In der Kinderherzchirurgie ist die Operation am kardiopulmonalen Bypass unter kardioplegen Herzstillstand ein Standardverfahren zur Korrektur angeborener Herzfehler. Dabei sorgt die Herz-Lungenmaschine (HLM) für die maschinelle Aufrechterhaltung von Blutfluss und Gasaustausch während des operativen Eingriffes. Dank stetiger Verbesserung von Technologie, Materialien sowie Anästhesieführung hat sich dieses Verfahren seit seiner ersten erfolgreichen Erprobung vor etwa 70 Jahren von einem hochriskanten Eingriff zu einem Standardverfahren in der Herzchirurgie mit jährlich sinkenden Morbiditäts- und Mortalitätsraten entwickelt. Dennoch bleibt der Eingriff ein Risikofaktor. Durch den veränderten Blutfluss an der HLM kann es zur Minderperfusion des Organismus mit hypoxisch-ischämischen und inflammatorischen Zellschäden kommen. Das Herz erfährt aufgrund der Kardioplegie eine zusätzliche Beeinträchtigung in seiner Funktion. Klinisch können sich die zellulären Schäden je nach Schweregrad in Form von Arrhythmien, kardialen Dysfunktionen bis hin zum Herzstillstand äußern.
In dieser experimentellen Studie im Ferkelmodell wurden zwei potenziell kardioprotektive Strategien untersucht, durch die jene Schäden möglicherweise verringert werden könnten. Dabei handelt es sich zum einen um eine pulsatile Flussmodulation an der Herz-Lungenmaschine statt des herkömmlichen laminaren Flusses, wodurch eine bessere Oxygenierung der Organe erreicht werden könnte. Weiterhin soll eine pharmakologisch-therapeutische Möglichkeit zur Verringerung der oxidativen Zellschäden untersucht werden. Hierfür wurde Epigallocatechingallat gewählt. Dieses Polyphenol ist im grünen Tee enthalten und gilt als effektiver Radikalfänger sowie antiapoptotischer Wirkstoff. Ziel ist es festzustellen, in welchem Maße hypoxisch-ischämische und apoptotische Zellschäden nach Anwendung der HLM auftreten und inwiefern diese durch pulsatile Perfusion oder EGCG-Gabe beeinflussbar sind.
Zu diesem Zweck wurden 5 Versuchsgruppen mit jeweils 6- 9 Ferkeln der Rasse Angler-Sattelschwein im Alter von ca. 4 Wochen und einem Gewicht zwischen 8-15 kg gebildet: „Kontrollgruppe“, „Kontrollgruppe + EGCG“, Versuchsgruppe „HLM laminar', Versuchsgruppe „HLM laminar + EGCG“ und Versuchsgruppe „HLM pulsatil“. Der operative Versuchsteil wurde nach einem einheitlichen OP-Protokoll unter moderater Hypothermie (28°C) mit 90-minütigem kardiopulmonalem Bypass, 30 min Reperfusionszeit und 90-minütiger Rekonvaleszenzzeit durchgeführt. Es kam die HLM vom Typ Stöckert SIII zum Einsatz, die sowohl pulsatilen als auch laminaren Blutfluss generieren kann. Den EGCG-Gruppen wurde zu zwei Zeitpunkten 10 mg/kg EGCG i.v. verabreicht. Die postoperativen Untersuchungen bestanden aus immunhistochemischen Färbungen des Herzgewebes auf hypoxisch-ischämische und apoptotische Marker (HIF-1α, AIF, Nitrotyrosin, cleaved Caspase 3, PAR, TNFα). Weiterhin wurde mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) der Gehalt an energiereichen Phosphaten und deren Abbauprodukten (ATP, AMP, ADP) gemessen. Das intraoperative Kreislaufmonitoring wurde dokumentiert. Zur Verlaufsbestimmung von Parametern des Blutbildes und der klinischen Blutchemie wurde zu drei Zeitpunkten während der Operation Blut entnommen.
Die Ergebnisse zeigen, dass alle immunhistochemischen Marker in der Gruppe „HLM laminar“ am höchsten waren und belegen das Vorkommen hypoxischer, inflammatorischer und apoptotischer Stoffwechselprozesse unter Nutzung der laminaren HLM. Bei pulsatiler Perfusion wurde signifikant weniger TNFα, Caspase 3, PAR sowie Nitrotyrosin nachgewiesen und die zellulären Energiereserven (ATP/ ADP + AMP) im Myokard waren höher. Vermutlich wurde durch das veränderte Flussmuster eine bessere Gewebsoxygenierung gewährleistet. Unter EGCG-Gabe war die Expression von HIF-1α, AIF, Nitrotyrosin, TNFα und PAR signifikant vermindert. Somit ist anzunehmen, dass EGCG toxische Metabolite (ROS/ RNS) neutralisierte und gleichzeitig apoptotische Zellschäden verringerte.
Beide untersuchten Strategien zeigten kardioprotektive Wirkung, da sie in die pathophysiologischen Stoffwechselwege von Ischämie/Reperfusion und Apoptose eingriffen und in der Lage waren, zelluläre Schäden zu vermindern. Die Ergebnisse sind für die Kardioprotektion in der Kinderkardiologie von Bedeutung, da sie effektive therapeutische Möglichkeiten darstellen könnten, die ischämischen Zellschäden zu verringern und somit die klinischen Folgen für das Herz zu reduzieren.:Inhaltsverzeichnis
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
TABELLENVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG
2 LITERATURÜBERSICHT
2.1 ANWENDUNG DER HERZ-LUNGENMASCHINE
2.1.1 Entwicklung der Herz-Lungenmaschine- ein historischer Überblick
2.1.2 Aufbau der Herz-Lungenmaschine und Indikation für deren Einsatz
2.1.3 Besonderheiten der pädiatrischen Kardiochirurgie
2.1.4 Bedeutung der Herz-Lungenmaschine in der Veterinärmedizin
2.2 PATHOPHYSIOLOGIE DER HERZ-LUNGENMASCHINE
2.2.1 Häufige postoperative Komplikationen
2.2.2 Entzündungsreaktion
2.2.2.1 SIRS
2.2.2.2 Körpereigene Abwehrmechanismen
2.2.2.3 Störung der Hämostase
2.2.3 Ischämie-Reperfusionsschaden
2.2.4 Zelltod
2.3 KARDIOPROTEKTIVE STRATEGIEN
2.3.1 Perioperative Maßnahmen
2.3.2 Pulsatile Perfusion
2.3.3 Pharmakologische Kardioprotektion mit Epigallogatechingallat (EGCG)
2.4 HYPOXIE-, ENTZÜNDUNGS- UND APOPTOSEMARKER ZUR ANALYSE
2.4.1 Entzündungsmarker
2.4.2 Marker für Hypoxie und oxidativen Stress
2.4.3 Apoptosemarker
2.5 FRAGESTELLUNG
3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN
3.1 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG
3.1.1 Versuchstiere und Versuchsgruppen
3.1.2 Anästhesie und OP-Durchführung
3.1.2.1 Prämedikation und Narkoseeinleitung
3.1.2.2 Narkose
3.1.2.3 Monitoring
3.1.2.4 Versuchsablauf
3.1.3 Extrakorporale Zirkulation und Kardioplegie
3.1.3.1 Aufbau der HLM
3.1.3.2 Operativer Zugang und Kanülierung des Herzens
3.1.3.3 Vorbereitung der HLM
3.1.3.4 Herbeiführung der Kardioplegie
3.1.3.5 Durchführung der extrakorporalen Zirkulation
3.2 POSTOPERATIVE UNTERSUCHUNGEN
3.2.1 Probenentnahme und –aufbereitung
3.2.2 Histologische Färbung
3.2.3 Immunhistochemische Färbungen
3.2.3.1 Entparaffinierung und Rehydrierung
3.2.3.2 Permeabilisierung
3.2.3.3 Blocken der endogenen Bindungsstellen
3.2.3.4 Antikörper- Inkubation
3.2.3.5 Kernfärbung
3.2.3.6 Negativkontrollen
3.2.4 Mikroskopie
3.2.5 Auswertung
3.2.6 Blutwerte
3.2.7 RP-HPLC
3.3 STATISTISCHE AUSWERTUNG
4 ERGEBNISSE
4.1 ERGEBNISSE DER BLUTPROBEN UND NARKOSE- ÜBERWACHUNG
4.2 ERGEBNISSE DER IMMUNHISTOCHEMIE
4.2.1 HIF-1α-Färbung
4.2.2 AIF-Färbung
4.2.3 Nitrotyrosin-Färbung
4.2.4 TNFα-Färbung
4.2.5 PAR-Färbung
4.2.6 cC3-Färbung
4.3 ERGEBNISSE DER RP-HPLC
5 DISKUSSION
5.1 MODELLBETRACHTUNG
5.2 EINFLUSS DER HLM AUF DAS HERZGEWEBE
5.3 LAMINARE VS. PULSATILE PERFUSION DER HLM
5.4 EINFLUSS VON EGCG
6 ZUSAMMENFASSUNG
7 SUMMARY
8 LITERATURVERZEICHNIS
9 ANHANG
9.1 ANGABEN ZU MEDIKAMENTEN UND OP-MATERIAL
9.2 GERÄTE UND ZUBEHÖR FÜR DIE POSTOPERATIVEN UNTERSUCHUNGEN
9.3 HERSTELLUNGSPROTOKOLLE UND ZUSAMMENSETZUNG DER LÖSUNGEN FÜR DIE HISTOLOGIE UND IMMUNHISTOCHEMIE
9.3.1 Formalinfixierung nach LILLIE
9.3.2 Vollautomatische Paraffineinbettung
9.4 ZUBEHÖR FÜR DIE RP-HPLC
9.5 HPLC- PROTOKOLL FÜR DIE VORBEREITUNG DER HPLC-QUANTIFIZIERUNG METABOLISCHER KOMPONENTEN IM HERZGEWEBE
9.6 AUSWERTUNG
9.7 ANTIKÖRPER UND FÄRBEPROTOKOLLE DER IMMUNHISTOCHEMIE
9.7.1 Färbeprotokoll HIF-1α
9.7.2 Färbeprotokoll AIF
9.7.3 Färbeprotokoll Nitrotyrosin
9.7.4 Färbeprotokoll TNFα
9.7.5 Färbeprotokoll PAR
9.7.6 Färbeprotokoll cC3
9.7.7 Färbeprotokoll HE
9.8 TABELLEN UND ABBILDUNGEN
10 DANKSAGUNG
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:72886 |
| Date | 27 November 2020 |
| Creators | Mewes, Marie |
| Contributors | Salameh, Aida, Seeger, Johannes, Raßler, Beate, Salameh, Aida, Seeger, Johannes, Universität Leipzig, Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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