Endothel- und Myokardfunktion isolierter Rattenherzen nach einer Kurzzeitischämie und deren Beeinflussung durch Superoxiddismutase

Abstract

In Versuchen an isolierten Rattenherzen wurde den Fragen nachgegangen, ob nach einer kurzzeitigen Ischämie Endothelschäden nachweisbar sind und ob diese durch die Gabe von Superoxiddismutase verringert werden können. Die Herzen von 20 männlichen Wistarratten (250-280 g Körpergewicht) wurden in Narkose exkorporiert und in eine modifizierte Langendorff-Apparatur überführt. Die Herzen wurden zunächst 35 min bei 37°C mit Krebs-Henseleit-Lösung perfundiert, anschließend für 20 min bei 37°C einer kompletten globalen Ischämie ausgesetzt und schließlich für 25 min bei 37°C reperfundiert. Die Perfusions- und Reperfusiondrücke betrugen jeweils 75 mmHg. Zur Prüfung der Endothelfunktion wurden der endothelunspezifische Vasodilatator Papaverin (PAP) und der endothelspezifische Vasodilatator Acetylcholin (ACh) eingesetzt. Die Hälfte der Herzen erhielt ab Beginn der Reperfusion insgesamt 2 ml bovine Superoxiddismutase (SOD-Gruppe), die übrigen zehn Herzen blieben unbehandelt (Kontroll-Gruppe). Neben dem Koronarfluss und Messgrößen der Herzmechanik (maximaler linksventrikulärer Druck LVDmax, maximale Druckanstiegs- und Druckabfallgeschwindigkeit +dp/dtmax und dp/dtmax) wurden Parameter des ventrikulären Stoffwechsels und hieraus errechnete Größen bestimmt (ATP, ADP, AMP, Phosphokreatin, freies Kreatin, Glycogen, Laktat, Summe der Adeninnukleotide, Gesamtkreatin, Quotient Phosphokreatin/Gesamtkreatin, Energy Charge Potential). Beide Versuchsgruppen reagierten präischämisch auf die Gabe der Vasodilatatoren Acetylcholin und Papaverin mit einem statistisch signifikanten Anstieg des Koronarflusses. Postischämisch reagierten nur die mit Superoxiddismutase behandelten Herzen während der Reperfusion auf Acetylcholin mit einer Steigerung des Koronarflusses, während die Kontrollgruppe (ohne SOD) keine Reaktion auf eine erneute Acetylcholingabe zeigte. Auf Papaverin reagierten beide Gruppen ähnlich wie vor der Ischämie. Die Befunde deuten auch darauf hin, dass die mechanische Tätigkeit des Endothels durch eine Ischämie von 20minütiger Dauer deutlich negativ beeinflusst wird. Bezüglich der Herzmechanik zeigten sich in beiden Versuchsgruppen sowohl post- als auch präischämisch statistisch signifikante Anstiege der Parameter LVDmax und +/-dp/dtmax als Reaktion auf die Gabe von Acetylcholin und Papaverin, die durch die SOD-Applikation nicht unterbunden werden konnten. Die Tatsache, dass der maximale linksventrikuläre Druck und die maximale linksventrikuläre Druckanstiegs- und Druckabfallgeschwindigkeit nach der Ischämie erhalten bleiben, die Koronarflusserhöhung auf Acetylcholin aber fehlt, deutet darauf hin, dass das Endothel empfindlicher reagiert als das Myokard. In beiden Versuchsgruppen zeigten sich keine Unterschiede bezüglich der erhobenen Stoffwechselparameter. Kellerwessel, Elisabeth (2008): Endothelial and Myocardial Function in Isolated Rat Hearts after Short-time Ischemia, Influenced by Superoxide Dismutase. By means of trials with isolated rat hearts we examined if an endothelium damage is detectable after short-time ischemia and if it can be reduced by an superoxide dismutase application. The hearts of 20 male Wistar rats (body weight: 250-280 g) were excorpated under anesthesia and transferred into a modified Langendorff apparatus. At first, the hearts were perfused with Krebs-Henseleit solution for 35 min at 37°C, then exposed to a complete global ischemia for 25 min at 37°C and finally reperfused for 20 min at 37°. The perfusion/reperfusion pressure was 75 mm Hg. For examining the endothelial function we chose the endothelium-unspecific vasodilatator papaverine (PAP) and the endothelium-specific vasodilatator acetylcholine (ACh). At the beginning of reperfusion half of the hearts got a total of 2 ml bovine superoxide dismutase (SOD group), the remaining ten hearts remained untreated (control group). Beside coronary flow and indicators of heart mechanics (maximal left ventricular pressure LVDmax, maximal positive/negative pressure development +/-dp/dtmax) we measured parameters of ventricular metabolism and resulting factors (ATP, ADP, AMP, phosphocreatine, free creatine, glycogen, lactate, sum of adenonucleotids, total creatine, phosphocreatine/total creatine ratio, energy charge potential). Before ischemia both groups responded to the application of the vasodilatators acetylcholine and papaverine by a statistically significant increase of coronary flow. After ischemia, during reperfusion, the hearts treated with superoxide dismutase, but not the control group, reacted to acetylcholine by an increasing coronary flow. To papaverine both groups responded similar as before ischemia. This results show that the mechanical endothelial function is strongly affected adversely by an ischemia lasting for 20 min.Concerning heart mechanics, both groups showed a statistically significant increase of LVDmax and +/-dp/dtmax as response to acetylcholine and papaverine which could not be inhibited by superoxide dismutase application. The fact that LVDmax and +/-dp/dtmax remain stable after ischemia while there is no increase in coronary flow, implies that the endothelium reacts more sensitive than the myocardium.The measured metabolic parameters did not differ in both groups.