Fachbereich Veterinärmedizin


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    Etablierung eines Modells zur Untersuchung koronarer Regulationsmechanismen prä- und postkapillärer Mikrogefäße in situ mittels Video-Fluoreszenzmikroskopie Druckinduzierte Reaktionen (2003)

    Art
    Hochschulschrift
    Autor
    Goebel, Stephanie
    Quelle
    Berlin, 2003 — 97 Seiten
    Verweise
    URL (Volltext): http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000001012
    Kontakt
    Institut für Veterinär-Physiologie

    Oertzenweg 19 b
    14163 Berlin
    Tel.+49 30 838 62600 Fax.+49 30 838-62610
    email:physiologie@vetmed.fu-berlin.de

    Abstract / Zusammenfassung

    Die koronare Blutflussregulation und somit die Sauerstoffbereitstellung an das Myokard wird
    durch interagierende Mechanismen (metabolische, myogene, endotheliale, neurogene
    Kontrolle), die die Widerstände der Gefäßsegmente regulieren, optimiert. Humanmedizi-nisch-
    klinische und physiologische Untersuchungsergebnisse weisen eindeutig auf die Rele-vanz
    der koronaren Arteriolen mit Durchmessern kleiner 20 µm bezüglich der physiolo-gischen
    und pathophysiologischen Durchblutungsregulation des Herzens hin. Das erste Ziel
    bestand in der Etablierung eines neuartigen Modells, um erstmalig Durchmesseränderungen
    koronarer, terminaler Arteriolen zu untersuchen. Das zweite Ziel war die Beurteilung druck-vermittelter
    (myogener) Regulationsmechanismen des Blutflusses in diesem Gebiet. Bei
    Nichtauffinden eines geeigneten arteriolären Gefäßabschnittes fanden alternative Untersu-chungen
    zu postkapillären Venolen statt. Isolierte Rattenherzen wurden in ein modifiziertes,
    miniaturisiertes Langendorff-Modell integriert und mit einer 37 °C warmen, oxygenierten
    (O2:CO2, 97:3% vol:vol) Krebs-Henseleit-Lösung (KHL) perfundiert (CaCl2 1,25 mmol/l, KH2PO4
    1,2 mol/l, Pyruvat 2 mol/l, KCl 3,8 mol/l, MgCl2 x 6 H2O 1,2 mol/l, NaHCO3 15,5 mol/l, Glukose
    11,5 mol/l, Mannitol 16 mol/l, NaCl 123,4 mol/l, EDTA 0,05 mol/l, Insulin 5 IE). Der pH-Wert, der O2-
    und CO2-Partialdruck wurden während der Untersuchungen regelmäßig kontrolliert. Nach
    einer Stabilisierungsphase (30min) schloss sich die Rezirkulation (Volumen 20 ml) und die
    selektive Arretierung der Herzmuskelzellen durch Tetrodotoxin (50 µmol/l) an. Vorversuche
    ergaben einen Untersuchungszeitraum von 120min mit stabilen Funktionswerten. Das Perfu-sionssystem
    wurde auf einen Mikroskoptisch platziert und das Mikroskop zur Visualisierung
    der koronaren Gefäße um 90° gekippt. Fluoresceinisothiozyanat-Dextran im Perfusat ver-stärkte
    den Kontrast. Die Differenzierung zwischen Arteriolen und Venolen erfolgte durch
    die Beurteilung der Flussrichtung fluoreszierender Mikrobeads. Ein computer-kontrollierter
    Perfusionsdruck (PP) von 80 mmHg galt als Kontrolldruck (mmHg x 0,133 = kPa). Der PP wurde
    in der Hauptgruppe in 20 mmHg Schritten stufenweise auf Werte zwischen 40 mmHg und
    140 mmHg eingestellt (PPArt, n = 6). Die Ermittlung des maximalen Regulationsspektrums
    (40 bis 140 mmHg) erfolgte in Vorversuchen (VV) an isolierten, schlagenden Herzen. In allen
    Versuchen fand nach einer jeweils 10-minütigen Stabilisierungsphase pro Druckstufe die
    Videoaufzeichnung der Gefäße statt. Die Durchmesser zu den einzelnen Druckstufen
    wurden offline ermittelt. Es wurden bis zu 19 Arteriolen pro Herz und Druckstufe untersucht.
    Um passive Antworten koronarer Arteriolen zu bestimmen, wurden die Gefäße in einer
    zweiten Gruppe (PAP+SNP, n = 6) vor den Druckänderungen bei sonst identischem
    Untersuchungsverlauf maximal dilatiert. In einer dritten Gruppe (PPArtKontrolle, n = 3) blieb
    der PP konstant 80 mmHg für 120min. Postkapilläre Venolen wurden bei konstantem
    koronaren Fluss in folgenden Gruppen untersucht: In der vierten Gruppe (Venolen, n = 5)
    wurde der Druck im rechten Vorhof in 5 cm-Schritten (0 cmH2O bis 30 cmH2O) geändert,
    (cmH2O x 0,098 = kPa). Die fünfte Gruppe (KontrolleVenolen, n = 4) diente Untersuchungen,
    während derer der Druck im rechten Vorhof konstant 0 cmH2O für 120min blieb. Es wurden
    bis zu 16 Venolen pro Herz und Druckstufe untersucht. Darüber hinaus sollen die Ergebnisse
    zusätzlicher VV als Grundlage für weitere Projekte dienen (Dosis-Wirkungsbeziehungen:
    Adenosin-Konzentrationen in der KHL von 10 -7 mol/l bis 10 -4 mol/l, Nitroprussid-Natrium-Konzentrationen
    in der KHL von 10 -8 mol/l bis 10 -6 mol/l, Maximaldilatation der Gefäß-muskulatur
    durch Dipyridamol in der KHL von 1,25 x 10 -4 mol/l). Der Steigungskoeffizient (b1)
    der Druck-Flussbeziehungen betrug in der Gruppe PPArt 0,05 ± 0,008 ml/min/mmHg, in
    der Gruppe PAP+SNP 0,13 ± 0,011 ml/min/mmHg und in der Gruppe PPArtKontrolle
    -0,02 ± 0,003 ml/min/min (arithmetischer Mittelwert (0 ) ± Standardfehler des Mittelwertes).Die Arteriolen wurden in zwei Gruppen (Ausgangsdurchmesser < 10 µm und > 10 µm)
    eingeteilt. PP-Senkungen führten in der Gruppe PPArt zur Gefäßdilatation: 40 mmHg:
    20,9/ 14,0; 60 mmHg: 11,0/ 10,6 (Mediane der prozentualen Durchmesseränderungen;
    Gefäße < 10 µm/ > 10 µm). PP-Steigerungen riefen Gefäßkonstriktionen hervor: 100 mmHg:
    -7,3/ -9,2; 120 mmHg: -18,6/ -9,6; 140 mmHg: -5,1/ -10,6. Die Maximaldilatation der Gefäße
    vor den Druckänderungen in der Gruppe PAP+SNP führte zu passiven Durchmesserände-rungen:
    PP 40 mmHg: -15,4; 60 mmHg: -8,2; 100 mmHg: 3,8; 120 mmHg: 8,2; 140 mmHg:
    17,5 (Mediane der prozentualen Durchmesseränderungen). In der Gruppe PPArtKontrolle
    blieben die Durchmesser annähernd konstant: bis 60min 0,0, nach 80min 0,9, nach 100min
    -0,2, nach 120min 0,7. Die Streuung der Daten war im Gefäßsegment < 10 µm größer als bei
    Ausgangsdurchmessern > 10 µm. Ursächlich wird ein je nach topographischem Ursprung
    der untersuchten Arteriolen unterschiedlicher Basistonus diskutiert. Ursachen segmentaler
    Unterschiede werden im unterschiedlichen Aufbau der Gefäßwand und einer heterogenen
    Exprimierung spannungsaktivierbarer Ionenkanäle, die die myogene Reaktion vermitteln,
    vermutet. Die Gesamtwiderstandsänderungen (RGes.; 0 ) einzelner Herzen (berechnet mittels
    Ohm-Gesetz) und die auf Grund von Durchmesserbestimmungen berechneten Widerstands-änderungen
    (RGef.; Median) wurden verglichen. Das Ausmaß der prozentualen Widerstands-änderungen
    im präkapillären Gefäßsegment war während aller Druckstufen wesentlich
    größer als die Gesamtwiderstandsänderung: 40 mmHg: -40,1/ -15,5; 60 mmHg: -31,2/ -8,2;
    100 mmHg: 49,5/ 6,0; 120 mmHg: 72,4/ 11,0; 140 mmHg: 90,7/ 13,9 (prozentuale
    Widerstandsänderungen; RGef./ RGes.). Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass koronare
    Arteriolen mit Ausgangsdurchmessern < 30 µm entscheidend an der myogenen Regulation
    des Gesamtwiderstandes beteiligt sind. Druckzunahmen des rechten Vorhofs führten im
    wesentlichen zu Durchmesserzunahmen in der Gruppe Venolen, wobei bei Drücken von
    5 cmH2O und 10 cmH2O einige Durchmesser vermindert waren. Gefäße mit Ausgangs-durchmessern
    < 15 µm zeigten stärkere Durchmesserzunahmen als Gefäße > 15 µm:
    5 cmH2O: 3,3/ 0,7; 10 cmH2O: 6,1/ 3,2; 15 cmH2O: 8,3/ 5,6; 20 cmH2O: 12,9/ 6,6; 25 cmH2O:
    14,0/ 9,1; 30cmH2O: 14,6/ 12,0 (Mediane der prozentualen Durchmesseränderungen;
    Gefäße < 15 µm/ > 15 µm). Die Ursache wird in einer größeren Compliance kleinerer Gefäße
    vermutet, da gefäßeigene Muskelzellen erst unter allmählicher Größenzunahme in die
    Gefäßwände eingelagert sind. Die Gruppe KontrolleVenolen zeigte zu allen Messzeit-punkten
    vergleichsweise geringe Durchmesseränderungen. Demzufolge scheint die Com-pliance
    eine wichtige Rolle bei der Widerstandsverteilung venolärer Gefäße zu spielen.