukleären Zellen für GSH von 1,58 (SD
0,99) und 1,92 (SD 2,79) für GSSG errechnet.
Daraus ergaben sich im Vergleich der Therapiegruppen untereinander und insbesondere
gegenüber der Placebo-Gruppe keinerlei statistisch signifikante Unterschiede der Ver-
änderungen der zellulären Glutathion-Konzentrationen über den Beobachtungs-
zeitraum. Insbesondere ergaben sich auch keine Unterschiede im Vergleich der Patienten
in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen einer Atemwegsobstruktion.
In Einklang mit den Ergebnissen der Bestimmungen zur Oxydantienfreisetzung aus Ent-
zündungszellen fanden sich auch bei den Verlaufskontrollen der Leukozytenzahlen im
Blutbild keine Unterschiede von statistischer Signifikanz zwischen den untersuchten
Gruppen.
Gleiches galt auch für die Ergebnisse der Lungenfunktionsdiagnostik sowie der Ein-
schätzung des subjektiven Krankheitsempfindens.
5.4. SchlußfolgerungDer fehlende Nachweis von in-vivo-Auswirkungen von NAC auf die Oxydantienfreiset-
zung aus neutrophilen Granulozyten und mononukleären Zellen in der vorliegenden Ar-
beit läßt sich u.a. dadurch erklären, daß nur Patienten mit einer chronischen Bronchitis
oder einer leichtgradigen COPD untersucht wurden. Weiterhin wurden in den meisten ex
vivo Untersuchungen, die einen positiven Effekt von NAC auf die Oxydantienfreisetzung
konstatieren, die gewonnenen Entzündungszellen in Kultur mit NAC versetzt, so daß
Konzentrationen erzielt werden konnten, die aufgrund der Kinetik von NAC in vivo nicht
zu erreichen sind [38,50].
In Übereinstimmung mit den an Patienten mit manifester COPD durchgeführten Bridge-
man-Studien [6,7] sowie der Cochrane-Analyse von Poole und Black [56] konnte in der
- 50 -
Zusammenfassung
vorliegenden Arbeit keinerlei Nutzen einer antioxydativen Therapie mit NAC bei Patien-
ten mit einer chronischen Bronchitis bzw. leichtgradigen COPD nachgewiesen werden,
was sich aus dem fehlenden zellulären Glutathionbedarf aufgrund der geringen krank-
heitsbedingten Oxydantienbelastung erklärt [23]. Der mangelnde Bedarf führt dann trotz
gesteigerten Substratangebotes (Cystein) zu einer Persistenz der Rückkopplungshem-
mung von GSH auf die GSH-Synthese [23].
Zusammenfassend ist nach den Ergebnissen der vorliegenden Studie der Einsatz von
NAC als Antioxydans bei Patienten mit einer chronischen Bronchitis oder einer leichtgra-
digen COPD wegen des fehlenden Effektes auf zellulärer sowie klinischer Ebene nicht
sinnvoll.
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Danksagung
• Herrn Prof.Dr.med. A.Gillissen, jetzt Direktor der Robert-Koch-Klinik in Leipzig,
möchte ich ganz herzlich für die Bereitstellung des Themas sowie für die exzellente
und geduldige Betreuung unter den erschwerten Bedingungen der großen räumlichen
Distanz danken.
• Mein weiterer Dank gilt Herrn Prof.Dr.med. G.Schultze-Werninghaus, Leitender
Arzt der Abteilung für Pneumologie, Allergologie und Schlafmedizin, Berufsgenos-
senschaftliche Kliniken Bergmannsheil, Universitätsklinik der Ruhr-Universität
Bochum, für die Bereitstellung eines Arbeitsplatzes zur Auswertung der Studienda-
ten.
• Ferner möchte ich mich ganz besonders bei Herrn Dr.med. M.Imhoff, Dortmund, für
die ausgezeichnete biometrische Betreuung der Arbeit bedanken.
• Des weiteren danke ich auch Frau B.Schärling, MTA und Leiterin des BAL-Labors
in der Abteilung für Pneumologie, Allergologie und Schlafmedizin, Berufsgenossen-
schaftliche Kliniken Bergmannsheil, Universitätsklinik der Ruhr-Universität
Bochum, für die Erklärung und Einarbeitung in labortechnische Verfahren sowie für
die weitere diesbezügliche Unterstützung im Verlauf der Arbeit.
• Schließlich gilt mein besonderer Dank Frau cand.med. A.Frinken für wiederholtes
Korrekturlesen der Arbeit und für ihre mir entgegengebrachte Toleranz und die Fähig-
keit, mir in den notwendigen Situationen die erforderliche Motivation zu vermitteln.
Lebenslauf
Name: Roland C. Lukas
Geburtsdatum: 17.09.1976
Geburtsort: Kaiserslautern, Rheinland-Pfalz
Familienstand: Ledig
Schulbildung:
1983 - 1985: Besuch der Klassen eins und zwei der Grundschule Morlautern in Kaiserslautern, Rheinland-Pfalz
1985 - 1986: Besuch der Klasse drei der University-Hill Elementa-ry School in Boulder, Colorado, USA
1986 - 1987: Besuch der Klasse vier der Grundschule Morlautern in Kaiserslautern, Rheinland-Pfalz
1987 - 1996: Besuch des Albert-Schweitzer-Gymnasium in Kai-serslautern, Rheinland-PfalzSprachen: Latein, Englisch, Altgriechisch, Franzö-sischLeistungskurse: Physik, Englisch, MathematikErlangen der Hochschulreife im Juni 1996
Hochschulbildung:
10/1996 - 05/2003: Studium der Humanmedizin an der Ruhr-Universität Bochum, Nordrhein-Westfalen
09/1998: Physikum
08/1999: Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung
09/2001: Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung
05/2003: Dritter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung
Pflegepraktikum:
07.07.1997 - 07.09.1997: Intensivstation der Chirurgischen Klinik der Städti-schen Kliniken Dortmund.
Famulaturen:
15.02.1999 - 16.03.1999: Unfallchirurgie, Klinik für Unfall-, Hand- und Wie-derherstellungschirurgie der Städtischen Kliniken Dortmund.
17.03.1999 - 31.03.1999: Allgemeinchirurgie, Klinik für Chirurgie der Städti-schen Kliniken Dortmund.
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Lebenslauf
28.02.2000 - 28.03.2000: Anaesthesiologie, Abteilung für Anaesthesiologie der Städtischen Kliniken Dortmund.
07.08.2000 - 30.09.2000: Radiologie, Abteilung für diagnostische und inter-ventionelle Radiologie des St.Johannes-Hospitals in Dortmund.
Außeruniversitäre Tätigkeiten:
02/2002 - 03/2002: Praktikum im „Milton Hospital“, Milton, MA, USA
10/2001 - 05/2002: Aushilfe im Pflegedienst auf der Intensivstation des St.Maria-Hilf-Krankenhauses in Bochum.
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