Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Endothelabhängige Dilatation von Kaninchencoronarien nach hypothermen Konservierungsverfahren mit und ohne Sauerstoffpersufflation

Dahnken, Sabine

The aim of this study is to evaluate the effect of coronary oxygen persufflation (COP) on the endothelium of the coronary resistance vessels during hypothermic storage of rabbit hearts. The COP is a technique which allows to store hearts chosen for transplantation for a much longer time than usual while preserving the myocardial function. However, a longstandig survival of the transplanted heart is only possible, if the endothel of especially the coronary resistance vessels has not been damaged. A clinical use of COP is therefore only useful if there is no doubt that a damage of the endothel is prevented. In this study the well-known and commercially available HTK-solution was used in order to allow a comparison with ongoing clinical procedures. Four different storage-groups were used: pure HTK solution (group HTK); HTK solution with the additive hyaluronidase (mHTK); HTK solution in combination with the COP method (HTK+COP); HTK solution with both hyaluronidase and COP (mHTK + COP). The preservation / storage took place over 18 hours while maintaining a temperature of  0-1°C. During reperfusion according to Langendorff the endothelial function was measured by stimulation of the endothelial production of vasodilators with the following substances: substance P, acetylcholine, bradykinin and serotonin. A successful vasodilation was quantified by an increased flow rate. For comparison specific smooth muscle relaxing substances like sodium nitropussid, adenosine and papaverine were used to provocate vasodilation. Myocardial function was evaluated by measuring the left ventricular pressure ampli-tude (LVP), the contraction velocity (+ dp/dtmax) and the relaxation velocity (- dp/dtmax). Hearts directly reperfused after removal from the donor served as control group. The results showed that the endothel ability to produce vasodilating substances was fully maintained in all groups. However, there were differences regarding the myocardial function between the four storage methods. Hypothermic storage in the basic HTK-solution for 18 hours did not provide sufficient protection. Compared to the other groups it resulted in significantly worse myocardial function and a reduced basal blood flow through the coronary vessels. The mHTK+COP group showed the best results in every respect. Both, the single addition of hyaluronidase to HTK (mHTK) as well as using the COP method with HTK (HTK+COP) already led to results not significantly different from those of the control group. Therefore the combination of both (mHTK+COP) was not able to obtain a further significant improvement of the results.   The study shows, that coronary oxygen persufflation (COP) does not reduce endothelial function of the resistance vessels. Additionally, combining COP with hyaluronidase proved to be far superior regarding the maintenance of the functional restitution after 18 hours of preservation compared to storage with the original HTK-solution.

Diese Studie untersucht die Auswirkung von coronarer Sauerstoffpersufflation (COP) während der hypothermen Lagerung von Kaninchenherzen auf das Endothel der coronaren Widerstandsgefäße. Die COP stellt eine Technik dar, welche eine starke Verlängerung der Lagerungsdauer von zur Transplantation bestimmten Herzen bei gutem Erhalt der myokardialen Funktion erlaubt. Das langfristige Bestehen eines Spenderherzens im Empfänger ist jedoch nur möglich, wenn auch das Endothel - insbesondere im Bereich der Widerstandsgefäße – funktionell unbeschädigt ist. Ein Einsatz dieser Technik im klinischen Bereich kommt daher nur in Frage, wenn eine solche endotheliale Schädigung ausgeschlossen ist. Als Konservierungslösung wurde für diese Studie die weit verbreitete und kommerziell erhältliche HTK-Lösung verwendet, um eine Vergleichbarkeit mit der klinischen Praxis zu gewährleisten. Diese wurde unverändert (HTK), unter Zusatz von Hyaluronidase (mHTK), unter gleichzeitiger Anwendung der COP (HTK+COP), oder unter Einsatz beider Verfahren in Kombination (mHTK+COP) eingesetzt. Die Konservierung / Lagerung erfolgte unter hypothermen Bedingungen (0-1°C) über den protrahierten Zeitraum von 18 Stunden. Während der anschließenden Reperfusion nach Langendorff wurde die endotheliale Funktionalität durch die Stimulation des Endothels zur Produktion vasodilatatorischer Stoffe überprüft. Dies erfolgte durch die Substanzen: Substanz P, Acetylcholin, Bradykinin und Serotonin. Eine erfolgreiche Vasodilatation konnte über eine gesteigerte Durchflussrate quantifiziert werden. Vergleichend wurden Gefäßdilatationen durch direkt auf die Gefäßmuskulatur relaxierend wirkende Substanzen (Sodium Nitroprussid, Adenosin u. Papaverin) provoziert. Die myokardiale Funktionalität wurde mittels der linksventrikulären Druckamplitude (LVP), der Kontraktionsgeschwindigkeit (+ dp/dtmax) und der Relaxationsgeschwindig-keit (- dp/dtmax)quantifiziert. Als Kontrollgruppen wurden Herzen getestet, welche unmittelbar nach der Entnahme reperfundiert wurden.   Die Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit des Endothels, vasodilatatorische Stoffe zu bilden, in allen Lagerungsgruppen voll erhalten war. Jedoch zeigten sich bezüglich der myokardialen Funktionalität klare Unterschiede zwischen den Lagerungsmethoden. Eine einfache Lagerung in der unveränderten HTK-Lösung zeigte sich in ihrer protektiven Wirkung nach 18-stündiger hypothermer Konservierung als insuffizient und resultierte in signifikant schlechteren Funktionsergebnissen gegenüber allen anderen Lagerungsgruppen, sowie einer niedrigeren basalen Durchströmung des coronaren Gefäßbettes (Basisflow). Die in allen Bereichen besten Funktionsergebnisse konnten in der Gruppe mHTK+COP erreicht werden. Da jedoch bereits sowohl durch den einzelnen Einsatz von Hyaluronidase, als auch durch COP die Lagerung soweit verbessert werden konnte, dass die Ergebnisse sich nicht mehr signifikant von den Kontrollwerten unterschieden, war durch ihre Kombination keine signifikante Steigerung im Vergleich zu den Gruppen mHTK und HTK+COP mehr zu erreichen.   Die Studie zeigt, dass die coronare Sauerstoffpersufflation (COP) keinerlei funktionelle Schädigung des Gefäßendothels der Widerstandsgefäße bewirkt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass ihre kombinierte Anwendung mit Hyaluronidase eine Lagerung über 18h bei guter funktioneller Restitution ermöglicht und daher der herkömmlichen Lagerungstechnik mit einfacher HTK-Lösung weit überlegen ist.

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Dahnken, Sabine: Endothelabhängige Dilatation von Kaninchencoronarien nach hypothermen Konservierungsverfahren mit und ohne Sauerstoffpersufflation. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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