Podcasts about reperfusionsphase

Die Lungentransplantation stellt nach wie vor die Therapie der Wahl für terminale Lungenerkrankungen dar. Zwar steigt die Zahl der Lungentransplantationen kontinuierlich an, doch ebenso die Zahl der Neuanmeldungen. So besteht immer noch eine deutliche Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage. Eine Möglichkeit zur Erweiterung des Spenderpools ist die Einbeziehung marginaler Spender, da durch die harten Spenderkriterien nur ca. ein Viertel der vorhandenen Lungen transplantiert werden können. In Ansätzen wird dies zwar bereits praktiziert, doch sind die Transplantationszentren aufgrund des möglichen Transplantatversagens sehr zurückhaltend. Da ein großer Teil der potentiellen Organspender Verkehrstote mit marginalen Organen sind, wäre deren Einbeziehung ein großer Fortschritt für die Transplantationschirurgie. Eine exaktere Differenzierung des aktuellen Bewertungssystems der „erweiterten Spenderkriterien“ ist wünschenswert. Vorschädigungen der Spenderorgane durch einen Ischämie-Reperfusionsschaden werden bisher nicht ausreichend erfasst, und vermeidlich adäquate Spenderlungen überraschen daher durch ein schlechtes outcome. Ein weiteres ungelöstes Problem ist das primäre Transplantatversagen. Mit einer Inzidenz von 30 % und einer Mortalität bis zu 40 % stellt es eine sehr ernst zu nehmende Komplikation dar. Vor allem das outcome nach Transplantation vorgeschädigter Lungen könnte hiervon negativ beeinflusst werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss der Aminosäure L-Arginin auf die Funktion vorgeschädigter Spenderlungen zu untersuchen. Dies wurde am Modell einer Einzellungentransplantation am Hausschwein durchgeführt. Es wurden 3 Gruppen (n = 6) gebildet. Neben einer Kontrollgruppe gab es eine Schock- sowie eine Therapiegruppe. Bei den Spendertieren der zwei letzteren Gruppen wurde ein schwerer hämorrhagischer Schock mit anschließender Resuscitation durchgeführt. Nach Beendigung des insgesamt 5-stündigen Messzeitraumes wurden die Lungen flushkonserviert und 18 Stunden hypotherm gelagert. Die Empfängertiere der Therapiegruppe erhielten kurz vor Reperfusion einen i.v. Bolus der Aminosäure sowie eine 2-stündige Applikation via Perfusor. Nach Transplantation wurden über 6 Stunden Parameter des Gasaustausches sowie der Hämodynamik zur Beurteilung der Transplantatfunktion gemessen. Des Weiteren erfolgten nach Beendigung des Messzeitraumes eine bronchoalveoläre Lavage, sowie die Gewinnung von Gewebe für histologische Untersuchungen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass durch die Substitution der Aminosäure L-Arginin in der frühen Reperfusionphase eine Transplantatverschlechterung trotz Vorschädigung der Spenderlunge verhindert werden konnte. Es zeigte sich im Vergleich zur Schockgruppe eine deutliche und zum Teil signifikante Verbesserung der Transplantatfunktion. Es kam unter anderem zu einer Verbesserung der endothelialen Integrität mit Reduzierung der Schrankenstörung und Verminderung einer intraalveolären Ödembildung. So zeigte sich eine konsekutive Verbesserung der Mikrozirkulation mit Abnahme der pulmonalen Shuntfraktion und gebessertem Gasaustausch. Die durch Vorschädigung entstandene erhöhte Anzahl an reaktiven Sauerstoffspezies konnte durch L-Arginin reduziert werden. Konsekutiv kam es in der Therapiegruppe zu vermindertem oxidativen Stress mit erniedrigter Lipidperoxidation. Eine vermehrte Leukozytenakkumulation im Transplantat wurde verhindert. Auch der als „distant organ injury“ bezeichnete Kollateralschaden der Nativlunge konnte durch L-Arginin positiv beeinflusst werden. Es ergab sich eine verbesserte Nativlungenfunktion, sowie eine Reduzierung der Leukozytenrekrutierung ins Lungengewebe. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Therapie mit L-Arginin nicht nur positive Effekte auf das primäre Transplantatversagen bei optimalen Spender / Empfänger Konstellationen hätte, sondern auch Zugang zu einem bis dato ungenutzten Spenderpool bedeuten könnte. Gerade bei Verkehrstoten, die oftmals in Folge von Traumata versterben, wäre ein Einsatz von L-Arginin in der frühen Reperfusionsphase beim Empfänger zur Verbesserung der Transplantatfunktion denkbar. Weitere Untersuchungen der Effekte auf den Empfänger mit längeren Beobachtungszeiträumen und postoperativen Langzeitverläufen werden erforderlich sein, um die in unserer Arbeit gezeigten positiven Ergebnisse weiter verifizieren zu können.

Da die Magnetresonanztomographie (MRT) in der Forschung und Diagnostik immer mehr an Bedeutung gewinnt, war es das Ziel dieser Arbeit, die MRT an verschiedenen Herzinsuffizienzmodellen einer Maus mittels klinischem Scanner zu etablieren und Referenzwerte zu erstellen. Es wurden gesunde Wildtyp-Mäuse untersucht und solche, bei denen zuvor ein Myokardinfarkt durch ein Ischämie/Reperfusionsmodell bzw. Dauerokklusionsmodell erzeugt wurde. Durch Ligierung der linken Koronararterie wurde der Myokardinfarkt hervorgerufen. Bei einer Gruppe schloss sich der Ischämie von 30 Minuten eine Reperfusionsphase von neun Tagen an, bei der anderen Gruppe wurde eine Dauerokklusion vorgenommen, die über einen Zeitraum von neun Tagen bestehen blieb. Vor und nach dem chirurgischen Eingriff wurden alle Tiere mittels Ultraschall untersucht. Ein 1,5 Tesla Scanner diente nachfolgend zur Untersuchung der Mäuse. Abschließend wurden die Herzen der Mäuse entnommen, mit 2,3,5-Triphenyltertrazolium-Chlorid (TTC) gefärbt, in ca 1 mm dicke Scheiben geschnitten und fotografiert. Die Infarktgröße wurde durch ein Computerprogramm ermittelt. Ein anderer Teil dieser Arbeit bestand in der Untersuchung von Mäusen, bei denen das Muscle LIM Protein (MLP) ausgeknockt war. MLP spielt eine wichtige Rolle bei der Organisation der Kardiomyozyten. Homozygote Knockouts entwickeln bei Geburt eine dilatative Kardiomyopathie, die mittels Ultraschall und MRT untersucht werden sollte. Sowohl die Werte der Echokardiographie, als auch die der MRT waren post operationem deutlich herabgesetzt, und korrelierten miteinander. Die Kontrollgruppe zeigte eine Verkürzungsfraktion (FS) von 38 ± 1,10 % und eine Auswurffraktion (EF) von 56,86 ± 8,62 %. Die Gruppe der reperfundierten Mäuse zeigte eine FS von 38,89 ± 1,15 % vor und 17,39 ± 6,28 % nach der Operation. Im MRT ergab sich für diese Gruppe eine Auswurffraktion von 54,06 ± 3,09 %. Für die Gruppe der Mäuse, bei der eine Dauerokklusion vorgenommen wurde, ergab sich bei der FS ein Wert von 38,67 ± 1,24 % vor und 11,31 ± 2,60 % nach der Operation und eine EF von 23,3 ± 9,86 %. Für die Mäuse des MLP-Stammes ergaben sich eine FS von 16,22 ± 2,90 % und eine EF von 29,95 ± 5,28 %. Sie wiesen vergrößerte Herzkammern bei gleichzeitiger Ausdünnung der Kammerwände auf. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass eine 30-minütige-Ischämiezeit einen zu kleinen Infarkt erzeugt, als dass dieser von einem 1,5 Tesla MRT erkannt werden könnte. Veränderungen am Herzen, die durch eine Dauerokklusion hervorgerufen werden oder bei MLP-Knockouts bestehen, sind hingegen durch die MRT deutlich darstellbar. Diese beiden Modelle bieten sind demnach für weitere Forschungen an.

Das Pringle-Manöver wird seit fast 100 Jahren zur Vermeidung stärkerer Blutverluste bei Leberteilresektionen eingesetzt. Dagegen ist die ischämische Präkonditionierung ein erstmals vor ca. 30 Jahren beschriebenes Verfahren, um Organe vor Ischämie-Reperfusionsschäden zu schützen. Diese prospektive, randomisierte klinische Studie berichtet über die intraoperativen hämodynamischen Effekte des Pringle-Manövers und der ischämischen Präkonditionierung im Rahmen elektiver Leberteilresektionen. Der Studie liegt die Frage zugrunde, ob eine zusätzliche Ischämie und Reperfusion, die für die ischämische Präkonditionierung notwendig sind, nicht zu einer zusätzlichen und womöglich schwerer beherrschbaren hämodynamischen Situation führen. Die hier präsentierten Ergebnisse zeigen, dass das Pringle-Manöver zur Leberteilresektion eine Verringerung des Blutverlustes während der Leberoperation ermöglicht. Dieser positive Aspekt wird durch eine arterielle Hypotonie in der Reperfusionsphase als Folge einer systemischen Vasodilatation geschmälert. Eine Vorbehandlung der Leber mit der ischämischen Präkonditionierung mildert die unerwünschte postischämische makrohämodynamische Reperfusionsreaktion ab gezeigt durch einen geringeren Bedarf an Vasopressoren ( Noradrenalin). Darüber hinaus hebt die ischämische Präkonditionierung die blutsparende Wirkung des Pringle-Manövers nicht auf, sondern schützt die Leber vor einer Schädigung durch die warme Ischämie-Reperfusion. Somit gewährleistet die ischämische Präkonditionierung zum einen eine bessere intraoperative Kreislaufstabilität und zum anderen anti-ischämische, hepatoprotektive Wirkungen, ohne den Vorteil des Pringle-Manövers, den intraoperativen Blutverlust zu reduzieren, zu beeinträchtigen.

Experimentelle Untersuchungen konnten zeigen, dass es beim Schlaganfall in der Reperfusionsphase zu einer Schädigung der Basalmembran und zu einem Zusammenbruch der mikrovaskulären Integrität kommt. Dies kann zu einer intrazerebralen Hämorrhagie mit zusätzlichen neurologischen Schäden führen. Die systemische Thrombolyse mit rekombinantem Gewebe-Plasminogen-Aktivator (rt-PA) zielt auf die Fibrinolyse des Thrombus, der das Hirngefäß verschließt, um den zerebralen Blutfluß wiederherzustellen und den Infarkt zu verkleinern. Jedoch haben klinische Studien gezeigt, dass die Thrombolyse die Gefahr einer intrazerebralen Blutung steigert. Klinische und experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass eine postischämische Hypothermie das Infarktvolumen verkleinern kann. Der postulierte Wirkungsmechanismus einer Hypothermie ist die Verminderung der Aktivität unspezifischer und spezifischer proteolytischer Systeme (z.B. endogene Plasminogenaktivatoren (u-PA und t-PA) oder die Matrix-Metallo-Proteinasen MMP-2 und MMP-9). Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluß einer postischämischen Hypothermie auf die Basalmembran der Hirngefäße nach einer zerebralen Ischämie mit Reperfusion zu untersuchen und mögliche Schädigungsmechanismen darzulegen. Hierzu wurde bei narkotisierten, beatmeten Ratten eine 3-stündige transiente fokale zerebrale Ischämie mit 24-stündiger Reperfusion erzeugt. Postischämisch wurde durch extrakorporale Kühlung eine 24-stündige milde bis moderate Hypothermie erzeugt und mittels Temperatursonde ständig gemessen und überwacht. Nach Beendigung des Versuches wurden die Hirne entnommen und einer volumetrischen, immunohistochemischen und biochemischen Aufarbeitung und Auswertung zugeführt. Es konnte gezeigt werden, dass eine postischämische Hypothermie die Degradation der Basalmembran zum großen Teil verhindert und die Infarktgröße signifikant reduziert. Gleichzeitig kommt es durch diesen strukturellen Erhalt der Basalmembran zu einem funktionellen Erhalt der Integrität und zu einer Verminderung der Extravasation von korpuskulären und nichtkorpuskulären Blutbestandteilen. Zusätzlich konnte eine mögliche Ursache für die Degradation der Basalmembran und den Verlust der mikrovaskulären Integrität aufgezeigt werden. Die postischämische Hypothermiebehandlung verhinderte die Steigerung der Aktivität der Plasminogen-Aktivatoren u-PA und t-PA und der Matrix-Metallo-Proteinasen MMP-2 und MMP-9. Wir schließen aus den vorliegenden Untersuchungen, dass eine postischämische Hypothermie das Risiko des Auftretens einer Hämorrhagie als gefürchtete Komplikation nach einer zerebralen Ischämie senken kann. Dies gewinnt zusätzlich an Bedeutung, da die therapeutische Anwendung der systemischen Thrombolyse die Gefahr des Auftretens einer Hämorrhagie steigert. Eine systemische Thrombolyse in Kombination mit einer Hypothermie wäre eine mögliche Therapieoption, um die Gefahr des Auftretens einer intrazerebralen Blutung zu vermindern. Der genaue Pathomechanismus ist jedoch nach derzeitigem Kenntnisstand unklar. Deshalb sind vor der Anwendung beim Menschen noch weitere experimentelle und klinische Studien notwendig.

In einem in vivo Modell der Kaninchenlunge wurde intravitalmikroskopisch der Einfluss von inhaliertem NO auf die pulmonale Thrombozytenkinetik untersucht.Hierbei ergaben sich folgende wesentliche Ergebnisse: 1. Pulmonale I/R induziert eine ausgeprägte Retention von Thrombozyten in Alveolarkapillaren. 2. Die Beatmung unter Zusatz von NO zum Atemgas während der Reperfusionsphase konnte die Retention von Thrombozyten wirkungsvoll unterdrücken. 3. Die mikrohämodynamischen Parameter unterschieden sich nicht zwischen den Versuchsgruppen. Mit dieser Studie konnte erstmals in vivo gezeigt werden, das I/R der Lunge eine massive Retention von Thrombozyten in der pulmonalen Mikrozirkulation auslöst. Aus den Ergebnissen dieser beiden Studien ergeben sich somit folgende Schlussfolgerungen: Inhaliertes Stickstoffmonoxid unterdrückt in der pulmonalen Mikrozirkulation die Adhärenz aktivierter Thrombozyten und auch die Adhärenz von Thrombozyten am postischämischen alveolären und venolären Endothel. Da diese Befunde nicht durch mikrohämodynamische Veränderungen bedingt sind, muss ein direkter Einfluss von iNO auf die Adhärenzeigenschaften sowohl des Endothels wie auch der Thrombozyten angenommen werden.

Im Rahmen des Wissenszuwachses der molekularen Pathophysiologie des Myokardinfarktes konnte in der Vergangenheit gezeigt werden, dass ein Zusammenhang zwischen Thrombozytenadhäsion an freiliegendes Kollagen der Gefäßwand, Thrombozytenaktivierung mit daraus resultierender Thrombembolisierung und schließlich Ausdehnung des durch die Ischämie geschädigten Bereiches besteht. GPVI wird in der aktuellen Literatur als der wesentliche thrombozytäre Oberflächenrezeptor für Kollagen beschrieben: durch die initiale Adhäsion über GPVI kommt es zur Thrombozytenaktivierung und zur Thrombusbildung. Das Ziel dieser Studie war es zum einen, erstmals in einem murinen Ischämie-Reperfusions-Modell den Einfluss des GPVI auf das Infarktgeschehen am Myokard zu untersuchen. Weiterhin sollte der therapeutische Nutzen des soluble GPVI-Fc, einer löslichen klonierten Form des GPVI-Rezeptors, für die Therapie und Prophylaxe eines Myokardinfarktes im Tiermodell geprüft werden. Dazu wurde je einer Gruppe von 10 männlichen Mäusen des Stammes C57Bl/6J mit einen Körpergewicht von 20 bis 30 g eine Stunde prae-interventionell (intravenös) und 12 h (intraperitoneal) nach der künstlich hervorgerufenen Ischämie 100 µg soluble GPVI-Fc bzw. Kontroll-Fc appliziert. Sodann wurden die Tiere mit MMF und zur Erhaltung mit Isofluran anästhesiert. Nach intratrachealer Intubation und lateraler inter-kostaler Thorakotomie im 4. Interkostalraum erhielten beide Gruppen für 30 Minuten eine partielle Myokardischämie durch vollständige Ligatur der linken Koronararterie. Nach 24 Stunden anschließender Reperfusionsphase wurden die Tiere erneut anästhesiert, euthanasiert und die Herzen entnommen. Diese wurden mit 2,3,5-Triphenyltetrazolium-Chlorid (TTC) und Evansblue so gefärbt, dass Area at risk (AAR), Infarkt (I) und Area not at risk (AnAR) unterschieden werden können. Anschließend wurden die Herzen geschnitten und die ca. 1mm starken Schnitte photographiert, um die Infarktgröße planimetrisch zu bestimmen. Außerdem wurde die Herzfunktion beider Gruppen prae- und postoperativ echokardiographisch untersucht. Trotz gleichgroßer Area at risk beider Gruppen konnte in der Soluble-GPVI-Fc-Gruppe die planimetrisch ermittelte Infarktgröße I/AAR (16,17±11,31%) gegenüber der Fc-Kontrollgruppe (31,12 ±13 %) signifikant (Signifikanzniveau p=0,019) reduziert werden. Bei der Echokardiographie war allerdings kein signifikanter Unterschied in der Herzfunktion beider Gruppen festzustellen. Die in dieser Studie erreichte Reduktion der Infarktgröße durch die beschriebene Intervention zeigt erstmals die Möglichkeit eines therapeutischen Nutzens für soluble GPVI-Fc durch Blockade der initialen Thrombozytenadhäsion und Aktivierung der Thrombozyten für die Prävention und Behandlung des Myokardinfarktes auf.

Der hohe Anteil verfetteter Lebern bei Patienten in der Leberchirurgie und unter potentiellen Spenderorganen für die Lebertransplantation unterstreicht die klinische Relevanz, protektive Mechanismen gegen Ischämie-/ Reperfusionsschäden (IRS) in vorgeschädigten Lebern zu entwickeln. Da zwischen dem Grad der Verfettung einer Leber und dem Ausmaß des IRS ein direkter Zusammenhang gesehen wird, sollte in dieser experimentellen Arbeit zunächst die Auswirkung des IRS auf die moderat verfettete Leber im Vergleich zur normalen Leber untersucht werden. Anschließend galt es, den Effekt der Ischämischen Präkonditionierung (IPC) als protektive Strategie gegen den IRS an beiden Modellen einander gegenüberzustellen. Modell: Hierzu wurden Zuckerratten verwendet, welche im heterozygoten Phänotyp normale Lebern aufweisen, im homozygoten Phänotyp eine moderate Fettleber entwickeln. Sowohl für normale als auch verfettete Lebern gab es drei Untergruppen mit je 6 Tieren. Neben scheinoperierten Tieren (Sham-Gruppe), gab es eine Kontrollgruppe mit 60 Minuten selektiver Ischämie des linken Leberlappens und 120 Minuten Reperfusion. In der IPC-Gruppe wurde noch eine jeweils 10-minütige Ischämie- und Reperfusionsphase vorangeschaltet. Untersucht wurde die Mikrozirkulation unter Verwendung eines Intravitalmikroskops zur Beurteilung der Sinusoidweiten und –perfusionsraten, sinusoidales und venoläres Verhalten von Leukozyten und die Aktivität von Kupffer-Zellen. Des weiteren erfolgte die Enzymdiagnostik zur Bestimmung der hepatozellulären Integrität, die Messung von GSH-/ GSSG-Spiegeln zur Beurteilung des Redoxstatus, die Kollektion von Galle zur Beurteilung der hepatozellulären Funktionalität. Zum Versuchsende wurden Leberproben für licht- und elektronenmikroskopische Aufnahmen und die Bestimmung des intrazellulären GSH-Gehaltes entnommen. Ergebnisse: Der Vergleich normaler Lebern mit moderat verfetteten Lebern zeigte in allen Parametern eine deutliche Aggravation des hepatozellulären Schadens nach I/R. Das Prinzip der Ischämischen Präkonditionierung zeigte sich in beiden Modellen als wirksame Strategie zur Reduktion des durch Ischämie und Reperfusion verursachten hepatozellulären Schadens. Lediglich in Bezug auf die hepatozelluläre Funktionalität konnte die IPC in verfetteten Lebern keine schützende Wirkung ausüben. Die Auswertung bezüglich des Redoxstatus ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Gruppen. Schlussfolgerung: IPC erwies sich als geeignete protektive Strategie gegen die Entwicklung von IRS in moderat verfetteten Lebern. Der Wirkungsmechanismus bleibt weiterhin unklar, ein protektiver Einfluss des Redoxsystem konnte nicht beobachtet werden.

Die vorliegende Arbeit hat die Bedeutung von Leukozyten-Endothelinteraktionen bei der globalen zerebralen Ischämie zum Thema. Weiße Blutkörperchen besitzen ein enormes pathophysiologisches Potenzial, das bei Überaktivierung oder Fehlregulation für viele Symptome von Patienten mit entzündlichen Erkrankungen und für den Untergang von Gewebe verantwortlich ist. Leukozyten sind Mediatorzellen des sekundären Gewebeschadens bei der Ischämie und nachfolgenden Reperfusion, wie für viele Organe gezeigt wurde. Auch bei der globalen zerebralen Ischämie wird eine pathogenetische Rolle von Leukozyten – bislang kontrovers – diskutiert. Zahlreiche Befunde sind aus klinischen und experimentellen Studien hervorgegangen, die sowohl für als auch gegen eine Beteiligung von aktivierten Leukozyten am ischämischen Hirnschaden sprechen. Die Bedeutung von Leukozyten-Endothelinteraktionen und von Veränderungen der zerebralen Mikrozirkulation sind in diesem Zusammenhang nach wie vor nicht geklärt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, das Verhalten von Leukozyten und die zerebrale Mikrozirkulation bei der globalen zerebralen Ischämie zu untersuchen, einschließlich der morphologischen und funktionellen Auswirkungen von pathologischen Veränderungen. Für diese Untersuchungen wurde erstmals ein chronisches Modell der globalen zerebralen Ischämie mit Mongolischen Wüstenrennmäusen etabliert, das die Quantifizierung von Parametern der Mikrozirkulation, insbesondere von Leukozyten-Endothelinteraktionen, ermöglichte, sowie von funktionellen Defiziten und von Nervenzelluntergängen. Die Präparation eines geschlossenen Schädelfensters mit Erhalt einer intakten Dura mater und die einfache, wenig traumatische, extrakranielle, reversible Unterbindung beider Halsschlagadern zur Induktion der Ischämie erlaubte das Überleben der Versuchstiere. Somit konnte die intravitale Fluoreszenzmikroskopie zur Analyse der zerebralen Mikrozirkulation mit der Erhebung morphologischer Parameter anhand histologischer Untersuchungen und von funktionellen Defiziten bei denselben Versuchstieren unter chronischen Bedingungen kombiniert werden. Die beidseitige, 15-minütige Karotisokklusion führte zur ausgeprägten Ischämie des Großhirns gefolgt von einer, auch in anderen Untersuchungen beschriebenen, typischen postischämischen Hyper- und verzögerten Hypoperfusion des Gehirns. Diese Änderungen der Hirndurchblutung konnten in enger Korrelation mit Laser-Doppler Fluxmetrie und Bestimmung der arteriovenösen Transitzeit bestätigt werden. Die einfache Berechnung der arteriovenösen Transitzeit wurde als Verfahren validiert die regionale Durchblutung wiederholt und ohne Traumatisierung durch Intravitalmikroskopie zu bestimmen. Die globale zerebrale Ischämie führt zu einer eher kurzen Aktivierung von Leukozyten-Endothelinteraktionen mit stetem Anstieg der Zahl rollender und adhärenter Leukozyten in postkapillären Venolen in der frühen Reperfusionsphase bis 3 Stunden nach dem Insult. Sechs Stunden nach Reperfusionsbeginn nahm die Leukozytenaktivierung wieder ab, nach 7 Stunden war sie auf das Niveau von Kontrolltieren abgefallen. Die Aktivierung war unabhängig vom Status der mikrovaskulären Perfusion; sie konnte in den histologischen Schnitten mit Leukozyten-spezifischer Färbung auch in den tiefen, parenchymatösen Strukturen nachgewiesen werden. Unter Kontrollbedingungen fanden in den Hirngefäßen keine Interaktionen von Leukozyten mit dem Endothel statt, eine weitere Beobachtung, die wie der Erhalt der Blut-Hirnschrankenintegrität für die Qualität des Modells spricht. Ein andauernder Verschluss von Kapillaren durch Leukozyten – Plugging – konnte nicht beobachtet werden. Ebenso wenig wurde eine Veränderung der Zahl perfundierter Kapillaren in der postischämischen Phase gefunden, die Kapillardichte blieb nach dem ischämischen Insult unverändert. Eine globale Ischämie des Gehirns führt zu neurologischen Defiziten, Änderungen des Verhaltens und zu einer Abnahme des Körpergewichts. Vier Tage nach Insult wurde ein erheblicher Untergang von selektiv vulnerablen Nervenzellen im Kortex, Hippocampus und Striatum festgestellt, wobei das Ausmaß des Zellverlusts im Kortex mit dem Auftreten der funktionellen Ausfälle korreliert war. Ein statistischer Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der Leukozytenaktivierung und des neurologischen Defizits oder dem Verlust an Körpergewicht konnte nicht festgestellt werden. Ebensowenig konnte bestätigt werden, dass vermehrtes Vorkommen von Rollern und Stickern den ischämischen Gewebeschaden vergrößert. Im Gegenteil – wider alle Erwartungen – war das Ausmaß der Leukozytenaktivierung direkt proportional zur Anzahl überlebender Neurone in vulnerablen Hirnarealen. Dieser Zusammenhang war als Trend in fast allen Hirnarealen erkennbar und erreichte in einigen sogar signifikantes Niveau. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die globale zerebrale Ischämie Leukozyten-Endothelinteraktionen aktiviert – allerdings nur vorrübergehend. Eine Beteiligung der Leukozytenaktivierung an der postischämischen Minderperfusion des Gehirns war nicht nachweisbar. Die Ausgangshypothese, dass aktivierte Leukozyten den ischämischen Hirnschaden verstärken, konnte nicht bestätigt werden. Das Vorliegen eines statistischen Zusammenhangs zwischen dem Ausmaß der Leukozytenaktivierung und der Zahl von überlebenden Nervenzellen könnte neue Hypothesen generieren; z. B. könnten aktivierte Leukozyten neuroprotektive Eigenschaften haben und/oder regenerative Prozesse im postischämischen Gehirn unterstützen. Zusammengefasst kommt es in diesem experimentellen Modell einer globalen zerebralen Ischämie beim Gerbil zu einer transitorischen Aktivierung von Leukozyten-Endothelinteraktionen, jedoch ohne dass dadurch der sekundäre Hirnschaden verstärkt würde. Diese Beobachtung ist neu – sie kann hierzu vorliegende widersprüchliche Befunde über die Bedeutung von Leukozyten-Endothelinteraktionen bei der globalen Ischämie besser verständlich machen.

Untersuchung über die Aminosäure L-Arginin/Stickstoffmonoxid als Vasodilatator in der Penumbra einer transienten fokalen zerebralen Ischämie bei der Ratte. Methode: Hierzu wurde bei narkotisierten, beatmeten Ratten der rCBF während und nach fokaler Ischämie und Reperfusion (Fadenmodell) mit der LDF-Methode simultan in beiden Hemisphären gemessen. Untersucht wurde der Einfluß auf den rCBF von L-Arginin, des NOS-Hemmers L-Nitro-Arginin und CO2 in der Reperfusionsphase bei unterschiedlicher Länge der Ischämie (5 und 20 min). Ergebnis: Es konnte gezeigt weren, daß eine Hyperkapnie und L-Arginin den CBF im nichtischämischen Hirn erhöhten. D-Arginin veränderte den CBF nicht. In der Reperfusionsphase nach 20-minütiger Ischämie ist die CBF-Reaktion auf L-Arginin und Hyperkapnie signifikant reduziert. Eine 5-minütige Ischämie hatte keinen Einfluß. Eine Vorbehandlung mit L-NA, einem unselektivem NOS-Inhibitor, stellte die Reaktivität auf L-Arginin nach 20-minütiger Ischämie teilweise wieder her, nicht jedoch die Hyperkapnieantwort. Schlußfolgerung: Der Vasodilatator L-Arginin hatte nur nach sehr kurzfristigen Ischämien eine Verbesserung der Durchblutung zur Folge und erscheint als klinische Therapie nicht erfolgversprechend. Allerdings zeigen die Versuche mit L-NA, daß der Verlust der Vasoreaktivität nach längerdauernder Ischämie nicht einer generellen Vasoparalyse gleich kommt, sondern selektiv beeinflussbar ist. Dies sollte in weiteren Versuchen genauer untersucht werden.

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.

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.