Klin Wochenschr (1989) 67:349-356 Klinische

Wochen- schrift

© Springer-Verlag 1989

Die Insuffizienz der intraabdominellen Infektabwehr bei der eitrigen Peritonitis- Folge einer gestiirten Fremdkiirperopsonierung

A. Billing 1, D. Fr6hlich ~, H. Kortmann I u n d M. Jochum 2 1 Chirurgische Klinik und Poliklinik der Ludwig-Maximilians-Universit~it Mfinchen, Klinikum GroBhadern 2 Abteilung fiir Klinische Chemie und Klinische Biochemie in der Chirurgischen Klinik Innenstadt der Ludwig-Maximilians-Universit~it Miinchen

Deficient Intraabdominal Phagocytosis in Peritonitis Patients Secondary to Impaired Opsonization

Summary. Despite a high concentration of serum proteins and intact phagocytes peritonitis exudates contain a large number of viable, pathogenic bacte- ria. The reason for this biological paradox is un- known. Our investigations reveal a pronounced de- fect in humoral opsonization of foreign particles in peritonitis exudate. We evaluated a modified chemiluminescence system allowing the determina- tion of opsonic activity in serum and exudate. In serum we found a close correlation between opso- nic activity and immunotogically measurable levels of C3-complement and IgG. In purulent peritonitis exudates, however, the actual opsonizing activity was much less than expected according to the opso- nin concentrations. We found a pronounced diffe- rence between immunologically determined opso- nin levels and impaired opsonic function. Em- ploying crossed immunoetectrophoresis massive Ca-splitting into smaller fragments could be de- monstrated in peritonitis exudates. In these exuda- tes we found very high concentrations of granulo- cyte proteolytic (elastase) and oxidative (myelope- roxidase) enzymes which may lead to a functional destruction of opsonins followed by impaired op- sonization in peritonitis exudate. The great number of bacteria and foreign particles in addition can cause a pronounced physiological consumption of complement components. The almost complete breakdown of intact Ca-complement in intraabdo- minal exudate explains the deficient host defence in patients with severe peritonitis.

Key words: Peritonitis - Opsonization - Comple- ment - C3 - IgG - Granulocytic proteins

Abki~rzungsverzeichnis: CL = Chemilumineszenz; IgG = Im- munglobulin G; OK = Opsonierungskapazit~t

Ein Versagen der Abwehrmechanismen am Perito- nitisherd fiihrt zu systemischen Komplikationen, wie Bakteri/imie und Toxin/imie mit konsekutiver Sepsis und Multiorganversagen. Charakteristisch f/.ir Peritonitisexsudate ist ein breites Spektrum vi- taler, mikrobiologisch anziichtbarer Bakterien trotz hoher Phagozytenzahlen (vorwiegend poly- morphkernige (PMN-) Granulozyten). Da die Pha- gozytosef/ihigkeit, Hauptkomponente der zellulfi- ren Infektabwehr, in PMN-Granulozyten aus Peri- tonitisexsudaten erhalten bzw. sogar stimuliert ist (Billing 1986; Freischlag 1986), gibt es ffir die Dis- krepanz zwischen Phagozytenzahl und Abwehrlei- stung bisher keine ausreichende Erkl/irung.

Uber die Funktion der humoralen Abwehrfak- toren im menschlichen Peritonitisexsudat liegen keine gesicherten Erkenntnisse vor, lediglich eine Verminderung der IgG-Konzentration ist beschrie- ben (Duswald 1976; Eckert 1981). In der Fri.ih- phase der Erkrankung spielen die antigenunspezi- fischen Komponenten des Abwehrsystems die Hauptrolle (Hahn 1984; Sttibner 1983). Die zen- trale Funktion bei der Fremdk6rpererkennung und Phagozytosevermittlung ist in der Aktivierung des Komplementsystems zu sehen. Diese fiihrt zur Op- sonierung des pathogenen Agens (Bakterien, Viren, Zetldetritus etc.), aber auch zur direkten Bakterio- lyse und Leukotaxie. Das Verhalten yon Opsonie- ringsfunktion und Opsoninspiegeln in der Zirkula- tion von Peritonitis- und Sepsispatienten gewann in den letzten Jahren zunehmendes Interesse (van Dijk 1982; Duswald 1976); vergleichbare Untersu- chungen im Peritonitisexsudat fehlen. Die Anwen- dung modifizierter Chemilumineszenzverfahren er- m6glicht im Serum die relativ einfache und verl/il3- liche Bestimmung der Opsonierungsfunktion (Al- len 1977, 1984; Bellavite 1983). Ein entsprechendes Testsystem sollte fiir die Messung von Exsudatpro- ben erstellt werden.

350 A. Billing et al. : Gest6rte Opsonierung in Peritonitisexsudaten

Im eitrigen Exsudat ist mit einer hohen Kon- zentration granulozyt/irer Enzyme zu rechnen. Die Hemmung der Opsonierungsleistung durch solche Enzyme ist bekannt (Coble 1984), die Spaltung yon Ca-Komplement in Pleuraemp.y.emflfissigkeit ist beschrieben (Waldvogel 1984). Uber das Ausmal3 der Freisetzung granulozyt/irer Enzyme in das eit- rige Peritonitisexsudat und deren Auswirkung auf die intraperitoneale Opsonierung gibt es jedoch keine gesicherten Fakten.

Material und Methoden

Es wurden 21 Patienten mit diffus eitriger Peritoni- tis untersucht. Intraoperativ fand sich jeweils trfi- bes Exsudat im gesamten Abdomen. In 8 F/illen wurde wegen einer klinisch mehr als 24 h alten, fibrin6sen Peritonitis mit mehrfacher program- mierter Abdominallavage (Etappenlavage) behan- delt (Teichmann 1986). Peritonitisursache waren spontane gastrointestinale Perforationen sowie postoperativ entstandene Fisteln. Zu 28 Opera- tionszeitpunkten wurde Peritonitisexsudat intra- operativ mit einer Plastikspritze aspiriert. Das fri- sche Exsudat wurde sofort ffir 10 min bei 2000 g zentrifugiert; im Uberstand fanden sich danach keine zellul/iren Elemente mehr. Zu entsprechen- den Zeitpunkten wurden Blutproben entnommen und zu Serum bzw. EDTA-Ptasma verarbeitet. Bis zu ihrer Verwendung lagerten die Proben bei - 70 ° C. Normale Serumproben wurden von gesunden Frei- willigen durch Venenpunktion gewonnen.

Biochemische Untersuchungen

a) Bestimmung der Opsonierungsakfivit/it

Die bei der Phagozytose aus Granulozyten pro Zelle freigesetzte Chemilumineszenz (CL) stellt, zu- mindest an normalen Zellen, ein Mal3 ffir die Pha-

gozytoseleistung dar (Allen 1977). Letztere ist ab- h/ingig von der Aktivit/it der Phagozyten und von Art, Zahl und Opsonierung der phagozytierbaren Partikel. Werden in einem Testansatz alle Fakto- ren mit Ausnahme des opsonierenden Mediums konstant gehalten, kann mit einer CL-Messung Ausmal und Quatitit der Partikelopsonierung be- stimmt werden.

Zymosan wurde mit den zu untersuchenden Proben (wahlweise Normalserum, Patientenserum, Peritonitisexsudat) voropsoniert: I ml Zymosan- L6sung wurde mit 1 ml der Probe ffir 15 rain bei 37°C inkubiert. Nach dreimaligem Waschen wurde die L6sung in 0,9% NaC1 in einer Konzen- tration von 20 mg/ml resuspendiert. Jeder CL-Meg- ansatz enthielt 0,05 ml verdfinntes EDTA-Spen- derblut (50 gl in 700 gl PBS), 0,8 ml Veronal-Puf- fer und 0,1 ml Luminol-L6sung (Inthorn 1987). Die Vorinkubation des Ansatzes betrug 5 min bei 37 ° C; die Reaktion wurde durch Zugabe yon 0,05 ml opsoniertem Zymosan gestartet. Die emit- tierte CL wurde bei 37 ° C mit einem 6-Kanal-Bio- lumat-Photometer (Fa. Berthold, Wildbad) gemes- sen. Der Verlauf der Photonenfreisetzung wurde mittels angekoppeltem Schreiber kontinuierlich aufgezeichnet und mit Hilfe eines Apple-2-Compu- ters das Gesamt-CL-Integral fiber 30 min errech- net. Die Opsonierungskapazit/it wurde folgender- mal3en ermittelt: In jedem MeBgang wurde jeweils parallel 1. mit Normalserum opsoniertes Zymosan 2. mit Patientenserum opsoniertes Zymosan und 3. mit Peritonitisexsudat opsoniertes Zymosan verwendet. Die resultierende CL als MaB ffir die Opsonierungskapazitfit wurde jeweils in einer Dop- pelbestimmung gemessen und der Mittelwert gebil- det. Die CL, die durch das mit Normalserum opso- nierte Zymosan erzeugt wurde, diente als 100%- Referenzwert. Die CL- bzw. Opsonierungskapazi- tilt von Patientenserum bzw. Patientenexsudat

MeBkanal

Jeweils

1 2 3 4 5 6

t 0,05rid EDTA-Normaib~ (Verd. 1:15) i~

0,8ml Veronaipuffer |

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t P a ~ tenserum j I Patientenexsudat

100% Referenzwert Serum-OK (%) Exsudat-OK (%)

Abb. 1. Chemilumineszenzansatz zur Besfimmung der Opsonierungskapazit/it (OK)

A. Billing et al. : Gest6rte Opsonierung in Peritonitisexsudaten 351

wurde in Relation zu diesem Wert gesetzt (s. Abb. 1).

b) Immunologische Messung der Opsonierungs- faktoren

Die quantitative Bestimmung von C3 und IgG er- folgte mittels standardisierter radialer Immundif- fusion (NOR-Immundiffusionplatten, Behring- werke Marburg). Gem/ig den Angaben des Her- stellers entsprechen dabei 1250 mg/dl IgG 100% und 82 mg/dl C3 100% der Norm. Die Identifizie- rung von C3-Spaltprodukten erf01gte mit der zwei- dimensionalen Immunelektrophorese (Ganroth 1972). Es wurde ein gegen C3c gerichteter, kom- merzieller Antik6rper (Behringwerke, Marburg) verwendet, der sowohl das intakte Ca-Molekiil, als auch C3c-haltige Fragmente erfaBt. Die Gel-Elek- trophorese erfolgte in 1% Agarose/TRIS-Barbitu- rat-Puffer (pH 8,6 bei 10 °C, 187V, 12mA, Laufzeit 4h). Der Elektrophorese-Gelstreifen wurde dann in eine C3o-antik6rperhaltige Agarose- platte eingesetzt; die Elektrophorese in der 2. Di- mension wurde unter den oben genannten Bedin- gungen durchgefiihrt.

c) Bestimmung von Granulozytenproteinen

Granulozyt/ire Elastase (ira Komplex mit ~l-Pro- teinaseinhibitor) wurde in Plasma und Exsudat mittels eines ELISAs der Fa. E. Merck, Darmstadt (PMN-Etastase Testkit) bestimmt (Neumann, 1984). Der Plasmanormbereich ist mit 50-181 gg/1 angegeben. Granulozyt/ire Myeloperoxidase (Plas- manormbereich 25-47 gg/1) wurde ebenfalls mittels ELISA gemessen (Neumann 1986).

d) Leukozytenzahl und Proteinbestimmungen

Leukozytenz/ihlungen wurden in einer Neubauer- Z/ihlkammer nach F/irbung mit Tfirks-L6sung (Fa. Merck) durchgefiihrt. Die Proteinbestimmung erfolgte mit der Biuret-Methode (Weichselbaum 1946). Serum und Exsudat-Proteinelektrophoresen wurden nach (Grabner 1970) durchgef/ihrt.

Ergebnisse

1. Opsonierungsverhalten im Serum

Die C3-Komplement-Spiegel im Serum (bezogen auf das Kontrollserum) lagen in diesem heteroge- nen Patientenkollektiv mit eitriger Peritonitis zwi- schen 27,1 und 105,0 mg/dl (das sind 33% und 128% des Serumnormalwertes), die IgG-Spiegel zwischen 162,5 und 2087,5mg/dl (13% und 167%); die Opsonierungskapazit/it aller gemesse-

nen Proben bewegte sich zwischen 26 und 172% des Serumnormalwertes. Die Untergliederung der Proben in solche, die bei der Erstoperation wegen akuter Peritonitis und solche, die in der Folge bei Reoperationen (Etappenlavage) entnommen wur- den, erlaubte eine Verlaufsbeobachtung. W/ihrend der Serumopsoninspiegel bei akut einsetzender Pe- ritonitis an der unteren Normgrenze lagen, f/ihrte die 1/inger anhaltende Infektion zu einer deutlichen Erh6hung, C3 stieg um durchschnittlich 27% und IgG um 74% an. Die Opsonierungskapazit/it zeigte ein gleichsinniges Verhalten und erh6hte sich um 35% (Tabelle 1). Die mit dem oben genannten MeBsystem bestimmte Zymosanopsonierung zeigte im Patientenserum eine deutliche Abh/ingigkeit v o n d e r Opsoninkonzentration. Bei Annahme eines linearen Zusammenhanges zwischen C3 bzw. IgG und der Opsonierungskapazit/it ergab sich je- weils eine Korrelation von r=0,75 bzw. r=0,81. Eine noch genauere Absch/itzung der Opsonie- rungskapazit/it resultierte aus der Summe von C3- und IgG-Konzentrationen im Serum. Die Werte wurden hierfiir in % der Serumnorm eingesetzt und addiert, f/ir Normalserum resultiert somit z.B. 200%. Auf diese Weise wurde ein linearer Zusam- menhang mit der Regressionsgeraden y=34,97+ 0,42 x und einem Korrelationskoeffizient r=0,82 ermittelt.

Zur weiteren K1/irung des Verhaltens der Opso- nierungskapazitfit in Bereichen niedriger Opsonin- konzentrationen wurde eine Verdfinnungsreihe von Normalserum auf die jeweilige Osponierungs- leistung hin untersucht. Serumverdfinnungen auf weniger als 10% zeigten eine niedrige Opsonie- rungs-Aktivit/it, es folgte dann ein relativ steiler Anstieg der Opsonierungsleistung bis zu einer Se- rumverdfinnung von 25% und danach ein ann/i- hernd linearer, wenig steiler Kurvenverlauf (Abb. 2).

Die Verdiinnungskurve des Normalserums wurde auf ihre Giiltigkeit f/Jr das Serum der Perito- nitispatienten untersucht. Es bestand kein wesent- licher Unterschied in der Abh/ingigkeit von Opso- ninspiegel und Opsonierungskapazit/it zwischen Normal- und Patientenseren: Die Verd/.innungs- kurve des Normalserums lag im Bereich der Punk- tewolke der Patientendaten (Abb. 2). Die immuno- logisch gemessenen Opsoninkonzentrationen er- laubten somit im Serum einen RfickschluB auf die funktionelle Opsonierungskapazit/it.

2. Opsonierungsverhalten im Exsudat

Eine wesentliche Voraussetzung fiir die Fremdk6r- peropsonierung durch IgG und Komplement am

352 A. Billing et al. : Gest6rte Opsonierung in Peritonitisexsudaten

Z

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C3-1gG-INDEX IN X

Tabelle 1. Opsoninkonzentration (C3, IgG) und Opsonierungs- kapazitfit (OK) im Serum yon Peritonitispatienten (angegeben sind Mittelwerte und Standardabweichungen

Peritonitis Akute Peritonitis Persistierende (n = 13) (n = 15)

IgG (mg/dt) 785 ±366 1364 +385 C3 (mg/dl) 53,6_+ 18,9 68,1_+ 17,7 OK(%derSerumnorm) 85,8± 33,5 115,4_+ 20,8

Infektionsherd ist die Passage der entsprechenden Serumfaktoren in die Peritonealh6hle. Die Gesamt- eiweil3konzentrationen der Exsudate betrugen so- wohl bei der akuten Peritonitis als auch w/ihrend der Etappenlavage zwischen 60-70% des zugeh6ri- gen Serumproteingehaltes. Die Verteilungsmuster der EiweiBfraktionen in den Exsudaten entspra- chen weitgehend denen des Serums (Daten nicht dargestellt).

In 28 Peritonitisexsudaten wurden die Konzen- trationen des IgG und C3 immunologisch be- stimmt. Die Spiegel lagen - unterschieden nach akuter Peritonitis und persistierender Peritonitis - zwischen 31 und 70% der jeweiligen Serumkonzen- trationen (Tabelle 2).

Legte man, wie ffir das Serum nachgewiesen, einen linearen Zusammenhang zwischen immuno- logischer IgG/C3-Konzentration und der funktio- nellen Opsonierungskapazit~it zugrunde, dann war ffir die im Exsudat gemessenen Opsoninspiegel bei akuter Peritonitis eine durchschnittliche Opsonie- rungskapazit/it yon 68,4%, bei der Etappenlavage

4- ÷

÷ *

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l I I . . . .

Abb. 2. Opsonierungsverhalten im Patientenserum im Vergleich zu Normalserum. Die Punkte entsprechen den Serumwerten der Peritonitispatienten, die durchgezogene Linie entspricht der Normalserumverdiinnungs- kurve (mit Standardabweichung). Zur Addition des C3 + IgG-Index wurden die jeweiligen Konzentrationen in % der Serumnorm eingesetzt

von 67,9% des Serum-Normalwertes zu erwarten. Unsere Untersuchungen der Opsonierungsleistung der Exsudate mit dem oben genannten modifizier- ten Chemilumineszenzverfahren ergaben abet we- sentlich niedrigere Werte: Die Opsonierungskapa- zit/it im Exsudat bei akuter Peritonitis betrug nur 8,4% (1/= 13), bei Etappenlavage nur 4,6% (n= 15). In der Mehrzahl der Exsudate war die Opso- nierungskapazit/it fast vollst/indig aufgehoben. Nut in wenigen Proben wurden die Sollwerte er- reicht, die der in der Serumverdfinnungskurve ge- fundenen Korrelation entsprachen. Bei den Proben mit relativ guter Opsonierungskapazit/it handelte es sich ausschliel31ich um klinisch klare bzw. nur gering bakteriell kontaminierte Exsudate. Zum Vergleich wurden 6 sterile Ascitesproben unter- sucht. Diese zeigten alle eine den Opsoninspiegeln adfiquate Opsonierungskapazitfit.

3. Ursachen des Opsonierungsdefizits

Als Ursache der physiologischen Funktionsst6- rung der Opsonierungsfaktoren im Exsudat ist eine proteolytisch/oxidativ bedingte Inaktivierung der Opsonine bzw. ihr spezifischer Verbrauch anzu- nehmen. Im Peritonitisexsudat sind Phagozyten- Enzyme als Hauptquelle einer proteolytischen Ak- tivitfit anzusehen. Als Markerenzym ffir die lysoso- male Degranulation mit extrazellulfirer Proteasen- freisetzung wurden in 28 Exsudaten die Spiegel der mit cq-Proteinaseinhibitor komplexierten Elastase mittels ELISA bestimmt. Es fanden sich dabei ex- trem hohe Konzentrationen; mit 250 mg Elastase

A. Billing et al. : Gest6rte Opsonierung ia Peritonitisexsudaten

Tabelle 2. Opsoninkonzentration (Ca, IgG) und Opsonierungs- kapazit/it (OK) im Peritonitisexsudat (angegeben sind Mittel- werte_+ Standardabweichung

Peritonitis Akute Peritonitis Persistierende (n = 13) (n = 15)

IgG (mg/dl) 549 ±266 661 _+226 C3 (rag/d1) 29,3± 22,8 20,9± 5,6 OK (% der Serumnorm) 8,4± 4,2 4,6+ 3,1

pro Liter wurden Werte bis zum 2000fachen des Plasma-Normal.wertes nachgewiesen (Tabelle 3).

Bei klinisch persistierender Peritonitis konnten wir auch w/ihrend der Etappenlavage keine Reduk- tion der Elastasekonzentration im Exsudat feststel- len. Zu Beginn der programmiert alle 2 Tage durchgefiJhrten Relaparotomie waren im Exsudat die urspriinglichen Ausgangskonzentrationen yon Gesamteiweil3 und Elastase wieder erreicht. Ein Abfatl der Elastasespieget war lediglich zu beob- achten, wenn die Peritonitisquelle chirurgisch sa- niert werden konnte.

Als Marker fftr die Freisetzung toxischer, oxi- dativer Granulozytenenzyme wurde die Myelope- roxidase - (MPO) Konzentration im Exsudat ge- messen. Es wurden auch hier sehr hohe Konzentra- tionen, n/imlich bis zu 160 rag/1 nachgewiesen (Plasma-Normalwert 36 gg/1). Im Exsudat bei aku- ter Peritonitis (n = 13) lag die mittlere Konzentra- tion bei 34,5 +_ 42,7 mg/t, bei persistierender Perito- nitis (n = 15) betrug die Konzentration 55,4_+ 39,0 mg/l.

353

Die Zahl der mittels der Neubauer-Kammer- Technik identifizierten Leukozyten im eitrigen Ex- sudat variierte stark. Die lichtmikroskopisch er- mittelte Leukozytenzahl zeigte keine enge Korrela- tion mit den extrazellul/ir gemessenen Konzentra- tionen lysosomaler Enzyme.

Ein m6glicher Zusammenhang zwischen der Konzentration proteolytischer Leukozytenenzyme und der Opsonierungskapazitfit in den untersuch- ten Exsudaten sollte durch die Korrelation der ge- messenen Elastasespiegel mit der jeweiligen Opso- nierungsfunktion im Exsudat aufgezeigt werden. Tats/ichlich wiesen nur Exsudate mit relativ gerin- ger Elastasekonzentration (< 10 mg/1) eine ann/i- hernd normale, d.h. dem Serumverhalten entspre- chende Opsonierungsfunktion auf. Exsudate mit einem auffallenden Opsonierungsdefizit waren st/irker kontaminiert (Bakterien, Fremdk6rper etc.) und enthielten hohe Konzentrationen an komplexierter granulozytfirer Elastase (Abb. 3).

Die zweidimensionale Immunelektrophorese mit einem C3c-Antik6rper erlaubte die Zuordnung der Prfizipitationsbanden zu C3~-haltigen Protein- fragmenten unterschiedlichen Molekulargewichtes. Wie haben diese Untersuchung im Serum und im Peritonitisexsudat von 6 Patienten durchgefiihrt. Im Serum der Peritonitispatienten waren mittels der zweidimensionalen Immunelektrophorese C3- Fragmente im Sinne einer C3-Zerst6rung nur ge- ringgradig nachweisbar (Abb. 4a). Der /iberwie- gende Anteil des C3 lag in seiner kompletten, funk- tionsf/ihigen Struktur vor. Als Kontrolle diente das Serum von gesunden Spendern (Abb. 4b). In Peri-

1 ~ 8

Z H 8B

Ld IT p- H N 6~ (E n (]Z Ed

(-9 48 Z -q fY Ld

O 2 B 03 n o

o

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* 1 - 10 m g / I + > 10 mg/I

~ t t , * 1 ~ I I ~ - 1 +:~* ÷I I i + t ~ i i I I I

C3-18G-INDEX IN

Abb. 3. Abhfingigkeit des intraperitonealen Opsonierungsdefizits yon der Konzentration der komplexierten Elastase im Peritonitisexsudat. Die Punkte entsprechen den Exsudatproben, die Kurve zeigt die Korrelation yon Opsoninspiegeln und Opsonierungskapazitfit in der Normalserumverdiinnung. Nur Exsudate mit geringem Elastasegehalt weisen eine ann/ihernd adiiquate Opsonierungskapazit/it auf

354 A. Billing et al. : Gest6rte Opsonierung in Peritonitisexsudaten

+

4"

4"

Tabelle 3. Konzentration der komplexierten Granulozyten-Ela- stase bei Peritonitispatienten (angegeben sind Mittetwerte_+ Standardabweichung, Ptasmanormbereich 50--188 gg/1)

Peritonitis Akute Peritonitis Persistierende (n = 13) (n = 15)

Plasma (gg/1) 442 _+ 183 248 _+ 55 Exsudat (pg/1) 75 972_+ 52 366 89 853 _+ 67 570

rechts, d.h. in Richtung h6herer etektrophore- tischer Mobilitfit verschoben (Abb. 5a). In Exsu- daten mit einem drastischen Opsonierungsdefizit und sehr hohen extrazettul/iren Konzentrationen an Granulozytenproteinen war intaktes, hochmo- lekulares C3 mit dieser Methode kaum mehr nach- weisbar (Abb. 5 b).

Abb. 4a, b. Zweidimensionale Immunelektrophorese im Serum von Peritonitispatienten (a), bzw. yon Normalprobanden (b) unter Verwendung von C3~-Antik6rpern. Im Peritonitisserum ist eine geringe Ca-Spaltung nachweisbar

+

+

Abb. 5 a, b. Zweidimensionale Immunelektrophorese in eitrigem Peritonitisexsudat. a M/iBig eitriges Exsudat (22000 Leukozy- ten pro mm3): Ein erheblicher Tell des C3 ist zu kleineren Bruchst/icken gespalten, es ist aber noch intaktes C3 (links) nachweisbar, b Florides Peritonitisexsudat (110000 Leukozyten pro ram3): Hochmolekulares, intaktes C3 ist kaum mehr nach- weisbar

tonitisexsudaten war dagegen der iiberwiegende Anteil des C3-Pools zu Fragmenten mit niedrige- rem Molekulargewicht gespalten, die Pr/izipita- tionslinien mit dem C3c-Antik6rper waren nach

D i s k u s s i o n

Das von uns modifizierte Chemilumineszenzver- fahren stellt eine relativ wenig aufwendige, quanti- tative Methode ffir die selektive Bestimmung der Opsonierungskapazit/it in Serum und Exsudaten dar. Durch die Standardisierung der zellul/iren Komponente des MeBsystems mit Spenderblut ist die isolierte Untersuchung der humoralen Fakto- ren des phagozytfiren Systems m6glich. Die gleich- zeitige Bestimmung der Opsonierungskapazit/it von Normalserum ats Bezugsgr6ge in jeder Ver- suchsreihe garantiert eine gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse. Im Patientenserum 1/iBt sich mit diesem Mel3system die herausragende Bedeutung yon IgG und Komplement C3 ffir die Fremdk6rper- opsonierung best/itigen. Durch die Verwendung von Vollblut als Phagozytenquelle werden makro- phagen-spezifische Opsonine (z.B. Fibronektin) kaum erfaBt (Marino 1988).

Ober die Funktion der humoralen Kompo- nente der Infektabwehr im Peritonitisexsudat tagen bisher keine detaillierten Untersuchungen vor.

Unsere Ergebnisse belegten zum ersten Mal einen drastischen Defekt der Fremdk6rperopsonierung im menschlichen Peritonitisexsudat. Diese folgen- schwere Funktionsst6rung beruht offensichtlich nur in geringem Ausmag auf einer vergleichsweise zum Serum erniedrigten immunologisch meBbaren Opsoninkonzentration. Mit der zweidimensionalen Immunelektrophorese gelang der Nachweis, dab die Opsonine im Exsudat fiberwiegend als (often- sichtlich funktionsunffihige) Bruchst/icke vorlie- gen. Ahnliche Ergebnisse wurden in infizierten Ex- sudaten beim Pleuraempyem beobachtet (Waldvo- gel 1984). Auch dort konnte eine weitgehende Spal-

A. Billing et aL : Gest6rte Opsonierung in Peritonitisexsudaten 355

tung von C3-Komplement als Ursache eines massiv gest6rten Opsonierungssystems nachgewiesen wer- den.

Die Beeintr/ichtigung von Opsonierung (z.B. durch proteolytische Spaltung bzw. oxidative Inaktivierung der Opsonine) und Phagozytoselei- stung durch lysosomale Phagozytenenzyme ist in vitro nachgewiesen (Coble 1984). Da eine erheb- liche extrazellulfire Freisetzung lysosomaler En- zyme bei normaler oder frustraner Phagozytose oder beim Untergang von Leukozyten auch in vivo belegt werden konnte (Duswald 1983; Dwenger 1986; Ohlsson 1977), ist eine entsprechende Wir- kung dieser granulozyt/iren Substanzen auf die Op- sonierungskapazit/it verschiedener K6rperfliissig- keiten durchaus wahrscheinlich. Im Peritonitisex- sudat konnten wir extrem hohe Spiegel ffir Granu- tozyten-Elastase und Myeloperoxidase nachwei- sen.

Derartige Konzentrationen iiberlasten zumin- dest lokal das entsprechende Regulationspotential (z.B. ~l-Proteinaseinhibitor, Antioxidantien). Zu- s/itzlich ist eine oxidative und proteolytische Sch/idigung der Funktion von Proteinaseinhibito- ren wahrscheinlich (Ossana 1986) als deren Folge freie lysosomale Enzymaktivit/it auftritt. Die pro- teolytische Degradierung von IgG und Komple- ment C3 im Pleuraempyemexsudat ist beschrieben (Waldvogel 1984) und daher ebenso fiir das Perito- nitisexsudat anzunehmen.

Wir konnten eine Korrelation zwischen Opso- nierungsschaden und extrazettul/irer Elastasekon- zentration im Peritonitisexsudat feststellen. Ein spezifischer Opsoninverbrauch, z.B. durch physio- logische bzw. bakterieninduzierte Aktivierung der Komplementkaskade, aber auch eine proteolyti- sche Zerst6rung der Opsonierungsfaktoren sind daher als wesentliche Ursachen ffir das nachgewie- sene Opsonierungsdefizit im Peritonitisexsudat an- zunehmen. Beide Vorg/inge f/ihren zu einer Spal- tung des hochmolekularen C3-Molekfits in kleinere Fragmente ohne Opsonierungsfunktion. Unter Verwendung eines C3c-Antik6rpers gelang uns mit- tels Immunelektrophorese der Beweis, dab im pu- triden Peritonitisexsudat kaum noch intaktes, d.h. voll funktionsffihiges, aktivierbares C3 vorliegt.

Unsere Ergebnisse konnten erstmals eindeutig zeigen, dab die St6rung der k6rpereigenen intraab- dominellen Abwehrfunktion bei akuter Peritonitis aus einem Defekt der humoralen Abwehrkompo- nente resultiert. Trotz intakter Phagozyten am Pe- ritonitisherd kommt es, bedingt durch ein Versa- gender Fremdk6rpererkennung und Markierung, zu einem Erliegen der intraabdominellen Abwehr- mechanismen, als deren Folge eine Sepsis mit kon-

sekutivem Organversagen ohne therapeutische In- tervention kaum vermeidbar ist.

Wir danken Fr. Dipl.-Ing. B. Schmidt vom Nephrologischen Forschungslabor der Med. Klinik I der Universit~t Miinchen, Klinikum GroBhadern, ffir die Durchffihrung der Immunelek- trophoresen.

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Eingegangen: 18. M/irz 1988 Zuriick zur Uberarbeitung: 4. November 1988 Angenommen: 4. Januar 1989

Dr. A. Billing Chirurgische Klinik und Poliklinik der Ludwig-Maximilians-Universitfit Mtinchen Klinikum Groghadern Marchioninistr. 15 D-8000 Mfinchen 70