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Der Einfluss cholinerger Stimulation auf die Herzfunktion der Ratte im Rahmen einer endotoxämischen Kardiomyopathie

Schulte, Astrid


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-115025
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2015/11502/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Chirurgie, Anaesthesiologie und Urologie, Klinik für Anaesthesiologie und Operative Intensivmedizin
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.03.2015
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 18.06.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Die Sepsis und der septische Schock stellen trotz intensiver Forschung und neuer Therapiemöglichkeiten die Haupttodesursache auf nicht-kardiologischen Intensivstationen der westlichen Welt dar. Während des septischen Krankheitsverlaufs kommt es meist zu einer kardialen Depression mit charakteristisch beeinträchtigter Hämodynamik. Neben der ausgelösten Entzündungsreaktion ist der Verlust der parasympathischen Innervation ein wichtiger Aspekt im Krankheitsbild der septischen Kardiomyopathie. Das Acetylcholin ist der hauptsächliche Transmitter des efferenten Teils des parasympathischen N. vagus und spielt eine zentrale Rolle im Organismus sowie auch bei der Signalübertragung innerhalb des Immunsystems. In der Annahme, dass ein potentieller Zusammenhang zwischen der Störung im vagalen System und der beeinträchtigten Hämodynamik während der Sepsis besteht, sollte in dieser Arbeit der Einfluss einer Vagusstimulation auf die myokardiale Entzündung und die Herzfunktion in einem LPS-induzierten septischen Schockmodell in Ratten beurteilt werden. Trotz der geringen Innervation des Herzgewebes durch den Vagusnerv könnte darüber vermittelt im Herzen ein antiinflammatorischer Effekt wirken, der die proinflammatorische Genexpression in den Kardiomyozyten inhibiert und zu einer Verbesserung der Herzfunktion beiträgt.
In den durchgeführten Versuchen wurde der distale Teil des rechten zervikalen N. vagus in vagotomierten, endotoxämischen Lewis-Ratten stimuliert. Die hämodynamischen Parameter wurden mittels eines linksventrikulär in die Ratten eingebrachten Druck/Volumen-Katheters gemessen und aufgezeichnet. Im Anschluss an die Experimente wurden Herz und Blutplasma entnommen und die Expression proinflammatorischer Zytokine mittels quantitativer RT-PCR und ELISA bestimmt.
Die Entzündungsreaktion war durch die Vagotomie deutlich gesteigert. Dies konnte durch den Nachweis erhöhter Zytokinspiegel im Plasma und Herzgewebe gezeigt werden. In Übereinstimmung damit zeigten diese Tiere während des septischen Schocks eine beeinträchtigte Herzfunktion. Um den hämodynamischen und immunologischen Effekt des verminderten vagalen Tonus zu kompensieren, genügte eine kurze Stimula-tion während der LPS-Infusion. Der N. vagus spielt somit eine wichtige Rolle in der Aufrechterhaltung der Hämodynamik und der kardialen Immunhomöostase im septischen Geschehen.
Kurzfassung auf Englisch: Sepsis and septic shock are, despite intensive research and new therapeutic options, the major cause of death on non-cardiac intensive care units in western civilization. During the course of sepsis myocardial depression develops with significant hemodynamic impairment. Beside the triggered inflammatory processes, one important aspect of this septic cardiomyopathy is the failure of parasympathetic innervation, leading to autonomic dysfunction. Acetylcholine, the main transmitter of the efferent parasympathetic Nervus vagus, has been shown to be of importance for transmission of signals within the immune system, but also for a variety of other functions throughout the organism. Hypothesizing a potential correlation between the dysfunction of the vagal system and hemodynamic impairment during sepsis, we wanted to assess the impact of vagal stimulation on myocardial inflammation and function in a murine model of lipopolysaccharide (LPS)-induced septic shock. Since the myocardial tissue recieves (sparsely) innervation by the vagal nerve, there might be an anti-inflammatory effect in the heart, inhibiting pro-inflammatory gene expression in cardiomyocytes and improving cardiac function.
In this study electrical stimulation on the distal part of the right cervical branch of the N. vagus in vagotomized, endotoxemic Lewis rats were performed. Hemodynamic parameters were measured during the recording periods using a left ventricular pressure-volume catheter. After the experiments, hearts and blood plasma were collected and expression of pro-inflammatory cytokines was measured using quantitative RT-PCR and ELISA.
Following vagotomy, the inflammatory response was aggravated, represented by elevated plasma cytokine levels in plasma and ventricular tissue. In concordance, impairment of cardiac function during septic shock was pronounced in these animals. To reverse both, hemodynamic and immunological effects of diminished vagal tone, even a brief stimulation of the N. vagus was enough during initial LPS infusion. Overall, the N. vagus might play a major role in maintaining hemodynamic stability and cardiac immune homeostasis during septic shock.
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