Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Konzentration von zyklischem Guanosinmonophosphat (cGMP) im Blutplasma bei Tauben (Columba livia f. dom.) mit experimentell gesteigerter Nachlast und linksventrikulärer Dilatation des Herzens

Legler, Marko

In Humans plasma concentration of cyclic guanosine monophosphate (cGMP), the second messenger of natriuretic peptides, is a usefull diagnostic tool to detect congestive heart failure and to estimate the prognosis and the therapeutic success of heart diseases. There were no references for the use of cGMP as a diagnostic maker in the avian cardiology. In a first study this work describes values (Xmin − Xmax) for the plasma cGMP concentration of different species: turkeys (Meleagridis gallopavo f. dom.; n = 10): 22,78 − 51,09 pmol/ml, laying hens (Gallus gallus f. dom.; n =10): 62,67 −176,56 pmol/ml, pigeons (Columba livia f. dom.; n = 10): 20,81 − 72,83, Kongo-Gray-Parrots (Psittacus erithacus erithacus; n = 10): 60,82 −128,44 pmol/ml, Timneh-Gray-Parrots (Psittacus erithacus timneh; n = 10): 93,34 −162,86 pmol/ml, Blue-Fronted-Amazons (Amazona aestiva aestiva; n = 10): 36,70 − 130,22 pmol/ml, Orange-Winged-Amazons (Amazona amazonica amazonica; n = 10): 193,84 − 337,22 pmol/ml, Blue-And-Yellow-Macaws (Ara ararauna; n = 10): 5,8 − 50,9 pmol/ml and Common Buzzards (Buteo buteo; n = 10): 7,2 − 33,5 pmol/ml. In a second study we measured the plasma cGMP concentration in the venous blood after an intravenous bolus injection of α-chicken-atrial natriuretic peptide (α-ch-ANP). The cGMP concentration elucidates the activity of a guanylylcyclase, part of the functional natriuretic peptide receptors. This intravenous injection of 60 µg/ kg body mass of a synthetic α-ch-ANP increased cGMP plasmaconcentration in pigeons (n = 3) from basal levels of 52,86 ± 6,35 pmol/ml to 566,12 ± 48,17 pmol/ml, in laying hens (n = 6) from 94,25 ± 60,90 pmol/ml to 271,56 ± 104,95 pmol/ml and in Kongo-Gray-parrots (n = 3) from 77.07 ± 34,39 pmol/ml to 326,73 ± 26,12 pmol/ml. An intravenous injection of a placebo (water for injection) has no effect on plasma cGMP concentration in these three species. In the main experiments, plasma cGMP concentrations were measured in pathophysiological situations in birds with cardiovascular diseases. In a first group of pigeons (n = 16) a experimental 80 ­− 90 % constriction of the aorta in combination with a 80 − 90 % constriction of the right Truncus brachiocephalicus lead to a increased afterload and to a dilatation of the left heart ventricle in 12 to 48 houres. These anatomical changes could be detected in vivo in the electro- and echocardiography. Left ventricle fractional shortening (FS) is the most common measurement for ventricular function in echocardiography. In this experimental group after the vascular constriction the FS decrised from values in healthy pigeons 39,77 ± 7,05 %  to 12,11 ± 8,26 %. These results described the cardiac insufficiency. The electrocardiographic changes also demonstraded the dilatation of the left heart ventricle. In the lead II of ECG, compared to the control group of pigeons without increased afterload (n = 6), changes were visible for the S-amlitude: 2,96 ± 0,68 mV (control group: 2,2 ± 0,49 mV), T-wave: 0,8 ± 0,29 mV (control group: 0,45 ± 0,08 mV), and the heart rate 340 ± 138,6 heart beats / min (control group: 250 ± 55,9 heart beats / min). In spite of this morphological and functional heart changes, changes in the plasma cGMP concentrations compared to the control group and the values for healthy pigeons were not detected. A 50 % constriction of the right Truncus brachiocephalicus in a second experimental group of pigeons (n = 6) lead to local hämodynamical modifications without influences on the heart functions and the plasma cGMP concentration in three month of monitoring after the experimental surgery. These local hämodynamical changes were detected in the phonocardiography as a holosystolic heart murmur. In a second main study the plasma cGMP concentrations of Kongo-Gray-parrots (n = 10) with cardiovascular diseases were detected. Six parrots showed in the radiographs arteriosclerotic changes of the aorta and four Gray-parrots an enlarged cardiac silhouette (cardiac silhouette > 65% of the width of the thorax). There were no differences between the plasma cGMP concentrations of the healthy Gray- parrots and birds with cardiovascular diseases. From the findings in the main experiments we concluded that plasma cGMP concentration is not suitable in the diagnosis and prognosis of these heart diseases in the investigated birdspecies.

In der Humanmedizin gilt die Blutplasmakonzentration des zyklischen Guanosinmonophosphats (cGMP), der second Messenger der natriuretischen Peptide, als ein geeigneter Parameter zur Diagnostik, Prognosebeurteilung sowie Therapieverlaufskontrolle von Herzinsuffizienzen. Zur Bedeutung von cGMP in der aviären Kardiologie liegen bisher keine Erfahrungen vor. Folgende cGMP-Plasmakonzentrationen (Xmin − Xmax) verschiedener Vogelarten wurden ermittelt: Puten (Meleagris gallopavo f. dom.; n = 10): 22,78 − 51,09 pmol/ml; Legehennen (Gallus gallus f. dom.; n = 10): 62,67 − 176,56 pmol/ml, Brieftauben (Columba livia f. dom.; n = 10): 20,81 − 72,83 pmol/ml, Kongo-Graupapageien (Psittacus erithacus erithacus; n = 10): 60,82 −128,44 pmol/ml, Timneh-Graupapageien (Psittacus erithacus timneh; n = 10): 93,34 −162,86 pmol/ml, Blaustirnamazonen (Amazona aestiva aestiva; n = 10): 36,70 − 130,22 pmol/ml, Venezuelaamazonen (Amazona amazonica amazonica; n = 10): 193,84 − 337,22 pmol/ml, Gelbbrustaras (Ara ararauna; n = 10): 5,8 − 50,9 pmol/ml sowie Mäusebussarde (Buteo buteo; n = 10): 7,2 − 33,5 pmol/ml. In Analogie zum Menschen erbrachte die intra venöse (i.v.) Verabreichung von 60 µg/kg KM eines synthetischen α-chicken-atrialen-natriuretischen Peptides einen Anstieg der cGMP-Konzentration im venösen Blut. Diese Applikation führte bei Brieftauben (n = 3) zu einer Konzentrationssteigerung von einem Basalwert von 52,86 ± 6,35 pmol/ml auf eine Konzentration von 566,12 ± 48,17 pmol/ml, bei Kongo-Graupapageien (n = 3) von 77,07 ± 34,39 pmol/ml auf 326,73 ± 26,12 pmol/ml sowie bei Legehennen (n = 6) von 94,25 ± 60,90 pmol/ml auf 271,56 ± 104,95 pmol/ml. Die i.v. Verabreichung eines Placebos (Wasser für Injektionszwecke) hatte bei allen drei Tierarten keinen Einfluss auf die cGMP-Konzentration. In den Hauptversuchen wurde der Einfluss von pathologischen Herz-Kreislaufsituationen auf die cGMP-Blutplasmakonzentration untersucht. Im ersten  Versuch wurden Brieftauben (n = 16) experimentell einer definierten Nachlasterhöhung des linken Ventrikels, durch das  80 − 90 %ige Subligieren der Aorta und des rechten Truncus brachiocephalicus, unterzogen. Die Tiere dieser Versuchsgruppe entwickelten nach 24 − 48 h eine hochgradige Dilatation des linken Ventrikels. Diese morphologischen Veränderungen konnten mithilfe der Echokardiographie sowie der Elektrokardiographie am lebenden Tier diagnostizieren werden. Ein deutlicher Abfall der morphologisch echokardiographisch bestimmten Fraktionellen Verkürzungsfraktion des linken Ventrikels von 39,77 ± 7.05 %  auf 12,11 ± 8,26 %  konnte für die Tauben dieser Versuchsgruppe ermittelt werden, was die Insuffizienz der Herzleistung verdeutlicht. Die Elektrokardiographie erbrachte im Vergleich mit den Tieren der Kontrollgruppe ohne Nachlasterhöhung des Herzens (n = 6) vor allem Veränderungen der Amplitiden der S-Zacke: 2,96 ± 0,68 mV (Kontrollgruppe: 2,2 ± 0,49 mV), der T-Welle: 0,8 ± 0,29 mV (Kontrollgruppe: 0,45 ± 0,08 mV) sowie der Herzfrequenz: 340 ±138,6 Herzschläge/min (Kontrollgruppe: 250 ± 55,9 Herzschläge /min). Trotz der anatomischen und funktionellen Herzveränderungen durch die Nachlasterhöhung des Herzens konnte kein Einfluss auf die cGMP-Blutplasmakonzentration festgestellt werden. Eine experimentelle 50%ige Subligatur des rechten Truncus brachiocephalicus bei Brieftauben (n = 6) erbrachte lokale hämodynamische Veränderungen im Bereich der Ligatur, die sich im Phonokardiogramm als ein holosystolisches Geräusch darstellten. Kardiologische Veränderungen sowie cGMP-Konzentrationsänderungen im Blut bei den Tauben dieser Versuchsgruppe konnten im Untersuchungszeitraum von drei Monaten nicht induziert werden. Weiterhin wurde die Abhänigkeit der cGMP-Butplasmakonzentration von Herz- bzw. Gefäßerkrankungen an klinisch erkrankten Kongo-Graupapageien, die röntgenologisch erkennbare arteriosklerotische Veränderungen (n = 6) sowie hochgradig vergrößerte Herzsilhouetten (Herzsilhouette > 65% der Thoraxbreite; n = 4) aufwiesen, untersucht. Die cGMP-Konzentrationen der erkrankten Papageien (83,65 − 112,91 pmol/ml) wiesen keinen deutlichen Unterschied zu den Werten klinisch unauffälliger Tiere auf. Aus den durchgeführten Untersuchungen lässt sich ableiten, dass die cGMP Konzentration im Blut für die nachgewiesenen kardiologischen Veränderungen offensichtlich kein geeigneter Parameter zur Diagnostik dieser Herzerkrankungen bei den einbezogenen Ziervogelarten darstellt.

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Legler, Marko: Untersuchungen zur Konzentration von zyklischem Guanosinmonophosphat (cGMP) im Blutplasma bei Tauben (Columba livia f. dom.) mit experimentell gesteigerter Nachlast und linksventrikulärer Dilatation des Herzens. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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