Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Evaluation des Effektes von Myeloperoxidase auf die Myokardperfusion beim Schwein mittels Fluoreszenzangiographie und Fluoreszenzmikrosphärenmethode

Knöll, Kay Nadine

Coronary artery disease is the main cause of death in the Federal Republic of Germany and is induced by oxidative stress. over the last years, MPO has gained increasing attention as potent oxidant and enzyme involved in the promotion of atherosclerotic lesions. Ex-vivo studies suggest that the leukocyte-hosted enzyme myeloperoxidase (MPO) oxidizes endothelial derived nitric oxide (NO) thereby affecting endothelial dependent vasodilation. Whether free MPO systemically affects vascular tone in a leukocyte –independent manner in-vivo however remains elusive. This Thesis investigated the effect of atrial injection of MPO towards myocardial perfusion and hemodynamics.Following organ chamber studies determined that the  Ach-mediated vasorelaxation was altered in MPO-treated vessels as compared to control. The following methods were used in this study: Fluorescent cardiac imaging is a validated, highly sensitive easy-to-use and reproducible imaging technique for intraoperative diplay of myocardial perfusion without exposure to radiation or usage of contrast agents. Fluorescent microspheres are considered gold-standard in terms of measurement of regional blood flows.TTFM depicted securely Baseline flow and average LIMA and LAD flow-reduction throghout the experiment.The PiCCO device continously measured hemodynamic parameters.Via Organ chamber studies assessed the Ach-dependent vasorelaxation of explanted vessels. Following MPO bolus administration, MPO plasma levels peaked within minutes and rapidly declined thereafter, reflecting rapid binding of MPO to the vessel wall. LAD and LIMA flow continuously decreased following MPO injection as compared to HSA treated animals (p<0.001).Fluorescent Cardiac Imaging assessed by slope of fluorescence intensity (p<0.001) and FM (p=0.015) revealed decreased myocardial perfusion as compared to baseline. Explanted LIMA rings from animals subjected to MPO not only revealed diminished relaxation in response to acetylcholine (p<0.01), but also further attenuated NO-dependent relaxation after administration of the MPO-substrate hydrogen peroxide as opposed to controls (p<0.05). Systemic administration of free MPO elicits profound systemic changes in vascular tone of conductance and resistance vessels. Thus MPO emerges as a key enzyme by which leukocytes are capable of modulating vascular tone remote of their site of degranulation.

Die koronare Herzerkrankung ist die häufigste Todesursache in der BRD und wird v. a. durch oxidativen Stress verursacht. In der Vergangenheit geriet das Enzym Myeloperoxidase (MPO) als potente Oxidase zunehmend in den Focus der Forschung als an atherosklerotischen Veränderungen beteiligtes Enzym. Ex-vivo-Studien lassen darauf schließen, dass MPO  Stickstoffmonoxid (NO) oxidiert und dadurch die Vasorelaxation beeinflussen könnte. Wie freies MPO Leukozyten-unabhängig den Gefäßtonus in vivo beeinflusst, wurde bisher noch nicht untersucht. In dieser Arbeit wurde der Effekt der linksatrialen Injektion von MPO auf die Myokardperfusion sowie die Hämodynamik ermittelt. Des Weiteren sollte die Acetylcholin (Ach)-abhängige Relaxationsfähigkeit der mit MPO behandelten Arterien im Vergleich zu nativen Gefäßen im Organbad überprüft werden. Folgende Methoden kamen dabei zum Einsatz: Die Fluoreszenzangiographie ist ein validiertes, hoch sensitives, einfach anwendbares und reproduzierbares bildgebendes Verfahren zur intraoperativen Darstellung der Myokardperfusion ohne Kontrastmittel und Strahlenbelastung. Die Fluoreszenzmikosphärenmethode gilt als der Goldstandard zur Messung von regionalen Blutflüssen. Mittels TTFM konnte intraoperativ sicher der Ausgangsfluss sowie die durchschnittliche Flussreduktion der LAD und der LIMA im Versuchsverlauf dargestellt werden. Das PiCCO-System ermöglichte eine kontinuierliche Messung der hämodynamischen Parameter. Im Versuch stiegen die MPO Plasmalevel Minuten nach der MPO-Bolus-Gabe, um direkt anschließend rapide abzufallen, was auf eine Bindung von MPO an die Gefäßwand schließen lässt. Diese Erkenntis wird durch einen immunhistochemischen Nachweis von MPO im intrazellulären beziehungsweise subendothelialen Raum von nach Versuchsende entnommenen LIMA´s gestützt. Sowohl LAD- als auch LIMA-Fluss nahmen in der MPO-Gruppe, im Versuchsverlauf verglichen, mit der Kontrollgruppe kontinuierlich ab (p<0,001). In der Fluoreszenzangiographie konnte mittels SFI (p<0,001) eine abnehmende Myokardperfusion der MPO-Gruppe im Versuchsverlauf dargestellt werden. Diese Ergebnisse wurden durch die Fluoreszenzmikosphärenmethode unterstrichen (p=0,015) Auch hier verhielten sich die Werte der Kontrollgruppe stabil. In den Organkammerexperimenten zeigten mit MPO versetzte LIMA-Ringe nicht nur eine verminderte Ach-abhängige Relaxation (p<0,01), auch die Relaxationsfähigkeit nahm in der Versuchsgruppe, im Gegensatz zur Kontrollgruppe (p<0,05) unter Zugabe des MPO Substrates H202 weiter ab. Diese Ergebnisse zeigen, dass systemische MPO-Gabe einen tiefgreifenden Effekt auf den Gefäßtonus den Gefäßwiderstand betreffend, die myokardiale Perfusion und die Flüsse sowohl der großen Gefäße als auch der Widerstandsgefäße hat. Die biologische Signifianz von MPO als Schlüsselenzym bei der Modulation des vaskulären Tonus konnte somit unterstrichen werden und impliziert eine weiterführende Forschung in Bezug auf MPO als Biomarker der Zukunft.

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Knöll, Kay Nadine: Evaluation des Effektes von Myeloperoxidase auf die Myokardperfusion beim Schwein mittels Fluoreszenzangiographie und Fluoreszenzmikrosphärenmethode. Hannover 2010. Tierärztliche Hochschule.

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