Frühe entzündliche Vorgänge scheinen eine große Rolle in der Entstehung der globalen Hirnschädigung in der Frühphase nach einer Subarachnoidalblutung (SAB) zu spielen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es den Effekt der anti-inflammatorischen Medikamente Methylprednisolon und Minozyklin auf die Gehirndurchblutung und frühe Hirnschädigung nach SAB zu untersuchen. Hierzu wurde ein randomisiertes und kontrolliertes Tierexperiment durchgeführt. Mit Hilfe des endovaskulären Perforationsmodells wurde bei männlichen Sprague-Dawley-Ratten eine SAB ausgelöst. Den Tieren wurde 30 Minuten nach Auftreten der SAB Methylprednisolon, Minozyklin oder Kochsalzlösung intraperitoneal verabreicht. Sowohl Methylprednisolon als auch Minozyklin verminderten den Anteil Caspase 3 positiver Zellen in immunhistochemischen Färbungen der Hippocampie der Versuchstiere signifikant. In Bezug auf die klinische Untersuchung, den intrakraniellen Druck und die Hirndurchblutung der Ratten ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen. Die Ergebnisse suggerieren, dass Methylprednisolon und Minozyklin den akuten Zellschaden nach SAB reduzieren. Daher könnten sich beide Mittel als geeignet für die Therapie der „Early Brain Injury“ nach SAB erweisen. Weitere Studien zum besseren Verständnis der zugrunde liegenden Wirkmechanismen von Methylprednisolon und Minozyklin auf die Frühphase der SAB sind nötig. / Early inflammatory processes may play an important role in the development of early brain injury (EBI) after subarachnoid hemorrhage (SAH). The aim of this study was to investigate the effect of early treatment with methylprednisolone and minocycline on cerebral perfusion and global braindamage after SAH. We performed a randomized and controlled experiment using male Sprague-Dawley rats. The animals were subjected to SAH using the endovascular filament model. 30 minutes after SAH, they were randomly assigned to receive an intraperitoneal injection of methylprednisolone, minocycline or saline. Treatment with methylprednisolone or minocycline did not result in a significant improvement of cerebral perfusion, intracranial pressure or neurological recovery. Hippocampal damage significantly attenuated in both methylprednisolone and minocycline treated animals. Therefore, early treatment with the anti-inflammatory drugs methylprednisolone or minocycline in the acute phase after SAH has the potential to reduce brain damage and exert a neuroprotective effect.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen der Herz-Lungen-Maschine auf das Gewebe des Hippocampus in einem Ferkelmodell. Die Tiere untereilte man in 5 Gruppen: „Kontrolle“, „Kontrolle mit Minozyklin“, „HLM pulsatil“, „HLM nicht-pulsatil“, sowie „HLM nicht-pulsatil mit Minozyklin“. Es wurde untersucht, ob eine pulsatile Perfusion Schäden in den Zellen des Hippocampus gegenüber eines nicht-pulsatilen Blutflusses während der extrakorporalen Zirkulation abmildern kann. Des Weiteren überprüfte man neuroprotektive Effekte des Tetrazyklin-Derivates Minozyklin während eines kardiochirurgischen Eingriffes mit Herz-Lungen-Maschine. Während der Operation wurde bei allen Ferkeln eine Hypothermie von 28 °C durchgeführt und die HLM-Zeit betrug 90 Minuten. Die Rekonvaleszenzzeit umfasste 120 Minuten. Minozyklin verabreichte man in den entsprechenden Gruppen sowohl zu Beginn des Versuches (4 mg/kg KM) und nach Abkopplung von der Herz-Lungen-Maschine (2 mg/kg KM) intravenös. Hauptbestandteil der Arbeit waren histologische und immunhistochemische Färbemethoden zur Untersuchung des Hippocampus. Mithilfe eines Mikroskops wurden Veränderungen auf zellulärer Ebene im CA1- und CA3-Areal des Cornu ammonis im Hippocampus ausgewertet. Für die Ergebnisse betrachtet man die Pyramidenzellen des Stratum pyramidale. In der Hämatoxylin-Eosin-Färbung wurden Zellen mit den Eigenschaften „Ödem“, „Eosinophilie“ und „Pyknose“ für jedes Versuchstier gezählt. Mit den immunhistochemischen Färbungen sollten Faktoren für den programmierten Zelltod, für Hypoxie (HIF 1-alpha) und für oxidativen Stress (3-Nitrotyrosin) detektiert werden. Als Marker für Apoptose wählte man den Apoptose-induzierenden Faktor (AIF), cleaved Caspase 3 und Poly(ADP)Ribose (PAR).

Ziel der Arbeit war es, die zellulären Auswirkungen der Anwendung der Herz-Lungen-Maschine histologisch zu untersuchen und zu quantifizieren. Auf der Suche nach Ansätzen für die Kardioprotektion im Rahmen des kardiopulmonalen Bypasses wurden außerdem der Einfluss des Medikaments Minozyklin und des pulsatilen Perfusionsmodus der HLM auf die Gewebeschädigung analysiert. Die Untersuchung erfolgte am Tiermodell des Ferkels. Die 39 Versuchstiere wurden in fünf Versuchsgruppen eingeteilt: (1) Kontrollgruppe (n=9), (2) Kontrollgruppe mit Minozyklin (n=7), (3) laminare HLM-Gruppe (n=9), (4) laminare HLM-Gruppe mit Minozyklin (n=6) und (5) pulsatile HLM-Gruppe (n=8). Alle Versuchstiere wurden narkotisiert und sternotomiert. Die Tiere der drei HLM-Gruppen (Gruppen 3, 4 und 5) wurden im Anschluss an die Sternotomie kanüliert und an die HLM angeschlossen. Hierbei gab es zwei Versuchsgruppen mit laminarem, kontinuierlichem Flussprofil (Gruppen 3 und 4) und eine Versuchsgruppe mit pulsatilem Perfusionsmodus der HLM (Gruppe 5). Die Dauer der Aortenklemmung betrug 90 min. Für den kardialen Arrest wurde Kardioplegie (Custodiol®, Dr. Franz Köhler Chemie GmbH, Bensheim) verabreicht. Der Eingriff wurde unter hypothermen Bedingungen bei 28°C durchgeführt. Nach Wiedereröffnung der Aorta und Reperfusion wurde nach insgesamt 120 min von der HLM abgegangen. Danach schloss sich eine Rekonvaleszenzzeit von 90 min an. Für die Untersuchung des Effekts von Minozyklin wurde zwei Versuchsgruppen (Gruppen 2 und 4) zu zwei Zeitpunkten Minozyklin verabreicht (1. Gabe nach der Sternotomie 4 mg/kg KG, 2. Gabe nach Abgang von der HLM 2 mg/kg KG). Der Versuch endete mit der Euthanasierung der Versuchstiere und der Organentnahme. Für die immunhistochemische Analyse wurden zelluläre Marker für Hypoxie, Apoptose, nitrosativer zellulärer Belastung und Inflammation untersucht. Für die Beurteilung des Energiehaushalts wurde chromatographisch das Verhältnis aus ATP/ (ADP + AMP) im Myokard bestimmt. Die laminare HLM führte im Vergleich zur Kontrollgruppe zu einer signifikanten Erhöhung der Expression aller erhobener Parameter. Der mittels HPLC bestimmte Anteil energiereicher Substrate war für die laminare HLM im Vergleich zur Kontrolle signifikant reduziert. Die Daten für Minozyklin zeigen eine Abschwächung des myokardialen Ischämie- und Reperfusionsschadens im Zuge des Einsatzes der HLM. Die Minozyklin-Gabe resultiert in der signifikanten Reduktion der Expression des Apoptose-induzierenden Faktors (AIF), 3-Nitrotyrosin (NT) und der Poly-(ADP)-Ribose (PAR) im Vergleich zur laminaren HLM-Gruppe ohne Minozyklin. Die zur Verfügung stehenden, energiereichen Phosphate waren für Minozyklin signifikant höher als bei der laminaren HLM. Für die Pulsation zeigen sich signifikante Effekte auf die Expression der Cleaved Caspase-3 (CC3), NT und PAR im Vergleich zur laminaren HLM. Durch den pulsatilen Perfusionsmodus wurde ebenfalls signifikant das Angebot energiereicher Phosphate im Myokard verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung des laminaren kardiopulmonalen Bypasses zu einer Myokardschädigung – detektierbar anhand von Markern für Hypoxie, Apoptose, nitrosativer zellulärer Belastung und Inflammation - führt. Minozyklin und Pulsation haben kardioprotektive Eigenschaften hinsichtlich der Ischämie- und Reperfusionsschädigung. Histologisch wurden für beide protektive Ansätze antiapoptotische und antinitrosative Wirkungen nachgewiesen. Minozyklin und der pulsatile Perfusionsmodus verbesserten den Energiehaushalt des Myokards im Vergleich zur konventionellen, laminaren HLM. Alle getroffenen Aussagen sind jedoch aufgrund des angewandten Tiermodells und der geringen Stichprobenzahlen mit Einschränkung zu treffen. Für Minozyklin bleiben Fragen bezüglich der Sicherheit für die Anwendung bei kinderkardiochirurgischen Patienten sowie der Dosierung offen. Mit Blick auf die Pulsation muss betont werden, dass es hier nach wie vor an Leitlinien für die klinische Anwendung in der Kinderkardiochirurgie fehlt. Ebenfalls bleiben die zellulären Effekte des pulsatilen Flussmodus der HLM weitgehend ungeklärt. Weitere präklinische und klinische Studien müssen zeigen, ob Minozyklin und Pulsation zukünftig Eingang in die klinische Anwendung finden.:Abkürzungsverzeichnis 1 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG 1.1 Prinzipien der Herz-Lungen-Maschine 1.1.1 Geschichtlicher Abriss der Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine 1.1.2 Indikationen für die Anwendung der Herz-Lungen-Maschine 1.1.3 Aufbau der Herz-Lungen-Maschine 1.1.4 Besonderheiten im Betrieb der Herz-Lungen-Maschine in der Kinderherzchirurgie 1.2 Pathophysiologische Reaktionen des Körpers auf die Anwendung der Herz-Lungen-Maschine 1.2.1 Mortalität und postoperative Morbidität im Zusammenhang mit kinderherzchirurgischen Eingriffen 1.2.2 Pathomechanismen der Gewebeschädigung im Zuge der Anwendung der Herz-Lungen-Maschine 1.3 Protektive Ansätze zur Reduktion schädigender Einflüsse der Anwendung der Herz-Lungen-Maschine 1.3.1 Systemische Hypothermie 1.3.2 Kardioprotektion 1.3.3 Weitere pharmakologische Ansätze der Organprotektion im Rahmen des kardiopulmonalen Bypasses 1.3.4 Der Blutflussmodus während des kardiopulmonalen Bypasses 1.4 Problemstellung 2 VERSUCHSTIERE, MATERIALIEN UND METHODEN 24 2.1 Versuchstiere 2.2 Versuchsaufbau 2.3 Versuchsablauf 2.3.1 Anästhesie 2.3.2 Operative Versuchsdurchführung 2.3.3 Intraoperatives Monitoring 2.4 Probenaufbereitung und Paraffineinbettung 2.5 Herstellung der Schnittpräparate 2.6 Immunhistochemie 2.6.1 Negativkontrollen 2.6.2 Entparaffinisierung 2.6.3 Rehydrierung 2.6.4 Immunhistochemische Färbungsprotokolle 2.6.5 Nachbehandlung 2.7 Mikroskopie 2.8 Auswertung 2.9 High Performance Liquid Chromatography (HPLC) 2.10 Statistik 3 ERGEBNISSE 3.1 Immunhistochemische Analysen der Auswirkungen der Minozyklin-Gabe und des laminaren versus pulsagilen Blutflusses der Herz-Lungen-Maschine auf myokardiale Zellschädigung und Zelluntergang 3.1.1 Histologische Analyse der Expression des Apoptose- induzierenden Faktors in myokardialen Zellen 3.1.2 Histologische Analyse der Expression der Cleaved Caspase-3 in myokardialen Zellen 3.1.3 Histologische Analyse der Expression des Hypoxie-induzierten Faktors-1-alpha in myokardialen Zellen 3.1.4 Histologische Analyse der zytosolischen Anreicherung des Substrats Nitrotyrosin in myokardialen Zellen 3.1.5 Histologische Analyse der Anreicherung von Poly-ADP-Ribose in myokardialen Zellen 3.1.6 Histologische Analyse der Expression des Tumornekrosefaktors-alpha in myokardialen Zellen 3.2 Auswirkung von Minozyklin und pulsatilem Flussmodus der Herz-Lungen-Maschine auf den myokardialen Energiehaushalt 4 DISKUSSION 4.1 Modellbetrachtung 4.2 Auswertung der Wirkung von Minozyklin auf die Schädigung des myokardialen Gewebes im Rahmen der Behandlung mittels Herz-Lungen-Maschine 4.3 Vergleich der Effekte des laminaren und pulsatilen Blutflussmodus der Herz-Lungen-Maschine auf die Schädigung des myokardialen Gewebes 5 ZUSAMMENFASSUNG 6 LITERATURVERZEICHNIS 7 ANHANG 7.1 Tabellenverzeichnis 7.2 Abbildungsverzeichnis 7.3 Herstellungsprotokolle 7.3.1 Protokolle für Formalinfixierung und Paraffineinbettung 7.3.2 Protokolle zur Herstellung der Gebrauchslösungen für das histologische Arbeiten 7.3.3 Immunhistochemische Färbungsprotokolle 7.3.4 Protokoll für die High Performance Liquid Chromatography (HPLC) Eigenständigkeitserklärung Publikationen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen der Herz-Lungen-Maschine auf das Gewebe des Hippocampus in einem Ferkelmodell. Die Tiere untereilte man in 5 Gruppen: „Kontrolle“, „Kontrolle mit Minozyklin“, „HLM pulsatil“, „HLM nicht-pulsatil“, sowie „HLM nicht-pulsatil mit Minozyklin“. Es wurde untersucht, ob eine pulsatile Perfusion Schäden in den Zellen des Hippocampus gegenüber eines nicht-pulsatilen Blutflusses während der extrakorporalen Zirkulation abmildern kann. Des Weiteren überprüfte man neuroprotektive Effekte des Tetrazyklin-Derivates Minozyklin während eines kardiochirurgischen Eingriffes mit Herz-Lungen-Maschine. Während der Operation wurde bei allen Ferkeln eine Hypothermie von 28 °C durchgeführt und die HLM-Zeit betrug 90 Minuten. Die Rekonvaleszenzzeit umfasste 120 Minuten. Minozyklin verabreichte man in den entsprechenden Gruppen sowohl zu Beginn des Versuches (4 mg/kg KM) und nach Abkopplung von der Herz-Lungen-Maschine (2 mg/kg KM) intravenös. Hauptbestandteil der Arbeit waren histologische und immunhistochemische Färbemethoden zur Untersuchung des Hippocampus. Mithilfe eines Mikroskops wurden Veränderungen auf zellulärer Ebene im CA1- und CA3-Areal des Cornu ammonis im Hippocampus ausgewertet. Für die Ergebnisse betrachtet man die Pyramidenzellen des Stratum pyramidale. In der Hämatoxylin-Eosin-Färbung wurden Zellen mit den Eigenschaften „Ödem“, „Eosinophilie“ und „Pyknose“ für jedes Versuchstier gezählt. Mit den immunhistochemischen Färbungen sollten Faktoren für den programmierten Zelltod, für Hypoxie (HIF 1-alpha) und für oxidativen Stress (3-Nitrotyrosin) detektiert werden. Als Marker für Apoptose wählte man den Apoptose-induzierenden Faktor (AIF), cleaved Caspase 3 und Poly(ADP)Ribose (PAR).:Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Kinderherzchirurgie 1.2 Herz-Lungen-Maschine 1.3 Pathophysiologie der HLM 1.3.1 Inflammationsreaktion 1.3.2 Ischämie 1.3.3 Reperfusion 1.4 HLM und Folgen für das Gehirn 1.5 Neuroprotektive Strategien 1.5.1 Pulsatile Perfusion 1.5.2 Minozyklin 1.6 Hippocampus 2 Aufgabenstellung 3 Tiere, Material und Methoden 3.1 Versuchstiere 3.2 Versuch Teil 1: Operation 3.2.1 Gruppeneinteilung und Versuchsaufbau 3.2.2 Anästhesie 3.2.3 Operation 3.2.3.1 Vorbereitungszeit 3.2.3.2 Kardioplegie 3.2.3.3 Herz-Lungen-Maschine mit nicht-pulsatilen Blutfluss/ pulsatilen Blutfluss 3.2.3.4 Medikation mit Minozyklin 3.2.4 Intraoperatives Monitoring 3.2.4.1 Vitalparameter 3.2.4.2 Arterielle Blut-Gas-Analyse 3.2.4.3 Elektrolyt-Haushalt 3.2.4.4 Laktat- und Glukose-Haushalt 3.3. Versuch Teil 2: Laboruntersuchungen 3.3.1 Einbetten der Proben und Herstellung der Schnittpräparate 3.3.2 Histologie 3.3.2.1 Hämatoxylin-Eosin-Färbung 3.3.3 Immunhistochemie 3.3.3.1 Allgemeines Prinzip 3.3.3.2 Nachweis: Apoptose-induzierender Faktor 3.3.3.3 Nachweis: Hypoxie-induzierter Faktor 1- alpha 3.3.3.4 Nachweis: cleaved Caspase 3 3.3.3.5 Nachweis: 3-Nitrotyrosin 3.3.3.6 Nachweis: Poly(ADP)Ribose 3.3.4 RP-HPLC – Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography 3.4 Blutgasanalyse 3.5 Auswertung am Mikroskop 3.6 Statistik 4 Ergebnisse 4.1 Intraoperatives Monitoring 4.2 Arterielle Blutproben 4.3 Arterielles Blut: Laktat-Haushalt 4.4 Ergebnisse der RP-HPLC 4.5 Ergebnisse der Hämatoxylin-Eosin-Färbung 4.6 Ergebnisse der immunhistochemischen Färbungen 4.6.1 Apoptose-induzierender Faktor 4.6.2 Hypoxie-induzierter Faktor 1-alpha 4.6.3 3-Nitrotyrosin 4.6.4 Cleaved Caspase 3 4.6.5 Poly-(ADP)-Ribose 5 Diskussion 5.1 Tiermodell und Versuchsaufbau 5.2 Blutproben 5.3 Herz-Lungen-Maschine und nicht-pulsatiler Blutfluss versus pulsatiler Blutfluss 5.4 Extrakorporale Zirkulation und die Gabe von Minozyklin 5.5 Beantwortung der Fragestellungen 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8 Anhang 8.1 Einführung 8.1.1 Kinderherzchirurgie 8.1.2 Pathophysiologie der HLM 8.2 Tiere, Material und Methoden 8.2.1 Operation 8.2.2 Intraoperatives Monitoring 8.2.3 Laboruntersuchungen 8.3 Ergebnisse 8.3.1 Intraoperatives Monitoring 8.3.2 Arterielles Blut 8.3.3 Arterielles Blut – Laktat-Haushalt 8.3.4 RP-HPLC 8.3.5 Hämatoxylin-Eosin-Färbung 8.3.6 Immunhistochemie 9 Selbständigkeitserklärung 10 Lebenslauf 11 Koautorenschaft 12 Danksagung

Im Rahmen dieser Dissertation wurden anhand eines Ferkelmodells (8-15kg Schweine, 5 Gruppen: „nicht pulsatile HLM“: n=9, „Minozyklin+HLM“: n= 6, „pulsatile HLM“: n=7, „Minozyklin-Kontrolle: n=6, „Kontrolle“: n=8) während einer 120-minütigen extrakorporaler Zirkulation (EKZ) und einer darauffolgenden 90-minütigen Rekonvaleszenzzeit der physikalische Einflussfaktor des pulsatilen Flusses sowie der pharmakologische Effekt von Minozyklin auf die Niere jeweils unabhängig voneinander untersucht. In allen Gruppen wurden HE-Färbungen sowie immunhistochemische Färbungen (HIF-1-α, 3-Nitrotyrosin, PAR, AIF) durchgeführt um pathologische Veränderungen auf zellulärer Ebene zu detektieren. Zusätzlich wurden energiereiche Phosphate und ihre Abbauprodukte mittels High Pressure/Performance Liquid Chromatography (HPLC) bestimmt. Zur Beurteilung der klinischen Funktion der Niere wurden nierenspezifische Blutwerte (Serumkreatinin, Serumharnstoff) und Laktat im arteriellen Blut bestimmt. Mit der pulsatilen Perfusion konnte ein Abfall des O2-Partialdruckes nicht verhindert werden (HIF-1-α), allerdings konnte die ATP-Konzentration aufrecht erhalten werden. Dies spricht dafür, dass die pulsatile Perfusion im Gegensatz zu der nicht pulsatilen Perfusion keinen relevanten O2-Mangel verursachte. Auch die Ergebnisse der Nitrotyrosin-3-Auswertung zeigen, dass die Bildung von Peroxynitrit reduziert und somit der nitrosative Stress auf die Zellen begrenzt wurde. Die DNA wurde jedoch unabhängig vom gewählten Blutflussprofil geschädigt (PAR). Auch anhand der nierenspezifischen Blutparameter (Serumkreatinin, Serumharnstoff) ließ sich eine postoperative Beeinträchtigung der Nierenfunktion feststellen. Im Vergleich zu der nicht pulsatilen EKZ war hier jedoch eine geringfügige Verbesserung zu erkennen (Serumkreatinin). Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch die pulsatile EKZ der Grad der Ischämie beeinflusst werden konnte, allerdings waren insgesamt keine wesentlich positiven Auswirkungen auf zellulärer Ebene und auf die postoperative Nierenfunktion festzustellen. Der Einsatz des technisch anspruchsvollen pulsatilen Perfusionssystems scheint daher in Bezug auf die Niere in der routinemäßigen Herzchirurgie nicht unbedingt erforderlich zu sein. Durch die Gabe von Minozyklin wurde zwar der Grad der Ischämie (HIF-1-α, ATP) nicht beeinflusst, allerdings konnte Minozyklin durch seine antioxidativen bzw. antinitrosativen (3-Nitrotyrosin), PARP-1-hemmenden (PAR) sowie antiapoptotischen (AIF) Wirkmechanismen die Niere offenbar vor den Folgen einer Ischämie schützen. Anhand der nierenspezifischen Blutwerte (Serumkreatinin, Serumharnstoff) wurde erkenntlich, dass Minozyklin die Nierenfunktion positiv beeinflusst, was wiederum die histologischen Befunde bestätigt. Für die Humanmedizin ist somit der Einsatz von Minozyklin während der EKZ eine Möglichkeit die Auswirkungen des Ischämie/Reperfusionsschadens und deren klinische Folgen hinsichtlich der Niere zu begrenzen. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass der einmalige Einsatz eines Antibiotikums auch negativen Einfluss auf den Körper ausübt (Resistenzentwicklung, Nebenwirkungen), sodass Minozyklin aufgrund der in dieser Versuchsreihe gezeigten positiven Eigenschaften, insbesondere die PARP-1-Inhibition, lediglich als Modellsubstanz für Weiterentwicklungen genutzt werden kann.

Im Rahmen dieser Dissertation wurden anhand eines Ferkelmodells (8-15kg Schweine, 5 Gruppen: „nicht pulsatile HLM“: n=9, „Minozyklin+HLM“: n= 6, „pulsatile HLM“: n=7, „Minozyklin-Kontrolle: n=6, „Kontrolle“: n=8) während einer 120-minütigen extrakorporaler Zirkulation (EKZ) und einer darauffolgenden 90-minütigen Rekonvaleszenzzeit der physikalische Einflussfaktor des pulsatilen Flusses sowie der pharmakologische Effekt von Minozyklin auf die Niere jeweils unabhängig voneinander untersucht. In allen Gruppen wurden HE-Färbungen sowie immunhistochemische Färbungen (HIF-1-α, 3-Nitrotyrosin, PAR, AIF) durchgeführt um pathologische Veränderungen auf zellulärer Ebene zu detektieren. Zusätzlich wurden energiereiche Phosphate und ihre Abbauprodukte mittels High Pressure/Performance Liquid Chromatography (HPLC) bestimmt. Zur Beurteilung der klinischen Funktion der Niere wurden nierenspezifische Blutwerte (Serumkreatinin, Serumharnstoff) und Laktat im arteriellen Blut bestimmt. Mit der pulsatilen Perfusion konnte ein Abfall des O2-Partialdruckes nicht verhindert werden (HIF-1-α), allerdings konnte die ATP-Konzentration aufrecht erhalten werden. Dies spricht dafür, dass die pulsatile Perfusion im Gegensatz zu der nicht pulsatilen Perfusion keinen relevanten O2-Mangel verursachte. Auch die Ergebnisse der Nitrotyrosin-3-Auswertung zeigen, dass die Bildung von Peroxynitrit reduziert und somit der nitrosative Stress auf die Zellen begrenzt wurde. Die DNA wurde jedoch unabhängig vom gewählten Blutflussprofil geschädigt (PAR). Auch anhand der nierenspezifischen Blutparameter (Serumkreatinin, Serumharnstoff) ließ sich eine postoperative Beeinträchtigung der Nierenfunktion feststellen. Im Vergleich zu der nicht pulsatilen EKZ war hier jedoch eine geringfügige Verbesserung zu erkennen (Serumkreatinin). Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch die pulsatile EKZ der Grad der Ischämie beeinflusst werden konnte, allerdings waren insgesamt keine wesentlich positiven Auswirkungen auf zellulärer Ebene und auf die postoperative Nierenfunktion festzustellen. Der Einsatz des technisch anspruchsvollen pulsatilen Perfusionssystems scheint daher in Bezug auf die Niere in der routinemäßigen Herzchirurgie nicht unbedingt erforderlich zu sein. Durch die Gabe von Minozyklin wurde zwar der Grad der Ischämie (HIF-1-α, ATP) nicht beeinflusst, allerdings konnte Minozyklin durch seine antioxidativen bzw. antinitrosativen (3-Nitrotyrosin), PARP-1-hemmenden (PAR) sowie antiapoptotischen (AIF) Wirkmechanismen die Niere offenbar vor den Folgen einer Ischämie schützen. Anhand der nierenspezifischen Blutwerte (Serumkreatinin, Serumharnstoff) wurde erkenntlich, dass Minozyklin die Nierenfunktion positiv beeinflusst, was wiederum die histologischen Befunde bestätigt. Für die Humanmedizin ist somit der Einsatz von Minozyklin während der EKZ eine Möglichkeit die Auswirkungen des Ischämie/Reperfusionsschadens und deren klinische Folgen hinsichtlich der Niere zu begrenzen. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass der einmalige Einsatz eines Antibiotikums auch negativen Einfluss auf den Körper ausübt (Resistenzentwicklung, Nebenwirkungen), sodass Minozyklin aufgrund der in dieser Versuchsreihe gezeigten positiven Eigenschaften, insbesondere die PARP-1-Inhibition, lediglich als Modellsubstanz für Weiterentwicklungen genutzt werden kann.