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Assessment of lung edema by gravimetrical analysis is a standard method to evaluate the severity of experimentally induced ischemia/reperfusion (IR) injury. The aim of this study was to compare gravimetrical assessment of pulmonary edema with a stereological approach which allows for qualitative and quantitative distinction between intravascular and edematous fluids by light microscopy. Eight experimental groups which differed in mode of preservation, ischemic storage and pharmacological treatments were studied in an extracorporeal rat lung model. Analysis of the pooled data showed that the wet/dry ratio values mainly reflected the amount of intra-alveolar edema (rs = 0.442; p = 0.0057) but only stereological assessment of edema formation revealed differences depending on the treatment used. Only stereological data correlated significantly with oxygen tension measured at the end of reperfusion (rs = –0.530; p = 0.0009). We conclude that gravimetry is of minor functional importance compared to assessment by stereological methods which prove to be a reliable and efficient tool for the evaluation of IR injury in the different experimental settings. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Das Auftreten pulmonaler Belüftungsstörungen nach Injektion von Xylazin beim Schaf ist in der wissenschaftlichen Literatur an Einzeltieren beschrieben. Der dabei noch ausstehende Nachweis eines postulierten Lungenödems anhand objektiver Parameter in statistisch relevanter Anzahl wurde in der hier vorliegenden Arbeit angestrebt. Weiterhin wurden ein Einfluss der wiederholten Exposition und eine Dosisabhängigkeit überprüft. Zur Bearbeitung dieser Fragen wurden 16 weibliche Merinolandschafe dreimalig in einem Abstand von 8 Wochen untersucht. Nach Prämedikation mit Midazolam (0,25 mg/kg) und Sufentanil (0,6 µg/kg) erfolgte die Allgemeinanästhesie mit Propofol (5-10 mg/kg/h). Zu den ersten beiden Versuchsabschnitten wurde Xylazin in einer Dosis von 0,15 mg/kg, im dritten Versuchsdurchgang in Höhe von 0,3 mg/kg intravenös verabreicht. Jeweils 10 Minuten vor und 5, 15, 30 Minuten nach Applikation von Xylazin wurden computertomographische Untersuchungen durchgeführt. Mit Hilfe der quantitativen computertomographischen Analyse konnte das totale Lungengewicht, der Anteil nicht belüftetes Lungengewicht und das totale Lungenvolumen ermittelt werden. Zusätzlich wurden mittels arterieller Blutgasanalysen der arterielle Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidpartialdruck bestimmt. In der dieser Arbeit zu Grunde liegenden Annahme nimmt im Falle eines Lungenödems das totale Lungengewicht bei konstantem Lungenvolumen zu. Eine Zunahme des totalen Lungengewichts war in allen drei Versuchsdurchgängen statitisch signifikant nachweisbar. Im Vergleich zu den Angaben in der Literatur wurden dabei jedoch keine Zunahmen in Höhe eines klinisch relevanten Lungenödems erreicht. Unerwartet konnte zusätzlich ein signifikanter Rückgang des totalen Lungenvolumens detektiert werden. Weiterhin waren bereits 5 Minuten nach Xylazininjektion bis zu einem Drittel des totalen Lungengewichts nicht belüftet. Diese pulmonalen Belüftungsstörungen nach Applikation von Xylazin beim Schaf wurden aufgrund der vorliegenden Ergebnisse nicht ausschließlich der Entstehung eines Lungenödems zugeordnet. Die detektierte Reduktion des totalen Lungenvolumens bei konstanter Beatmung kann nur durch Atelektasen begründet werden. Entsprechend dem Ausmaß der detektierten pulmonalen Reaktionen nach Xylazingabe wurden eine schwere Hypoxämie sowie eine Hyperkapnie festgestellt. Durch die mehrfache Exposition von Xylazin erfolgte der Nachweis der Wiederholbarkeit dieser Ergebnisse. Eine Dosisabhängigkeit des Ausprägungsgrades der pulmonalen Befunde hingegen konnte nicht statistisch signifikant bestätigt werden. Anhand der hier vorliegenden Ergebnisse muss die Ätiologie der pulmonalen Veränderungen nach Injektion von Xylazin beim Schaf neu durchdacht und in weiteren Studien verfolgt werden. Einflussfaktoren wie die Form der Applikation oder eine genetische Prädisposition gilt es in Zukunft zu analysieren. Neben der klinischen Anwendung von Xylazin sind die erarbeiteten Resultate relevant für humanmedizinische Fragestellungen in der Pulmologie. Dort sollte in der häufigen Verwendung des Schafes als Tiermodell in Hinblick auf mögliche Interaktionen mit den experimentellen Ergebnissen auf die Applikation von Xylazin verzichtet werden.

Computed tomography (CT) has become a standard in pulmonary imaging which allows the analysis of diseases like lung nodules, emphysema and embolism. The improved spatial and temporal resolution involves a dramatic increase in the amount of data that has to be stored and processed. This has motivated the development of computer aided diagnostics (CAD) systems that have released the physician from the tedious task of manually delineating the boundary of the structures of interest from such a large number of images, a pre-processing step known as image segmentation. Apart from being impractical, the manual segmentation is prone to high intra and inter observer subjectiveness. Automatic segmentation of the lungs with atelectasis poses a challenge because in CT images they have similar texture and gray level as the surrounding tissue. Consequently, the available graphical information is not sufficient to distinguish the boundary of the lung. The present work aims to close the existing gap left by the segmentation of atelectatic lungs in volume CT data. A-priori knowledge of anatomical information plays a key role in the achievement of this goal.

Background: Atelectasis can provoke pulmonary and non-pulmonary complications after general anaesthesia. Unfortunately, there is no instrument to estimate atelectasis and prompt changes of mechanical ventilation during general anaesthesia. Although arterial partial pressure of oxygen (PaO2) and intrapulmonary shunt have both been suggested to correlate with atelectasis, studies yielded inconsistent results. Therefore, we investigated these correlations. Methods: Shunt, PaO2 and atelectasis were measured in 11 sheep and 23 pigs with otherwise normal lungs. In pigs, contrasting measurements were available 12 hours after induction of acute respiratory distress syndrome (ARDS). Atelectasis was calculated by computed tomography relative to total lung mass (Mtotal). We logarithmically transformed PaO2 (lnPaO2) to linearize its relationships with shunt and atelectasis. Data are given as median (interquartile range). Results: Mtotal was 768 (715–884) g in sheep and 543 (503–583) g in pigs. Atelectasis was 26 (16–47)% in sheep and 18 (13–23) % in pigs. PaO2 (FiO2 = 1.0) was 242 (106–414) mmHg in sheep and 480 (437–514) mmHg in pigs. Shunt was 39 (29–51)% in sheep and 15 (11–20) % in pigs. Atelectasis correlated closely with lnPaO2 (R2 = 0.78) and shunt (R2 = 0.79) in sheep (P-values<0.0001). The correlation of atelectasis with lnPaO2 (R2 = 0.63) and shunt (R2 = 0.34) was weaker in pigs, but R2 increased to 0.71 for lnPaO2 and 0.72 for shunt 12 hours after induction of ARDS. In both, sheep and pigs, changes in atelectasis correlated strongly with corresponding changes in lnPaO2 and shunt. Discussion and Conclusion: In lung-healthy sheep, atelectasis correlates closely with lnPaO2 and shunt, when blood gases are measured during ventilation with pure oxygen. In lung-healthy pigs, these correlations were significantly weaker, likely because pigs have stronger hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV) than sheep and humans. Nevertheless, correlations improved also in pigs after blunting of HPV during ARDS. In humans, the observed relationships may aid in assessing anaesthesia-related atelectasis.

Adverse effects of amiodarone are rarely seen in pediatric patients, but may occur if amiodarone is applied for long-term treatment. Two rather rare phenomena are blue-gray skin pigmentation and pulmonary mass. They represent important differential diagnoses from more common clinical complications like pneumonia and drug-induced toxic skin lesions.

Die Recurrent airway obstruction (RAO), im deutschen auch als „Dämpfigkeit“ be-zeichnet, ist eine weltweit anerkannte und weit verbreitete Erkrankung der Luftwege beim Pferd, die durch eine hypersensitiv-vermittelte Entzündung der Atemwege und begleitende Neutrophilie charakterisiert ist. Ausgelöst durch ungünstige Umweltbedingungen umfasst der klassische Phänotyp dieses Krankheitsbildes Husten, Nasenausfluss, Dyspnoe und Leistungsabfall. Die pathophysiologischen Vorgänge äußern sich in Bronchialobstruktion, Schleimhypersekretion, Hyperreaktivität und Umbauvorgängen (Airway remodelling) der Atemwege. In der Literatur existieren bisher noch keine genaueren Daten zur sympathischen und parasympathischen Lungeninnervation beim Pferd. Die vorliegende Arbeit liefert erstmalig eine umfangreichere immunhistochemische Analyse der Nervenäste in der equinen Lunge. Durch Immunfluoreszenz-Markierungen von ChAT und TH wurden sympathische und parasympathische Fasern detektiert. Die hierfür eingesetzten hochgereinigten Antikörper haben sich hierbei als geeignete Marker für cholinerge bzw. katecholaminerge Zellstrukturen erwiesen. Hierbei gab es keinen Hinweis darauf, dass sich die Immunreaktivität im Faserverlauf ändert oder von kranial nach kaudal schwächer wird. Auffällig war die starke Immunreaktivität der ChAT in den untersuchten Gewebeschnitten eines an RAO erkrankten Pferdes, die auf eine Hochregulation des Parasympathikus im Verlauf dieser Lungenerkrankung deutet. Die zusätzliche Detektion weiterer neuronaler Marker wie z.B. MAP2 oder NF-L sowie von Mikroglia und Astrozyten erlaubte den Nachweis weiterer Veränderungen im Krankheitsverlauf. Die validierte Koexpression von katecholaminergen bzw. cholinergen Markerenzymen deutet auf eine autonome Regulationsweise mit dem Potential einer variablen Reaktion auf Umwelteinflüsse. Die in der vorliegenden Arbeit etablierte Immunfluoreszenz-Doppelmarkierung von cholinergen und katecholaminergen Zellstrukturen bildet eine solide Grundlage für weitere Untersuchungen in Pferdegeweben unter physiologischen und pathologischen Bedingungen.

Computed tomography (CT) has become a standard in pulmonary imaging which allows the analysis of diseases like lung nodules, emphysema and embolism. The improved spatial and temporal resolution involves a dramatic increase in the amount of data that has to be stored and processed. This has motivated the development of computer aided diagnostics (CAD) systems that have released the physician from the tedious task of manually delineating the boundary of the structures of interest from such a large number of images, a pre-processing step known as image segmentation. Apart from being impractical, the manual segmentation is prone to high intra and inter observer subjectiveness. Automatic segmentation of the lungs with atelectasis poses a challenge because in CT images they have similar texture and gray level as the surrounding tissue. Consequently, the available graphical information is not sufficient to distinguish the boundary of the lung. The present work aims to close the existing gap left by the segmentation of atelectatic lungs in volume CT data. A-priori knowledge of anatomical information plays a key role in the achievement of this goal.

Quantitative computertomographische Studie zu den pulmonalen Auswirkungen intramuskulär applizierten Xylazins beim Schaf Einleitung. α2-Agonisten wie z.B. Xylazin werden in der veterinärmedizinischen Praxis häufig zur Se-dierung eingesetzt. Dabei ist für das Schaf eine besonders ausgeprägte Sensibilität gegenüber Xylazin nachgewiesen. Bisher nur unzureichend untersucht wurde der Einfluss der Applikationsform des α2-Agonisten Xylazin (intravenöse versus intramuskuläre Injektion) auf den Ausprägungsgrad der entste-henden Lungenveränderungen. Ziele der Untersuchungen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Xylazin-induzierten pulmonalen Reaktionen nach intramuskulärer Applikation zu quantifizieren und mit den Auswirkungen einer intrave-nösen Gabe beim Schaf zu vergleichen. Um wissenschaftlich konsequent zu arbeiten, wurde weiterhin die Wirkung der in Xylazin-Präparaten enthaltenen sonstigen Bestandteile untersucht. Material und Methode. Als Studientiere wurden sieben weibliche Schafe der Rasse Merinoland zwei-malig in einem Abstand von acht Wochen untersucht. Bei diesen Tieren handelte es sich um die Scha-fe, welche in einem vorausgegangenen Projekt zu den pulmonalen Wirkungen von intravenös appliziertem Xylazin in identischer Dosierung am deutlichsten reagiert hatten. Nach Prämedikation der Tiere mit Midazolam (0,25 mg/kg KM) und Sufentanil (0,6 µg/kg KM) wurde die Narkose mit Propofol aufrechterhalten (5-10 mg/kg KM/h). Nach abgeschlossener Instrumentierung wurden die Schafe in Rückenlage im Computertomographen positioniert und mit einer inspiratorischen Sauerstoffkonzentration von 100 Vol.-% beatmet. Zur Reduktion lagerungsbedingter Atelektasen wurde vor Versuchsbeginn ein Recruit¬ment¬ma¬nö¬ver (druckkontrollierte Beatmung, inspiratorischer Spitzendruck 60 cmH2O, PEEP 40 cmH2O, Atemfrequenz 10/min, Dauer zwei Minuten) durchgeführt. Nach abgeschlossenem Recruitmentmanöver wurden die Schafe bis zum Ende des Versuchsabschnittes volumenkontrolliert beatmet (Atemzugvolumen 8 ml/kg KM, PEEP 10 cmH2O, Adjustierung der Atemfrequenz, Ziel endexspiratorische Kohlendioxidkonzentration etwa 4,5 Vol.-%). Im Versuchsabschnitt „i.m.“ wurde Xylazin intramuskulär in einer Dosierung von 0,3 mg/kg KM injiziert. 10 Minuten vor sowie 5, 15, 30 und 60 Minuten nach der Xylazin-Injektion wurden computertomographische Untersuchungen des Thorax durchgeführt. Im Versuchsabschnitt „Vehikel“ wurde den Schafen eine dem verwendeten Xylazin-Präparat analoge, jedoch Xylazin-freie Lösung intravenös appliziert (enthält 1 mg/ml des Konservierungsstoffs Methyl-para-hydroxybenzoat). Als Dosis wurde eine der Xylazin-Gabe entsprechende Dosis von 0,015 ml/kg KM gewählt. Zusätzlich wurde 45 Minuten nach Versuchsbeginn Xylazin® 2 % in einer Dosis von 0,3 mg/kg KM intravenös injiziert. Die computertomographischen Untersuchungen wurden 10 Minuten vor sowie 5, 15, 30 Minuten nach erfolgter Injektion des Vehikel-Präparates und 5 Minuten nach erfolgter Injektion von Xylazin® durchgeführt. Unter Anwendung der Extrapolationsmethode wurden mit der quantitativen computertomographischen Analyse jeweils das totale Lungenvolumen (Vtot), das totale Lungengewicht (Mtot) und der Anteil der nicht belüfteten Lungenmasse (% Mnon) bestimmt. Dabei galt ein Abfall im totalen Lungenvolumen als Nachweis für Atelektasen, ein Anstieg im totalen Lungengewicht war gleichbedeutend mit der Entstehung eines Lungenödems. Als klinisch relevant galt eine Zunahme der totalen Lungenmasse um 100 g. In beiden Versuchsabschnitten wurden mittels arterieller Blutgasanalysen zusätzlich der arterielle Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidpartialdruck (PaO2, PaCO2) erfasst. Ergebnisse. Vor der intramuskulären Xylazin-Gabe wurden folgende Medianwerte ermittelt: Vtot: 4220 ml, Mtot: 1280 g, % Mnon: 3 %, PaO2: 443 mmHg, PaCO2: 48 mmHg. Nach intramuskulärer Xylazin-Injektion zeigten sich die nachfolgenden statistisch signifikanten Maximaländerungen: Vtot-Abfall: 516 ml (Interquartilbereich 408-607), Mtot bzw. % Mnon-Zunahme: 108 g (Interquartilbereich 70-140) bzw. 15 % (Interquartilbereich 8-24) PaO2-Abfall: 280 mmHg (Interquartilbereich 200-346), PaCO2-Anstieg: 17 mmHg (Interquartilbereich 7-27). Die intramuskuläre Gabe von Xylazin verursachte im Vergleich zur intravenösen tendenziell, aber statistisch nicht signifikant, geringere Abnahmen im totalen Lungenvolumen sowie eine tendenziell, aber statistisch nicht signifikant geringere Zunahme im Anteil der nicht belüfteten Lungenmasse. Des Weiteren konnte ein statistisch signifikant geringerer Abfall im arteriellen Sauerstoffpartialdruck bei intramuskulär erfolgter Injektion nachgewiesen werden. Die Xylazin-induzierte Hypoxämie erreichte unter Beatmung mit 100 Vol.-% Sauerstoff auch nach intramuskulärer Gabe des α2-Agonisten im Mittel einen moderaten Ausprägungsgrad, wobei 50 % der Studientiere sogar eine schwere Belüftungsstörung zeigten (PaO2 < 100 mmHg). Entsprechend dem Schweregrad der durch den α2-Agonisten induzierten Belüftungsstörung trat eine Hyperkapnie auch nach intramuskulärer Xylazin-Gabe auf. Auch die korrespondierenden % Mnon-Zunahmen erreichten bei intramuskulärer Xylazin-Injektion neben der statistischen Signifikanz erhebliche klinische Relevanz. So waren im Mittel 18 % (Interquartilbereich 10-28) des Lungengewebes nach intramuskulärer Gabe des α2-Ago¬nis¬ten nicht belüftet. Bei jeweils 50 % der Tiere konnte für beide Applikationsformen ein klinisch relevantes Lungenödem nachgewiesen werden. Eine Reaktion der Versuchstiere auf die sonstigen im Xylazin-Präparat enthaltenen Bestandteile konnte ausgeschlossen werden. So konnte für keinen der untersuchten Parameter eine statistisch signifikante Änderung nach Injektion der Vehikel-Lösung nachgewiesen werden. Statistisch signifikante Zu- bzw. Abnahmen in den untersuchten Parametern konnten eindeutig der Wirkung des α2-Agonisten Xylazin zugewiesen werden. Schlussfolgerungen. Trotz quantitativ geringerer Ausprägung in den detektierten Änderungen von Vtot, PaO2 und % Mnon zeigten die Xylazin-induzierten pulmonalen Reaktionen bei der Mehrzahl der Studientiere auch nach intramuskulär erfolgter Applikation des α2-Agonisten erhebliche klinische Relevanz. Ein zeitlich verzögertes Eintreten im Vergleich zur intravenösen Gabe des α2-Agonisten konnte nur für die Formation des Xylazin-induzierten Lungenödems festgestellt werden. Analog zu den Ergebnissen des vorausgegangenen Projektes zur Wirkung von intravenös verabreichtem Xylazin, kann das morphologische Bild der Xylazin-induzierten Lungenveränderungen durch eine Koexistenz von Atelektasen und Lungenödem beschrieben werden. Derzeit konnte noch kein logisches Muster gefunden werden, dass die interindividuelle Variabilität in der Reaktion auf Xylazin beim Schaf aufzuklären vermag. Ebenso ist der Erkenntnisstand bezüglich einer möglicherweise vorhandenen Rasseabhängigkeit bis dato nicht ausreichend, um im Vorfeld die Sensibilität gegenüber Xylazin bei einem Schaf abschätzen zu können. Demzufolge muss beim Schaf auf der Grundlage der vorliegenden Ergebnisse im Einzelfall auch nach einer intramuskulären Xylazin-Gabe mit einer Dosierung von 0,3 mg/kg KM von schwerwiegenden Lungenveränderungen ausgegangen werden. Sofern Schafe als Tier-Modell in der experimentellen Lungenforschung verwendet werden, sollte aufgrund der Gefahr von fehlerhaften Forschungsergebnissen sowohl auf den intramuskulären Einsatz von Xylazin zur Prämedikation verzichtet werden als auch auf die intravenöse Verabreichung des α2-Agonisten als Narkosebestandteil. Um in der Praxis zukünftig unnötiges Leiden oder gar Versterben von Tieren verhindern zu können, muss die Problematik der Xylazin-induzierten Lungenveränderungen beim Schaf weiter verfolgt und näher erforscht werden.

Die Inzidenz des Atemnotsyndroms ist bei männlichen Neugeborenen etwa 1,7-mal so hoch wie bei weiblichen. Zur Erforschung der Ursachen dieser Tatsache wurden in der vorliegenden Arbeit geschlechtsabhängige Unterschiede im transepithelialen Natriumtransport an fetalen distalen Lungenepithelzellen von Ratten untersucht. Die zugrunde liegende Versuchsanordnung stellt ein Modell der Typ II Pneumozyten des späten Frühgeborenen dar. In Ussing Kammer Messungen wurde ein höherer Natriumtransport in weiblichen Zellen im Vergleich zu männlichen Zellen nachgewiesen. Des Weiteren zeigten Genexpressionsanalysen eine höhere Expression der am Natriumtransport beteiligten Kanäle und Transporter in weiblichen Zellen. Um mögliche Ursachen der festgestellten Geschlechtsunterschiede zu eruieren, wurde die Genexpression von Hormonrezeptoren untersucht. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die Rezeptoren weiblicher Geschlechtshormone dabei eine wichtige Rolle spielen. Abschließend betrachtet diese Arbeit die absolute Zahl fetaler distaler Lungenepithelzellen in Rattenfeten beider Geschlechter. Hierbei fanden sich ebenfalls Geschlechtsdifferenzen. Zusammenfassend kann die vorliegende Arbeit zu einem besseren Verständnis der Pathogenese und der Inzidenz des Atemnotsyndroms des Frühgeborenen beitragen.