Doctoral Thesis
Hintergrund: In dieser Arbeit wurde die Altersabhängigkeit der Gefäßreaktion bei der dynamischen Gefäßuntersuchung (DVA) retinaler Arterien und Venen in einem gesunden Probandenkollektiv untersucht. Die bereits erprobte statische Gefäßuntersuchung (SVA) diente dabei als Vergleichsmethode. Zukünftig sollen die in dieser Studie gewonnenen Daten als Referenz-Normal-Werte für die Bewertung hinsichtlich pathologischer Veränderungen der DVA-Reaktionsmuster gelten. Methode: Die dynamischen und statischen Gefäßanalysen wurden mit dem "Retinal vessel analyzer" (RVA) der Firma IMEDOS (Jena/ Germany) an insgesamt 52 gesunden Probanden zwischen 20-78 Jahren (44,28 ± 16,42) durchgeführt. Die Stimulation bei der DVA-Messung erfolgte durch dreimaliges Flickerlicht (12,5 Hz) über je 20 Sekunden. Ergebnis: Für die statische Gefäßuntersuchung ergab sich für alle drei Messgrößen eine signifikante Altersabhängigkeit mit "Central retinal arterial equivalent" (CRAE) (227,98 ±16,77) (p=0,017), "Central retinal venous equivalent" (CRVE) (265,41 ±16,034) (p=0,049) und einem unkorrigierten AV-Quotient (AVR) (0,90 ±0,05) (p=0,005). Für die DVA Untersuchung zeigte sich eine statistisch signifikante Altersabhängigkeit für die arterielle Konstriktion (-2,63 ±1,66) (p<0,001), die arterielle Gesamtreaktionsstrecke (6,17 ±2,49) (p=0,002), die arterielle Konstriktionsgeschwindigkeit (0,17 ±0,12) (p<0,001) und die venöse Dilatationsgeschwindigkeit (0,24 ±0,09) (p=0,046). Bei der arteriellen Dilatationsgeschwindigkeit (p=0,104) und der venösen Dilatationsstrecke (p=0,199) war nur eine tendenzielle Einflussnahme des Alters zu erkennen. Bedingt durch die repetitiv durchgeführten Blutdruckmessungen konnte als Nebeneffekt ein signifikanter Blutdruckabfall im Sinne einer Normalisierung hin zum Ruhewert über die ca. zweistündige Voruntersuchung von Ankunft (94,23 ±10,46) bis zum Beginn der DVA Messungen (89,03 ±7,40) (p<0,001) gezeigt werden. Schlussfolgerung: Sowohl bei der statischen als auch bei der dynamischen Gefäßanalyse muß die Altersabhängigkeit der gewonnenen Ergebnisse berücksichtigt werden. Die Einflussnahme aktueller kardiovaskulärer Stellgrößen wie z.B. dem Blutdruck auf die Ergebnisse der Messung ist anerkannte Tatsache. Die signifikante Veränderung der gemessenen Blutdruckwerte während der Probandenuntersuchung belegt somit die Notwendigkeit einer Miterfassung dieser Werte. Die in dieser Arbeit gewonnen Daten können nun für weitere Studien bezüglich pathologischer Veränderung als Referenzwerte dienen.
Analysiert wurden Faktoren, die möglicherweise zum Auftreten der arteriellen Hypertonie nach bilateraler Nephrektomie und Transplantation der Niere einer spontan hypertensiven Ratte (SHR) in ein normotensives Empfangertier führen. Als Organempfänger dienten dabei F1 -Hybride (F1H) von SHR und Wistar-Kyoto-Ratten. In der Kontrollgruppe wurden F1H die Nieren anderer F1H transplantiert. Die Auswirkung der Transplantation auf das intravasale Volumen wurde durch eine Farbstoffverdünnungsmethode mit evans blue acht und zwölf Tage nach Transplantation untersucht. Die Plasmareninaktivität wurde am achten, die Plasmaaldosteronkonzentration am zehnten postoperativen Tag gemessen. Nach Transplantation erfolgte zur Untersuchung des Natriumhaushalts eine Haltung in Stoffwechselkäfigen über acht Tage. Zur Beurteilung der endogenen NO-Synthese wurde die renale Nitrat- und Nitritausscheidung über 24 Stunden am achten Tag nach Nierentransplantation bestimmt. Eine vermehrte Volumen- oder Natriumretention sowie Unterschiede im Renin-Angiotensin-Aldosteron-System oder eine geringere NO-Synthese bei Empfängern der Niere einer SHR scheinen als Ursache für die Posttransplantationshypertonie unwahrscheinlich. Auch Unterschiede in der Aktivität des vegetativen Nervensystems zwischen den Gruppen sind aufgrund eines vergleichbaren Blutdruckabfalls nach Ganglienblockade durch Hexamethonium nicht zu vermuten.
Trotz intensiver Forschung ist die Pathogenese der Glaukomerkrankung noch nicht vollkommen verstanden. Verschiedene vaskuläre Faktoren wie Bluthochdruck, eine niedrige okuläre Perfusion und ein nächtlicher Blutdruckabfall wurden als Risikofaktor für die Entstehung und Progression der Glaukomerkrankung identifiziert. Außerdem wurde in den letzten Jahren das obstruktive Schlafapnoe-Syndrom (OSAS) mit der glaukomatösen Sehnervschädigung in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, ob und inwieweit das OSAS einen Einfluss auf die okuläre Durchblutung bei Patienten mit primärem Offenwinkelglaukom hat. Dazu unterzogen sich 46 POWG Patienten einer nächtlichen Polygraphie. Zusätzlich wurden der Blutdruck und der Intraokulare Druck (IOD) alle 3 Stunden von 6 Uhr bis 24 Uhr gemessen. 31 der 46 Glaukompatienten hatten ein OSAS. Die sich daraus ergebende Prävalenz von 68% ist deutlich höher als die in der Normalbevölkerung mit 2-4% zu erwartende Prävalenz. Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den normal schafenden Patienten und den OSAS Patienten im mittleren okulären Perfusionsdruck (mOPD) und im systolischen Blutdruck (SBD). Der diastolische Blutdruck (DBD) und der IOP waren bei den OSAS Patienten signifikant höher. Der mOPD, SBD und DBD waren um 24 Uhr signifikant niedriger als zu allen anderen ermittelten Tageszeiten. Die Glaukomerkrankung wird durch verschiedene Faktoren wie dem Blutdruck, dem Augeninnendruck und der okulären Perfusion beeinflusst. Um die Pathogenese jedoch vollkommen zu verstehen sind weitere Studien und Forschungen nötig.
Die arterielle Hypertonie (aHT) ist einer der Hauptrisikofaktoren für die Entstehung von kardiovaskulären Erkrankungen. Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in Deutschland. Der Zusammenhang zwischen Testosteronkonzentrationen und aHT sowie den jeweiligen Risikofaktoren und dem Risiko der Entstehung kardiovaskulärer Erkrankungen wurde in unterschiedlichen Studien, zum Großteil Querschnittsstudien, untersucht, wobei diese zu widersprüchlichen Ergebnissen kamen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die längsschnittliche Assoziation zwischen Testosteronkonzentrationen und dem Risiko der inzidenten aHT sowie Blutdruckveränderungen über einen Beobachtungszeitraum von fünf Jahren. Datengrundlage bildet die Study of Health in Pomerania (SHIP), eine populationsbasierte Studie im Nordosten Deutschlands. Daraus wurden für die vorliegende Arbeit 1484 Männer im Alter von 20-79 Jahren untersucht. Es erfolgte die Erfassung der Blutdruckwerte und die Bestimmung der Testosteronkonzentration mittels Chemilumineszenz-Immunoassay. Zur statistischen Analyse wurden längsschnittliche Regressionsmodelle verwendet und für Alter, körperliche Aktivität, Alkoholkonsum, Rauchverhalten und Bauchumfang adjustiert. Während des Beobachtungszeitraums stieg die Prävalenz der inzidenten aHT von 50.6% auf 57.1% an. Männer mit einer inzidenten aHT zeigten sowohl zu Beginn als auch am Ende des Beobachtungszeitraums signifikant erniedrigte Testosteronkonzentrationen. Im Gegensatz zu Männern mit höheren Testosteronkonzentrationen war bei Männern mit Testosteronkonzentrationen im niedrigsten Quartil das Risiko einer inzidenten aHT erhöht [odds ratio (OR), 1.19 (95% Konfidenzintervall (CI), 1.10-1.28)]. Darüber hinaus fand sich eine inverse Assoziation zwischen Testosteronkonzentrationen und den einzelnen Blutdruckparametern. Männer mit Testosteronkonzentrationen im niedrigsten Quartil zeigten eine leichte Abnahme des systolischen (-6.01 mmHg) und diastolischen (-2.11 mmHg) Blutdrucks sowie des Pulsdrucks (-3.98 mmHg). Ob Testosteron den Blutdruck direkt über Effekte auf das Endothel der Gefäße oder indirekt über die Beziehung auf die kardiovaskulären Risikofaktoren beeinflusst, kann durch die vorliegende Studie nicht geklärt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass erniedrigte männliche Testosteronkonzentrationen die Entstehung einer inzidenten aHT vorhersagen. Die potenzielle Rolle niedriger Testosteronkonzentrationen als Biomarker für ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko des Mannes muss in weiteren Studien untersucht werden.
Die positive Assoziation zwischen Testosteron, Blutdruck und arterieller Hypertonie bei Frauen
(2013)
Die aHT stellt einen der wichtigsten Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen dar. Der Einfluss der Androgene auf den Blutdruck bei Frauen ist durch bisherige Studien, welche die Assoziation zwischen der Testosteron Serumkonzentration und dem Blutdruck bei Frauen untersuchten, aufgrund von widersprüchlichen Ergebnissen noch unzureichend geklärt. Daher war es Ziel dieser Studie, die Assoziation von Testosteron, Androstendion, freiem Testosteron, Sexualhormon-bindendem Globulin und Blutdruck bei Frauen sowohl im Quer- als erstmals auch im Längsschnitt zu untersuchen. Grundlagen für die Analysen waren die Daten von 1428 Teilnehmerinnen der Study of Health in Pomerania (SHIP), einer bevölkerungsbasierten Studie, die seit 1996 in der Studienregion Nord-Ostvorpommern durchgeführt wird. Um Assoziationen feststellen zu können, wurden multivariate Regressionsmodelle sowohl an der Gesamtpopulation als auch an prä- und postmenopausalen Untergruppen durchgeführt. In der Gesamtpopulation war die Testosteron Serumkonzentration im Querschnitt betrachtet positiv mit Blutdruck assoziiert, allerdings bedingt durch die starke Assoziation in der postmenopausalen Subgruppe. Längsschnittanalysen konnten die im Querschnitt festgestellten Assoziationen bestätigen. Weiterhin waren im Längsschnitt niedrigere Testosteron Serumkonzentrationen mit einem erniedrigten Risiko von prävalenter aHT vergesellschaftet. Niedrige SHBG-Konzentrationen waren mit erhöhtem Risiko von prävalenter aHT in der postmenopausalen Untergruppe und einem erhöhtem Risiko von inzidenter aHT in der Gesamtpopulation assoziiert. Obwohl die genauen Wirkmechanismen der Beeinflussung des Blutdruckes durch Testosteron noch nicht abschließend geklärt sind, scheinen Androgene bei Frauen eine Steigerung des Blutdrucks zu bewirken. Die Kausalität dieser Beziehung muss noch überprüft werden und daher kann Testosteron zum jetzigen Zeitpunkt nur als Risikomarker und nicht als Risikofaktor für erhöhten Blutdruck und aHT bezeichnet werden.
Neue robuste Methoden zur Herzschlagerkennung und zur Quantifizierung der Herzfrequenzvariabilität
(2016)
Für die Analyse der Herzfrequenz ist eine genaue Detektion des Herzschlags aus Rohdaten unerlässlich. Standardmethoden der Herzschlagerkennung sind für elektrische Biosignale konfiguriert worden, die in einem standardisierten klinischen Umfeld erhoben wurden, insbesondere für das Elektrokardiogramm. Im Zuge neuer Möglichkeiten zur Erfassung der Vitalparameter (über Smartphone, drahtlose Möglichkeiten) und zur Reduktion von Falschalarmen im Krankenhaus werden zunehmend robuste Methoden benötigt. Im ersten Kapitel haben wir einen neuen Algorithmus eingeführt, welcher in der Lage ist, unterschiedliche Wellenformen zu verarbeiten und die Informationen aus mehreren gleichzeitig erhobenen Biosignalen zu bündeln. Die Leistungsfähigkeit wurde im Vergleich mit anderen Methoden an freien Datensätzen überprüft und wir konnten uns von der vielfältigen Anwendbarkeit und der Störungsresistenz überzeugen. Im zweiten Kapitel haben wir uns mit der Quantifizierung der Herzfrequenzvariabilität (HRV) beschäftigt und ein neues leicht verständliches Maß eingeführt. Das dafür notwendige Konzept von relativen RR-Abständen wurde diskutiert und die Nutzung zur Artefaktfilterung und zur Klassifikation von Arrhythmiearten aufgezeigt. Vor- und Nachteile klassischer Methoden der HRV haben wir durch einige mathematische Eigenschaften begründet. Im dritten Kapitel der Dissertation haben wir das neue Maß an realen Daten angewendet und die Abhängigkeit der HRV vom Alter der Probanden und von der Herzfrequenz untersucht. Zudem haben wir periodische Strukturen des Streudiagramms von relativen RR-Abständen betrachtet, für die die Atmung ursächlich ist. Als wissenschaftliche Transferleistung wurde abschließend ein freies Programm geschaffen, welches die neuen robusten Methoden umsetzt.
Zum Einfluss von Stoffwechselveränderungen auf die Autoregulation der retinalen Mikrostrombahn
(2010)
Zielstellung: Stoffwechselveränderungen beeinflussen möglicherweise die Parameter der retinalen Gefäße, die mit dem Gefäßanalysegerät (RVA, Imedos Deutschland) gemessen werden. Die Ergebnisse könnten zu einem standardisierten Untersuchungsablauf führen, der die Aussagekraft der retinalen Gefäßanalyse erhöht. Methoden: 40 gesunde Erwachsene im Alter zwischen 18 – 30 Jahren wurden hinsichtlich ihrer endothelialen Funktion der Netzhautgefäße vor und nach einer Mahlzeit gemessen (präprandial; 0,5h und 1,5h postprandial). Blutdruck (diastolisch, systolisch, MAD) und Blutzucker wurden als mögliche Einflußfaktoren definiert. Mit dem Retinal Vessel Analyzer wurde jeweils die dynamische und statische Gefäßanalyse durchgeführt. Die Parameter der der statischen Analyse waren dabei die Durchmesser der Venen und Arterien, sowie der arterio-venöse Quotient (AV- Quotient). Die dynamische Analyse ermittelte die durch Lichtreize hervorgerufene Gefäßreaktionen wie Erweiterung, Verengung und die daraus resultierende Amplitude in Prozent des Grunddurchmessers. Ergebnisse: Während die Blutzuckerwerte 0,5h postprandial anstiegen, verringerten sich die diastolischen Blutdruckwerte. Die statische Gefäßanalyse zeigte einen verringerten venösen Gefäßdurchmesser. Veränderte Stoffwechsellagen verursachten bei der dynamischen Analyse eine postprandiale Zunahme der venösen (p=0,023) und arteriellen (p=0,022) Verengung, sowie der arteriellen Amplitude (p=0,05). Insgesamt waren die Veränderungen der Gefäßparameter eher auf die Blutdruckänderungen als auf die der Blutzuckerwerte nach einer Mahlzeit zurückzuführen. Schlussfolgerung: Veränderungen der Stoffwechsellage beeinflussen die Autoregulation der retinalen Mikrostrombahn. Das Ziel sollte dementsprechend ein standardisierter Messablauf sein, der zu verlässlicheren und vergleichbaren Ergebnissen der retinalen Gefäßanalyse im klinischen Gebrauch führt.
