Scheinbare Wandscherrate und Leukozyten-Endothel-Interaktion in Irisgefäßen bei Endotoxin-induzierter Uveitis*

Inflammatorische Reize führen in der Mikrostrombahn zur Expression von Adhäsionsmolekülen auf Leukozyten und Endothelzellen. Die adhäsiven Kräfte müssen größer sein als die Scherkraft des Blutstroms, damit es zu einem festen Haften der Leukozyten am Gefäßendothel kommt. Ziel der Studie war der Vergleich der Leukozyten-Endothel-Interaktion mit der scheinbaren Scherrate in Irisgefäßen unterschiedlichen Kalibers.

Methode: Mit Hilfe der Intravitalfluoreszenzmikroskopie wurde die Leukozyten-Endothel-Interaktion in Venulae der Iris von Lewis-Ratten (n=6) dargestellt [2]. In Venulae von 20–60 µm Durchmesser (n=110) wurden der Leukozytenflux, die Geschwindigkeit frei fließender Leukozyten im Mittelstrom sowie die Zahl rollender und adhärenter Leukozyten ermittelt. Die scheinbare Scherrate wurde aus der Fließgeschwindigkeit im Mittelstrom und dem Gefäßdurchmesser berechnet. Die Versuchstiere wurden 4 h nach der Injektion mit Endotoxin (Salmonella typhimurium, 500 mg/kg KG i.p.) zur Auslösung einer Uveitis untersucht.

Ergebnisse: Mit zunehmendem Gefäßdurchmesser nahm die berechnete scheinbare Scherrate in den Gefäßen ab: In Gefäßen mit 20–30 µm Durchmesser betrug sie 806±59/s, bei 50–60 µm Durchmesser 483±34/s (Mittelwert±Standardabweichung). Die Zahl adhärenter Leukozyten/mm² Endothelfläche und der prozentuale Anteil rollender Leukozyten zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den untersuchten Gefäßkalibern.

Schlußfolgerung: Obwohl die einer Leukozytenadhäsion entgegenwirkenden Scherkräfte in größeren Venulae abnahmen, konnten wir keine Zunahme der Leukozyten-Endothel-Interaktion feststellen. Das Adhäsionsverhalten von Leukozyten wird durch die Kaliberschwankungen der Irisvenulae nicht wesentlich beeinflußt.

Inflammatory stimuli induce the expression of adhesion molecules on leukocytes and endothelial cells. The adhesive forces between leukocytes and the vascular endothelium are antagonized by the shear stress of the flowing blood. The aim of this study was to examine how differences in the apparent wall shear rate measured in iris venules with varying caliber affect leukocyte-endothelium interaction.

Methods: The microvasculature of the iris in Lewis rats (n=6) was examined using intravital fluorescence microscopy [2]. Blood flow was visualized with FITC-HES and leukocytes were stained with rhodamine 6G. Venules (n=110) ranging in diameter from 20–60 µm were analysed with regard to the following parameters: Flux of leukocytes, velocity of leukocytes in the center stream, number of rolling and adherent leukocytes. The apparent wall shear rate was calculated from the center stream velocity and the vessel diameter. Animals were examined 4 h after administration of endotoxin from S. typhimurium (500 mg/kg body wt i.p.), when leukocyte-endothelium interaction is strongly enhanced.

Results: The flux of leukocytes, the absolute number of rolling leukocytes and the velocity of leukocytes in the center stream was higher in larger than in smaller venules. The apparent wall shear rate decreased with increasing vessel diameter. Calculated values were 806±59 s^–1 for vessels 20–30 µm in diameter and 483± 34 s^–1 for vessels of 50–60 µm (mean±SEM). The number of adherent leukocytes per mm² endothelial surface and the rolling fraction did not show significant differences between vessels with varying caliber.

Conclusion: Although the shear rate declined with increasing vessel diameter, we could not observe an increase in rolling and adherent leukocytes. The effects of vessel diameter on leukocyte adhesion to the vascular endothelium in postcapillary iris venules are minimal.