Dissertation

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

Richard Zimmermann

Effekte von in vivo applizierten selektiven und nicht-selektiven nichtsteroidalen Antiphlogistika auf die in vitro Kontraktilität von durch Ischämie und Reperfusion geschädigtem equinem Jejunum

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-111099

title (eng.)

Effects of in vivo administered selective and non-selective nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs) on in vitro contractility of equine jejunum after an ischaemia und reperfusion injury

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2017

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/zimmermannr_ws17.pdf

abstract (deutsch)

Der Erkrankungskomplex der Kolik zählt zu den zweithäufigsten Todesursachen unter equinen Patienten. Als effektiv bei der Behandlung von Koliksymptomen haben sich sowohl die selektiven resp. präferenziellen als auch nicht-selektiven COX-2-Hemmer erwiesen. Allerdings haben verschiedene Studien einen inhibitorischen Effekt auf die Kontraktilität des Gastrointestinaltraktes und Unterschiede im Hinblick auf die epitheliale Barrierefunktion gezeigt. Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss von NSAIDs auf die in vitro Kontraktilität und in vivo Motilität des durch Ischämie und Reperfusion geschädigten equinen Jejunums zu untersuchen und diesbezügliche unterschiedliche Effekte von selektiven und nicht-selektiven NSAIDs zu eruieren.

 

In der Zeit von Oktober 2012 bis Januar 2013 wurden in der Klinik für Pferde der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover an 13 Warmblutpferden (Durchschnittsalter 15 Jahre, Durchschnittsgewicht 585 kg) in vivo Kontraktilitätsmessungen durchgeführt, die in vitro Kontraktilitätsmessungen erfolgten an den Muskelproben von 11 Probanden. Die Tiere wurden randomisiert auf zwei Gruppen verteilt und präoperativ mit dem nicht-selektiven COX-2-Hemmer (n = 7) Flunixin-Meglumin (1,1 mg/kg i. v. Flunidol RPS®) oder dem selektiven COX-2-Hemmer (n = 6) Firocoxib (0,09 mg/kg i. v. Equioxx®) behandelt. Nach Prämedikation und Allgemeinanästhesie wurde eine mediane Laparotomie in Rückenlage durchgeführt. 60 Minuten nach NSAID-Applikation wurde am mittleren Jejunum mittels eines etablierten Ischämiemodells eine „warme“ Ischämie mit einer Reduktion des Blutflusses auf 10 % des Ausgangswertes über 90 Minuten und nachfolgender 30-minütiger Reperfusion erzeugt. Eine experimentelle Videodokumentation zur in vivo Kontraktilitätsmessung und gleichzeitige Probennahme zur in vitro Kontraktilitätsmessung erfolgten 60 Minuten nach NSAID-Applikation (Kontrollprobe), am Ischämieende (Ischämieprobe) und nach der Reperfusion (Reperfusionsprobe). Anhand der Videodokumentation und entsprechender Videobetrachtungssoftware wurden die Frequenz / Min und die Veränderung des Jejunumdurchmessers (in %) ermittelt. Für die in vitro Messungen wurden zirkuläre und longitudinale Muskelstreifen in mit modifiziertem Krebs-Henseleit-Puffer befüllte Muskelkammern eingespannt und an einem isometrischen Kraftaufnehmer befestigt. Zur Bestimmung der in vitro Kontraktilität wurden die Parameter Frequenz, Amplitude und mittlere Kraft bestimmt.

 

In vivo zeigte sich mittels Videodokumentation eine höhere Kontraktilität (prozentual höhere Kontraktionen) des durch Ischämie und Reperfusion geschädigten Jejunums beim Einsatz beider NSAIDs, wobei die Frequenz der aboral gerichteten Kontraktionswellen bei den mit Flunixin behandelten Reperfusionsproben signifikant höher war (p = 0,045) als in der Firocoxib-Gruppe.

 

Grundsätzlich war bei der in vitro Kontraktilitätsmessung eine durchgehende Aktivität des gesunden Darmes in der Firocoxib-Gruppe nur in der Zirkulärmuskulatur messbar, während die Flunixin-Gabe keine Störung der Darmaktivität sowohl in der Longitudinal- als auch der Zirkulärmuskulatur aufwies.

 

Im Vergleich der Wirkstoffe zeigten sich in den Kontrollproben signifikant höhere Werte (p< 0,05) bzw. ein Trend zu höheren Werten (p < 0,1) für Frequenz, Amplitude und mittlere Kraft in der Flunixin- gegenüber der Firocoxib-Gruppe. Signifikante Unterschiede der Wirkstoffe (p < 0,05) traten nur in der ischämisch geschädigten Zirkulärmuskulatur mit einer höheren mittleren Kraft für die Flunixin-Proben auf. Insgesamt betrachtet waren zumindest für die Zirkulärmuskulatur die Werte für die geschädigten Muskelproben (Ischämie und Reperfusion) tendenziell höher nach Flunixin-Gabe als nach Firocoxib-Applikation. Dies korrelierte mit den Ergebnissen der in vivo Untersuchung.

 

Im Vergleich der Schädigungen fand sich in der Firocoxib-Gruppe eine signifikant höhere Kontraktilität des geschädigten Jejunums gegenüber dem gesunden Darm (p < 0,05), und hier wiesen besonders die Reperfusionsproben höhere Werte für die Parameter Frequenz, Amplitude und mittlere Kraft gegenüber den Kontrollproben auf. Derart deutliche signifikante Korrelationen fanden sich nach Flunixin-Applikation nicht: hier waren nur die mittlere Kraft und in der Zirkulärmuskulatur die Frequenz signifikant höher in den Ischämie- und Reperfusionsproben als im gesunden Darm (p < 0,05).

 

Schlussfolgernd fand sich also eine gesteigerte Kontraktilität sowohl in vivo als auch in vitro in den geschädigten Darmabschnitten (Ischämie und Reperfusion) beim Einsatz beider NSAIDs, wobei eine Tendenz zu höheren Werten für Flunixin gegenüber Firocoxib erkennbar war. Ob aber dem Einsatz von Flunixin in der Koliktherapie aufgrund der kontraktilitätssteigernden Wirkung im geschädigten Dünndarm gegenüber dem Firocoxib der Vorzug gegeben werden kann, sollte in zukünftigen Studien an einem größeren Patientenkollektiv abgeklärt werden. Auch die hier durchgeführte in vivo Kontraktilitätsmessung anhand der Videodokumentation mit anschließender digitaler Auswertung beruht auf experimentellen Ergebnissen und bedarf, um als standardisiertes Verfahren anerkannt zu werden, weiteren klinischen Studien.

abstract (englisch)

Colic as a multifactorial disease is one of the most frequent causes of death in equine patients. Selective and non selective COX-2-inhibitors are commonly used in colic therapy. However, different studies showed the inhibitory effect on gastrointestinal contractility or different effects on mucosal healing. The aim of the present study was to investigate the influence of NSAIDs on in vitro contractility and in vivo motility of equine jejunum, injured by ischaemia and reperfusion, and thus to evaluate different effects of selective and non selective nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs).

 

From october 2012 till january 2013 in vivo investigations on intestinal contractility were performed on 13 crossbred horses (mean age 15 years, mean weight 585 kg), measurement of in vitro contractility was exercised on the muscle samples of 11 horses. Randomly, horses preoperatively received non selective COX-2-inhibitor (n = 7) flunixin meglumin 1,1 mg/kg i. v. or selective (n = 6) COX-inhibitor firocoxib 0,09 mg/kg i. v. After general anaesthesia and median ventral laparotomy partial ischaemia with blood flow of 10 % was induced in the middle jejunum for 90 minutes, followed by 30 minutes reperfusion. Experimental video documentation was performed simultaneously with taking samples 60 minutes after application of NSAID (control), after ischemia and reperfusion. After video documentation was digitalized, frequency and percentile contractility of jejunum were determined as in vivo motility of equine jejunum. For in vitro contractility investigations circular and longitudinal muscle strips were mounted in chambers with modified Krebs-Henseleit buffer and attached to force transducer to measure frequency, amplitude, and mean force of the muscle strips.

 

In vivo results showed higher contractility (higher contractions) in damaged jejunum compared to controls in both NSAIDs groups with higher, and for frequency of reperfusion injured samples significant higher values (p = 0,045) in the Flunixin group compared to Firocoxib application.

 

In vitro measurements showed a permanent activity in controls in the Firocoxib group only in the circular muscle strips, whilst in the flunixin meglumine group continuous activity was seen all over. Comparison of the substances showed significantly higher (p< 0,05) or higher by trend (p < 0,1) contractility in the flunixin group. Significant differences were observed in ischemic injured circular muscle tissue for mean force in the flunixin group. In general, correlating with the results of in vivo contractility, at least in circular muscle strips there was a tendency towards higher rates in injured intestine after application of flunixin than firocoxib. According to the degree of damage, firocoxib showed significantly higher contractility for all parameters in damaged jejunum compared to controls (p < 0,05), especially in the samples of reperfusion vs. controls. In the flunixin group the parameters mean force and frequency (in circular muscle tissue) were significantly higher in injured samples than controls.

 

In conclusion, in vivo and in vitro contractility was elevated in equine jejunum manipulated with ischemia and reperfusion injury after application of both NSAIDs, whereas there was a tendency to higher rates in flunixin group vs. firocoxib group. However, whether the administration of flunixin in the colic management is favorable because of its cumulative effect on small intestinal contractility has to be discussed in further studies. As well, the in vivo contractility measurement in the present study, performed by digitalized video documentation, is based on experimental results and needs further clinical studies to get established as standard investigation tool.

keywords

nichtsteroidale Antiphlogistika, Kontraktilität, equines Jejunum, nonsteroidal antiinflammatory drugs, contractility, equine jejunum

kb

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