Dokument: Der Mechanismus der Dexmedetomidin-induzierten pharmakologischen Postkonditionierung an isolierten Rattenherzen am Langendorff-Modell

Titel:	Der Mechanismus der Dexmedetomidin-induzierten pharmakologischen Postkonditionierung an isolierten Rattenherzen am Langendorff-Modell
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63572
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230905-183630-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Karakurt, Elif [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,70 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.09.2023 / geändert 04.09.2023
Beitragende:	Priv.-Doz. Dr. Dr. med. Huhn-Wientgen, Ragnar [Gutachter] PD Dr. Dr. med Heinen, André [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Herz-Kreislauf-Erkrankungen, insbesondere die ischämische Herzerkrankung, zählen zu den häufigsten Todesursachen weltweit. Die Reperfusion nach einem ischämischen Ereignis kann im entsprechenden Organ neben einer Besserung des Gewebezustandes auch zu zusätzlichen Zellschäden führen. Dabei können durch die Freisetzung von reaktiven Sauerstoffspezies, die Aktivierung von neutrophilen Granulozyten, Erhöhung der Endothelpermeabilitiät und Ödembildung intrazelluläre Schäden verursacht werden. Eine Protektion des Herzens vor einem Ischämie-Reperfusionsschaden (I/R-Schaden) kann durch eine pharmakologische Postkonditionierung erzielt werden. Im Rahmen einer vorherigen Studie unserer Arbeitsgruppe wurde festgestellt, dass eine Behandlung mit dem alpha2-Adrenorezeptor-Agonisten Dexmedetomidin (Dex) als Postkonditionierung die Herzen vor einem I/R-Schaden schützt, wobei die Protektion unabhängig von dem Zeitpunkt und der Dauer der Dex-Gabe während der Reperfusionsphase ist. Der mitochondriale ATP-aktivierende (mKATP) und der Calcium- aktivierende Kaliumkanal (mKCa) spielen eine wichtige Rolle bei der Vermittlung des kardioprotektiven Effekts von verschiedenen Pharmaka, indem sie die mitochondriale Permeabilitätstransitionspore (mPTP) hemmen. Für die Dex-induzierte Präkonditionierung konnte gezeigt werden, dass die kardioprotektive Wirkung durch einen mKCa-Kanalblocker aufgehoben wird, was auf eine Beteiligung dieser Kanäle hinweist. Folglich untersucht diese Arbeit, ob eine Kardioprotektion durch Behandlung mit Dex zu unterschiedlichen Phasen der Reperfusion durch mKATP und/oder mKCa vermittelt wird. Diese tierexperimentelle Studie wurde an isolierten Herzen von 2 Monate alten Wistar-Ratten durchgeführt. Für die Durchführung der Organentnahme lag eine Erlaubnis (Aktenzeichen: O27/12) der Zentralen Einrichtung für Tierforschung und wissenschaftliche Tierschutzaufgaben (ZETT) des Universitätsklinikums Düsseldorf vor. Die Rattenherzen wurden mit modifiziertem Krebs-Henseleit-Pufferlösung bei einem konstanten Druck von 80 mmHg retrograd über die Aorta perfundiert, nachdem an sie an einer Langendorff-Anlage angeschlossen wurden. Die isolierten Herzen durchliefen eine globale Ischämiephase von 33 Minuten, gefolgt von einer Reperfusionsphase von 60 Minuten. Eine 10-minütige Behandlungsphase, als Postkonditionierung, wurde direkt (früh) oder 30 Minuten (spät) nach Beginn der Reperfusion begonnen. Die Versuchstiere wurden in neun Gruppen randomisiert (je Gruppe n = 10). Die Kontrollherzen (Con) erhielten zu den beiden Phasen nur Krebs-Henseleit- Pufferlösung. In der frühen Behandlungsphase wurden die Herzen alleine mit 3 nM Dex, 100 μM mKATP-Kanalblocker (5-Hydroxydecanoat (5HD)), 1 μM mKCa-Kanalblocker (Paxillin (Pax)) oder mit entsprechenden Kombinationen (5HD + Dex, Pax + Dex) behandelt. Die Versuchsgruppen der späten Behandlungsphase erhielten Dex alleine (Dex30') oder in Kombination mit den entsprechenden Blockern (5HD + Dex30', Pax + Dex30'). Im Anschluss wurden die Herzen mit 0,75% Triphenyltetrazoliumchlorid-Lösung gefärbt und die Infarktgröße mittels planimetrischer Messung bestimmt. Die hämodynamischen Parameter wurden während der Versuche aufgezeichnet. Die statistische Auswertung erfolgte über ein- und zweifaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) und einen Tukey-Post-hoc-Test (p <0,05). Die Daten sind als Mittelwert ± Standardabweichung angegeben. Während der frühen Behandlungsphase wurde die Dex-induzierte kardioprotektive Wirkung, gezeigt als Infarktgrößenreduktion (Con: 57 ± 9%, Dex: 31% ± 7%; p <0,0001 vs. Con), durch 5HD (5HD + Dex: 52 ± 6%; p <0,0001 vs. Dex) und Pax (Pax + Dex: 53 ± 4%; p <0,0001 vs. Dex) vollständig aufgehoben. Die alleinige Gabe der beiden Blocker hatte dagegen keinen Einfluss auf die Infarktgröße (5HD: 54 ± 8%, Pax: 53 ± 11%). Während der späten Behandlungsphase wurde die Infarktgrößenreduktion von Dex (Dex30': 33 ± 10%, p <0,0001 vs. Con) durch Pax (Pax + Dex30': 58 ± 7%, p <0,0001 vs. Dex30') vollständig aufgehoben. Die Dex-vermittelte Kardioprotektion wurde durch Gabe von 5HD in der späten Reperfusion nicht blockiert (5HD + Dex30': 36 ± 7%). Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass während der frühen Phase der Reperfusion eine Kardioprotektion durch Dex-Gabe über mKATP und mKCa vermittelt wird. Im Gegensatz dazu scheint in der späten Phase der Reperfusion die kardioprotektive Wirkung über den mKCa, nicht jedoch über den mKATP induziert zu werden. Cardiovascular diseases, especially ischemic heart disease, are among the leading causes of death worldwide. Restored reperfusion after an ischemic event can lead to additional cell damage in the corresponding organ in addition to improvement of tissue condition. Intracellular damage may be caused by the release of reactive oxygen species, activation of neutrophil granulocytes, increase in endothelial permeability, and edema formation. Protection of the heart from Ischemia-Reperfusion (I/R)-Injury can be achieved by pharmacological postconditioning. A previous study by our group found that treatment with the alpha2-adrenoreceptor agonist dexmedetomidine (Dex) as postconditioning protected hearts from I/R-Injury. Interestingly cardioprotection was independent of the timing and duration of Dex administration during the reperfusion phase. The mitochondrial ATP-activating (mKATP) and calcium-activating potassium (mKCa) channels play important roles in mediating the cardioprotective effect of various drugs by inhibiting the mitochondrial permeability transition pore (mPTP). To date, only preconditioning studies with Dex have demonstrated that the cardioprotective effect was abrogated by an mKCa channel blocker, suggesting the involvement of these channels. Consequently, this work investigates whether cardioprotection by treatment with Dex is mediated by mKATP and/or mKCa at different stages of reperfusion. This experimental animal study was performed on isolated hearts from 2-month-old Wistar rats. Permission (file number: O27/12) for organ harvesting was given by the Central Facility for Animal Research and Scientific Animal Welfare (ZETT), University Hospital Düsseldorf. The isolated hearts were connected to a Langendorff device and perfused retrogradely via the aorta with modified Krebs-Henseleit buffer at a constant pressure of 80 mmHg. All hearts underwent a 33-minute global ischemia followed by a 60-minute reperfusion phase. A 10-minute treatment phase, as postconditioning, was started immediately (early) or 30 minutes (late) after the onset of reperfusion. The experimental animals were randomized into nine groups (n = 10 per group). Control hearts (Con) received only Krebs-Henseleit buffer during the two phases. In the early treatment phase, hearts were treated with 3 nM Dex alone, 100 μM mKATP channel blocker (5- hydroxydecanoate (5HD)), 1 μM mKCa channel blocker (paxillin (Pax)), or appropriate combinations (5HD + Dex, Pax + Dex). Hearts in the late treatment phase groups received Dex alone (Dex30') or in combination with the corresponding blockers (5HD + Dex30', Pax + Dex30'). Hearts were then stained with 0.75% triphenyltetrazolium chloride solution and the infarct size was measured planimetrically. Throughout the experiment, hemodynamic parameters were noted. Statistical analysis was performed by one- and two-way analysis of variance (ANOVA) and the Tukey ́s post-hoc test (p <0.05). Data are expressed as mean ± standard deviation. During the early treatment-phase, Dex-induced cardioprotection, measured by infarct size reduction (Con: 57 ± 9%, Dex: 31% ± 7%; p <0.0001 vs. Con) was completely abolished by 5HD (5HD + Dex: 52 ± 6%; p <0.0001 vs. Dex) and Pax (Pax + Dex: 53 ± 4%; p <0.0001 vs. Dex), whereas neither blocker alone had any effect on infarct size (5HD: 54 ± 8%, Pax: 53 ± 11%). During the late treatment phase, the infarct size reduction of Dex (Dex30': 33 ± 10%, p <0.0001 vs Con) was fully blocked by Pax (Pax + Dex30': 58 ± 7%, p <0.0001 vs Dex30'), whereas 5HD treatment had no effect on Dex-induced cardioprotection (5HD + Dex30 ': 36 ± 7%). The results suggest that during the early phase of reperfusion, cardioprotection is mediated by Dex administration through mKATP and mKCa. In contrast, during the late phase of reperfusion, the cardioprotective effect appears to be induced via mKCa but not by mKATP.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	05.09.2023
Dateien geändert am:	05.09.2023
Promotionsantrag am:	29.08.2023
Datum der Promotion:	29.08.2023