Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2005.

Das Phänomen der ischämischen Präkonditionierung beschreibt einen endogenen Schutzmechanismus, der in einer erhöhten Toleranz des Gewebes gegenüber ischämischen Episoden resultiert. Volatile Anästhetika sind in der Lage, diesen Mechanismus zu aktivieren und somit betroffene Gewebe zu präkonditionieren. Die ischämische Präkonditionierung zeigt an Kaninchen ein biphasisches Verlaufsmuster, bestehend aus einem frühen ersten Fenster sowie einem späten zweiten Fenster der Präkonditionierung. Beide Fenster sind durch eine Phase ohne kardioprotektiven Effekt getrennt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, für das volatile Anästhetikum Desfluran ebenfalls dieses biphasische Zeitmuster nachzuweisen sowie die Rolle von Stickstoffmonoxid (NO) in diesem Prozess zu charakterisieren. Wir führten unsere Untersuchungen in einem in vivo-Herzinfarktmodell an Kaninchen durch. Wir konnten zeigen, dass Desfluran ein erstes Fenster der Präkonditionierung induziert, welches bis zu zwei Stunden nach Abflutung des volatilen Agens nachweisbar ist. Weiterhin induzierte Desfluran ein zweites Fenster der Präkonditionierung, dessen kardioprotektiver Effekt nach 24 Stunden einsetzt und bis zu 72 Stunden nach Applikation des Anästhetikums nachweisbar ist. Erstes und zweites Fenster der Präkonditionierung waren durch eine Episode ohne nachweisbaren kardioprotektiven Effekt getrennt. 96 Stunden nach Abflutung des Anästhetikums war keine präkonditionierende Wirkung mehr nachweisbar. Um die Rolle von NO beim zweiten Fenster der Desfluran-induzierten Präkonditionierung zu untersuchen, verabreichten wir den NO-Synthase-Blocker L-omega-Nitro-Arginin (LNA) vor der Koronararterienokklusion. Anhand unserer Ergebnisse konnten wir nachweisen, dass die Desfluran-induzierte Präkonditionierung des Kaninchenmyokards ein der ischämischen Präkonditionierung ähnliches charakteristisches biphasisches Verlaufsmuster aufweist und das endogen synthetisiertes NO als Mediator des zweiten Fensters der Desfluran-induzierten Präkonditionierung wirkt. / The phenomenon of ischemic preconditioning (IPC) describes an endogenous protective mechanism resulting in increased tolerance of tissues against ischemia. Volatile anesthetics are able to activate this mechanism of preconditioning. Ischemic preconditioning shows a characteristic biphasic time course consisting of an early first and a delayed second window of preconditioning separated by a period without cardioprotective effects. The aim of the current study was to investigate wether desflurane-induced preconditioning exhibits a biphasic time pattern similar to IPC, and to characterize the role of nitric oxide (NO) in this process. For this purpose we used an in vivo rabbit model of acute myocardial infarction. Desflurane induced a first window of preconditioning which lasted up to two hours after the cessation of the volatile anesthetic. Furthermore, desflurane induced a second window of preconditioning, which was detectable after 24 hours and lasted up to 72 hours after administration of the volatile anesthetic. Both windows of protection were separated by a period without any cardioprotective effect. No cardioprotection was detectable 96 hours after cessation of desflurane. To determine the role of NO in the second window of preconditioning we administered the NO-synthase inhibitor L-omega-nitro-arginine (LNA) prior to coronary artery occlusion. Our results demonstrate that desflurane-induced preconditioning against myocardial infarction in vivo exhibits a characteristic biphasic time pattern similar to ischemic preconditioning. In addition, we demonstrated that endogenous NO is a mediator of the second window of desflurane-induced preconditioning.

Der perioperative Myokardinfarkt ist eine der Hauptursachen perioperativer Morbidität und Mortalität, wobei bis zu 40% der Patienten an einem akuten Ereignis versterben. Eine der Hauptaufgaben der anästhesiologischen Forschung besteht daher in der Entwicklung neuer, verbesserter Strategien sowohl in der Erkennung und Prophylaxe als auch in der Therapie perioperativer Myokardischämien. In einer wegweisenden Studie zeigten Kersten et al. 1997 erstmals einen kardioprotektiven Effekt für volatile Anästhetika: Die Verabreichung von Isofluran vor der Induktion eines Ischämie-Reperfusions-Schadens (I/R-Schaden) führte zu einer signifikanten Reduktion der resultierenden Infarktgröße. Diese kardioprotektiven Eigenschaften wurden in der Folge auch für andere volatile Anästhetika aufgezeigt, ebenso wie die Induktion eines zweiten Fensters der Präkonditionierung (SWOP) beginnend 24h post-donum. Essentielle molekulare Mechanismen der protektiven Signalkaskade sind hierbei u.a. eine gesteigerte Synthese von Prostaglandinen sowie die erhöhte Produktion von Stickstoffmonoxid (NO). Vergleichbare NO-abhängige, kardioprotektive Wirkungen zeigen sich ebenso für Agonisten der Peroxysomen-Proliferator-aktivierten Rezeptoren (PPAR) α und γ. Die PPAR sind Transkriptionsfaktoren, die nach Liganden-vermittelter Aktivierung (u.a. 15d-Prostaglandin J2, 15d-PGJ2) ihre Wirkungen entfalten. Daher testeten wir die Hypothese, dass das zweite Fenster der Desfluran-induzierten Präkonditionierung durch eine erhöhte Produktion von 15d-PGJ2 mit der nachfolgenden Aktivierung von PPAR α und γ vermittelt wird. Die Experimente wurden in einem etablierten in-vivo Herzinfarktmodell des Kaninchens durchgeführt. Männliche weiße Neuseeland-Kaninchen wurden randomisiert 6 Gruppen zugeteilt. Alle Tiere erhielten eine 30-minütige Okklusion der linken Koronararterie (KAO) gefolgt von einer 3-stündigen Reperfusion. Zwei Gruppen erhielten entweder Desfluran (1.0 MAC, DES) oder Raumluft (Kontrolle, KON) 24h vor KAO. In weiteren Gruppen erhielten die Tiere den PPARα-Antagonisten GW6471 oder den PPARγ-Antagonisten GW9662, jeweils alleine (GW6471 bzw. GW9662) oder in Kombination mit vorheriger Desfluranapplikation (DES+GW6471 bzw. DES+GW9662). Die Infarktgröße (IS/AAR) wurde nach Bestimmung des Ischämieareals (AAR) und des Infarktareals (IS) gravimetrisch nach TTC-Färbung ermittelt. Sechs identische Gruppen wurden instrumentiert zur Entnahme des Herzens und anschließender Analyse der PPAR-DNA-Bindungsaktivität sowie der Gewebekonzentrationen von 15d-PGJ2 und NO mittels spezifischer Assays. Als Ergebnis zeigte sich eine signifikant reduzierte Herzinfarktgröße (DES 42,2±3,1%* vs. KON 61,8±2,8%; *p<0,05) 24h nach der Applikation des volatilen Anästhetikums. Dieser kardioprotektive Phänotyp war begleitet von einer erhöhten PPAR-DNA-Bindungsaktivität (DES 289,9±33RLU* vs. KON 102,9±18RLU, *p<0,05), als auch erhöhten Gewebskonzentrationen von 15d-PGJ2 (DES 224,4±10,2pg/ml* vs. KON 116,9±14,2pg/ml) und NO (DES 14,9±0,7μM* vs. KON 5,4±0,7μM). Unter spezifischer pharmakologischer Blockade von PPARα oder PPARγ kam es zum Verlust dieser protektiven Effekte, wobei sowohl die Infarktgrößenreduktion (DES+GW6471 60,0±2,8% bzw. DES+GW9662 56,5±2,9%), als auch die Elevation der PPAR-DNA-Bindungsaktivität (DES+GW6471 128,1±20,9RLU bzw. DES+GW9662 91,2±31RLU) und der myokardialen NO Konzentrationen (DES+GW6471 5,7±0,3μM bzw. DES+GW9662 5,9±0,9μM) aufgehoben wurde. Unbeeinflusst von der Blockade der PPAR blieb der durch Desfluran erhöhte 15d-PGJ2-Spiegel (DES+GW6471 199,5±8,1pg/ml* und DES+GW9662 179,0±11,7pg/ml*; p<0,05 vs. KON). Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass das zweite Fenster der Desfluran-induzierten Präkonditionierung durch die Aktivierung der PPARα und γ vermittelt wird. Die Applikation von Desfluran scheint hierbei durch die erhöhte Produktion von 15d-PGJ2 eine Signalkaskade in Gang zu setzen, welche nicht nur in der Aktivierung von PPARα und PPARγ resultiert, sondern ebenso durch die konsekutiv erhöhte myokardiale Verfügbarkeit von NO die Kardioprotektion vermittelt. / The perioperative myocardial infarction is one of the main causes of perioperative morbidity and mortality. Up to 40% of the patients suffer death from an acute cardiac event. Therefore, one of the aims in anesthesiologic research is the development of new and improved strategies in the recognition, prevention and treatment of perioperative myocardial ischemia. A ground-breaking study was published by Kersten et al. in 1997, demonstrating a cardioprotective effect of volatile anesthetics. The administration of Isoflurane before inducing an Ischemia/Reperfusion (I/R) injury led to a significant reduction of the resulting myocardial infarct size. Consecutively, different volatile anesthetics proved to yield cardioprotective qualities and to additionally induce a second window of cardioprotection (SWOP), beginning 24h post administration. In this case, essential molecular mechanisms of the protective signaling cascade are an increased synthesis of prostaglandins as well as an augmented production of nitrous oxide (NO). Agonists of the peroxisome-proliferator-activated receptors (PPAR) α and γ develop similar NO-dependent cardioprotective effects. These PPAR belong to the family of transcription factors and unfold their actions after activation by a ligand, e.g. 15d-prostaglandin J2 (15d-PGJ2). So we tested the hypothesis, that the second window of desflurane-induced cardioprotection is mediated by the augmented production of 15d-PGJ2 and the consecutive activation of PPAR α and γ. The experiments were carried out using an established in-vivo model of myocardial infarction of the rabbit. Male New-Zealand white rabbits were randomly divided into six groups. All animals received a 30-minute occlusion of the left coronary artery (CAO) followed by a 3-hour reperfusion. Two groups either received Desflurane (1.0 MAC, DES) or air (Control, CON), respectively, 24 hours before CAO. The residual four groups received the PPARα-antagonist GW6471 or the PPARγ-antagonist GW9662 in combination with preliminary application of either Desflurane (DES+GW6471 and DES+GW9662) or air (GW6471 and GW9662). After identification of the area-at-risk (AAR) and the area of infarction (IS) via TTC-staining (2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) the infarct size as percentage of the AAR (IS/AAR) could be gravimetrically determined. Six identical groups were instrumented for rapid excision of the heart and subsequent analysis of the PPAR-DNA-binding-activity and the tissue concentrations of 15d-PGJ2 and NO. Application of Desflurane resulted in a significant reduced infarct size (DES 42.2±3.1%* vs. CON 61.8±2.8%, *p<0.05). This cardioprotective effect was accompanied by an increased PPAR-DNA-binding-activity (DES 289.9±33RLU* vs. CON 102.9±18RLU, *p<0.05) as well as increased concentration of 15d-PGJ2 (DES 224.4±10.2pg/ml* CON vs. 116.9±14.2pg/ml, *p<0.05) and NO (DES 14.9±0.7μM* vs. CON 5.4±0.7μM, *p<0.05). The specific pharmacological inhibition of PPARα and PPARγ lead to the abrogation of the protective effects concerning the IS (DES+GW6471 60.0±2.8% and DES+GW9662 56.5±2.9%, respectively) as well as the PPAR-DNA-binding-activity (DES+GW6471 128.1±20.9RLU and DES+GW9662 91.2±31RLU, respectively) and the myocardial concentration of NO (DES+GW6471 5.7±0.3μM and DES+GW9662 5.9±0.9μM, respectively). Unaffected by the inhibition, the level of 15d-PGJ2 maintained its desflurane-induced elevation (DES+GW6471 199.5±8.1pg/ml* and DES+GW9662 179.0±11.7pg/ml*, *p<0.05 vs. CON). In summary, the results of the experiments demonstrate that the second window of desflurane-induced preconditioning is mediated by the activation of the PPAR α and γ. Via the augmented production of NO, Desflurane seems to elicit a signaling cascade resulting not only in activation of the PPAR α and γ but also in the subsequent elevation of myocardial NO-content which lastly mediates the cardioprotection.

Die myokardiale Präkonditionierung ist ein endogener Schutzmechanismus, der die Ischämietoleranz der Myokardzellen erhöht und die Entstehung eines Myokardinfarktes hinauszögert. Eine Aktivierung dieses „Schutzprogramms“ kann durch verschiedene Stimuli induziert werden, beispielsweise sind sowohl eine kurze Koronararterienischämie als auch die Applikation volatiler Anästhetika potente Aktivatoren. Gegenstand aktueller Forschung ist die Aufklärung der Signaltransduktionskette der Anästhetika-induzierten (APC) und ischämischen Präkonditionierung (IPC). Bisherige Studien konnten die Beteiligung verschiedenster Mediatoren und Effektoren wie Proteinkinase C (PKC), Adenosintriphosphat-regulierte Kaliumkanäle, freie Sauerstoffradikale (ROS) und Stickstoffmonoxid (NO) am Signaltransduktionsweg der APC und IPC nachweisen. Eine Beteiligung des beta-1-adrenergen Signaltransduktionsweges ist noch weitgehend ungeklärt und wird in der Literatur widersprüchlich diskutiert. Die vorliegende Arbeit untersuchte im In-vivo-Herzinfarktmodell des Kaninchens die Beteiligung des beta-1-adrenergen Signaltransduktionsweges an der APC und IPC. Durch die 30-minütige Gabe der volatilen Anästhetika Sevofluran und Desfluran wurde die APC hervorgerufen, durch eine einmalige 5-minütige Koronararterienokklusion die IPC. Um eine Beteiligung des beta-1-adrenergen Signaltransduktionsweges in der APC und IPC zu prüfen, wurde zum einen auf Rezeptorebene mit Esmolol, einem ultrakurzwirksamen beta-1-selektiven Betablocker, zum anderen intrazellulär mit H-89, einem selektiven PKA-Inhibitor, gearbeitet. APC und IPC wurden jeweils mit Esmolol oder H-89 kombiniert. Die Zielgröße der vorliegenden Arbeit war die prozentuale Berechnung des infarzierten Myokards am ischämischen Areal (IS/AAR in %). In Übereinstimmung mit vielen bisherigen Studien konnte eine myokardiale Präkonditionierung sowohl mit Desfluran und Sevofluran als auch durch eine kurze Koronararterienischämie hervorgerufen werden. Insgesamt war die IPC hinsichtlich der Infarktgrößenreduktion effektiver als die APC. Die APC wurde sowohl durch die beta-1-Adrenozeptor-Blockade als auch durch die PKA-Inhibition vollständig unterdrückt. Die IPC hingegen wurde zwar durch die beta-1-Adrenozeptor-Blockade komplett, durch die PKA-Inhibition jedoch nur teilweise aufgehoben. Unter Berücksichtigung der vorliegenden Ergebnisse kann somit festgehalten werden, dass der beta-1-adrenerge Signaltransduktionsweg eine wesentliche Rolle in der Vermittlung der APC und IPC spielt. Darüber hinaus weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass die Beteiligung des beta-1-adrenergen Signaltransduktionsweges in der APC und IPC in unterschiedlichem Maße vorliegt / Myocardial preconditioning is an endogenous protective mechanism, which increases the cellular resistance to prolonged ischemia and delays the appearance of myocardial infarction. This “program of protection” can be activated by different stimuli like short coronary artery occlusions (termed ischemic preconditioning, IPC) or by the application of volatile anesthetics (termed anesthetic-induced preconditioning, APC). Focus of current research is the examination of signal transduction mechanisms of IPC and APC. Former studies showed an involvement of different mediators and effectors in IPC and APC like protein kinase C (PKC), adenosine-triphosphate–regulated potassium channels, reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO). The role of the beta-1-adrenergic receptor in the signaling cascade of preconditioning is widely unclear in current literature. The present study examined the involvement of the beta-1-adrenergic signal transduction pathway in IPC and APC using an in-vivo-model of acute myocardial infarction in rabbits. The volatile anesthetics sevoflurane or desflurane given for 30 minutes were used to initiate APC, while IPC was evoked by administration of a single 5-min cycle of coronary artery occlusion. The involvement of the beta-1-adrenergic signal transduction pathway was tested by using two blocking agents in combination with APC and IPC. On the one hand esmolol was used, which is known to be an ultrashort-acting and selective beta-1-adrenergic receptor-blocker. On the other hand H-89 was given to inhibit protein kinase A (PKA) selectively, a downstream target of the betabe1-adrenergic receptor. APC and IPC were combined with esmolol or H-89, respectively. Endpoint of the current study was the examination of myocardial infarct size (IS) expressed as a percentage of the area-at-risk (IS/AAR in %). In accordance with former studies it could be shown that desflurane, sevoflurane and a single 5-min cycle of coronary artery occlusion are able to initiate myocardial preconditioning by reducing myocardial IS. Thereby IPC was a more potent agent to reduce infarct size than APC. The latter was completely abolished by blocking the beta-1-adrenergic receptor and inhibiting PKA, whereas IPC was totally inhibited by blocking the beta-1-adrenergic receptor and only attenuated by inhibition of PKA. In conclusion, beta-1-adrenergic signaling cascade plays an important role in IPC and APC. Moreover these results indicate that there is a difference of the beta-1-adrenergic signaling cascade between APC and IPC.

Fragestellung: Ischämische und anästhetikainduzierte Präkonditionierung bewirken am Myokard eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Ischämie und Reperfusion. Für diese Arbeit wurde untersucht, ob sich der Effekt ischämischer Präkonditionierung durch verlängerte oder repetitive Applikation der Ischämie verstärken lässt. Desweiteren wurde untersucht, ob sich die Präkonditionierung mit Desfluran durch Verabreichung einer höheren Konzentration oder verlängerte bzw. repetitive Applikation verstärken lässt. Methodik: In einem akuten in vivo Herzinfarktmodell des weißen Neuseelandkaninchens wurden folgenden Experimente durchgeführt. Alle Versuchstiere durchliefen eine Koronararterienokklusion von 30 min mit anschließender Reperfusion von 180 min. Zur kontinuierlichen ischämischen Präkondtionierung erhielten die Interventionsgruppen zuvor 2 min, 3 min, 5 min bzw. 15 min Ischämie. Zur repetitiven ischämischen Präkonditionierung erhielten sie zwei bzw. drei einminütige oder drei fünfminütige Zyklen Ischämie getrennt von ebenso langen Reperfusionsphasen. Zur anästhetikainduzierten Präkonditionierung erhielten die Versuchstieren vor Ischämie und Reperfusion Desfluran. Entweder kontinuierlich über 30 min oder 90 min oder repetitiv über drei zehnminütige Zyklen getrennt von ebenso langen Abflutungsphasen jeweils in Konzentrationen von 0,5, 1,0 und 1,5 MAC. Im Anschluss an die Experimente wurden die Infarktgrößen gemessen und als prozentualer Anteil des ischämischen Risikoareals dargestellt. Ergebnisse: In der Kontrollgruppe betrug die Infarktgröße 61%. 5 min Ischämie konnten eine Präkonditonierung bewirken (23%). Weder die Behandlung mit 15 min (27%) Ischämie noch mit drei fünfminütigen Zyklen (12%) waren signifikant effektiver als die einfache fünfminütige. Kontinuierliche Ischämien von 2 min (49%) bzw. 3 min (47%) senkten die Infarktgröße nicht. Zwei bzw. drei einminütigen Zyklen wirkten dagegen präkonditionierend (jew. 34%). 1,0 MAC Desfluran über 30min verabreicht senkte die Infarktgröße (35%). Weder eine höhere Konzentration von 1,5 MAC (40%) noch deren Verabreichnung über 90 min (32%) waren signifikant effektiver als 1,0 MAC. 0,5 MAC wirkte weder über 30 min (52%) noch über 90 min (56%) verabreicht präkonditionierend. Eine repetitive Verabreichung über drei zehnminütige Zyklen bewirkte dagegen Präkonditionierung (36%). Zusammnefassung: Die kardioprotektiven Effekte von kontinuierlicher ischämischer bzw. anästhetikainduzierter Präkonditionierung lassen sich oberhalb ihrer jeweiligen Reizschwelle nicht mehr verstärken. Dagegen lassen sich an sich unterschwellige Reize (Ischämie < 5 min bzw. 0,5 MAC Desfluran) durch repetitive Applikation über die Reizschwelle heben und wirken dann präkonditionierend. / Objective: Ischemic and anesthetic preconditioning of the myocardium induce a higher resistance to subsequent ischemia and reperfusion. For this study it was examined, whether longer or repetitive application of ischemia enhances the effects of ischemic preconditioning. It was also examined, whether the effects of Desflurane-induced preconditioning are enhanced by applicating it in higher concentrations, for a longer period of time or in a repetitive manner. Methods: The following experiments were conducted in an in vivo myocardial infarction model of New Zealand White rabbits. All animals underwent 30 min of coronary artery occlusion followed by 180 min of reperfusion. For continuous preconditioning some animals were subjected to 2 min, 3 min, 5 min or 15 min of ischemia afore. For repetitive peconditioning some recieved two or three 1-min-cycles or three 5-min-cycles of ischemia seperated by reperfusion-cycles of the same time. For anesthetic preconditioning animals recieved Desflurane prior to ischemia and reperfusion. Some recieved it continuously over 30 min or 90 min, others repetitivly over three 10-min-cycles seperated by wash-out-periods of the same time. Desflurane concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 MAC were used. After experiments were finished infarct size was messured and expressed as percentage of the ischemic area at risk. Results: Infarct size was 61% in control group. 5 min of ischemic preconditioning lowered infarct size significantly (23%). Neither preconditioning with 15 min (27%) of ischemia was more effective than with 5 min, nor were three 5-min-cycles (12%). Neither 2 min (49%) nor 3 min (47%) peroids of continuous ischemia achieved preconditioning. But so did two and three 1-min-cycles of ischemia (both 34%). 1.0 MAC Desfluran given over 30 min lowered infarct size (35%). A higher concentration of 1.5 MAC (40%) was not significantly more protective than 1.0 MAC, even when it was applied over a period of 90 min (32%). 0.5 MAC could not achieve preconditioning, neither applied over 30 min (52%), nor over 90 min (56%). But given over three 10-min-cycles 0.5 MAC Desfluran was protective (36%). Conclusion: Cardioprotective effects of continuous ischemic and anesthetic preconditioning can not be enhanced as soon as the underlying stimulus has risen above its threshold for preconditioning. But stimuli that usually are beneath the threshold for preconditioning (ischemia < 5 min, 0.5 MAC Desflurane) can be enhanced by repetitive application and can achieve cardioprotection like this.

Die Präkonditionierung ist ein endogener Schutzmechanismus, bei dem die Toleranz einer Zelle gegen die Auswirkungen eines späteren ischämischen Schadens erhöht wird. Volatile Anästhetika sind in der Lage den durch die Ischämie verursachten Gewebsschaden zu vermindern, indem sie diesen Schutzmechanismus aktivieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der CaMK II in der Anästhetika-induzierten Präkonditionierung und in der durch Metoprolol vermittelten Kardioprotektion, sowie der dosisabhängige Effekt von Metoprolol auf die Kardioprotektion und die Desfluran-induzierte Präkonditionierung. Dazu wurde der spezifische Inhibitor der CaMK II, KN-93, sowie der kardioselektive Betablocker Metoprolol in verschiedenen Dosierungen, jeweils vor der Koronarokklusion alleine oder zusammen mit Desfluran, verabreicht. Die Versuche wurden in einem in vivo Herzinfarktmodell an weißen Neuseelandkaninchen durchgeführt. Die Resultate dieser Untersuchungen ergaben, dass KN-93 die Infarktgröße nicht reduzierte und die Desfluran-induzierte Präkonditionierung aufgehoben wurde. Die effektive Hemmung der CaMK II wurde durch Western blot Analysen bestätigt. Die weiteren Ergebnisse ergaben, dass erst eine Metoprolol-Dosis von 1,75 mg/kg und 2,5 mg/kg die Myokardinfarktgröße signifikant verminderte. Die Western blot Analyse zeigte eine effektive Blockade beider Phosphorylierungsstellen des PLB. Außerdem wurde die Desfluran-induzierte Präkonditionierung durch 0,2 mg/kg Metoprolol abgeschwächt, durch 1,0 mg/kg, 1,75 mg/kg oder 2,5 mg/kg Metoprolol wurde sie vollständig aufgehoben. Aus diesen Ergebnissen resultiert, dass die Desfluran-induzierte Präkonditionierung über die Calcium/Calmodulin Kinase II abhängige Phosphorylierung des Phospholamban vermittelt wird. Dagegen wird die Metoprolol-induzierte Kardioprotektion während der Reperfusion durch die Blockade der PKA- und CaMK II-abhängigen Phosphorylierung des PLB vermittelt. Außerdem deuten die Ergebnisse auf eine negative Interaktion zwischen der Desfluran-induzierten Präkonditionierung und der beta-adrenergen Blockade hin. / Precononditioning is an endogenous protective mechanism which increases the cellular tolerance against subsequent ischemic damage. Volatile anesthetics are able to reduce the ischemic tissue damage by activating this protective mechanism. In the current study, the role of CaMK II in anesthetic preconditioning and in cardioprotection by Metoprolol was investigated. Furthermore the effect of Metoprolol on cardioprotection and on desflurane-induced preconditioning was explored dose-dependently. For this purpose we used an in vivo model of acute myocardial infarction in rabbits. To examine the role of CaMK II in anesthetic preconditioning, KN-93 a specific inhibitor of CaMK II was administered, to investigate the role of β-adrenergic signaling metoprolol a cardioselective beta blocker was administered. This was given in absence or presence of desflurane respectively before coronary artery occlusion. The results showed that KN-93 did not affect infarct size but blocked Desfluran-induced infarct size. The effective blocking of CaMK II was verified by western blots. Further results showed that metoprolol did not affect infarct size at lower dose whereas 1.75 and 2.5 mg/kg of metoprolol reduced infarct size significantly. Western blot analysis confirmed the effective blockade of both phosphorylation sites of Phospholamban. Moreover Desfluran-induced preconditioning was attenuated by metoprolol at 0.2 mg/kg and was completely abolished by metoprolol at 1.0, 1.75 and 2.5 mg/kg. Theses results show, that desflurane-induced preconditioning is mediated by CaMK II-dependent Phospholamban phosphorylation, whereas Metoprolol-induced cardioprotection during reperfusion is mediated by the blockade of PKA- and CaMK II-dependent phosphorylation of Phospholamban. Furthermore these results suggest negative interactions between Desfluran-induced preconditioning and β-adrenergic receptor blockade. The underlying mechanisms need more investigations.

This thesis has, commissioned by Dräger, an international company at the forefront of medical and safety technology, examined how the use of inhalational anesthetics affects the climate and environment. The purpose of this work is to examine how the Swedish healthcare sector currently works with inhalational anesthetics, how different anesthetic machines affect the emissions, as well as alternatives available to reduce anesthetic gases emissions. Climate change is a current issue in today’s society, but the impact of anesthetic gases on the climate is not widely known, despite their everyday use in the healthcare sector. Through data collection from two Swedish hospitals; Linköping University Hospital and Örebro University Hospital, an interview with medical and medical engineering staff, as well as a literature study the main question of the thesis could be answered; How do the most common anesthetic gases affect the environment? The results are presented in the form of diagrams showing the amount of anesthetic gas used in the aforementioned hospitals during surgeries. The results have been analyzed and discussed based on the research questions, and the different results from each hospital have been compared to each other. It can be seen that Dräger’s anesthesia machines have a relatively low consumption of sevoflurane, but it is impossible to draw any definitive conclusions due to lack of data, and lack of access to machines from other manufacturers. / Detta examensarbete har, på uppdrag av Dräger, ett internationellt företag i framkant inom medicin- och säkerhetsteknik, undersökt hur användning av inhalationsanestetika påverkar miljön. Målet med arbetet är att undersöka hur den svenska sjukvården för närvarande arbetar med inhalationsanestetika, hur olika anestesimaskiner påverkar utsläppen, samt alternativ som finns tillgängliga för att minska dessa utsläpp. Klimatförändringar är en aktuell fråga i dagens samhälle men påverkan av anestesigaser på klimatet är inte allmänt känt, trots att dessa används dagligen i hälsovården. Genom datainsamling från två svenska sjukhus; Linköpings Universitetssjukhus och Örebro Universitetssjukhus, intervjuer med medicinsk- och medicinteknisk personal, samt en litteraturstudie har arbetets problemställning besvarats; Hur påverkar de mest frekvent använda anestesigaserna miljön? Resultaten visar i diagramform hur mycket anestesi gas som använts i tidigare nämnda sjukhus under operationer. Resultaten har analyserats och diskuterats utifrån forskningsfrågorna, dessutom har de olika resultaten från respektive sjukhus jämförts med varandra. Det kan ses att Drägers anestesimaskiner har en relativt låg konsumtion av sevofluran, men brist på data samt brist på tillgång till maskiner från andra producenter gör det omöjligt att dra en konkret slutsats.