Podcasts about arteriolen

In dieser Episode versuche ich eine Antwort auf die Frage zu geben, ob das Herz allein den Blutstrom in den großen Gefäßen, also Arterien und Venen steuern kann. Dabei betrachte ich die MIkrozirkulation im Kapillarnetz, Rezeptoren in den Arterien und Venen sowie die Bedeutung von Stickstoffmonoxid für die Durchblutung. Sei gespannt, zu welchem Ergebnis ich komme.

Während über die Blutgefäße mit großem Durchmesser der Bluttransport erfolgt und dabei ein kontinuierlicher Blutstrom entsteht, sind die kleinen Gefäße für die Versorgung der Körperzellen und den Abtransport von Stoffwechsel und Abbauprodukten zuständig. Die kleinsten Gefäße werden auch als Mikrogefäße bezeichnet. Zu ihnen gehören die Arteriolen, Kapillaren und Venolen. Die Kapillaren bilden eine netzartige Struktur, das sogenannte Kapillargebiet. In den Kapillaren erfolgt der Stoff- und Gasaustausch zwischen Blut und dem umliegenden Gewebe. Wenn das Blut über die Arteriolen in das Kapillargebiet kommt, wird es dort verteilt. Dabei sinkt der Blutdruck und das Blut fließt viel langsamer. Da die Kapillaren halbdurchlässige Wände haben, kann der Austausch von Nährstoffen und Gasen erfolgen. Das Blut fließt weiter über die Venolen zu den Venen, wobei Blutdruck und Fließgeschwindigkeit wieder ansteigen.

Die Pathophysiologie des Schädel-Hirn-Traumas folgt einer zweistufigen zeitlichen Dynamik. Im Moment des Traumas entsteht durch die bloße mechanische Schädigung des Hirnparenchyms der primäre Hirnschaden. Gleichzeitig werden sekundäre Mechanismen in Gang gesetzt, die mit einer zeitlichen Verzögerung zum nicht-mechanischen, sekundären Hirnschaden führen. Man geht davon aus, dass die therapeutische Beeinflussung dieser Mechanismen eine Ausdehnung des Hirnschadens verhindern könnte. Als einer dieser Mechanismen wird häufig eine Verminderung der zerebralen Durchblutung angenommen, die zu einer Ischämie des Hirngewebes führt. Da es zahlreiche Berichte über Beobachtungen intravaskulärer, zerebraler Aggregate und Mikrothromben infolge experimenteller oder klinischer Schädel-Hirn-Traumata gibt, wird vermutet, dass ein Zusammenhang zwischen beiden besteht. Dieser konnte auch in früheren Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe hergestellt werden. Um diesen Aspekt eingehend zu untersuchen, führten wir eine Reihe von Experimenten durch, in denen wir Mäuse einem experimentellen Schädel-Hirn-Trauma mittels Controlled Cortical Impact unterzogen und den Einfluss des antiaggregatorisch wirkenden Glykoprotein IIb/IIIa Antagonisten Tirofiban auf verschiedene Parameter der Pathophysiologie des Schädel-Hirn-Traumas untersuchten. Hierzu visualisierten wir mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie zunächst die posttraumatische Dynamik der Thrombozyten-Endothel-Interaktion und der Entstehung adhärierender Aggregate in der zerebralen Mikrozirkulation und überwachten dabei zahlreiche physiologische Parameter. Um eine mögliche Relevanz von Mikrothromben für die Entwicklung des sekundären Hirnschadens zu beleuchten, führten wir weitere Versuche durch, in denen wir den Einfluss der medikamentösen Thrombozytenaggregationshemmung mittels Tirofiban auf die räumliche Ausbreitung der traumatisch hervorgerufenen zerebralen Kontusion, den intrakraniellen Druck und den zerebralen Wassergehalt, ein Maß für das Hirnödem, untersuchten. Dabei konnten wir beobachten, dass in Venen die Thrombozyten-Endothel-Interaktion infolge eines Controlled Cortical Impact-Traumas überwiegend eine Tendenz zur Zunahme zeigte, die jedoch größtenteils nicht statistisch signifikant war. Lediglich für Rhodamin-gefärbte, rollende Thrombozyten ergab sich ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Zeitpunkten. Unter Tirofiban fand sich in der Frühphase nach Trauma eine im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant größere Anzahl CFDA-markierter, rollender Thrombozyten, die jedoch im Zeitverlauf abnahm. Die Aggregatlast, also die Summe der in einem Gefäß vorgefundenen Aggregatgrößen nahm nach dem Trauma zu und ließ sich, ebenso wie die Anzahl adhärierender Aggregate durch Tirofiban teilweise signifikant reduzieren. In Arterien fanden sich keine nennenswerten Befunde zur Thrombozyten-Endothel-Interaktion oder zur Dynamik der Aggregatbildung. Ein möglicher Zusammenhang zwischen Mikrothromben und einer Verminderung der zerebralen Durchblutung konnte in der vorliegenden Arbeit nicht nachgewiesen werden, denn es waren insgesamt kaum nennenswerte Beeinträchtigungen der Durchblutung in den beobachteten Gefäßen zu registrieren. In den Blutgasanalysen am Versuchsende zeigten sich Hinweise auf eine metabolische Azidose. Der mittlere arterielle Blutdruck war während des posttraumatischen Beobachtungszeitraums erhöht, mit einem transienten Höhepunkt während der Initialphase nach dem Trauma. Die Durchmesser der beobachteten Blutgefäße zeigten infolge des Traumas eine Vasodilatation, in den Arteriolen mit einer leichten zeitlichen Verzögerung. Der posttraumatische intrakranielle Druck war unter Tirofiban teilweise etwas niedriger. Das sekundäre Wachstum der durch das Trauma hervorgerufenen Kontusionsnekrose war durch Tirofiban nicht signifikant beeinflussbar, wenn auch die Infusion unmittelbar nach Trauma zu einem etwas niedrigeren Wert führte. Der posttraumatische zerebrale Wassergehalt war unter Tirofiban teilweise signifikant erhöht. Bei der Anwendung gerinnungshemmender Medikamente ist prinzipiell die Gefahr intrakranieller Blutungen in Betracht zu ziehen, insbesondere im Rahmen eines Schädel-Hirn-Traumas. Wir haben in unseren Experimenten kein gesondertes Augenmerk auf Häufigkeit oder Ausmaß möglicherweise auftretender intrakranieller Blutungen gerichtet, so dass hierzu an dieser Stelle keine Aussage möglich ist. Tirofiban diente uns in erster Linie als experimentelles Werkzeug, mit dem bestimmte Aspekte der Pathophysiologie eines Schädel-Hirn-Traumas beleuchtet werden sollten, anstatt es als therapeutische Option in Erwägung zu ziehen.

Thu, 14 Mar 2013 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/15542/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/15542/1/Foerch_Stefan.pdf Förch, Stefan

In der vorliegenden Untersuchung wurde das Gewebe der Zahnpulpa des Schweines im Vergleich mit der Pulpa von Zähnen des Menschen mit verschiedenen histologischen, histochemischen, immunhistochemischen und elektronenmikroskopischen Methoden untersucht. Zahnpulpa von Mensch und Schwein sind sehr ähnlich aufgebaut und bestehen aus verzweigten Fibroblasten und reich entwickelter Matrix, in der erstaunlich viele Blutgefäße und auch Nerven vorkommen. Kleine Unterschiede zwischen den zwei Säugetierarten, wie z.B. vermehrter Kollagengehalt beim Menschen, hängen vermutlich damit zusammen, dass das untersuchte Material vom Menschen mindestens 30 Jahre alten Zähnen entstammte, wohingegen das Material vom Schwein maximal 2 Jahre alten Zähnen entstammte. Beim Schwein wurden keine konstanten Unterschiede im Aufbau der Zahnpulpa von Milch- und Dauerzähnen beobachtet. Die Matrix der Pulpa enthält ein dichtes dreidimensionales Netzwerk aus meistens feinen Kollagenfasern. In der Pulpaperipherie und in der Umgebung von Arterien bzw. Arteriolen und Nerven sind Kollagenfasern besonders konzentriert. Immunhistochemisch bestehen diese Fasern aus Kollagen vom Typ III und Kollagen vom Typ I. Typische retikuläre Fasern lassen sich lichtmikroskopisch nur unbefriedigend und wohl nur teilweise mit den histologischen Silberimprägnationsmethoden nachweisen. Elastische Fasern fehlen in der Matrix. Fibronectin kommt in der gesamten Zahnpulpa vor und ist in der zellreichen Peripherie in reicherem Maße vertreten als im Zentrum der Pulpa. Die Substrathistochemie (PAS-Reaktion, Alcianblau-Färbung) zeigt, dass die Zahnpulpa in mäßigem Umfang neutrale Glykoproteine, aber in reichem Maße anionische Proteoglykane enthält, deren Glykosaminoglykane mehrheitlich Chondroitinsulfat und Dermatansulfat sind. Decorin (= Decoran) kommt in reichem Maße in einem sehr regelmäßigen Lokalisierungsmuster vor, und verbindet in regelmäßigen Abständen benachbarte Kollagenfibrillen. Das Muster der regelmäßigen Brücken aus Glykosaminoglykanketten zwischen Kollagenfibrillen entspricht dem Konzept der „Shape-modules“, das in Bindegewebstypen mit ganz anderen biomechanischen Funktionen, als sie in der Zahnpulpa herrschen, erarbeitet wurde, und das offenbar ganz universell gilt. S-100 und Neurofilament-Protein markieren gut kleine Nerven. Der kationische kupferhaltige Farbstoff „Cupromeronic Blue“ markiert im elektronenmikroskopischen Präparat scharf die Glykosaminoglykane von Proteoglykanen. In der Matrix kommen kollagen- und nicht-kollagenassoziierte Proteoglykane vor. Das typische kollagenassoziierte Proteoglykan ist das Decoran (= Decorin), das in anderen Bindegeweben an d- und e-Bande und z. T. zusätzlich an die a- und e-Bande der D-Periode der Kollagenfibrillen bindet. Die Bindungsstellen können am Kollagen der Zahnpulpa nicht genau ermittelt werden; es scheint aber ein komplexes dreidimensionales Muster vorzuliegen. Sehr häufig wurden in der Zahnpulpa auf Längsschnitten durch Kollagenfibrillen nur eine Decoran-„Brücke“ pro D-Periode beobachtet. Neben Decoran, das die benachbarten Kollagenfibrillen verbindet bzw. auf Abstand hält, kommen Proteoglykane vor, die ringförmig oder parallel oder schräg zur Längsachse der Kollagenfibrillen verlaufen. Nicht-kollagenassoziierte Proteoglykane kommen in unterschiedlicher Größe und Struktur in der Pulpamatrix vor.

Gefäßzellen und Gefäßabschnitte in Arteriolen der Mikrozirkulation reagieren auf endotheliale Autakoide, Gewebsmetabolite und transmurale Druckänderungen nicht als isolierte Einheiten, sondern in koordinierter Art und Weise, was u.a. auf der Ausbreitung von Membranpotentialänderungen über Gap-Junctions entlang der glatten Muskelzellschicht und dem Endothel beruht. Dies ermöglicht die Koordination des Gefäßtonus in parallel und hintereinander liegenden Gefäßabschnitten, was zur aufsteigenden Vasodilatation und der Zunahme der Skelettmuskeldurchblutung bei Arbeit beiträgt. Diese von Nerven unabhängige intra- und intervaskuläre Kommunikation zeigt sich auch bei lokalisierter Stimulation mit bestimmten vasoaktiven Substanzen durch eine sich weit über den Ort der direkten Wirkung schlagartig ausbreitende Gefäßreaktion (conducted vasomotor response). Um die Auslöser von fortgeleiteten Gefäßreaktionen zu untersuchen, wurden Arteriolen des Cremastermuskels in anästhesierten Goldhamstern mittels einer Mikropipette mit einem Mikrobolus (

Verschiedene Wirkmechanismen des endothelialen Autacoids NO sind an unterschiedlichen, experimentellen Modellen beschrieben worden. Es ist aber noch nicht abschließend geklärt, welche Wirkmechanismen von NO in den Widerstandsgefäßen des Kreislaufs (den kleinen Arterien und Arteriolen)tatsächlich funktionell bedeutsam sind. In der vorliegenden Arbeit sollten daher die Wirkmechanismen von NO am Modell der isolierten Widerstandsarterie des Hamsters untersucht werden. Kleine Arterien (Durchmesser 17435µm) aus dem M. quadriceps weiblicher syrischer Goldhamster wurden mikrochirugisch präpariert, in einem Organbad mit Glasmikropipetten kanüliert und dann an beiden Enden mit monofilem Faden druck- und flüssigkeitsdicht befestigt. Im Gefäß wurde ein hydrostatischer Druck von 45mmHg erzeugt. Die glattmuskuläre Ca2+ - Konzentration wurde mit der Fura-2 Methode und der Außendurchmesser des Gefäßes mittels eines Videosystems bestimmt. Zu Beginn des Versuchs wurden die Gefäße mit Noradrenalin vorkontrahiert. Der NO-Donator SNAP induzierte in niedrigen Konzentrationen (0,1 µmol/l) eine langsame Dilatation des Gefäßes ohne signifikante Beeinflussung der glattmuskulären Ca2+ - Konzentration. In niedrigen Dosen dilatiert NO isolierte Widerstandsarterien also nur durch calciumunabhängige Mechanismen, wahrscheinlich durch eine Calciumdesensitivierung des kontraktilen Apparates. Höhere Dosen des NO Donators SNAP (100µmol/l) führten hingegen zu einer zusätzlichen, initialen, schnellen Komponente der Dilatation, die von einem transienten Abfall der Ca2+ - Konzentration ausgelöst wurde. Obwohl die intrazelluläre Ca2+ - Konzentration bereits nach kurzer Zeit den Ausgangswert wieder erreicht hatte, dilatierte das Gefäß weiter. Der zeitliche Verlauf dieser sich anschließenden, zweiten, langsamen Komponente zeigte dabei in Bezug auf Kinetik und Amplitude Ähnlichkeiten zu der langsamen Dilatation, wie sie bereits bei Verwendung von niedrigen SNAP-Konzentrationen beobachtet wurde. Der transiente Abfall der Ca2+ - Konzentration und die damit einhergehende, initiale, schnelle Komponente der Dilatation waren dosisabhängig und vollständig durch Charybdotoxin hemmbar, das hauptsächlich calciumabhängige Kaliumkanäle (BKCa-Kanäle) blockiert. Versuche mit dem L-Typ Calciumkanalblocker Felodipin stützen die Hypothese, daß eine NO-induzierte Aktivierung von calciumabhängigen Kaliumkanälen zur Hyperpolarisation der Zellmembran und schließlich zu einer verringerten Öffnungswahrscheinlichkeit der L-Typ-Calciumkanäle und damit zu einem Abfall des intrazellulären Calciumspiegels führt. Die langsame Komponente der Dilatation, ohne Änderung der intrazellulären Ca2+ - Konzentration, wurde hingegen durch Charybdotoxin nicht beeinflußt. Der transiente Ca2+ - Abfall und die schnelle Komponente der Dilatation kommen also wahrscheinlich durch die Aktivierung von hyperpolarisierenden, calciumabhängigen Kaliumkanälen zustande. Beide Komponenten der NO-induzierten Dilatation waren vollständig durch ODQ, einen Inhibitor der löslichen Guanylatcyclase (sGC), hemmbar. Zwar ist ODQ nicht vollständig spezifisch für die sGC, aber die Versuche legen den Schluss nahe, dass in isolierten Widerstandsarterien des Hamsters die NO-induzierten Calciumabfälle und Dilatationen durch cGMP vermittelt werden. Die Hypothese, dass der „Endothelium Derived Hyperpolarizing Factor“ EDHF eine Cytochrom P450 abhängig gebildete Epoxyeicosatrien-säure (EET) ist, wurde inzwischen durch eine ganze Reihe von pharmakologischen und molekularbiologischen Experimenten untermauert. Allerdings kann auch NO, wie oben beschrieben, glatte Gefäßmuskelzellen durch Hyperpolarisation relaxieren und der Beitrag von EDHF zur agonisteninduzierten Dilatation hängt vom untersuchten Stromgebiet, der Spezies und vor allem der Gefäßgröße ab. Welche Rolle EDHF in den Widerstandsgefäßen des Kreislaufs spielt und über welche zellulären Mechanismen die Wirkungen von EDHF vermittelt werden, ist noch nicht abschließend geklärt. Daher sollten im zweiten Teil der vorliegen-den Arbeit die Wirkmechanismen von EDHF an isolierten, kleinen Widerstandsarterien charakterisiert werden und mit denen des zuvor untersuchten NO verglichen werden. Während auch bei hohen Dosen von NO ein nur transienter Ca2+ - Abfall beobachtet wurde, löste EDHF einen lang anhaltenden Ca2+ - Abfall unter das Ausgangsniveau aus. Der EDHF-induzierte Ca2+ - Abfall und die Dilatation wurden durch ODQ, einen Inhibitor der löslichen Guanylatcyclase, nicht beeinflusst. Während die NO-induzierten Dilatationen im Modell der isolierten Widerstandsarterie des Hamsters vermutlich aus-schließlich durch cGMP vermittelt werden, sind die Effekte von EDHF cGMP-unabhängig. Die beobachteten Effekte von NO und EDHF unterscheiden sich in diesem Modell also grundlegend, denn sie haben verschiedene Charakteristiken und werden durch die Aktivierung von zwei unterschiedlichen Signalketten vermittelt.

In der vorliegenden Arbeit sollten Störungen der zerebralen Mikrozirkulation insbesondere im Hinblick auf die Aktivierung von Leukozyten-Endothelinteraktionen nach der globalen zerebralen Ischämie untersucht werden. Darüber hinaus sollte die Rolle der beiden Mediatoren Platelet-activating factor und Bradykinin bei der Aktivierung der Leukozyten-Endothelinteraktionen aufgeklärt werden. Es sollte dabei auch der Einfluss der Mikrozirkulationsstörungen und der beiden Mediatoren Platelet-activating factor und Bradykinin auf das neurologische Defizit und den ischämischen Hirnschaden berücksichtigt werden. Mit untersucht wurde das therapeutische Potenzial von PAF- und Bradykinin-Rezeptorantagonisten in Hinblick auf die zerebrale Ischämie. Die globale zerebrale Ischämie mit einer Dauer von 15 Minuten wurde an 153 mongolischen Wüstenrennmäusen (Gerbil) durch Verschluss beider Aa. carotides communes induziert. Vor und bis zu drei Stunden nach der Ischämie wurden Aufnahmen der oberflächlichen kortikalen Mikrozirkulation mit der intravitalen Epifluoreszenz-mikroskopie durch ein transdurales Schädelfenster angefertigt. Die Tiere atmeten spontan in Halothan-Maskennarkose, der arterielle Blutdruck wurde kontinuierlich überwacht und die Körpertemperatur mit einer Heizplatte bei 37,0 ̊C gehalten. Mit dem Fluoreszenzfarbstoff FITC-Dextran (MG 150 000) wurden die Gefäße kontrastiert, Rhodamin 6 G diente zur in vivo Anfärbung von Leukozyten. Die Analyse der intravital-mikroskopischen Bilder erfolgte off-line mit einem Computer-unterstützten Bildverarbeitungssystem. Als Parameter wurden die Leukozyten-Endothelinteraktionen, die Durchmesser von Arteriolen und Venolen und die funktionelle Kapillardichte quantitativ beurteilt. Zusätzlich konnte die zerebrale mikrovaskuläre Perfusion durch Messung der arterio-venösen Transitzeit bestimmt werden. Während einer Beobachtungszeit von vier Tagen wurde täglich das neurologische Defizit mit einem Neuroscore und danach histomorphologisch der ischämische Hirnschaden erfasst. Der PAF-Rezeptorantagonist WEB 2170 wurde in zwei verschiedenen Dosierungen, 2 und 20 mg/kg KG, 15 Minuten vor Induktion der Ischämie intravenös injiziert. Der Bradykinin B1-Rezeptorantagonist B 9858, der B2-Rezeptorantagonist CP 0597 und der kombinierte B1/B2-Rezeptorantagonist B 9430 wurden jeweils als Bolus von 18 μg/kg KG 15 Minuten vor der Ischämie i.v. injiziert, gefolgt von einer kontinuierlichen subkutanen Infusion mittels osmotischer Minipumpe in einer Dosierung von 300 ng/kg/min bis zum Ende des Versuchs am Tag vier nach der Ischämie. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit können folgende Schlüsse gezogen werden: Die postischämische Hypoperfusion, die für die Reperfusion nach der globalen zerebralen Ischämie charakteristisch ist, ist weder Folge einer arteriolären Vasokonstriktion noch Folge des Verschlusses von Kapillaren. Nach dem Ende der Okklusion beider Aa. carotides communes ist die Perfusion der kortikalen Kapillaren weitgehend erhalten, das “no-reflow”-Phänomen tritt nach der globalen zerebralen Ischämie mit einer Dauer von 15 Minuten nicht auf. Das Rollen von Leukozyten wurde durch den PAF-Antagonisten nicht beeinflusst. Die Applikation von WEB 2170 mit einer Dosis von 20 mg/kg KG verminderte selektiv die feste Adhärenz von Leukozyten am venolären Endothel in der frühen Reperfusionsphase nach der globalen zerebralen Ischämie. Die Vasomotorik und die zerebrale Durchblutung sind weder unter physiologischen Bedingungen noch während der Reperfusion nach der globalen Ischämie durch den Mediator PAF reguliert. Das neurologische Defizit nach der Therapie mit dem PAF-Antagonisten entspricht dem der Kontrolltiere. Auch der Untergang selektiv vulnerabler Nervenzellen konnte durch die Therapie nicht vermindert werden. Bradykinin vermittelt sowohl das Rollen als auch die feste Adhärenz von Leukozyten am Gefäßendothel. Die selektive Blockade des B1- oder des B2-Rezeptors reduzierte die Leukozyten-Endothelinteraktionen im gleichen Ausmaß. Die kombinierte Blockade beider Bradykininrezeptoren hatte keinen zusätzlichen hemmenden Effekt. Bei Antagonisierung des B2-Rezeptors war der Durchmesser pialer Arteriolen während der frühen Reperfusionsphase um bis zu 27 % reduziert. Daraus lässt sich schließen, dass die Aktivierung des B2-Rezeptors durch Bradykinin nach der globalen Ischämie zur arteriolären Vasodilatation führt. Die Mortalität der Tiere war bei der selektiven Blockade des B1-Rezeptors und bei der kombinierten Blockade beider Rezeptoren signifikant erhöht. Dies deutet darauf hin, dass die Aktivierung des Bradykinin B1-Rezeptors in der Reperfusionsphase nach der globalen Ischämie neuroprotektiv wirkt. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind noch weitgehend unklar, eine Erklärung kann derzeit nicht angeboten werden. Die Entzündungsreaktion nach der globalen zerebralen Ischämie bei der mongolischen Wüstenrennmaus trägt nicht zur Entwicklung des sekundären Hirnschadens bei, ein Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Leukozyten-Endothelinteraktionen und dem neurologischen Defizit oder der Überlebensdauer liegt nicht vor. Die Hemmung der postischämischen Entzündungsreaktion nach der globalen zerebralen Ischämie (z.B. nach kardiopulmonaler Reanimation) beim Menschen erscheint daher wenig sinnvoll. Beide in den Experimenten untersuchten Mediatoren, PAF und Bradykinin, tragen zur Aktivierung der Leukozyten-Endothelinteraktionen bei. Die Antagonisierung beider Mediatoren hat eine teilweise Reduzierung, allerdings nicht eine vollständige Hemmung der Leukozyten-Endothelinteraktionen zur Folge. Weiterführende Untersuchungen an dem von uns verwendeten Modell, z.B. mit der Antagonisierung weiterer Mediatoren (Endothelin, Cytokine) oder der Blockade von Adhäsionsmolekülen (Selektine, Integrine), sollten die Aufklärung des Wechselspiels der zahlreichen potenziellen Mechanismen der Aktivierung von Leukozyten nach der globalen zerebralen Ischämie möglich machen. Darüber hinaus ist der Vergleich der dargestellten Daten mit Ergebnissen aus Experimenten mit einer fokalen, länger andauernden Ischämie wichtig, um die Kenntnisse über die postischämischen Störungen der Mikrozirkulation erweitern zu können. Erst die vollständige Klärung der komplexen und multifaktoriellen pathophysiologischen Prozesse, die bei der zerebralen Ischämie ablaufen, wird eine effektive Therapie des ischämischen Hirnschadens möglich machen.

Zunehmende Kosten und eine steigende Nachfrage nach Fremdblut bei rückläufiger Spendebereitschaft weisen auf die Notwendigkeit von Blutersatzstoffen hin. Bei kritischen Hämoglobinwerten werden beim Einsatz von kristalloiden und/oder kolloidalen Infusionslösungen zur Wiederherstellung der Makrohämodynamik und des Sauerstofftransportes nur unbefriedigende Ergebnisse erzielt. Die in den letzten Jahren entwickelten künstlichen Hämoglobinlösungen weisen bisher positive Ergebnisse auf in Bezug auf die Makrozirkulation. Der Einfluß dieser Lösungen auf die Mikrozirkulation ist derzeit noch wenig untersucht worden. Aus diesem Grunde wurde am Institut für Chirurgische Forschung eine experimentelle Studie am validierten Rückenhautkammermodel am Syrischen Goldhamster durchgeführt. In dieser Studie wurden die Auswirkungen des künstlichen Sauerstoffträgers DCLHbTM auf die Mikrozirkulation und die Gewebeoxygenierung mit unterschiedlich lang gelagerten Erythrozytenkonzentraten verglichen. Als Modell diente die Rückenhautkammer am Syrischen Goldhamster. Zur Untersuchung der Mikrozirkulation diente das Intravitalmikroskop. Insgesamt beinhaltet dieser Teil der Studie 5 verschiedene Gruppen mit je 8 Versuchstieren (DCLHbTM n=8; Syngenes Vollblut n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 1 Tag gelagert n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 11-14 Tage gelagert n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 24-28 Tage gelagert n=8). Die Gewebeoxygenierung wurde unter Zuhilfenahme der Mehrdraht-Oberflächensonde analysiert. Diese Messung erfolgte in 4 weiteren Gruppen von 7 bzw. 8 Versuchstieren. (DCLHbTM n=8; Syngenes Vollblut n=8; Syngene Erythrozytenkonzentrate 1 Tag gelagert n=7; Syngene Erythrozytenkonzentrate 24-28 Tage gelagert n=7). Die Applikation der entsprechenden Blutkonzentrate erfolgte durch isovolämische Austauschtransfusion. Die folgenden mikrozirkulatorischen Parameter wurden mit Hilfe der Intravitalmikroskopie quantitativ erfaßt: Gefäßdurchmesser, postkapilläre venoläre Blutfließgeschwindigkeit, Funktionelle Kapillardichte, Leukozyten/Endothel-Interaktion, Extravasation, Scherrate. Zur Beurteilung der Makrohämodynamik wurden kontinuierlich der mittlere arterielle Blutdruck und die Herzfrequenz aufgezeichnet. Zur Beurteilung der lokalen Gewebe-Sauerstoffversorgung wurden für jede der 4 untersuchten Gruppen PO2-Summenhistogramme erstellt.Im Bereich der mikrozirkulatorischen Parameter arteriolärer und postkapillärer venolärer Gefäßdurchmesser traten weder in der DCLHbTM - noch in der Gruppe der 24-28 Tage lang gelagerten Syngene Erythrozytenkonzentrate wesentliche Veränderungen auf. In den übrigen Versuchsgruppen nahm der Gefäßdurchmesser gering, jedoch statistisch signifikant zu. In keiner der zu untersuchenden Gruppen kam es zu einem signifikanten Anstieg der postkapillären venolären Blutfließgeschwindigkeit. Die ermittelten Werte der rollenden, adhärenten sowie nicht adhärenten Leukozyten waren starken jedoch statistisch nicht signifikanten Schwankungen unterworfen. In Bezug auf die endotheliale Integrität waren geringe Zunahmen der arteriolären als auch der postkapillären venolären Extravasation zu erkennen. Statistisch signifikante Unterschiede wurden innerhalb der Arteriolen nur in der Gruppe 11-14 Tage gelagerte Syngene Erythrozytenkonzentrate festgestellt. Die Extravasation aus postkapillaren Venolen erreichte in der Gruppe Syngenes Vollblut statistisch signifikante Werte. Die Funktionelle Kapillardichte nahm statistisch signifikant ab in der Gruppe DCLHbTM. Diese Reduktion war in den anderen Versuchsgruppen nicht zu beobachten. Dagegen nahm die Scherrate lediglich in der Gruppe der 14 Tage lang gelagerten Syngenen Erythrozytenkonzentrate statistisch signifikant ab. Der Einfluß von DCLHbTM auf die Makrohämodynamik bewirkte einen sofortigen signifikanten Anstieg des mittleren arteriellen Blutdruckes bei konstanter Herzfrequenz. In den übrigen Versuchsgruppen kam es zu keinen wesentlichen Änderungen der Makrohämodynamik. Nach Hämodilution mit DCLHbTM trat während des Versuches eine tendenzielle Verbesserung der Gewebeoxygenierung auf. Bei Blutersatz durch frisches Syngenes Vollblut bzw. 1 Tag lang gelagerte Syngene Erythrozytenkonzentrate verbesserte sich der Gewebesauerstoffpartialdruck signifikant. In der Gruppe der 24-28 Tage lang gelagerten Syngene Erythrozytenkonzentrate verbesserte sich die Gewebeoxygenierung nicht. Faßt man die gesamten hier erhobenen Daten der Intravitalmikroskopie und der Gewebesauerstoff-Partialdrücke zusammen, so läßt sich folgende Aussage treffen: ohne wesentliche Beeinflussung und negative Auswirkung auf die Mikrozirkulation führt der Austausch von Syngenem Vollblut, bzw. frischen Erythrozytenkonzentraten zu einer Verbesserung der Gewebeoxygenierung des Skelettmuskels. Sowohl der Austausch von 24-28 Tage gelagerten Syngenen Erythrozytenkonzentraten und der von DCLHbTM bewirkttendenziell eine Verbesserung der Gewebe-pO2-Partialdrücke. Daraus läßt sich ableiten, daß die Transfusion von frischen Erythrozytenkonzentraten nach wie vor die optimale Versorgung der Gewebeoxygenierung darstellt. Dennoch beinhalten die künstlichen Hämoglobinlösungen eine wirksame Möglichkeit zur Aufrechterhaltung des Sauerstofftransportes. Speziell die von Blutgruppen unabhängige, quasi infektfreie künstliche Hämoglobin-Lösung wäre von großer Bedeutung für die Notfallmedizin.

96 Der hepatische Ischämie-Reperfusionsschaden stellt ein relevantes klinisches Problem nach Lebertransplantation und Leberteilresektion sowie nach hämorrhagischem Schock dar. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, daß Thrombozyten an der Ausbildung des hepatischen Ischämie-Reperfusionsschadens beteiligt sind. Bislang liegt jedoch keine Studie vor, in welcher die Mechanismen der Interaktion von Thrombozyten mit dem postischämischen hepatischen Endothel in vivo analysiert wurden. Insbesondere ist nicht geklärt, inwiefern diese Interaktion die Induktion und den Schweregrad des hepatozellulären Schadens beeinflußt. Ziele der Studie waren daher (1) die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion nach hepatischer I/R mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie systematisch in Abhängigkeit von der Ischämie- und Reperfusionszeit quantitativ zu analysieren, (2) zu untersuchen, welche Mechanismen die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion in der Leber vermitteln und (3) zu analysieren, welchen Einfluß diese Interaktion auf den Ischämie-Reperfusionsschaden der Leber hat. An einem etablierten murinen Modell der warmen hepatischen Ischämie-Reperfusion wurde die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion mittels intravitaler Videofluoreszenzmikroskopie untersucht. Thrombozyten wurden von separaten syngenen Spendertieren isoliert, ex vivo mit Rhodamin-6G markiert, intravenös zu den jeweiligen Reperfusionszeitpunkten appliziert und bezüglich ihrer Interaktion mit dem Endothel der hepatischen Mikrogefäße quantitativ analysiert. Zur begleitenden Analyse des hepatischen Ischämie-Reperfusionsschadens wurden die sinusoidale Perfusionsrate, die Aktivität der Leberenzyme GOT/GPT im Serum und die Apoptosemarker Caspase-3- Aktivität und Anzahl TUNEL-positiver Zellen im Lebergewebe bestimmt. Durch Verwendung P-Selektin-defizienter Tiere (sowohl Thrombozytenspender als auch Thrombozytenempfänger) wurde die Rolle von endothelialem vs. thrombozytärem PSelektin für die Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion untersucht. Des weiteren wurde versucht, durch Applikation eines Fibrinogen-Antikörpers die differentielle Bedeutung von Thrombozyten im Vergleich zu Leukozyten an der Ausbildung des Organschadens der Leber nach I/R in vivo aufklären. Es konnte gezeigt werden, daß hepatische Ischämie-Reperfusion eine Interaktion von Thrombozyten mit dem Endothel in präsinusoidalen Arteriolen, Sinusoiden und postsinusoidalen Venolen induzierte. Das Ausmaß dieser Interaktion war von der Ischämiedauer abhängig, während hingegen die Reperfusionsdauer keinen wesentlichen Einfluß hatte. Die vermehrte Thrombozytenadhäsion ging mit einem signifikanten Anstieg des mikrovaskulären und zellulären Organschadens einher. Untersuchungen an P-Selektin-defizienten Tieren demonstrierten, daß das endotheliale und nicht das thrombozytäre P-Selektin das Rollen und die nachfolgende Adhärenz von Thrombozyten in Arteriolen und Venolen der Leber vermittelte. Darüberhinaus war der postischämische Organschaden in P-Selektin-defizienten Tieren signifikant reduziert. Mittels der Blockade von Fibrinogen während der Reperfusionsphase konnte gezeigt werden, daß Fibrin(ogen) die postischämische Thrombozytenadhäsion vermittelte, an der Leukozytenadhärenz jedoch nicht beteiligt war. Die selektive Hemmung der Thrombozyten-Endothelzell-Interaktion führte zu einer signifikanten Reduktion des mikrovaskulären Schadens sowie der Apoptoseinduktion in der Leber nach Ischämie- Reperfusion. Somit demonstriert diese Studie erstmals in vivo, daß den Thrombozyten bei der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens eine wichtige Bedeutung zukommt.