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Lück, Evelin (2003): In-vivo- und In-vitro-Untersuchungen zur myokardialen Kontraktilität vergleichend an Weißen-Neuseeland-Kaninchen und Chinchilla-Bastard-Kaninchen. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Laboratory rabbits are frequently used in animal experimental research. The aim of the present study is to compare the heart functions of New Zealand White Rabbits (WN) to the one of Chinchilla Bastard Rabbits (CB) in vivo and in vitro. The higher stress susceptibility of New Zealand White Rabbits noticed in clinical observations is to be examined based on parameters of cardiac contractility. To determine the morphometric parameters and the contractile function of the heart, six animals at a time anaesthetized with Propofol are examined by means of echocardiography. As a result the thickness of the heart wall and the diameter of the left ventricle are determined, and the fractional shortening is calculated. All parameters are measured at the end of systole and diastole. In the next step single cardiomyocytes of six additional animals from each race are enzymaticly isolated from the removed hearts with a modified Langendorff-Perfusion-Apparatus. The contractility of the single cells is analysed under controlled conditions as well as under ß-agonist stimulation with Isoprenalin concentrations of 10-11 to 10-6 M. In terms of the strength of the heart wall or the left ventricle’s diameter, the ultrasound investigations don’t yield any significant differences. However Chinchilla Bastard Rabbits show a significantly higher fractional shortening (40,19 ± 3,19 %) than New Zealand White Rabbits (35,49 ± 3,78 %). Regarding the single cardiomyocytes a distinct difference in the duration of basal shortening can be noticed. WN clearly show a longer shortening period (255,80 ms) than CB (208,73 ms). Cardiomyocytes of WN respond to very low Isoprenalin concentrations from 10-11 to 10-10 M with a significantly higher shortening speed. Broad differences in the fractional shortening of the single cells arise during the experiments with the highest concentration of Isoprenalin (10-6 M). The fractional shortening of cardiomyocytes from WN amount to 7,47 %, whereas the cardiomyocytes from CB reach 9,89 %. On the single cell level WN react more sensitively to the stimulation with increasing Isoprenalin until a threshold of 10-8 M. Beyond that level the contractility decreases visible. However on the organ level the CB have basal a higher contractility. The breed specific results found in this research study could be caused by differences in sensitivity, regulation and the number of ß-receptors as well as by differences in anaesthetic behaviour. Further investigations on a biochemical and molecular level should be carried out to answer these questions.

Abstract

Laborkaninchen werden vielfach in der tierexperimentellen Forschung eingesetzt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einer vergleichenden Untersuchung der Herzfunktionen von Weißen-Neuseeland-Kaninchen (WN) und Chinchilla-Bastard-Kaninchen (CB) in vivo und in vitro. Die klinische Beobachtung der höheren Stressanfälligkeit von Weißen-Neuseeland-Kaninchen im Vergleich zu Chinchilla-Bastard-Kaninchen soll in dieser Studie anhand kardialer Kontraktilitätsparameter untersucht werden. An jeweils sechs mit Propofol narkotisierten Tieren erfolgt eine Ultraschalluntersuchung des Herzens zur Bestimmung der morphometrischen Parameter und kontraktilen Funktion. Dabei werden die Herzwandstärke endsystolisch und enddiastolisch und die Durchmesser des linken Ventrikels in der Endsystole und Enddiastole gemessen und anschließend die Verkürzungsfraktion (Fractional Shortening FS) berechnet. Mit Hilfe einer modifizierten Langendorff-Perfusions-Apparatur werden an jeweils weiteren sechs Tieren jeder Rasse enzymatisch Einzelkardiomyozyten aus den entnommenen Herzen isoliert. Eine Analyse der Einzelzellkontraktilität wird in einer superperfundierten Messküvette unter kontrollierten Bedingungen sowie unter ß-Rezeptor-Agonisten-Stimulation mit Isoprenalin-Konzentrationen von 10-11 – 10-6 M durchgeführt. Die echokardiographischen Untersuchungen ergeben keine signifikanten Unterschiede bezüglich der Herzwandstärken und Ventrikeldurchmesser. Die Verkürzungsfraktion (FS) liegt jedoch mit 40,19 ± 3,19 % bei den CB im Vergleich zu den WN mit 35,49 ± 3,78 % signifikant höher. Auf Ebene der Einzelkardiomyozyten ergeben sich Unterschiede in der Dauer der basalen Verkürzung. Hier zeigen WN mit 255,80 ms gegenüber CB mit 208,73 ms eine längere Verkürzungsdauer. Kardiomyozyten der WN-Kaninchen reagieren bei sehr niedrigen Isoprenalin-Konzentrationen von 10-11 bis 10-10 M mit einer signifikant höheren Verkürzungsgeschwindigkeit. Signifikante Unterschiede in der FS der Einzelzellen ergeben sich bei der maximalen Isoprenalin-Konzentration von 10-6 M. Hier beträgt die FS 7,47 % für die Kardiomyozyten der WN und 9,89 % für die Kardiomyozyten der CB. Auf Einzelzellebene reagieren WN sensibler auf ansteigende Isoprenalin-Konzentrationen bis zu einer Schwelle von 10-8 M. Darüber hinaus erfährt die Kontraktilität einen deutlichen Abfall. Auf Organebene zeigen jedoch CB basal eine höhere Kontraktilität. Die ermittelten rassenspezifischen Ergebnisse könnten auf Unterschiede in Sensibilität, Regulation und Anzahl der ß-Rezeptoren sowie unterschiedlichem Narkoseverhalten beruhen. Durch weiterführende Untersuchungen auf biochemischer und molekularer Ebene könnten diese Unterschiede weiter aufgeklärt werden.