Pharmakologische Beeinflussung der Monozytenaktivierung bei Hypothermie durch GPIIb/IIIa-Rezeptorantagonisten im modifizierten Chandler Loop Modell

Abstract

Die Monozytenaktivierung ist bei einem entzündlichen Geschehen wie der Arteriosklerose ein wichtiger Fakt. Studien der letzten Jahre konnten eine antiinflammatorische Wirkung der Hypothermie belegen. Aus diesem Grund hat die Hypothermie nach Veröffentlichung von zwei multizentrischen Studien im Jahr 2002 Einzug erhalten in die Leitlinien bezüglich reanimierter Patienten nach Myokardinfarkt. Die Verbesserung des neurologischen Outcomes ist auch in der Neuro- und Kardiochirurgie ein wichtiger Grundstein für den Einsatz einer Hypothermie. Unter milder therapeutischer Hypothermie kam es zu signifikant weniger Reinfarkten, als unter Normothermie. Die durch die Hypothermie reduzierten Enzymausschüttungen und Expressionsminderungen von Oberflächenmarkern bewirken eine antiinflammatorische Situation. Der Einsatz einer Kühlung - sei es über extra- oder intrakorporale Methoden - konfrontiert den Organismus mit einer unphysiologischen Oberfläche. Die Oberfläche der Katheter und Schläuche aktiviert die Gerinnungskaskade und trägt zur Thrombusbildung bei. Oftmals kommt bei Patienten nach Reanimation ein intrakorporales Kühlverfahren (z.B.CoolGard®) zum Einsatz. Neben der Koronarangiografie stellt die kardiopulmonale Bypass- (CPB-) Operation ein weiteres Interventionsverfahren bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung dar. Hierbei kommt Blut ebenfalls durch die Herz-Lungen-Maschine mit einer unphysiologischen Oberfläche in Kontakt. Zudem wird die CPB-Operation unter Hypothermie durchgeführt. Viele Studien der letzten Jahre beschäftigten sich mit der Frage der Thrombozytenaktivierung bei Hypothermie. Ziel der hier vorliegenden Studie war es, den kardioprotektiven Effekt der Hypothermie unter besonderer Berücksichtigung der Aktivierung der Monozyten zu prüfen. Weil viele Hochrisikopatienten unter der Therapie eines GPIIb/IIIa Rezeptor Antagonisten stehen wurde dieser Tatsache Rechnung getragen und die Monozytenaktivierung unter Einfluss der Medikamente Tirofiban und Eptifibatid gemessen. METHODE: Mit Hilfe der Durchflußzytometrie wurde die Ausprägung der Adhäsionsrezeptoren der Monozyten bei tiefer (18°C) und milder (28°C) Hypothermie und bei Normothermie (36°C) untersucht. Als Studienmedikamente wurden Tirofiban und Eptifibatid als Vertreter der GPIIb/IIIa Antagonisten gewählt. Mit einem modifizierten Chandler Loop Model konnten wir den Blutfluss durch eine Herz-Lungen-Maschine (HLM) simulieren (LOOP) und verglichen diese mit einem statischen Model (STASE). Untersuchte Antikörper waren CD11b, CD54 und CD162, die in besonderer Weise die Aktivierung der Monozyten aufzeigen. ERGEBNIS: Wir konnten erstens zeigen, dass die Expression der monozytären Adhäsionsmoleküle CD11b und CD162 mit sinkender Temperatur abnimmt, was den Nutzen der therapeutischen Hypothermie im klinischen Alltag bestätigt. Durch Einsatz von tiefer und milder Hypothermie kann ein antiinflammatorischer Effekt erzielt werden, der zur Verminderung des arteriosklerotischen Entzündungskreislaufes führt. Zweitens konnten wir zeigen, dass die Expression des monozytären Adhäsionsmoleküls CD11b ansteigt bei Stimulation im extrakorporalen Blutfluss (LOOP). Diese Tatsache legt nahe, den Kontakt des Patientenblutes mit den Fremdoberflächen so gering wie möglich zu halten. Drittens konnte gezeigt werden, dass die Medikamente keinen signifikanten Einfluss auf die Expression von Adhäsionsmolekülen auf Monozyten haben, weder im Bezug auf die Temperatur noch im Bezug auf die Behandlungsweise des Blutes (LOOP oder STASE). Somit können die GPIIb/IIIa Inhibitoren Eptifibatid und Tirofiban ohne nachteiligen Effekt auf die Expression von Adhäsionsmolekülen auf Monozyten bei hypothermen oder normothermen Verhältnissen oder bei Einsatz der HLM verwendet werden.

Monocyte activation is an important fact in an inflammatory event such as arteriosclerosis. Studies carried out in recent years have been able to prove that hypothermia has an anti-inflammatory effect. The publication of two multicentric studies in 2002 thus led to hypothermia therapy being included in the guidelines relating to patients who have been resuscitated after a myocardial infarction. In neurosurgery and cardiosurgery as well, improving the neurological outcome is an important cornerstone for the use of a hypothermia therapy. The use of mild therapeutic hypothermia resulted in significantly fewer reinfarctions than did normothermic therapy. The reduced enzyme secretions and expression reductions of surface markers brought about by the hypothermia give rise to an anti-inflammatory situation. A cooling method – be it an extracorporeal or an intracorporeal method – confronts the organism with a non-physiological surface. The surface of the catheters and tubes activates the coagulation cascade and contributes to thrombus formation. After resuscitation, patients often undergo an intracorporeal cooling procedure (e.g.CoolGard®). In addition to coronary angiography, a cardiopulmonary bypass (CPB) operation is another method of intervention used on patients with coronary heart disease. The heart-lung machine used here also leads to blood coming into contact with a non-physiological surface. Furthermore, the CPB operation is carried out under hypothermic conditions. Many studies in recent years have investigated the issue of thrombocyte activation in hypothermia. The aim of this study was to investigate the cardioprotective effect of hypothermia therapy, paying particular attention to the activation of the monocytes. Since many high-risk patients are treated with a GPIIb/IIIa receptor antagonist, this fact was taken into account and the monocyte activation under the influence of the drugs Tirofiban and Eptifibatid was measured. METHOD Flow cytophotometry was used to investigate the expression of the adhesion receptors of the monocytes with deep (18°C) and mild (28°C) hypothermia and normothermia (36°C). The study drugs chosen to represent the GPIIb/IIIa antagonists were Tirofiban and Eptifibatid. We used a modified Chandler-loop model to simulate the blood flow through a heart-lung machine (HLM) (LOOP) and compared this with a static model (STASE). The antibodies investigated were CD11b, CD54 and CD162, which indicate the activation of the monocytes in a particular way. RESULT Firstly, we were able to show that the expression of the monocyte adhesion molecules CD11b and CD162 reduces as the temperature falls, which confirms the use of therapeutic hypothermia in routine hospital treatments. The use of deep and mild hypothermia allows an anti-inflammatory effect to be produced which leads to the reduction of the arteriosclerotic inflammatory circulation. Secondly, we were able to show that the expression of the monocyte adhesion molecule CD11b increases with stimulation in the extracorporeal blood flow (LOOP). This fact indicates the contact between the patient’s blood and the foreign surfaces should be kept to a minimum. Thirdly, it was possible to show that the drugs had no significant effect on the expression of adhesion molecules on monocytes, neither in respect of the temperature nor in respect of how the blood is treated (LOOP or STASE). The GPIIb/IIIa inhibitors Eptifibatid and Tirofiban can therefore be used without adverse effect on the expression of adhesion molecules on monocytes under hypothermic or normothermic conditions or when using a HLM.