Dokument: Experimentelle Untersuchungen zur Verbesserung der
renalen Ischämietoleranz bei aortalen und renalen
Gefäßrekonstruktionen durch systemisch applizierbare
Perfusionslösungen

Titel:	Experimentelle Untersuchungen zur Verbesserung der renalen Ischämietoleranz bei aortalen und renalen Gefäßrekonstruktionen durch systemisch applizierbare Perfusionslösungen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3177
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20050803-001177-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Habilitation
Medientyp:	Text
Autor:	PD Dr. Pfeiffer, Tomas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,66 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Sandmann, Wilhelm [Gutachter] Prof. Dr. Grabensee, Bernd [Gutachter] Prof. Dr. med. Schrader, Jürgen [Gutachter]
Stichwörter:	Niere, Nierenarterie, Gefäßchirurgie, Ischämie, Reperfusion, Hypothermie, Calcium, Calziumantagonist, Nierenperfusion, Nierenfunktion
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibung:	Bei gefäßchirurgischen Eingriffen an der suprarenalen Aorta und an den Nierenarterien muss eine passagere Nierenischämie in Kauf genommen werden. Die operati-onsbedingte Ischämie- und Reperfusions- (I/R-) Schädigung der Niere stellt eine wesentliche Limitierung aortaler und renovaskulärer Rekonstruktionen dar. Als Grenze für die Warmischämiezeit der Niere werden allgemein 30 min angesehen, da nach Warmischämiezeiten von mehr als 40 min immer schwere Funktionsausfälle und ir-reversible Schäden der Niere auftreten. Als Protektionsverfahren hat sich in unserer Klinik die hypotherme in situ-Perfusion („Flush-Perfusion“) der Niere etabliert. Hierbei wird die Nierenarterie über einen blockbaren Perfusionskatheter mit 4°C kalter Rin-gerlösung, die Zusätze von Heparin und PGE1 enthält, gespült. Dieses Verfahren ist technisch einfach und kann ggf. auch beidseitig angewendet werden. Andere Verfahren wie die hypotherme Perfusion der Niere mit Organkonservierungslösungen besitzen zwar eine höhere protektive Wirkung, erfordern aber eine ex situ-Präparation, zumindest aber eine vollständige Ableitung des Perfusats aus der Nierenvene, da die Organkonservierungslösungen aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihres hohen Kaliumgehalts nicht in die systemische Zirkulation gelangen dürfen. Der erforderliche operationstechnische Aufwand ist jedoch insbesondere bei beidseitigen Nierenein-griffen nicht vertretbar, bei Operationen an der suprarenalen Aorta wäre u. U. eine solche Präparation der Nieren technisch nicht durchführbar. Da die klinische Erfahrung zeigt, dass insbesondere nach längeren Ischämiezeiten trotz hypothermer in-situ-Perfusion postoperative Nierenfunktionsstörungen bis hin zum Nierenversagen auftreten können, sollte durch die Veränderung der in situ-Perfusionslösung der pro-tektive Effekt des Verfahrens verbessert werden. Ein der klinischen Situation entsprechendes Modell war bisher überwiegend am Hund, nicht aber an der Ratte entwickelt worden. Ziel dieser Studie war es , ein ent-sprechendes Modell an der Ratte zu etablieren, um unter standardisierten Bedingun-gen Perfusionslösungen und protektive Agentien im Hinblick auf ihren protektiven Ef-fekt auf die I/R-Schädigung der Niere vergleichend zu untersuchen. Darüber hinaus sollte zuerst der Frage nachgegangen werden, ob die protektive Wirkung der Ringer-Perfusion durch Calciumfreiheit gesteigert werden kann. Der intrazelluläre Ca2+ -Einstrom während der Ischämie wird hierbei als wesentliche Komponente der I/R-Schädigung angesehen, wobei zahlreiche Ca2+ -abhängige Schädigungsmechanis-men bekannt sind. In der Tubuluszellkultur konnte eine Reduktion des Hypo-xie/Reoxigenierungsschadens durch calziumfreies Kulturmedium gezeigt werden, für kardioplegische- und Herzkonservierungslösungen konnte eine verbesserte protekti-ve Wirkung durch starke Reduzierung des Ca2+ -Gehalts, nicht aber durch Calciumfreiheit („Calzium Paradox“) erzielt werden. In dem in dieser Studie verwendeten I/R-Modell der Ratte wurden die Versuchstiere in Intubationsnarkose laparotomiert und die Nierenarterien präpariert. A. carotis und v. jugularis int. wurden katheterisiert und die entspr. Blutdrucke über Drucktransducer gemessen. Nach Katheterisierung der Blase wurde der Urin abgeleitet und gesammelt. An die linke A. renalis wurde eine Fluss-Sonde angebracht und der Nierenarte-rienfluss durch Ultraschall mit der transit-time Methode gemessen. Auf die dorsale und ventrale Fläche der Niere wurden Piezokristalle als Ultraschallsender und –empfänger aufgebracht und die Dicke der Niere sonometrisch gemessen. Über den venösen Katheter wurden Inulin und PAH kontinuierlich infundiert. Nach rechtsseiti-ger Nephrektomie wurde der rechte Nierenarterienstumpf mit einer Perfusionsnadel kanüliert und die Kanüle transaortal in die linke Niernarterie vorgeschoben. Beide Nierenarterien wurden bei erhaltenem aortalen Blutstrom durch Tourniquets abge-dichtet. Während der hierdurch induzierten Ischämie wurde die linke Niere mit Perfu-sionslösung gespült. Die Perfusionslösung wurde bei hypothermer Ischämie (4°C) über einen direkt mit der Perfusionsnadel verbundenen Wärmetauscher gekühlt, die Niere wurde in einem speziellen, in den Situs eingebrachten Kühlcontainer mit 4°C kalter Elektrolytlösung äußerlich temperiert. Nach Beendigung der Ischämiezeit wur-de die Kanüle entfernt und der Stumpf der rechten Nierenarterie verschlossen, es folgte ohne Verzögerung die Reperfusion der Niere über einen Zeitraum von 2h. Urin wurde in einem 60-minütigen Intervall vor Ischämie sowie in vier 30-minütigen Inter-vallen während der Reperfusion gesammelt, Blutabnahmen erfolgten vor Ischämie sowie zu den Zeitpunkten 0, 30, 60, 90 und 120 min. Reperfusion. Nach Beendigung der Reperfusion wurden die linken Nieren entnommen. Im Urin wurden Diuresemenge, Kreatinin, Harnstoff, Natrium, Inulin und PAH, im Se-rum Kreatinin, Harnstoff, Natrium, Inulin, PAH, GOT und LDH gemessen und die Clearance für Kreatinin, Harnstoff, Natrium, Inulin und PAH sowie die fraktionelle Ausscheidung von PAH, Harnstoff und Natrium berechnet. Im Nierengewebe wurden Wassergehalt, Malondialdehyd (MDA)-Konzentration und Myeloperoxidase (MPO)-Aktivität bestimmt. Stichproben der entnommenen Nieren wurden histologisch unter-sucht und Parenchymanteil bzw. Tubulusweite ermittelt. Die Perfusion der Niere mit Ringer-Lösung während der Ischämie übte unter Nor-mothermie gegenüber einer Klemmischämie einen positiven Effekt auf die Durchblu-tung und Leukozyteninfiltration während der Reperfusion aus. Der mittlere Reperfu-sionsfluss der Niere war leicht gesteigert, der renale Widerstand leicht gesenkt. Die MPO-Aktivität des Nierengewebes als Marker der neutroph. Granulozyteninfiltration war durch Perfusion deutlich geringer als nach Klemmischämie. Glomerulären Filtrationsrate (CIn, CKrea) und PAH-Clearance (CPAH) waren allerdings leicht erniedrigt, die Serum-Aktivität von LDH erhöht. Die Calciumfreiheit der Perfusionslösung bewirkte gegenüber der Perfusion mit Rin-gerlösung sowohl bei normothermer als auch bei hypothermer Ischämie eine Ver-besserung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) und der CPAH. Im Vergleich hierzu bewirkte ein Zusatz des Calciumantagonisten Diltiazem zum calciumhaltigen Perfusat nur eine geringe Verbesserung der GFR, einer Erhöhung von GFR und CPAH bestand nur während der ersten 30 min. der Reperfusion. Die Auswirkung des calciumfreien Perfusats auf den renalen Blutfluss war uneinheit-lich, so bestand bei Normothermie und nach 90 min. hypothermer Ischämie ein leich-ter Rückgang, nach 45 min hypothermer Ischämie eine Steigerung. Unter Zugabe von Dilzem zur Ringer-Perfusion bestand keine Veränderung des renalen Blutflus-ses. Nach calciumfreier Perfusion war eine Erhöhung der Albuminausscheidung und eine Reduzierung der Serum-Aktivität von LDH zu verzeichnen, der Wassergehalt der Niere blieb unbeeinflusst. Die MDA-Konzentration des Gewebes war nur nach nor-mothermer, die MPO-Aktivität nur nach hypothermer Ischämie gesenkt. Der Zusatz von Diltiazem bewirkte ebenfalls eine Reduzierung der Serum-LDH jedoch eine Er-höhung der MPO-Aktivität. Eine Verlängerung der normothermen Ischämiedauer bewirkte eine deutliche Ver-minderung von GFR und CPAH, Wassergehalt, MDA-Konzentration und MPO-Aktivität stiegen an. Hingegen blieben renaler Blutfluss und Widerstand sowie die Albumin-ausscheidung unverändert. Eine Verlängerung der hypothermen Ischämiedauer von 45 auf 90 min. bewirkte hingegen keine wesentliche Veränderung der GFR und CPAH, Nierenarterien-Fluss, Widerstand, Serum-GOT, -LDH und Albumin-Ausscheidung blieben im Wesentlichen gleich. Die Hypothermie übte einen besonders großen protektiven Effekt aus. GFR, CPAH und renaler Blutfluss waren gesteigert, der Widerstand gesenkt. Allerdings waren auch Serum-GOT und -LDH sowie die MDA-Konzentration des Nierengewebes ge-genüber der normothermen Ischämie erhöht, die Albuminausscheidung war während der ersten 30 min. der Reperfusion stark erhöht, während 90-120 min. der Reperfu-sion hingegen erniedrigt. Die histologische Untersuchung der Nieren nach Ischämie und Reperfusion zeigte in keiner Versuchsgruppe ausgeprägte Schädigungszeichen, insbesondere Tubulusne-krosen wurden nicht beobachtet. Allerdings bestanden messbare Unterschiede der Höhe des Tubulusepithels und der Weite der Tubuli, die mit der CIn eng korreliert wa-ren. In dieser Studie konnte konnte ein Modell zur Ischämie und Reperfusion der Niere mit in-situ-Perfusion unter kontrollierter Organ- und Perfusattemperatur an der Ratte erarbeitet und validiert werden, welches der klinische Situation der Ischämie und hypothermen in situ-Perfusion der Niere bei gefäßchirurgischen Eingriffen an Aorta und Nierenarterien weitestgehend entsprach. Hierbei konnte gegenüber den etablier-ten Modellen am Hund keinerlei Nachteil durch die Verwendung der Ratte als Ver-suchstier erkannt werden. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wurde der Einfluss der Ischämietemperatur und der Ischämiedauer auf verschiedene Funktions-, Hämodynamik- und Schä-digungsparameter demonstriert. Der Vergleich einer calciumfreien Perfusionslösung mit einer calciumhaltigen Ringer-Lösung, die bisher zur humanen in situ-Perfusion der Niere in der Klinik verwendet wurde, ergab sowohl unter normothermen als auch unter hypothermen Bedingungen eindeutig einen stärkeren Protektionseffekt der calciumfreien Na/K-Lösung. Ein ver-gleichbarer Protektionseffekt durch Kombination der Ringer-Perfusion mit dem Calci-umantagonisten Diltiazem konnte hingegen nicht festgestellt werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	03.08.2005
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	21.04.2005
Datum der Promotion:	21.04.2005