Etablierung und Charakterisierung eines kardialen Ischämie-Reperfusions- Modells: Das isolierte normotherme hämoperfundierte arbeitende Schweineherz

Abstract

Ziel dieser Studie war es, die Methode eines isolierten und normothermen hämoperfundierten arbeitenden Schweineherzens zu etablieren und zu charakterisieren. Die hämodynamischen und klinisch chemischen Parameter wurden über einen Zeitraum von sieben Stunden ermittelt. Es erfolgte eine akute Ischämiephase (2 Std.) mit nachfolgender Reperfusionphase (4 Std.). Darüber hinaus wurde der perivaskuläre und interstitielle Kollagengehalt mittels Elektronen-mikroskopie, Western Blot und Sirius-Rot-Färbung untersucht. Nachdem die Herzen prä-pariert waren, wurden sie an eine speziell entwickelte Hämoperfusionsapparatur angeschlossen. Nach 1-stündiger Perfusion (Adaptationsphase) wurden die Herzen in fünf Versuchsgruppen eingeteilt: 1\. working heart -Herzen (WH) 2\. Infarkt-Herzen (MI) 3\. mit Angiotensin I behandelte Herzen (Ang I-MI) 4\. mit Quinaprilat und Angiotensin behandelte Herzen (Q-Ang I-MI) 5\. mit Quinaprilat behandelte Herzen (Q-MI) Blutgasanalysen und Oxymetrie wurden zu Beginn der Versuche und alle 30 min während des Versuches abgenommen. Der koronare Perfusionsfluss und -druck, die Herzfrequenz, der linksventrikuläre systolische und enddiastolische Druck wurden über einen angeschlossenen Computer online gemessen. Bei allen Versuchsgruppen bleiben pH, pO2, pCO2, Bikarbonat, Kalium, Kalzium, Natrium, Glucose und Laktat im arteriellen und venösen Blut sowie im Dialysat im physiologischen Bereich. Kalium zeigt zum Ende der Versuche einen signifikanten Anstieg, liegt damit aber noch im Referenzbereich. Die Herzfrequenz, LVEDP und der Perfusionsdruck steigen bei den infarzierten Herzen signifikant an (P<0.05). Der Gesamt-Kollagengehalt steigt im infarzierten Myokardgewebe in der frühen Phase der Reperfusion an. Findet eine frühzeitige Behandlung mit Quinaprilat statt, kann der Anstieg von Kollagen Typ III abgeschwächt werden. Abschließend kann man sagen, dass wir ein isoliertes normothermes hämoperfundiertes arbeitendes Ischämie- Reperfusionsmodell des Schweineherzens entwickelt und charakterisiert haben. Unsere Ergebnisse zeigen, dass anhand dieses ex vivo-Modells frühe physiologische und morphologische Effekte des Herzinfarktes untersucht werden können. Gleichfalls haben wir eine neue Möglichkeit geschaffen, um pharmakologische Interventionen zu untersuchen, welche einer Schädigung des Herzens und dem pathologischen kardialen Remodeling nach Myokardinfarkt vorbeugen können.

The principal aim of this study was to establish and characterize the model of an isolated normothermic, hemoperfused working porcine heart. Hemodynamic and clinical chemical parameters were investigated for a period of seven hours. Moreover, we induced acute ischemia (2h), followed by reperfusion (4h) to investigate perivascular and interstitial collagen content using electron microscopy, western blot analysis and sirius red staining. The hearts were prepared and connected to a special perfusion system. After 1 hour of perfusion (adaptation time) the hearts were randomized to several groups: 1\. working hearts (control), 2\. infarcted hearts (MI; R. circumflexus), 3\. infarcted hearts treated with Angiotensin I (Ang I-MI), 4\. infarcted hearts treated with Ang I and Quinaprilat (Q-Ang I-MI) and 5\. infarcted hearts treated with Quinaprilat (Q-MI) Blood gas and oxymetric analysis were checked at the beginning of the experiment and all 30 min. Coronary perfusion, perfusion pressure, right ventricular pressure, heart rate, left ventricular systolic and end-diastolic pressure were measured online using a personal computer. In all groups and all media pH, pO2, pCO2, bicarbonate, glucose, natrium, calcium and lactate remained within the normal range. Potassium significantly increased at the end of the experiment but remained within the normal range. Heart rate, LVEDP and perfusion pressure of infarcted hearts elevated significantly (P<0.005). In the infarct area total collagen content was early increased after ischemia-reperfusion. Early application of Quinaprilat attenuated collagen type III accumulation. Conclusion: We have established and characterized a new isolated porcine ischemia reperfusion model. Our data indicate that the early physiological and morphological effects of a myocardial infarction can be investigated ex vivo. In parallel, we have the possibility to perform new pharmacological strategies to prevent heart failure and pathologic cardiac remodeling post-MI.