Die Pflanze Leonurus cardiaca wird seit Jahrhunderten in der Volksmedizin als Tee bei nervösen Herzbeschwerden angewendet. Bislang konnten wissenschaftlich keine eindeutigen Beweise erbracht werden, ob das Leonurus-Kraut kardial wirksam ist oder nur einen Placeboeffekt aufweist. In der hier vorliegenden Arbeit wurden aus dem Leonurus-Kraut drei verschiedene Extrakte unterschiedlicher Polarität hergestellt: ein wässriger Soxhlet-Extrakt, ein alkalisierter Chloroformextrakt und ein Ethanol/Wasser-Extrakt. Diese wurden am isolierten Kaninchenherzen an der Langendorff-Apparatur hinsichtlich kardialer Effekte getestet. Mittels eines Multi-Elektroden-Verfahrens konnte mit 256 Elektroden das extrazelluläre epikardiale Potential auf der Herzoberfläche abgegriffen und somit eine Aussage über Erregungsausbreitungsmuster und –geschwindigkeiten getroffen werden. Die weitere Fraktionierung eines kardial wirksamen und therapeutisch möglicherweise einsetzbaren Extrakts richtete sich nach dem Prinzip der Bioassay-guided-Fraktionierung unter Verwendung verschiedener organischer Lösungsmittel. Der Soxhlet-Extrakt zeigte Natrium-, Kalium- und Kalzium-Kanal-blockierende Tendenzen sowie eine potentiell antiarrhythmische Eigenschaft. Die Fraktionen beeinflussten die gleichen elektrophysiologischen und funktionellen Parameter wie der Ausgangsextrakt, zeigten jedoch eine deutlich stärkere Ausprägung auf das Herz. Die Präzipitation der wässrigen Fraktion kann als Schritt zur Trennung von Wirkprinzipien gesehen werden, wobei das Präzipitat alle Parameter irreversibel veränderte und zum Versagen des Herzens führte. Die Methanol-lösliche Fraktion charakterisierte sich dagegen durch eine massive Verlängerung der frequenzkorrigierten Potentialdauer (QTc) bis teilweise zum Herzstillstand, eine Reduktion der linksventrikulären Kontraktionskraft (LVP) sowie eine Erhöhung des Koronarflusses (CF). Auch eine deutliche Verlängerung der PQ-Zeit, des QRS-Komplexes sowie der Gesamtaktivierungszeit wurden festgestellt. Während des wash outs zeigte sich die vollständige Reversibilität der funktionellen und elektrophysiologischen Parameter mit der Wiederherstellung eines stabilen Sinusrhythmus. Zur Abschätzung antiarrhythmischer Wirkungen und zur Erstellung eines mutmaßlichen Wirkprofils wurde die Methanol-lösliche Fraktion in drei Arrhythmiemodellen getestet. β-blockierende Eigenschaften konnten nicht nachgewiesen werden. Mittels elektrischer Stimulation konnte eine Reizschwellenverschiebung um das 10-fache festgestellt werden. Eine Aconitin-bedingte monomorphe ventrikuläre Arryhthmie wurde durch die Methanol-lösliche Fraktion antagonisiert. Damit kann auf eine Natrium-Kanal-blockierende Eigenschaft der Fraktion geschlossen werden. Die Blockade von Gap Junctions wurde nicht festgestellt. In vivo wurden an leicht narkotisierten Kaninchen mögliche zentralnervöse und sedative Eigenschaften mittels EEG untersucht. Dabei wurde ein hoher Kaliumgehalt des Extrakts festgestellt, der in vivo letal war. Zum Ausschluss rein Kalium-bedingter Extraktwirkungen wurde der Kaliumgehalt reduziert und erneut in vivo getestet. Der Übergang von Alpha- zu Deltawellen (Tiefschlaf) im EEG wurde dokumentiert, wodurch eine zentralnervöse Wirkung der Kalium-reduzierten Methanol-löslichen Fraktion vermuten werden kann. Um ausschließlich kardiale Effekt zu untersuchen, wurde die Kalium-reduzierte Methanol-lösliche Fraktion zusätzlich am isolierten Kaninchenherzen geprüft. Die geschwin-digkeitsbestimmenden, kardialen Parameter (BCL, TAT, PQ, QRS) wurden durch die Kalium-reduzierte Methanol-lösliche Fraktion nicht beeinflusst und auch kein Herzstillstand ausgelöst. Die Effekte basieren vermutlich auf einer Kalium- und Kalzium-Kanal-Blockade mit einem hohen antiarrhythmischen Potential. Die Beeinflussung geschwindigkeits-bestimmender Parameter, die Verzögerung der longitudinalen Ausbreitungsgeschwindigkeit bei elektrischer Stimulation und der Aconitin-Antagonismus wurden somit überwiegend durch die hohen Kaliumkonzentrationen der Methanol-löslichen Fraktion bedingt. Die in dieser Arbeit beschriebenen kardialen Wirkungen und antiarrhythmischen Effekte beweisen, dass Leonurus cardiaca tatsächlich herzwirksam ist. Ein Einsatz von Leonurus cardiaca bei Herzrhythmusstörungen bedarf jedoch weiterer Untersuchungen.

Eine Analyse von Herzrhythmusstörungen durch Überdehnung des rechten Ventrikel, wie sie klinisch im Rahmen einer Lungenembolie auftritt. Dieses Auswirkungen wurden an isolierten Kaninchenherzen in der Langendorff-Apparatur untersucht. Dabei wurden 256 epikardiale Potentiale untersucht und verschiedene Parameter zur Erregungsausbreitung analysiert. Mit diesem Ansatz konnte gezeigt werden, dass Kammerflimmern durch Überdehnung des rechten Ventrikel ausgelöst werden konnte. Mitverursachend war dabei wahrscheinlich eine Minderperfusion. Als Ausgangspunkt für das Kammerflimmern konnte dabei die linke Herzseitenwand identifiziert werden. Wurde der rechte Ventrikel durch Kryoablationslinien elektrisch vom linken isoliert, ließ sich das dehnungs-induzierte Kammerflimmern verhindern.:1 Einleitung 1.1 Herzrhythmusstörungen 1.1.1 Definition und Ätiologie 1.1.2 Einteilung von Herzrhythmusstörungen 1.1.3 Stretch-activated ion channels (SAIC) 1.1.4 Ventrikuläre Arrhythmien 1.2 Aktionspotential der Herzmuskelzelle 1.2.1 Phasen des kardialen Aktionspotentials 1.2.2 M-Zellen des Myokards 1.3 Modell des isolierten Kaninchenherzens nach Langendorff 1.4 Kardiomyopathie 2 Aufgabenstellung 3 Material 3.1 Versuchstiere 3.2 Geräte und Hilfsmittel für das Tierexperiment 3.3 Geräte und Hilfsmittel für die Histologie 3.4 Medikation und Chemikalien 3.4.1 Medikation für das Tierexperiment 3.4.2 Stammlösungen für das Tierexperiment 3.4.3 Chemikalien für die Histologie 3.5 Software zur Analyse der Daten 4 Methoden 4.1 Versuchsaufbau und Messprinzip 4.1.1 Versuchsapparatur 4.1.2 Messprinzip 4.1.3 Mapping-System HAL4 4.2 Parameter 4.2.1 Parameter zur Untersuchung der Erregungsausbreitung 4.2.2 EKG-Parameter 4.2.3 Funktionelle Parameter 4.3 Versuchsdurchführung 4.3.1 Vorbereitungen 4.3.2 Anästhesie der Versuchstiere 4.3.3 Herzpräparation nach Langendorff 4.3.4 Anschluss an das Mapping-System 4.3.5 Versuchsablauf 4.4 Versuchsreihen 4.5 Histologische Analysen 4.5.1 Einbettung und Schneiden des Gewebes 4.5.2 Hämalaun-Eosin-Färbung (HE-Färbung) 4.6 Statistik 5 Ergebnisse 5.1 Überblick über die Arrhythmien in den Versuchen 5.2 Versuche ohne Kryoablation 5.2.1 Parameter der Erregungsausbreitung 5.2.1.1 Erregungsursprungsorte (Break-through-points, BTP) 5.2.1.2 Vektorfeldähnlichkeit (VEC) 5.2.1.3 Total activation time (TAT) 5.2.1.4 Peak-to-peak-Amplitude (PTP-Amplitude) 5.2.1.5 Activation-recovery-interval-Mapping (ARI-Mapping) 5.2.1.6 ST-Mapping 5.2.2 Beurteilung der Herzerregung anhand der EKG-Parameter QRS-Komplex, PQ-Zeit und frequenzkorrigiertes QT-Intervall (QTc) 5.2.3 Beurteilung der Herzfunktion 5.2.3.1 Linksventrikulärer Druck (LVP), Koronarfluss (CF) und relativer Koronarfluss (rCF) 5.2.3.1 Basale Zykluslänge (BCL) 5.2.4 Aktivierungskarten mit Sigma-Plot 5.2.5 Histologische Untersuchung 5.3 Versuche mit Kryoablation 5.3.1 Parameter zur Untersuchung der Erregungsausbreitung 5.3.1.1 Erregungsursprungspunkte (Break-through-points, BTP) 5.3.1.2 Vektorfeldähnlichkeit (VEC) 5.3.1.3 Total activation time (TAT) 5.3.1.4 Peak-to-peak-Amplitude (PTP-Amplitude) 5.3.1.5 Activation-recovery-interval-Mapping (ARI-Mapping) 5.3.1.6 ST-Mapping 5.3.2 Beurteilung der Herzerregung anhand der EKG-Parameter QRS-Komplex, PQ-Zeit und frequenzkorrigiertes QT-Intervall (QTc) 5.3.3 Beurteilung der Herzfunktion 5.3.3.1 Linksventrikulärer Druck (LVP), Koronarfluss (CF) und relativer Koronarfluss (rCF) 5.3.3.2 Basale Zykluslänge (BCL) 5.3.4 Aktivierungskarten mit Sigma-Plot 5.3.5 Histologische Untersuchungen 5.4 Verlaufskontrollen ohne Stenose 5.4.1 Parameter der Erregungsausbreitung 5.4.1.1 Erregungsursprungsorte (Break-through-points, BTP) 5.4.1.2 Vektorfeldanalyse 5.4.1.3 Total activation time (TAT) 5.4.1.4 Peak-to-peak-Amplitude (PTP-Amplitude) 5.4.1.5 Activation-recovery-interval-Mapping (ARI-Mapping) 5.4.1.6 ST-Mapping 5.4.2 Beurteilung der Herzerregung anhand der EKG-Parameter QRS-Komplex, PQ-Zeit und QTc 5.4.3 Beurteilung der Herzfunktion 5.4.3.1 Linksventrikulärer Druck (LVP), Koronarfluss (CF) und relativer Koronarfluss (rCF) 5.4.3.2 Basale Zykluslänge (BCL) 5.4.4 Aktivierungskarten mit Sigma Plot 5.5 Vergleich der Ergebnisse der Versuchsreihen bezüglich der rechten Herzwand 5.5.1 Parameter zur Untersuchung der Erregungsausbreitung 5.5.1.1 Erregungsursprungsorte (Break-through-points, BTP) 5.5.1.2 Vektorfeldähnlichkeit (VEC) 5.5.1.3 Total activation time (TAT) 5.5.1.4 Peak-to-peak-Amplitude (PTP-Amplitude) 5.5.1.5 Activation-recovery-interval-Mapping (ARI-Mapping) 5.5.1.6 ST-Mapping 5.5.2 Beurteilung der Herzerregung anhand der EKG-Parameter QRS-Komplex und frequenzkorrigiertes QT-Intervall (QTc) 5.5.3 Beurteilung der Herzfunktion 5.5.3.1 Linksventrikulärer Druck (LVP) und relativer Koronarfluss (rCF) 5.5.3.2 Basale Zykluslänge (BCL) 6 Diskussion 6.1 Auslösung von Kammerflimmern durch die rechtsventrikuläre Überdehnung 6.2 Ursprung des Kammerflimmerns 6.3 Analyse des Kammerflimmer-Ablaufs durch Mapping 6.4 Unterbrechung der Kammerflimmer-Ausbreitung durch Kryoablation 6.5 Schädigung des Myokards durch Kryoablation 6.6. Methodisches Vorgehen 6.7 Limitation der Studie 6.8 Schlussfolgerung und Ausblick 7 Zusammenfassung 8 Literaturverzeichnis 9 Abbildungsverzeichnis 10 Tabellenverzeichnis 11 Erklärung über die selbstständige Abfassung der Arbeit 12Danksagung

Die Pflanze Leonurus cardiaca wird seit Jahrhunderten in der Volksmedizin als Tee bei nervösen Herzbeschwerden angewendet. Bislang konnten wissenschaftlich keine eindeutigen Beweise erbracht werden, ob das Leonurus-Kraut kardial wirksam ist oder nur einen Placeboeffekt aufweist. In der hier vorliegenden Arbeit wurden aus dem Leonurus-Kraut drei verschiedene Extrakte unterschiedlicher Polarität hergestellt: ein wässriger Soxhlet-Extrakt, ein alkalisierter Chloroformextrakt und ein Ethanol/Wasser-Extrakt. Diese wurden am isolierten Kaninchenherzen an der Langendorff-Apparatur hinsichtlich kardialer Effekte getestet. Mittels eines Multi-Elektroden-Verfahrens konnte mit 256 Elektroden das extrazelluläre epikardiale Potential auf der Herzoberfläche abgegriffen und somit eine Aussage über Erregungsausbreitungsmuster und –geschwindigkeiten getroffen werden. Die weitere Fraktionierung eines kardial wirksamen und therapeutisch möglicherweise einsetzbaren Extrakts richtete sich nach dem Prinzip der Bioassay-guided-Fraktionierung unter Verwendung verschiedener organischer Lösungsmittel. Der Soxhlet-Extrakt zeigte Natrium-, Kalium- und Kalzium-Kanal-blockierende Tendenzen sowie eine potentiell antiarrhythmische Eigenschaft. Die Fraktionen beeinflussten die gleichen elektrophysiologischen und funktionellen Parameter wie der Ausgangsextrakt, zeigten jedoch eine deutlich stärkere Ausprägung auf das Herz. Die Präzipitation der wässrigen Fraktion kann als Schritt zur Trennung von Wirkprinzipien gesehen werden, wobei das Präzipitat alle Parameter irreversibel veränderte und zum Versagen des Herzens führte. Die Methanol-lösliche Fraktion charakterisierte sich dagegen durch eine massive Verlängerung der frequenzkorrigierten Potentialdauer (QTc) bis teilweise zum Herzstillstand, eine Reduktion der linksventrikulären Kontraktionskraft (LVP) sowie eine Erhöhung des Koronarflusses (CF). Auch eine deutliche Verlängerung der PQ-Zeit, des QRS-Komplexes sowie der Gesamtaktivierungszeit wurden festgestellt. Während des wash outs zeigte sich die vollständige Reversibilität der funktionellen und elektrophysiologischen Parameter mit der Wiederherstellung eines stabilen Sinusrhythmus. Zur Abschätzung antiarrhythmischer Wirkungen und zur Erstellung eines mutmaßlichen Wirkprofils wurde die Methanol-lösliche Fraktion in drei Arrhythmiemodellen getestet. β-blockierende Eigenschaften konnten nicht nachgewiesen werden. Mittels elektrischer Stimulation konnte eine Reizschwellenverschiebung um das 10-fache festgestellt werden. Eine Aconitin-bedingte monomorphe ventrikuläre Arryhthmie wurde durch die Methanol-lösliche Fraktion antagonisiert. Damit kann auf eine Natrium-Kanal-blockierende Eigenschaft der Fraktion geschlossen werden. Die Blockade von Gap Junctions wurde nicht festgestellt. In vivo wurden an leicht narkotisierten Kaninchen mögliche zentralnervöse und sedative Eigenschaften mittels EEG untersucht. Dabei wurde ein hoher Kaliumgehalt des Extrakts festgestellt, der in vivo letal war. Zum Ausschluss rein Kalium-bedingter Extraktwirkungen wurde der Kaliumgehalt reduziert und erneut in vivo getestet. Der Übergang von Alpha- zu Deltawellen (Tiefschlaf) im EEG wurde dokumentiert, wodurch eine zentralnervöse Wirkung der Kalium-reduzierten Methanol-löslichen Fraktion vermuten werden kann. Um ausschließlich kardiale Effekt zu untersuchen, wurde die Kalium-reduzierte Methanol-lösliche Fraktion zusätzlich am isolierten Kaninchenherzen geprüft. Die geschwin-digkeitsbestimmenden, kardialen Parameter (BCL, TAT, PQ, QRS) wurden durch die Kalium-reduzierte Methanol-lösliche Fraktion nicht beeinflusst und auch kein Herzstillstand ausgelöst. Die Effekte basieren vermutlich auf einer Kalium- und Kalzium-Kanal-Blockade mit einem hohen antiarrhythmischen Potential. Die Beeinflussung geschwindigkeits-bestimmender Parameter, die Verzögerung der longitudinalen Ausbreitungsgeschwindigkeit bei elektrischer Stimulation und der Aconitin-Antagonismus wurden somit überwiegend durch die hohen Kaliumkonzentrationen der Methanol-löslichen Fraktion bedingt. Die in dieser Arbeit beschriebenen kardialen Wirkungen und antiarrhythmischen Effekte beweisen, dass Leonurus cardiaca tatsächlich herzwirksam ist. Ein Einsatz von Leonurus cardiaca bei Herzrhythmusstörungen bedarf jedoch weiterer Untersuchungen.