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Einfluß normothermer Ischämie mit nachfolgenden unterschiedlichen hypothermen Konservierungen auf die endothelabhängige Relaxation der epicardialen Coronararterien des Schweins

Naglo-Dünner, Julia


Originalveröffentlichung: (2010) Giessen : VVB Laufersweiler
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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Klinik für Wiederkäuer und Schweine; Institut für Experimentelle Medizin, Universität Köln
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5577-6
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.02.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 09.04.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Einfluß normothermer Ischämie mit nachfolgenden unterschiedlichen hypothermen
Konservierungen auf die endothelabhängige Relaxation der epicardialen
Coronararterien des Schweins.
Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen der hypothermen Konservierung mit
unterschiedlichen Konservierungslösungen und nach unterschiedlich langer Vorschädigung
der Coronararterien durch normotherme Ischämie auf die Funktionsrestitution des Endothels
zu untersuchen.
Als Konservierungslösungen wurden für diese Studie die weit verbreitete kardioplegische
HTK-Lösung, die UW-Lösung sowie die modifizierte HTK-Lösung (m-HTK) verwendet. Die
Modifikation der m-HTK-Lösung bestand aus dem Zusatz der Substanzen Hyaluronidase,
Adenosin, Calciumchlorid und 2,3-Butandion Monoxim (BDM). Die m-HTK-Lösung wurde
bei gleichzeitiger Anwendung der coronaren Sauerstoffpersufflation (m-HTK+COP)
eingesetzt. Die getesteten Coronargefäßringe wurden vor Beginn der Konservierung einer
normothermen Ischämie ausgesetzt. Die Ischämiezeiten betrugen 60, 120 und 180 Minuten.
Die anschließende Konservierung erfolgte unter hypothermen Bedingungen (0-1°C) über den
protrahierten Zeitraum von 24 Stunden.
Die endotheliale Funktionsrestitution wurde anhand der Stimulation des Endothels zur
Produktion vasodilatorischer Stoffe überprüft. Hierzu wurden folgende Substanzen eingesetzt:
Substanz P, Bradykinin und Serotonin. Zu Beginn der Testung wurde eine Schädigung der
glatten Gefäßwandmuskulatur aller Coronararterien unabhängig vom Zustand des Endothels
dadurch ausgeschlossen, dass durch Kaliumchlorid eine gute Kontraktion hervorgerufen
werden konnte. Die Testsubstanzen bewirkten auf unterschiedlichem Wege die endotheliale
Freisetzung vasodilatativer Substanzen (NO, Prostazyklin und EDHF). Als Maß für die
Überprüfung der Funktionsrestitution des Endothels diente die Dilatation der Coronararterien
durch die jeweils verabreichte Substanz, in Relation zur Präkontraktion durch Prostaglandin
F2α. Das Ausmaß des endothelialen Schadens wurde anhand der unterschiedlichen
Dilatationsstärken ausgemacht. Vergleichend wurden Gefäßdilatationen durch direkt auf die

Gefäßmuskulatur relaxierend wirkende Substanzen (Sodiumnitroprussid und Papaverin)
provoziert.
Zusätzlich wurde eine immunhistochemische Untersuchung an humanen coronaren
Endothelzellen durchgeführt. Durch die immunhistochemische Färbung der Endothelzellen
mit spezifischen Antikörpern konnten die Anwesenheit der NO-Synthase, sowie die
Reaktionsprodukte freier Radikale, wie Nitrotyrosin und 8-Isoprostan nachgewiesen werden.
Die endotheliale Ischämie wurde durch eine 180-minütige Argonbegasung hervorgerufen.
Zudem wurden Zellen die mit Argon begast wurden für 24 Stunden bei 0-1°C in eine HTKLösung
verbracht.
Die Ergebnisse zeigen, dass die endotheliale Funktionalität der Coronararterien der
Kontrollgruppen nach 60, 120 und 180-minütiger normothermen Ischämie gut erhalten war.
Jedoch zeigten sich bezüglich der endothelialen Funktionsrestitution deutliche Unterschiede
in den verschiedenen Konservierungslösungen nach 24-stündiger hypothermer Lagerung. Die
signifikant schlechtesten Funktionsergebnisse, insbesondere nach längeren Ischämiezeiten
wiesen die Coronararterien nach Konservierung in der HTK-Lösung auf. Ein tendenziell
besserer Erhalt der endothelialen Coronararterienfunktion zeigte sich nach der Konservierung
mit der UW- Lösung. Im Falle steigender Ischämiezeiten stellte sich, wenn auch nur als Trend
zu besseren Mittelwerten die Konservierung der Coronararterien mittels m-HTK+COP als
am besten geeignet dar.
Durch die immunhistochemische Färbung der humanen coronaren Endothelzellen konnte eine
ischämische Schädigung des Endothels durch die alleinige 180-minütige Argonbegasung und
durch die 180-minütige Argonbegasung mit anschließender 24-stündiger Konservierung in
der HTK-Lösung festgestellt werden.
Diese Studie zeigt, dass bei steigenden Ischämiezeiten die 24-stündige hypotherme Lagerung
in der modifizierten HTK-Lösung zusammen mit der coronaren
Sauerstoffpersufflationstechnik im Vergleich zur HTK- und UW-Lösung die
Funktionsfähigkeit des coronaren Endothels am besten erhält, sowie die Endothelfunktion
nach 180-minütiger Vorschädigung mittels normothermer Ischämie zu verbessern in der Lage
ist. Die UW-Lösung erweist sich, bezogen auf die endotheliale Funktion gegenüber der
Lagerung in der HTK-Lösung besonders nach längeren Ischämiezeiten als besser geeignet.
Kurzfassung auf Englisch: The influence of normothermic ischemia with subsequent variable hypothermic
preservations on the endothelium-dependent relaxation of the epicardial coronary
arteries of the pig.
The aim of this study was to examine the effects of hypothermic preservation on the
restitution of endothelial function of the coronary arteries using different types of preservation
with a preceding damage by normothermic ischemia of 1-3 hours.
In this study, the widely-used cardioplegic HTK solution, the UW solution as well as
modified HTK solution (m-HTK) were used as preservation solutions.
The modification of the m-HTK solution consisted in adding the substances hyaluronidase,
adenosine, calcium chloride and 2,3-Butanedione monoxime (BDM). The m-HTK solution
was used in combination with coronary oxygen persufflation (m-HTK+COP). The coronary
artery rings tested were exposed to normothermic ischemia prior to preservation. The duration
of ischemia was 60, 120 and 180 minutes. The subsequent preservation was performed under
hypothermic conditions (0-1°C) over a protracted time span of 24 hours.
Endothelial restitution of function was then examined by provoking endothelial production of
vasodilatory substances. The following substances were used for that purpose: Substance P,
bradykinin and serotonin. At the beginning of the examination, damage of the smooth muscle
tissue of all coronary arteries was ruled out by proving a contraction caused by potassium
chloride. The test substances caused the endothelial release of vasodilatative substances (NO,
prostacyclin and EDHF) in various ways. The dilatation of the coronary arteries induced by
the test substances relative to the precontraction caused by PGF2a was used as the measure of
restitution of coronary endothelial function. The degree of dilatation served as measure of
endothelial damage. For comparison specific smooth muscle relaxing substances like sodium
nitroprusside and papaverine were used to provoke vasodilatation.
In addition an immunohistochemical examination of human coronary arterial endothelial cells
(HCAECs) was carried out. Through immunohistochemical staining of the endothelial cells
with antibodies against specific epitopes it was possible to confirm the presence of nitric
oxide synthase (eNOS) as well as the reaction products of free radicals such as nitrotyrosine
and 8-isoprostane. Endothelial ischemia was induced by exposure to argon for 180 minutes.
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Furthermore, cells that had been exposed to argon were preserved in a 0-1°C HTK solution
for 24 hours.
The results show that the endothelial functionality of the coronary arteries of the control
group after normothermic ischemia lasting 60, 120 and 180 minutes was well-preserved.
However, large differences in endothelial restitution of function could be observed across the
various preservation solutions after hypothermic storage lasting 24 hours. The significantly
worst results, especially after ischemia of longer duration, were shown by the coronary
arteries preserved in HTK solution. A tendency towards better preservation of endothelial
coronary function was shown after preservation in UW solution. In case of longer ischemia
periods, preservation of the coronary arteries via m-HTK+COP proved to be the best method,
although only as a trend towards better arithmetic means.
Through the immunohistochemical staining of the human coronary arterial endothelial cells it
was possible to detect ischemic damage to the endothelium caused by 180-minute exposure to
argon alone as well as 180-minute exposure to argon plus subsequent 24-hour storage in HTK
solution.
This study shows that, with increasing periods of ischemia, the 24 hour hypothermic
preservation in modified HTK solution in combination with the coronary oxygen persufflation
technique is more effective for the preservation of functionality of the coronary endothelium
than the HTK and UW solution, and that it is also able to improve endothelium functionality
after coronary damage following 180 minutes of normothermic ischemia. The UW solution
proves to be the more effective one with respect to endothelial functionality when compared
to simple ischemic storage in HTK solution, especially after prolonged periods of ischemia.