Etablierung eines neuen minimal-invasiven Modells zur chronischen Messung der Organperfusion am Kaninchen

Steinhagen, Sonja (2004): Etablierung eines neuen minimal-invasiven Modells zur chronischen Messung der Organperfusion am Kaninchen. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein chronisches Modell zur minimal-invasiven Organperfusionsmessung am Kaninchen vorzustellen. Hierzu musste als Voraussetzung für die chronischen Messungen die Implantation eines Portkathetersystems in den linken Ventrikel etabliert werden. Mit Hilfe der Portkatheter wurde der regionale Blutfluss zu verschiedenen Zeitpunkten bei gesunden Kontrolltieren und in einer Pilotstudie bei Tieren mit experimentell induzierter Peritonitis bestimmt. Die Messung der Perfusion erfolgte mit fluoreszenzmarkierten Mikrosphären (Latexkugeln mit 15 mm Durchmesser). Aus der Anzahl der im präkapillären Stromgebiet arretierten Mikrosphären kann der regionale Blutfluss in verschiedenen Organen qualitativ und, bei gleichzeitiger Gewinnung einer Referenzprobe, quantitativ in ml pro g Organgewebe pro Minute erfasst werden. Die Implantation des Portsystems wurde unter perioperativer Antibiotikaprophylaxe bei weiblichen weißen Neuseeland-Kaninchen (n = 30, 3,8 ± 0,3 kg KG) in Medetomidin/Ketamin-Anästhesie durchgeführt. Speziell entwickelte Portkatheter wurden über die Arteria carotis communis mit der Katheterspitze in den linken Ventrikel eingeführt. Perioperativ erfolgte die kontinuierliche intraarterielle Blutdruckmessung sowie eine Bestimmung der Herzfrequenz und der Sauerstoffsättigung. Prä- und postoperativ wurden Blutproben zur Bestimmung der S100-b-Serumkonzentration als Marker einer cerebralen Ischämie entnommen. Nach einem Erholungszeitraum von 2 bis 4 Wochen wurden zwei Versuchsgruppen untersucht. Zunächst wurde bei einer Versuchsgruppe (n = 16, 3,7 ± 0,4kg) zu sieben Zeitpunkten (0, 2, 24, 26, 48, 72 und 96 Stunden nach Versuchsbeginn, t1 – t7) je eine Mikrosphäreninjektion durchgeführt. Bei einer zweiten Versuchsgruppe, der Peritonitisgruppe (n = 4, 3,5 ± 0,4kg) wurde zu den gleichen Zeitpunkten unter den gleichen Narkosen bzw. Sedierungen je eine Mikrosphäreninjektion durchgeführt, darüber hinaus wurde zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine „cecal ligation and puncture“ zur Auslösung einer kotigen Peritonitis mit nachfolgender septischer Allgemeinerkrankung durchgeführt, welche dann zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 revidiert, die Bauchhöhle gespült und der Peritonitisherd saniert wurde. Die Anlage der linksintraventrikulär inserierten Portkatheter war bei 29/30 (97%) Tieren innerhalb von 71 ± 9 Minuten problemlos möglich. Weder intra- noch postoperativ kam es zu signifikanten, katheterassoziierten Rhythmusstörungen, Blutdruckabfällen (MAP präop. 73 ± 2 mmHg vs. postop. 71 ± 2) oder Hypoxieereignissen (SaO2 präop. 84 ± 2% vs. postop. 95 ± 2). Durch eine speziell modifizierte mikrochirurgische Technik war das Einbringen des Katheters im Bereich der Vorderwand der Arteria carotis communis unter Aufrechterhaltung der Durchgängigkeit des Gefäßes und somit unter Erhalt der zerebralen Perfusion möglich. So war klinisch bei keinem der Tiere eine postoperative zerebrale Ischämie nachweisbar. Die S100-b-Serumkonzentration zeigte postoperativ keinen signifikanten Anstieg (präop. 1,6 ± 0,4 ng/dl vs. postop. 1,8 ± 0,4). Das Ausgangsgewicht der Tiere wurde innerhalb weniger Tage wieder erreicht. Durch Sektion wurde die korrekte Katheterlage bei 26/29 Tieren (90%). In der Kontrollgruppe konnte gezeigt werden, dass minimal-invasive Messungen der Perfusion gut toleriert werden. Es war keine Beeinflussung des Blutflusses durch die Mikrosphäreninjektionen und die damit verbundenen notwendigen Narkosen bzw. Sedierungen zu beobachten. Die Perfusion der paarigen Organe Lunge, Gehirn und Niere war im Rechts-Links-Vergleich nicht unterschiedlich. Auch die Analyse der Werte über den gesamten Zeitraum zeigte eine gleichmäßige und nicht signifikant unterschiedliche Perfusion. So betrug die Durchblutung beispielsweise im Gehirn zum Zeitpunkt t1 rechts 1,11 ± 0,31 ml/g/min, links 1,25 ± 0,34, zum Zeitpunkt t7 rechts 0,97 ± 0,44 ml/g/min, links 1,04 ± 0,52, in der Niere bei t1 1,33 ± 0,21 ml/g/min (rechts) vs. 1,53 ± 0,23 (links), bei t7 1,11 ± 0,23 ml/g/min (rechts) vs. 1,05 ± 0,22 ml/g/min (links). Bei der Peritonitisgruppe ließ sich zunächst im Rechts-Links-Vergleich zu den einzelnen Zeitpunkten eine gute Korrelation der Perfusion nachweisen, so dass die vorliegenden Werte reliabel erschienen. In der Lunge war die Durchblutung bei t2 rechts 0,59 ± 0,19 ml/g/min, links 0,66 ± 0,20. Im Vergleich mit der Kontrollgruppe zeigte sich bei stabiler Hämodynamik ein signifikanter Abfall der Durchblutung der von dem septischen Geschehen betroffenen Organe (Niere, Leber, Magen, Lunge), welche sich zum Versuchsende nur langsam wieder erholte. Die Perfusion des Magens fiel zum Beispiel von anfänglich (t1) 0,63 ± 0,14 ml/g/min auf 0,35 ± 0,12 (t3) ab. Die Muskeldurchblutung war jedoch über den gesamten Zeitraum vergleichbar (z.B. t1 0.04 ± 0,01 ml/g/min vs. t4 0,06 ± 0,02). Die hier beschriebene Technik erlaubt somit erstmals die minimal-invasive Messung der Organperfusion beim leicht sedierten Versuchstier über mehrere Tage. Dadurch wird zum einen das bisher erforderliche erhebliche operative Trauma einer intrakardialen Injektion bzw. einer Thorakotomie vermieden und zum anderen die Notwendigkeit einer repetitiven Allgemeinanästhesie. Somit wird die Belastung für die Tiere sowie die unerwünschte Beeinflussung der Untersuchungsergebnisse durch die erwähnten Prozeduren vermindert. Die Insertion des Portkatheters unter der Aufrechterhaltung der zerebralen Perfusion trägt zur Verminderung des Risikos zerebraler Ischämien und kardiozirkulatorischer Dysregulationen bei. Die in diesem Modell notwendige Applikation von Sedativa hatte in der Kontrollgruppe per se keinen Einfluss auf die Organdurchblutung. Bei der experimentell induzierten Peritonitis fand sich eine Umverteilung der Perfusion zu Ungunsten der von der Sepsis betroffenen Organe bei stabiler Makrohämodynamik. Die repetitive Messung des regionalen Blutflusses kann in Zukunft für chronische Untersuchungen zur Perfusionsänderung, z.B. bei der Wundheilung oder in Sepsismodellen, eingesetzt werden.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Organperfusion, minimal-invasiv, chronisch, Sepsis, Mikrosphären
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 21. Oktober 2004
• 1. Bericht­erstatter:in: Hoffmann, Johannes