Auswirkungen von inhalativem Stickstoffmonoxid (NO) auf die Hämodynamik und die Thrombozytenaggregation - Dargestellt in einem Tierstamm mit einem angeborenen Vetrikelseptumdefekt

Robert Eheschließung

Dr. med. Effekte von inhalativem Stickstoffmonoxid (NO) auf die Hämodynamik und Thrombozytenaggregation -- Dargestellt in einem Tierstamm mit Geburtsverletzung der Ventrikelseptum geboren am 01.01.1971 in Wetzlar Reifeprüfung am 11.06.1990 in Grünberg Studiengang der Fakultät Medizin von WS 1991/1992 bis WS 1997/1998 Physik am 30.08.1993 an der Universität Heidelberg Klinische Studie an der Universität Heidelberg

Vor der Entdeckung des Endothelium-Derived Relaxing Factor (EDRF) und des

Identifizierung als Stickstoffmonoxid (NO) war kein Wirkstoff außer elementarem Sauerstoff

Es ist bekannt, dass es selektiv vasodilatatorisch auf die pulmonarelaterale Blutgefäßströmung wirkt.

Medikamente, die bisher verwendet wurden (ACE-Hemmer, Ca-Antagonisten oder Prostaglandinoide)

Das Ziel dieses Dissertations war es, ein Tiermodell zu finden, in dem die Verwendung von NO als Therapie für pulmonare Hypertonie weiter untersucht werden kann. Wir verwendeten kommerziell erhältliche Yucatan-Miniaturschweinchen, die einen angeborenen Ventrikelseptumdefekt (VSD) aufweisen (Inzidenz > 70%) und ähnlich wie Kinder mit angeborenen Beeinträchtigungen einen erhöhten pulmonaren arteriellen Druck entwickeln.

Die Versuchstiere erhielten eine totale intravenöse Anästhesie (TIVA), bei der Piritramid,

Midazolam und Vecuroniumbromid wurden über Spritzeperfusionen angewendet. Durch transösophageale Echokardiographie wurden das Vorhandensein und die Größe des Ventrikelseptumdefekts überprüft und die Ergebnisse autoptis bestätigt. Für die Anwendung von inhalativem NO verwendeten wir einen modifizierten Servoventilator 900 C von Siemens-Elma AG, der über klinische Flussmesser eine variable Gasmischung aus NO/N2, Oxygen und Druckluft zugeführt wurde.

Aufgrund toxikologischer Überlegungen wurde gleichzeitig die Bestimmung der

NO2-Inhalationskonzentration. NO wurde schrittweise in 10-minütigen Perioden mit einer inspirierenden Konzentration von 0, 5, 10, 20, 40, 80 und erneut 0 ppm verabreicht. Am Ende jeder Periode registrierten wir durch klinische Katheter den pulmonalen arteriellen Druck (PAP), den zentralvenösen Druck (CVP), den rechten ventricularen Herzminutenvolumen (CO), den pulmonalen Kapillaren Okklusionsdruck (PCWP) und den systemischen Arteriellen Druck (AP), wobei die Herzfrequenz (HR) und der Laborparameter pH, PO2, PCO2, SO2, [HCO3], BE, Na+, K+, Ca+ festgestellt wurden.

Aus diesen Daten errechneten wir jeweils den pulmonalen vaskulären Widerstand (PVR) und

Intrapulmonale Shunt-Fraktion (QS/QT). Die Thrombozytenaggregation wurde in den Perioden mit 0, 5, 20, 80 und 0 ppm NO gemessen, nach der Methode von Breddin und Born. Es zeigten sich folgende Ergebnisse: Ein VSD konnte nur in 4 von 8 hämodynamisch untersuchten Tieren echo-graphisch und autoptisch diagnostiziert werden. In den Tieren ohne VSD zeigte sich makromorphologisch eine Septummyokardhypertrophie. Das Alter der Yucatan-Miniature Schweine mit VSD lag bei 5-6 Monaten, während die Tiere mit Septumhypertrophie und ohne VSD im Durchschnitt 11 Monate alt waren. Offensichtlich sind in Yucatan-Miniature Schweine mit VSD eine zunehmende Reife aufgetreten, was vermutlich durch einen kompensatorischen Myokardhypertrophie verursacht wird.

Bei Inhalation von 5 ppm fiel NO in den Testtieren mit

Bei einer Erhöhung des inspirierenden NO-Konzentrations auf 80 ppm NO konnte eine weitere Verringerung der Messparameter registriert werden. Dieser Abfall war jedoch nicht signifikant unterschiedlich von dem bei Inhalation von 5 ppm NO. Nach Beendigung der NO-Inhalation erreichten PAP und PVR wieder ihre Ausgangswerte. Dies erfolgte ebenfalls innerhalb von 30 Sekunden.

Bei den Yucatán-Schweinen ohne VSD lagen die Ausgangswerte von PAP und PVR bei 20,0 ± 0,9 mmHg bzw. 232 ± 26 dynes.cm/s5 (MW ± SEM) signifikant niedriger als bei den Tieren mit VSD. Bei diesen Schweinen konnte keine signifikante Veränderung von PAP oder PVR unter inhalativem NO registriert werden.

Auch bei AP, CO, PCWP, CVP und HR zeigten sich keine signifikanten Abweichungen

Bei allen 8 Tieren wurde gemeinsam gezeigt, dass bei Inhalation von 5 ppm NO die Verringerung der PAP und PVR von der Höhe ihrer Ausgangswerte ohne NO-Inhalation abhängig war, so dass die Pearson-Korrelationskoeffizienten von -0,91 (PAP) und -0,96 (PVR) berechnet werden konnten.

Die erhöhten PAP und PVR der Yucatan-Miniaturschweine mit VSD sind offenbar auf eine Veränderung des NO-regulierten Anteils an Gefäßtonus zurückzuführen, was darauf hindeutet, dass eine Fehlfunktion des Gefäßendothels als Ursache für Lungen-Gefäß-Erkrankungen bei angeborenen Herzfehlern anzusehen ist.

Die intrapulmonare Shunt-Fraktion fiel bei allen Tieren während der NO-Inhalation ab.

Durchschnittlich 22 + 4 % (MW + SEM). Aufgrund der geringen Zahl der Versuchstiere konnte jedoch keine statistisch signifikante Aussage gemacht werden, aber es ist weitgehend anzunehmen, dass der intrapulmonale Shunt bei NO-Inhalation abnimmt, was wahrscheinlich auf eine selektive Gefäßdilatation der ventilierten Lungenräume zurückzuführen ist.

Eine signifikante Verringerung der Thrombozytenaggregation konnte erst nach 10

Inhalation von 5 ppm NO im ZV-Blut ist nachweislich erwiesen. Die Veränderungen im LA-Blut entsprechen weitgehend denen im ZV-Blut. Es konnte jedoch keine statistisch signifikanten Veränderungen berechnet werden. Bei anhaltender NO-Exposition mit Konzentrationen bis zu maximal 80 ppm NO stieg die Thrombozytenaggregation wieder auf ihr Ausgangsniveau an. Dies weist auf eine anfängliche, aber keine protrahierte, inhibitorielle Wirkung von inhalativem NO auf die Thrombozytenfunktion in vivo hin.

Blutgasen und Hämoglobinkonzentrationen blieben bei inhalativem NO unberührt. Die inspirierenden NO2-Konzentrationen hielten sich während der Suche bei < 0,5 ppm NO2. Diese Gesamtergebnisse zeigen, dass Yucatan-Miniature Schweine als Tiermodell verwendet werden können, um in vivo Auswirkungen von inhalativem NO zu untersuchen. Insbesondere Tiere, die jünger als 6 Monate sind, zeigen signifikante Auswirkungen bei NO-Exposition. Dieser Tierstamm bietet somit die Möglichkeit, die pathophysiologischen Grundlagen einer Lungengefäßkrankheit sowie die chirurgischen oder pharmakologischen Behandlungskonzepte einer Lungenhypertonie weiter zu erforschen.