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Aufbau und Etablierung eines Tiermodells zur Erzeugung eines diffusen axonalen Schädelhirntraumas zur Untersuchung von Xenon und Hypothermie als Neuroprotektiva

Galow, Sonja


Originalveröffentlichung: (2010) Giessen : VVB Laufersweiler 2011
pdf-Format: Dokument 1.pdf (1.700 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Klinik für Kleintiere, Chirurgie; Klinik für Anaesthesiologie und operative Intensivmedizin
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5715-2
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 09.12.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 01.03.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Jährlich erleiden alleine in Deutschland etwa 200. 000 Menschen ein Schädelhirntrauma
(SHT). Davon sterben zirka 20. 000 Menschen an den Folgen der Schädigung und
weitere 40. 000 Menschen erleiden eine Beeinträchtigung ihres Lebens durch bleibende
neurologische Schäden bis hin zum andauernden Koma. Die schnelle Versorgung von
Patienten mit schwerem Schädelhirntrauma hat einen entscheidenden Einfluss auf das
Therapieergebnis. Neuroprotektive Maßnahmen könnten geeignet sein, Folgeschäden zu
verringern. Bisher hat jedoch kein getestetes Neuroprotektivum einen durchschlagenden
Erfolg gebracht. Das Edelgas Xenon erschien in experimentellen Untersuchungen
geeignet, die Folgen eines Schädelhirntraumas zu verringern.
Ziel der eigenen Untersuchung war es, zunächst eine Versuchsvorrichtung aufzubauen,
mit der im Tiermodell an Sprague Dawley-Ratten ein diffuses axonales Trauma erzeugt
werden konnte. Die Versuchsvorrichtung bestand aus einem Fallrohr, durch das ein
Gewicht (454 g ) aus verschiedenen Höhen auf den darunter positionierten, fixierten
Kopf einer Ratte fiel, die sich in tiefer Allgemeinanästhesie befand. Als Basisanästhesie
diente ein dafür standardisiertes Narkoseprotokoll mit Propofol (20mg/kg/h) und
Fentanyl (2mü/kg/min). In weiteren Schritten wurde Xenon in einer Konzentration von
70% als Inhalationsanästhetikum allein oder gemeinsam mit Hypothermie eingesetzt. Als
Zieltemperatur wurden 34°C ausgewählt. Das Edelgas wurde zusätzlich zur
Basisanästhesie eingeleitet und in Ein- und Auswaschversuchen auf seine Anwendbarkeit
und Verträglichkeit überprüft. Der Einfluss der Hypothermie auf die Tiere wurde auch
auf diesem Weg untersucht.
Zur Auswertung wurden die während der Versuche am Tier erhobenen Daten sowie die
Ergebnisse verschiedener histologischer Untersuchungen herangezogen. Zu den
ausgewählten Parametern gehörten Blutgasmessungen, Blutzuckerbestimmungen und
Blutdruckmessungen sowie Messungen der Körpertemperatur und der Herzfrequenz.
Der feingewebliche Nachweis des Traumas sollte mit verschiedenen histologischen
Methoden geführt werden. Geplant war zunächst eine Hämatoxylin-Eosin-Färbung zur
Darstellung nekrotischer Zellen und des weiteren eine Färbung gegen einen
Apoptosemarker. Da die so gewonnenen Färbeergebnisse nicht eindeutig waren, wurden
weitere immunhistochemische Methoden beziehungsweise Immunfluoreszenzfärbungen
herangezogen. Als Zielantigen im Gewebe sollte Caspase-3 dienen. Zunächst wurde
versucht, diesen Apoptosemarker mit lichtmikroskopisch darstellbaren Farbstoffen
sichtbar zu machen. Eine zweite Färbekomponente mit einem neuronalen Strukturprotein
sollte eine Unterscheidung von geschädigten Neuronen und der Glia ermöglichen. Als
Alternative wurde nach dem Scheitern dieser Versuche eine Färbemethode mit
Fluoreszenzmarkern herangezogen die, trotz verschiedener Variationen in der
Durchführung, nicht erfolgreich war.
Ein Rota-Rod-Test zur Untersuchung eines motorischen Defizits kam nur probehalber
zum Einsatz. Hierfür müssen die Tiere auf einem Laufrad laufen und die Leistungen vor
und nach dem Schädelhirntrauma-Versuch werden miteinander verglichen.
Die Etablierung des Traumamodells und des Narkoseregimes mit und ohne Xenon
beziehungsweise Kühlung funktionierte relativ problemlos. Die Tiere verkraften die
Narkose sowie das induzierte Trauma und stehen für weitere Untersuchungen zur
Verfügung. Die Einwaschversuche beweisen die Anwendbarkeit von Xenon und
Hypothermie im Rahmen von Schädelhirntrauma-Versuchen. Dagegen war das erzeugte
Gehirntrauma zu diffus, um eine eindeutige histologische Auswertung zu erlauben.
Kurzfassung auf Englisch: Every year approximately 200. 000 persons in Germany sustain a traumatic brain injury.
About 20. 000 of them die as a result of the injury and further 40. 000 will suffer an
impairment of their quality of life due to permanent neurologic deficits up to irreversible
coma. Early treatment of patients suffer from an impairment has a decisive influence on
the outcome. Neuroprotective measures may help to diminish sequelae of the injury.
Unfortunately, none of the neuroprotektive substances tested until now has proved to be
entirely effective. Recent experiments seem to indicate that Xenon, an inert gas, may
reduce the sequelae of diffuse axonal brain trauma.
The objective of the present study was first to assemble an experimental device for
producing a diffuse axonal trauma in experiments on Sprague Dawley rats. The
experimental device was composed of a drain pipe through which a weight (454 g) was
dropped from different heights on the fixed head of the animal positioned beneath in
deep general anesthesia. Basal anesthesia was standardized anesthesia with propofol
(20mg/kg/h) and fentanyl (2my/kg/min). Further proceeding consisted in administering
70% Xenon as an inhalation anesthetic alone or combined with hypothermia (target
temperature 34°C). The rare gas was given in addition to the basal anesthesia and its
applicability and compatibility were tested by passing into the system and elution. The
influence of hypothermia on the animals was tested likewise.
The study was evaluated by means of the data from the animal experiments and from the
results of various histological studies. The parameters investigated were blood gases,
blood sugar, and blood pressure as well as body temperature and heart rate. Different
histological methods were used to identify the trauma microscopically. First the necrotic
cells were colored with hematoxilin-eosin and a marker of apoptosis was used. Since the
results of the staining were not clear, additional immuno histochemical methods and
immunfluorescence tests respectively were done. Caspase-3 was used as a target antigen.
This marker of apoptosis could be identified by lightmicroscopic dyes. A dye to stain a
neuronal structural protein was used to distinguish damaged neurons from neuroglia.
After failure of these experiments fluorescence staining was tried, but was unsuccessful
too.
Rota-Rod-Test was tried to investigate motor deficiency. The animals must run in a
trailing wheel before and after sustaining the brain trauma and their respective
performance was compared.
The trauma experiment and anesthesia with and without Xenon and cooling respectively
did work quite problem-free. The animals coped with anesthesia and the induced trauma
and could be used in further experiments. The pilot trials proved the practicability of
Xenon anesthesia show that Xenon and hypothermia can be used in experimental
traumatic brain injury. However, the brain injury produced was too diffuse to permit
definite histological evaluation.