Doctoral Thesis
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HINTERGRUND: Es ist bekannt, dass bei septischen Patienten die Procalcitonin(PCT)-Konzentration im Blut erhöht ist. Die Mikrozirkulation dieser Patienten ist verschlechtert. Diese Veränderung der arteriellen Reaktivität könnte unter anderem mit den erhöhten PCT-Werten in Verbindung stehen. Wir testeten in vitro den direkten Effekt von PCT auf die isometrische Spannung von gesunden Rattenaorten. METHODE: Zu den in unseren Versuchsaufbau in Krebslösung eingespannten 2-3mm langen Aortenringen gaben wir PCT in ansteigenden Dosen; zum Teil präkontrahierten wir die Ringe mit 5*10-7M Phenylephrin (PE), um auch eine mögliche relaxierende Wirkung von PCT festzustellen. Nach Inkubation (30 Minuten oder 24 Stunden) in 5µg/ml PCT wurde die Dosis-Wirkbeziehung von PE mit der Kontrollgruppe verglichen. Für alle weiteren Versuche inkubierten wir die eine Hälfte der Präparationen mit 5µg PCT über 24 Stunden (zum Vergleich wurde die andere Hälfte in reiner Krebslösung inkubiert). Den Präparationen einer Versuchsreihe wurde das Endothel vor Inkubation mechanisch entfernt. Nach Präkontraktion mit PE 5*10-8M bzw. 5*10-7M wurden Veränderungen der Relaxation von Natrium-Nitroprussid (SNP) im Vergleich zur Kontrolle untersucht. In anderen Versuchen inkubierten wir (nach Präkontraktion mit PE) mit Thapsigargin (Ca-ATPase-Hemmer am sakroplasmatischen Retikulum)10-6M, L-NAME (NO-Synthase-Hemmer) 5*10-4M, SQ (cAMP-Produktions-Hemmer)10-4M, bzw. ODQ 10-5M (cGMP-Produktions-Hemmer) über 10 Minuten, um dann SNP in ansteigenden Dosen zu geben. Außerdem relaxierten wir die Ringe mit Isoproterenol (ISO) und Natriumazid (SA), und kontrahierten sie mit Natrium-orthovanadat (SOV). ERGEBNISSE: Es lässt sich für die direkte Gabe von PCT weder eine signifikante Relaxation bzw. Kontraktion feststellen. Des Weiteren hat PCT keinen Effekt auf die Kontraktion mit PE (weder nach 30minütiger bzw. 24stündiger Inkubation). Nach Kontraktion mit PE 5*10-8M lassen sich die Aortenringe mit SNP relaxieren, wobei die in PCT inkubierte Aortenringe (EC50:13,3 ± 0,22) im Vergleich zur Kontrollgruppe (13,5 ± 0,19) signifikant schlechter relaxieren (Mittelwert ± Standardfehlervon EC50; p< 0,024; n=12). Auch nach Präkontraktion mit PE 5*10-7M ist eine signifikante Verschlechterung der Relaxation der inkubierten Gruppe zu erkennen (EC50: 8,2 ± 0,05 für die Inkubation vs. 8,5 ± 0,06 für die Kontrolle; p< 0,017; n=8). Durch den Zusatz von Thapsigargin, L-NAME bzw. SQ nach Präkontraktion mit PE lässt sich der Unterschied, der bei Relaxation mit SNP zwischen den beiden Gruppen bestand, aufheben. Auch die Entfernung des Endothels führt zu einer Angleichung der Dosis-Wirkbeziehung von SNP in beiden Gruppen. ODQ inhibiert die Wirkung von SNP an den Präparationen, und es kommt zu keiner Relaxation. PCT hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Relaxationen mit ISO und SA, bzw. Kontraktionen mit SOV. SCHLUSSFOLGERUNG: PCT hatte keinen direkten Effekt auf die glatte Muskulatur der Aortenringe. Aber nach langer Inkubation (24Stunden) kommt es zur Hemmung der Wirkung von SNP. Es lässt sich vermuten, dass PCT eine Inhibition der Wirkungskaskade von SNP hervorruft. Diesem Effekt könnte die erhöhte intrazelluläre Ca2+-Konzentration und/oder die verminderte Bereitstellung von NO in der glatten Muskelzelle zu Grunde liegen. Begründet werden kann diese These mit der Tatsache, dass nach Inkubation mit Thapsigargin, L-NAME und SQ, bzw. nach Endothelentfernung die SNP-Wirkung nicht beeinflusst wird.
Bei 11 Patienten mit akutem Lungenversagen nach aorto-koronarer Bypassoperation wurde eine thorakale Computertomographie (TCT) durchgeführt und gleichzeitig ein kardiopulmonaler Status erhoben. Die Patienten waren hämodynamisch stabil, ohne klinische und radiologische Anzeichen eines kardialen Lungenödemes. Die Oxygenierung war bei allen Patienten reduziert, die alveolo-arterielle Po2-Differenz (PA-aO2) belief sich auf 37 ± 10.39 kPa (280 ± 78 mmHg), das pulmonale Shuntvolumen (QVA/QT) betrug 26.4 ± 4.4 % während mechanischer Beatmung mit einem positiv end-expiratorischem Druck (PEEP) von 5 cmH2O. Die TCT-Scan-Analyse zeigte ausgeprägte Verdichtungen in den basalen, diaphragmalen Lungenregionen. Bezüglich der Größe zeigte sich kein Unterschied zwischen der rechten und linken Lungenhälfte. Atelektatisches Lungengewebe wurde definiert als Region, die Dichteverhältnisse zwischen - 200 bis + 20 Hounsfield Einheiten zeigte. Die Größe der nicht-ventilierten Lungenregionen korrelierte mit dem QVA/QT (r = 0.875, P <= 0.01), jedoch nicht mit der Dauer der extrakorporalen Zirkulation, der Operation oder der Allgemeinanästhesie. Somit stellten die Atelektasen in den basalen, zu unterst liegenden diaphragmalen Lungenregionen den Hauptgrund für den verschlechterten Gasaustausch nach aorto-koronaren Bypassoperationen dar.
Lipidsenkende Medikamente werden in der Therapie von Dyslipidämien genutzt. In den Experimenten werden nicht diese bekannten Wirkungen von lipidsenkenden Medikamenten untersucht, sondern die sich für Simvastatin und Bezafibrat andeutenden Effekte auf die glatte Muskulatur von Gefäßen dargestellt. Jeder in
Betracht kommende nachweisbare direkte Effekt der genutzten Substanzen auf Gefäße könnte klinisch eine Signifikanz aufweisen. Diese müsste weiter untersucht werden. Mit der Hypothese wird angenommen, dass es durch Simvastatin und Bezafibrat zu einer Spannungsänderung glatter Gefäßmuskulatur kommen könnte.
Diese Annahme ist experimentell in einer tierexperimentellen Studie weiter verfolgt worden.
Durch Untersuchung von Aortenringen der Rattenaorta mittels isotonischer Myotonometrie in vitro kann der Einfluss von Simvastatin und Bezafibrat auf die Spannung arterieller glatter Muskulatur gemessen werden. Bei Relaxationsexperimenten mit Präkontraktion erfolgt zur genaueren Eruierung zugrunde liegender Mechanismen von Spannungsänderungen die Zugabe von Rezeptorblockern. Bei Kontraktionsexperimenten wird, nach Inkubation von Bezafibrat oder Simvastatin, KCl kumulativ hinzugefügt. Zur Darstellung der Ergebnisse dienen nichtlineare Regressionskurven mit Angabe des negativen dekadischen Logarithmus der ermittelbaren halbmaximalen Effekte.
Simvastatin und Bezafibrat erzeugen bei Präkontraktion mit 20 mM KCl ohne Endothel eine signifikante Relaxation. Bei den übrigen Experimenten mit Präkontraktion mit oder ohne Blockierung von Rezeptoren sind mit Simvastatin und Bezafibrat keine signifikanten Relaxationen vorhanden. Bei Blockierung der solGC, AC und KCa kommt es bei höchster Simvastatinkonzentration zur nicht signifikanten
Anspannung. Bei Kontraktionsexperimenten mit KCl sind bei Simvastatin keine signifikanten Sensitivitätsunterschiede vorhanden. Bei Bezafibrat zeigt sich ein signifikanter Unterschied von inkubierten und nicht inkubierten Aortensegmenten mit und ohne Endothel auch unabhängig von Bezafibrat.
Es zeigt sich bei beiden Substanzen ein direkter Effekt auf die elektromechanische Kopplung bei glatter Gefäßmuskulatur der Ratte bei geringen Kaliumkonzentrationen ohne Endothel. Genaue zugrunde liegende Mechanismen können dabei noch untersucht werden. Bei Simvastatin kann ein Zusammenhang mit der KCa an diesen Effekten beteiligt sein. Bei Simvastatin besteht eine Anspannung bei hohen Konzentrationen bei blockierter solGC und der AC ohne Signifikanz.
In weiteren Studien könnten humane Gefäße auf die gezeigten Effekte hin untersucht werden.