Auswirkung der Blutreperfusion nach normothermer Ischämie und hypothermer Konservierung auf die endothelabhängige Relaxation der epikardialen Koronararterien des Schweins

Abstract

Bei Herztransplantationen spielt der Erhalt der Koronargefäße eine entscheidende Rolle. Besonderes Augenmerk muss hier auf das koronare Endothel und dessen besonderen Schutz gerichtet werden. Das koronare Endothel moduliert den Gefäßtonus der großen und kleinen Koronararterien durch die Freisetzung verschiedener endothelabhängiger Substanzen, die entweder Dilatationen oder aber Kontraktionen herbeiführen. Nur bei gut erhaltener Funktion des Endothels kann das Spenderorgan auch nach der Verpflanzung seine physiologischen Aufgaben erfüllen. Die mögliche Lagerzeit der Spenderorgane zu verlängern und trotzdem eine optimale funktionelle Wiederherstellung zu erreichen, wäre ein großer Fortschritt.In dieser Studie wird der Einfluss einer Blutreperfusion nach normothermer Ischämie und verschiedenen Konservierungsmethoden und -zeiten auf das Endothel der großen Koronargefäße des Schweins getestet.Dazu wurde die rechte Koronararterie von frisch geschlachteten Schweinen am Schlachthof entnommen und mit umgebendem Myokard bei 38°C für 60, 120 und 180 Minuten gelagert, um eine normotherme Ischämie zu simulieren. Während dieser Zeit wurden die Arterien ins Labor transportiert, anschließend von Myokard und Bindegewebe befreit und in verschiedenen Konservierungslösungen für 24 Stunden bei 1°C gelagert. Die unterschiedlichen Konservierungsarten waren die Lagerung in HTK-Lösung (Histidin-Tryptophan-Ketoglutarat-Lösung), in mHTK-Lösung (modifizierte HTK-Lsg) bei gleichzeitiger COP (coronary oxygen persufflation) sowie die Lagerung in UW-Lösung (University of Wisconsin solution). In einigen Versuchen schloss sich nach der 24-stündigen Konservierung noch eine Reperfusion mit warmem, oxygeniertem und heparinisiertem Schweineblut an.Für die anschließende Untersuchung der Funktionalität der Gefäßendothelien wurden isolierte Ringpräparate der Koronararterien in Organbäder mit oxygenierter normothermer Krebs-Henseleit-Lösung verbracht und dort zwischen zwei Gefäßhaltern unter der Belastung von 2 g eingespannt. Mit KCl wurde die maximale Kontraktion ermittelt. Nach einer Vorkontraktion mit PGF2& #945; konnte mit Substanz P die endothelabhängige Dilatation ausgelöst werden. Ein vergleichbares Verfahren wurde mit einer Verdünnungsreihe von Bradykinin oder Serotonin durchgeführt. In einer weiteren Messreihe wurde L-NNA hinzu gegeben, um die Entstehung von NO zu unterdrücken. Bei allen Messungen war Indomethacin anwesend, um einen eventuellen Einfluss von Prostaglandinen auf die Gefäßweite auszuschalten. Zur Bestimmung der maximalen, endothelunabhängigen Dilatation, wurden SNP (sodium nitroprussid) und danach das Zellgift Papaverin hinzu gegeben. Die endothelabhängige Vasorelaxation errechneten wir aus dem prozentualen Anteil der Dilatation nach SP, Bradykinin oder Serotonin an der PGF-Kontraktion. Die Ergebnisse zeigen, dass die Endothelfunktion in allen Gruppen voll erhalten war.Die Blutreperfusion wirkte sich nach 180minütiger normothermer Ischämie positiv auf die Endothelfunktion aus. Hier wurden signifikant bessere Ergebnisse erreicht als bei den nicht reperfundierten Gefäßen.Bei den nicht konservierten Gefäßen konnten hinsichtlich der unterschiedlichen Ischämiezeiten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Alle Koronarringe erreichten hier physiologische Dilatationswerte. Die konservierten und reperfundierten Ringe zeigten signifikant schlechtere Werte als die nicht konservierten Koronarringe.Allerdings konnten Unterschiede bei den verwendeten Konservierungsarten festgestellt werden. So zeigten sich bei der Konservierung in HTK-Lösung eine kontinuierliche Verschlechterung in Abhängigkeit zur Ischämiedauer und ein ähnlicher Effekt nach den längeren Konservierungszeiten bei Konservierung in UW-Lösung.Bei der Konservierung in mHTK + COP konnte eine solche Abhängigkeit von der Ischämiedauer nicht registriert werden.Die Studie zeigt, dass die Blutreperfusion nach normothermer Ischämie und hypothermer Konservierung keine negativen Auswirkungen auf die endothelabhängige Relaxation der epikardialen Koronararterien des Schweins hat.Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Blutreperfusion sogar nach 180 Minuten normothermer Ischämie und nachfolgender 24-stündiger hypothermer Konservierung noch zu sehr guten Ergebnissen hinsichtlich der funktionellen Restitution des Endothels führt, insbesondere bei Verwendung eines oxygenierten Konservierungsverfahrens. In heart transplantation the preservation of the coronary vessels plays a crucial role. Particular attention should be paid here to the coronary endothelium and its special protection is addressed. The coronary endothelium modulates the vascular tone of large and small coronary arteries through the release of various endothelium-derived substances that cause either dilations or contractions. Only with well-preserved function of the endothelium, the graft will be able to work physiologically after transplantation.To prolong the possible storage time of grafts and nevertheless reach a good functional restitution would be a great progress.In this study the influence of blood reperfusion after normothermic ischemia and various preservation methods and times on the endothelium of large coronary vessels of the pig is tested.Therefore the right coronary artery from freshly slaughtered pigs at the slaughterhouse was taken and stored with the surrounding myocardium for 60, 120 and 180 minutes at 38°C to simulate a normothermic ischemia. During this time the vessels were transported to the laboratory and the myocardium and connective tissue were removed and the arteries were stored in different preservation solutions for 24 hours at 1°C. The different types of preservation were the storage in HTK-solution (histidine-tryptophan-ketoglutarate), in mHTK-solution (modified HTK) combined with COP (coronary oxygen persufflation) and UW-solution (University of Wisconsin solution). A reperfusion with warm, oxygenated and heparinized full pig blood followed in some experiments.Measurements of coronary function were carried out by means of a lever transducer system; the isolated rings were fixed between two triangular steel-wire holders under a load of 2g and placed in an oxygenated organ bath of Krebs-Henseleit-solution.First KCL was applied to trigger a maximum contraction. After a precontraction with PGF2α substance P was added to stimulate endothelium dependent dilation.A comparable procedure was followed by a dilution line of Bradykinin or Serotonin.Another run was performed by blocking all NO production by using L-NNA. Indomethacin was administered at the begin of each run to rule out any possible endothelial prostacyclin effect. To determine the maximum endothelium-independent dilation SNP (sodium nitroprussid) and after that the cell poison papaverine were added. The endothelium-dependent dilation was calculated from the percentage of SP-Bradykinin- or Serotonin-dilation to PGF-contraction.The results show that the endothelial function in all groups was fully maintained. The blood reperfusion after 180min of normothermic ischemia had positive effects on the endothelial function. There were significantly better results than in the non-reperfused vessels. The non preserved vessels did not differ significantly with regard to the different times of ischemia. All rings reached physiological dilation values. The preserved and reperfused rings showed significantly lower values than the not preserved vessels. Indeed differences in the types of preservation were found. The preservation with HTK-solution showed a steady deterioration in dependence to duration of ischemia and a similar effect after longer storage times during preservation with UW-solution. The preservation in mHTK + COP did not show such dependence.The study shows that the blood reperfusion after normothermic ischemia and hypothermic preservation has no negative impact on the endothelium-derived relaxation of the epicardial coronary arteries of the pig.In addition it was shown that blood reperfusion even after 180 minutes normothermic ischemia followed by 24 hours of hypothermic preservation still leads to excellent results with regard to functional restitution of the coronary endothelium, particularly if an oxygenated preservation is used.