Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Die Wirkung Aprotinins (Trasylol) auf die koronare endothelabhängige Vasorelaxation des Schweines und des Kaninchens

Steinhoff, Maren

Aprotinin is a non-specific serine protease inhibitor which is extracted out off the bovine lung and which is thought to have bloodsparing effects. As Trasylol® , it is widely used in operations that are known to produce a lot of blood-loss, as during bypass operations and transplantations. The endothelium derived relaxation (EDR) is essential for the control of the local blood circulation and therapy for the functional recovery of grafts and other organs. Recent studies of Ülker et al. (2001 und 2002) reported that aprotinin in concentrations of 125, 250 and 500 KIE/ml impaired the vasodilatation that was induced by acetylcholine in rat aortic rings as well as the dilatation, that was provoked by bradykinin in the coronary resistance system of the rat heart. Our studies follow-up these studies. In contrast to Ülker et al. concentrated our studies on the influence of aprotinin exclusively on the coronary system. We used two species for our investigations: the pig for a close view of the reactions in the coronary conductance arteries and the rabbit for the examination of the reactions in the coronary resistance system. We used aprotinin in concentrations of 250, 500 and 1000 KIE/ml. Isolated ring preparations of porcine coronary arteries were consecutively tested with or without aprotinin in concentrations of 500 KIE/ml and 1000KIE/ml in oxygenated normothermic Krebs-Henseleit solution using prostaglandine F2a (10mmol/l) for inducing contraction and Substance P (10 nmol/l) for inducing endothelium derived relaxation, which was calculated in percentage of the precontraction. Indomethacin (10 mmol/l) was added in all measurements to block any influence of prostacyclin. NG-nitro-L-arginine (300mmol/l) was used in additional experiments to block all nitric oxide-formation. The examination of the reactions in the coronary resistance system were implemented on isolated rabbit hearts that were perfused with a modified Krebs-Henseleit solution. The endothelium dependent reaction was assessed during consecutive one minute perfusion with substance P (10 nmol/l), bradykinin (100 nmol/l), serotonin (1 mmol/l) and acetylcholine in various concentrations (10 - 300 nmol/l). Endothelium independent relaxation was induced by 1 mmol/l sodiumnitroprussid. The flow was measured by a transit-time-flowmeter and recorded continuously. The left ventricular developed pressure, the velocity of contraction and relaxation as well as the heart rate were measured with a fluid-filled latex balloon inserted into the left ventricle, that was connected to a pressure transducer. All actions were continuously registered and recorded. The influence of aprotinin on the endothelium derived relaxation was investigated after the addition of 250 KIE/ml and 1000 KIE/ml Aprotinin. High concentrations of aprotinin (1000 KIE/ml) caused a significant impairment of endothelium derived relaxation of the porcine coronary arteries in the t-test. Lower concentrations did not result in a significant difference of endothelium derived relaxation in porcine coronary arteries. Neither the inhibition of nitric oxid generation by application of NG-nitro-L-arginine nor the NG-nitro-L-arginin resistant vasodilatation was significantly altered by aprotinin. In the rabbit coronary microcirculation no influence on the endothelium derived relaxation by aprotinin has been found at any concentration. We conclude that aprotinin influences the endothelium derived relaxation in various species in different ways. In the large porcine coronary arteries a reduction of endothelium derived relaxation by highest doses of aprotinin (1000 KIE/ml) seems to depend on a reduction in nitric oxid production. The EDHF-dependent relaxation, which is different from the nitric oxid pathway seems not to be altered by aprotinin. There was no sign of inhibition of endothelium derived relaxation by any concentration of aprotinin in the resistance vessels. Ülker et al. (2001 and 2002) are of the opinion that aprotinin selectively impairs nitric oxid synthesis in the rat aorta and heart. A concentration-dependent reduction of endothelium derived relaxation by aprotinin in other species including humans has to be checked for each species respectively. On the basis of our experiments we exclude such effect for the pig and the rabbit.

Aprotinin ist ein unspezifischer Serinproteinasen-Inhibitor, der aus der Rinderlunge gewonnen wird und dem man eine bluteinsparende Wirkung zuschreibt. Als das Medikament Trasylol® wird es routinemäßig bei Operationen, welche mit einem hohen Blutverlust einhergehen, angewandt. Bei solchen Eingriffen handelt es sich häufig um Bypass- und Transplantationsoperationen. Besonders wichtig für die Kontrolle der lokalen Durchblutung und damit auch die Funktionalität des Transplantates und anderer Organe ist die Aufrechterhaltung der endothelabhängigen Vasorelaxation (endothelium derived relaxation, EDR). Laut zweier Studien von Ülker et al., 2001 und 2002, beeinträchtigte Aprotinin in Konzentrationen von 125, 250 und 500 KIE/ml die über das Stickstoffmonoxid hervorgerufene endothelabhängige Vasorelaxation sowohl in der Rattenaorta als auch im koronaren Mikrozirkulationssystem der Ratte. Unsere Untersuchungen schließen sich den Studien von Ülker et al. an, in denen von einer Hemmung der mit Acetylcholin ausgelösten Vasodilatation an Aortenringen berichtet wurde bzw. von einer Hemmung der mit Bradykinin ausgelösten Dilatation der Widerstandsgefäße im Rattenherz. Im Unterschied zu Ülker et al. konzentrierten sich unsere Untersuchungen zu dem Einfluss von Aprotinin auf die endothelabhängige Vasodilatation alleinig auf das Koronarsystem. Dabei verwendeten wir zwei Spezies: das Schwein für die genaue Betrachtung der Reaktionen an den großen koronaren Leitungsarterien und das Kaninchen für die Untersuchung der Reaktionen im Mikrozirkulationssystem. Wir verwendeten Aprotinin in Konzentrationen von 250, 500 und 1000 KIE/ml. Für die Untersuchungen an den großen Schweinekoronarien wurden isolierte Ringpräparate mit und ohne Aprotinin in Konzentrationen von 500 KIE/ml und 1000 KIE/ml in Organbäder mit oxygenierter, normothermer Krebs-Henseleit-Lösung verbracht. Die Ringe wurden mit ProstaglandinF2a (10mmol/l) vorkontrahiert und mit Substanz P (10 nmol/l) dilatiert. Indomethacin (10 mmol/l) war in allen Messungen anwesend, um einen eventuellen Einfluss von Prostazyklin auszuschalten. In einigen Versuchen wurde NG-Nitro-L-Arginin (300mmol/l) zur Unterdrückung der Stickstoffmonoxidentstehung zugegeben. Die endothelabhängige Vasorelaxation errechneten wir aus dem prozentualen Anteil der Substanz P-Dilatation an der Prostaglandin F2a -Kontraktion. Die Untersuchungen am Mikrozirkulationssystem fanden am isolierten, mit einer modifizierten Krebs-Henseleit-Lösung perfundierten Kaninchenherzen im rezirku-lierenden Langendorffsystem statt. Zur Kontrolle der endothelabhängigen Reaktionen wurden nacheinander einminütige Perfusionen mit Substanz P (10 nmol/l), Bradykinin (100 nmol/l), Serotonin (1 mmol/l) und Acetylcholin in verschiedenen Konzentrationen (10 - 300 nmol/l) durchgeführt. Die endothelunabhängige Relaxation wurde durch die Perfusion mit 1 mmol/l Sodium-Nitroprussid ausgelöst. Die koronare Durchflussrate wurde kontinuierlich mit Hilfe eines "Transit-time-Flowmeters" gemessen und aufgezeichnet, die linksventrikuläre Druckamplitude, die Kontraktions- und Erschlaffungsgeschwindigkeit und die Herzfrequenz konnten durch einen sich im linken Herzen befindlichen flüssigkeitsgefüllten Latexballon, der mit einem Druckaufnehmer verbunden war, registriert und aufgezeichnet werden. Durch die Zugabe von 250 KIE/ml und 1000 KIE/ml Aprotinin wurde der Einfluss, den Aprotinin auf die endothelabhängige Vasorelaxation hat, untersucht. Eine signifikante Beeinträchtigung der endothelabhängigen Vasorelaxation durch Aprotinin zeichnete sich in einer hohen Konzentration von 1000 KIE/ml im Einzelvergleich an den großen Schweinekoronarien ab. In niedrigeren Konzentrationen zeigte sich keine Veränderung der endothelabhängigen Vasorelaxation an den Schweinekoronarien. Die Hemmung der Stickstoffmonoxid-bildung durch NG-Nitro-L-Arginin sowie die NG-Nitro-L-Arginin-resistente Vaso-dilatation veränderte sich unter Aprotinineinfluss jedwelcher Konzentration nicht signifikant. Im koronaren Mikrozirkulationssystem des Kaninchens konnte in unseren Versuchen auch in hohen Konzentrationen kein Einfluss des Aprotinins auf die endothelabhängige Vasorelaxation festgestellt werden. Wir schließen hieraus, dass Aprotinin in verschiedenen Spezies konzentrationsabhängig die endothelabhängige Vasorelaxation unterschiedlich beeinflusst. In den großen Schweinekoronarien scheint die Verminderung der endothelabhängigen Relaxation durch Aprotinin in hohen Konzentrationen (1000 KIE/ml) von einer Beeinflussung des Stickstoffmonoxid-Entstehungsweges abzuhängen. Die EDHF-abhängige Relaxation, die definitionsgemäß nicht durch Stickstoffmonoxid vermittelt wird, scheint durch Aprotinin nicht beeinträchtigt zu sein. Im Mikrozirkulationssystem des Kaninchenherzens ist Aprotinin in keiner Konzentration ein Einfluss auf die endothelabhängige Vasorelaxation nachzuweisen. Laut Ülker et al. (2001 und 2002) vermindert Aprotinin die Stickstoffmonoxid-abhängige EDR in der Aorta und im Herzen der Ratte. Eine konzentrationsabhängige Verminderung der endothelabhängigen Vasorelaxation durch Aprotinin in anderen Spezies und z.B. des Menschen wäre somit an der jeweiligen Spezies zu überprüfen, für Schweine und Kaninchen glauben wir aber, eine solche Wirkung aufgrund unserer Versuche ausschließen zu können.

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Steinhoff, Maren: Die Wirkung Aprotinins (Trasylol) auf die koronare endothelabhängige Vasorelaxation des Schweines und des Kaninchens. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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