Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Anna Wogatzki

Effekt selektiver und nicht selektiver nichtsteroidaler

Antiphlogistika auf die

in vitro Kontraktilität von durch Ischämie und

Reperfusion geschädigtem,

equinem Jejunum

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-108758

title (engl.)

Effects of selective and non-selective NSAIDs on in vitro contractility of ischaemia and reperfusion injured equine jejunum

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/wogatzkia_ss16.pdf

abstract (deutsch)

Schäden des Darmes durch Ischämie und Reperfusion infolge von Strangulationen des Darmes wie sie innerhalb eines Kolikgeschehen vorkommen können, führen zu inflammatorischen Reaktionen der betroffenen Darmsegmente mit einer Hochregulierung der COX-Isoformen. In der Koliktherapie werden NSAIDs, deren Angriffspunkt die Cyclooxygenase ist, zur Analgesie, Entzündungshemmung und Behandlung von Endotoxämien eingesetzt. Da Motilitätsstörungen des Darmes besonders im postoperativen Stadium zu schweren Komplikationen und zum Tod der equinen Patienten führen, sollte der Effekt zweier unterschiedlicher NSAIDs auf die in vitro Kontraktilität des equinen Jejunums in vorliegender Studie untersucht werden. Die Hypothese war, dass es zu unterschiedlichen Effekten des nichtselektiven COX-Inhibitors Flunixins und des selektiven Firocoxibs auf die in vitro Kontraktiliät des Jejunums kommt. Zusätzlich wurden Effekte des verwendeten experimentellen Ischämie- und Reperfusionsmodells auf die in vitro Kontraktilität des Darmes vermutet.

 

Bei 11 der 13 Probanden konnten in vitro Kontraktilitäsmessungen durchgeführt werden und die Kontraktilität der Longitudinal- und Zirkulärmuskelschicht des  equinen Jejunums in verschiedenen Proben verglichen werden. Es wurden Proben von ungeschädigtem Darm zu unterschiedlichen Zeitpunkten, Ischämie- und Reperfusions-geschädigter Darm, Ischämie- und Reperfusions-geschädigter Darm mit in vitro Zusätzen von Flunixin und Firocoxib, Ischämie und Reperfusions geschädigter Darm nach intravenöser in vivo Applikation von Flunixin und Firocoxib sowie ungeschädigter Darm nach intravenöser in vivo Applikation von Flunixin und Firocoxib untersucht.

 

Intestinale Strangulationen mit nachfolgenden Schäden durch Ischämie und Reperfusion führen zu einer gesteigerten in vitro Kontraktilität des betroffenen Darmsegmentes. Die Steigerung der Kontraktilität betrifft sowohl die Longitudinal- als auch die Zirkulärmuskelschicht. Der steigernde Effekt durch Ischämie- und Reperfusionsschäden ist in den drei, in vorliegender Studie gemessenen, Parametern (Frequenz, Amplitude und mittlere Kraft) zur Kontraktilitätsbestimmung signifikant messbar gewesen. Vermutlich entsteht diese Hyperkontraktilität durch fortschreitendes entzündliches Geschehen und durch eine Hochregulierung der COX-Isoformen, insbesondere der COX-2 und damit verbunden eine Erhöhung der Prostaglandinsynthese.

 

Die in vitro Applikation des nichselektiven COX-Inhibitors Flunixin hatte signifikant inhibitorische Effekte auf die Kontraktilität des equinen Jejunums in vitro. Diese inhibitorischen Effekte traten im Vergleich zu den Ischämie- und Reperfusions-geschädigten Proben ohne Zugaben, den Ischämie- und Reperfusions-geschädigten Proben mit Zugabe von Firocoxib und den ungeschädigten Kontrollproben auf. Firocoxib hatte zwar bei der in vitro Zugabe keine signifikanten Effekte auf die in vitro Kontraktilität, es zeigte sich jedoch eine schwache nicht signifikante, steigernde Wirkung insbesondere auf die Frequenz der Kontraktionen der Zirkulärmuskulatur.

Nach intravenöser in vivo Applikation fielen die Ergebnisse der in vitro Kontraktilitätsmessung deutlich heterogener aus. So kam es beispielsweise zu einer signifikanten Frequenzsteigerung der Kontraktionen der Longitudinalmuskulatur der Ischämie- und Reperfusions-geschädigten Proben nach intravenöser Applikation von Flunixin und zu einer signifikant höheren Amplitude der Longitudinalmuskulatur der Ischämie und Reperfusions geschädigten Proben nach intravenöser Applikation von Firocoxib. Diese uneinheitlichen Effekte und die Abweichungen zu den Effekten nach in vitro Applikation deuten vermutlich auf eine veränderte Ausgangslage infolge eines panenteritischen Geschehens hin und sind daher in ihrer Aussagekraft unter Umständen limitiert. Eine andere Erklärung wäre eine Überdosierung und damit eine Intoxikation des Gewebes nach in vitro Applikation der Wirkstoffe, da die inhibitorischen Effekte des Flunixins nur in hohen Konzentrationen auftraten.

 

Auf der Basis der Untersuchungen der vorliegenden Studie konnten signifikante Unterschiede zwischen der in vitro Applikation von Firocoxib und Flunixin auf die in vitro Kontraktilität des equinen Jejunums festgestellt werden. Die inhibitorischen Effekte des Flunixins waren konzentrationsabhängig und traten erst bei hohen Konzentrationen auf (2,7x10-5 M). Da sich, in der vorliegenden Studie, mit den in vitro zugegeben Konzentrationen an Plasmakonzentrationen der Wirkstoffe nach intravenöser Applikation bzw. in anderen Studien verwendeten Konzentrationen orientiert wurde, war nicht sicher, ob diese Konzentrationen den tatsächlich erreichten Gewebekonzentrationen nach intravenöser oder oraler Gabe der Wirkstoffe entsprachen. Durch hohe Plasmaproteinbindungen könnte die tatsächliche Konzentration im Gewebe nach intravenöser oder oraler Applikation deutlich geringer ausfallen. In vorliegender Studie wurde zudem nur die in vitro Kontraktilität untersucht und Rückschlüsse auf die in vivo Motilität sind daher nicht uneingeschränkt möglich.

Die klinische Bedeutung des inhibitorischen Effektes des Flunixins nach in vitro Applikation auf die in vitro Kontraktilität kann aufgrund der vorliegenden Studie nicht abgeschätzt werden. Unklar ist auch in wieweit die unterschiedliche Applikationsroute (in vitro Zugabe und intravenöse in vivo Applikation) die Ergebnisse tatsächlich beeinflusst hat.

In der Zukunft sollten Studien folgen, die die Effekte selektiver und nicht selektiver NSAIDs nach intravenöser in vivo Applikation auf die Kontraktilität und Motilität des Darmes des Pferdes weiter untersuchen, um Hilfestellungen in der Wahl eines geeigneten NSAIDs, besonders in der postoperativen Therapie nach Kolikoperationen, bieten zu können.

 

abstract (englisch)

Injuries of the intestine during colic by ischemia and reperfusion caused of strangulations are followed by subsequent inflammatory reactions of the intestine segments, concerned with an upregulation

 of the COX-isoforms

. In colic therapy, NSAIDs are applied in order to target the cyclooxygenase, being used for analgesia, inflammation hindering and treatment of endotoxaemia. Motility disturbances of the intestine lead to heavy complications and to death of the equine patients particularly in the post-operative stage. The effect of two different NSAIDs should be examined on the in vitro contractility of the equine jejunum. We expected different effects of the non-selective COX inhibitor flunixine and selective firocoxib on in vitro contractility of the equine jejunum. In addition, we assumed effects of our experimental ischemia and reperfusion model on in vitro contractility of equine small intestine.

 

Having used eleven out of our thirteen probands for in vitro measurement of the jejunal contractility, enabled us to compare different samples of longitudinal and circular muscle layer. We examined and compared samples of healthy, undamaged jejunum, sampling at different times, ischemia and reperfusion injured intestine, ischemia and reperfusion injured intestine with in vitro application of flunixine and firocoxib, ischemia and reperfusion injured intestine after intravenous in vivo application of Flunixin and Firocoxib as well as healthy, undamaged intestine after intravenous in vivo application of flunixine and firocoxib.

 

Intestinal strangulation with subsequent damage caused by ischemia and reperfusion leads to an increased in vitro contractility of the affected intestinal segment. The increase in contractility affects both the longitudinal and the circular muscle layer. The enhancing effect of ischemia and reperfusion was significantly measurable in three measured parameters (frequency, amplitude and mean power) for the measurement of the contractility. Presumably, this hypercontractility is caused by progressive inflammatory process and by upregulation of COX isoforms, particularly COX-2 and the associated increase in prostaglandin synthesis.

 

 

In vitro application of the nonselective COX inhibitor flunixine had significant inhibitory effects on the contractility of the equine jejunum in vitro. These inhibitory effects were compared to the ischemia and reperfusion damaged samples without additions, to the ischemia and reperfusion damaged samples with addition of firocoxib and undamaged control samples. Firocoxib had no significant effects in the in vitro addition on in vitro contractility, but it showed an enhancing effect, particulary on the frequency of the circular muscle layer.

 

The results were more heterogeneous after intravenous application in vivo. For instance, intravenously applicated flunixine induced a significant increase in the frequency of ischemia and reperfusion injured longitudinal muscle layer samples and lead to significantly higher amplitude of ischemia and reperfusion injured longitudinal muscle layer samples after intravenous administration of firocoxib. These inconsistent effects and the deviations to the effects of in vitro application  probably indicates a change in the starting position due to a panenteritic process and are therefore limited in their explanatory power under certain circumstances. Another explanation could be an overdose and intoxication of the tissue after the in vitro application of flunixine, since the inhibitory effects of flunixins only occurred in high concentrations.

 

On the basis of the present study, significant differences were detected in the in vitro contractility of the equine jejunum after in vitro application of firocoxib and flunixine. The inhibitory effects of flunixine are concentration dependent and occur only at high concentrations (2.7x10-5 M). Since we have oriented ourselves toward the concentrations added in vitro to plasma levels after intravenous administration of the active ingredients and concentrations used in other studies, it is uncertain whether these concentrations correspond to the actual achieved tissue concentrations after intravenous or oral administration of drugs. By high plasma protein binding, the actual concentration could be significantly lower in tissues after intravenous or oral administration. In our study, we solely examined the contractility in vitro. Therefore, conclusions about the in vivo motility are not entirely possible.

 

Clinical significance of the inhibitory effect of flunixine after in vitro application to in vitro contractility cannot be estimated from this study. Further, it is also unclear to which extent the different administration route had (compared in vitro and in vivo intravenous administration) actually influenced our results.

 

Future studies should follow in order to be able to investigate the effects of selective and non-selective NSAIDs in vivo after intravenous application on the contractility and motility of the intestine of the horse to further assistance in selecting a suitable offer NSAIDs in the colic therapy.

 

 

keywords

Kolik, Ischämie/Reperfusion, Antiphlogistika, Colic, ischaemia/refusion, antiphologistics

kb

12.386