Die Untersuchung der Resorption von Benzoesäure an tierischer Haut unter in vitro Bedingungen wurde bisher lediglich mit zellfreien Flüssigkeiten durchgeführt [Franz, 1975; Schaper, 2003]. Die Methode der isoliert hämoperfundierten Schweineextremität erlaubt eine Perfusion mit autologem, körperwarmem und oxygeniertem Vollblut. Um möglichst in vivo nahe Verhältnisse zu schaffen, findet während der Perfusion eine kontinuierliche Dialyse und damit eine permanente Korrektur des Perfusionsblutes in Bezug auf Elektrolyte, Metaboliten und Säure-Base-Status statt. In vier Vorversuchen konnte das Modell der isoliert hämoperfundierten Schweineextremität überprüft werden. Eine hohe Hämolyserate gemessen an freiem Hämoglobin und der Kaliumkonzentration im Perfusat konnte in den Hauptversuchen durch eine Optimierung der Rollenpumpeinstellungen auf 41 mg/dl freies Hämoglobin und 5,25 mmol/l Kalium verringert werden (Medianwerte zum Versuchszeitpunkt 210. Minute). Die Stoffwechsellage des Modells wurde durch den Sauerstoff- und Glucoseverbrauch sowie der Lactatkonzentration im Perfusat charakterisiert. Bezüglich des Sauerstoffverbrauchs konnte während der Versuche ein Anstieg der Medianwerte von 5,71 µmol/min*100 g (Versuchsbeginn) auf 7,94 µmol/min*100 g (120. Minute) verzeichnet werden. Gegen Versuchsende nimmt der Sauerstoffverbrauch wieder ab, 5,99 µmol/min*100 g und liegt somit unterhalb des in der Literatur für reine Muskelpräparate angegebenen Wertes 15–25 µmol/min*100 g. Der Glucoseverbrauch steigt während der Versuche von 522,1 µg/min*100 g (Versuchsbeginn) auf 769,7µg/min*100 g (150. Minute) an und bleibt während der gesamten Perfusion über den in der Literatur angegeben Wert von > 250 µg/min*100 g. Die Lactatkonzentration im venösen Perfusat steigt lediglich von 39,2 mg/dl auf 48,9 mg/dl an. Dies lässt den Rückschluss zu, dass die Sauerstoffversorgung der Extremitäten bei einem Perfusionsfluss von 4,41 ml/min*100 g ausreicht und Glucose aerob verstoffwechselt wird. Auch hinsichtlich der prozentualen Gewichtszunahme der Extremität im Versuchsverlauf, als Maß für die Ödematisierung des Gewebes, bewegen sich die Gewichtszunahmen aller Beine bei dem Perfusionsfluss von 4,41 ml/min*100 g innerhalb des in der Literatur als tolerierbar angegebenen Bereiches von maximal 10 %. In 8 Hauptversuchen konnte bei einem Perfusionsfluss von 4,41 ml/min*100 g und bei einer Applikation von 40 mg Benzoesäure auf eine 100 cm2 große Hautfläche eine Resorption von 10,28 mg Benzoesäure, das entspricht 25,7 % der applizierten Dosis, gemessen werden. Es liegt nahe, diese hohe Resorptionsrate mit der hohen Qualität des Perfusionssystems und mit der großen Transportkapazität des Blutes als Perfusat in Zusammenhang zu bringen. Im Hinblick auf die Entwicklung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch konnte mit der vorliegenden Arbeit die Eignung der isoliert hämoperfundierten Schweineextremität als Modell für Resorptionsstudien an der Haut aufgezeigt werden.
Until now, transdermal absorption of benzoic acid under in vitro conditions has been investigated using cell-free liquids [Franz, 1975; Schaper, 2003]. The method of the isolated hemoperfused porcine foreleg allows perfusion with autologous, temperated and oxygenated whole blood. A continous dialysis permits a permanent correction of the perfusion blood concerning electrolytes, metabolites and acid-base state to get working conditions close to the in vivo situation. In four preliminary tests, the method of the isolated hemoperfused porcine foreleg was optimised with respect to viability and integrity of the organ. Due to these preliminary studies, the rate of hemolysis could be reduced in the main tests by adjustment of the perfusion system. This was indicated by the concentrations of free hemoglobine (41 mg/dl) and potassium (5.25 mmol/l) in the perfusion blood (mean values at 210.th minute of testing). The metabolic status of the model was characterised by the consumption of oxygen and glucose as well as the lactate levels. Concerning the oxygene consumption, an increase of the mean values from 5.71 µmol/min*100 g (beginning of the tests) to 7.94 µmol/min*100 g (120.th minute) could be observed during the experiments. At the end of the perfusion period, the oxygene consumption decreased to 5.99 µmol/min*100 g which is beneath the values of pure muscle preparations (15-25 µmol/min*100 g) known from the literature. The glucose consumption increased from 522.1 µg/min*100 g (beginning of the tests) to 769.7 µg/min*100 g (150.th minute) and therefore stayed at higher levels than expected from the literature values (>250 µg/min*100 g) during the whole perfusion period. The lactate levels in the venous perfusion blood increased from 39.2 mg/dl to only 48.9 mg/dl. From these results it can be concluded that using a perfusion flow of 4.41 ml/min*100 g, the oxygene supply is sufficient to ensure aerobic metabolism of glucose. To estimate the degree of oedematisation of the tissue, the relative increase of weight of the limb was determined. Under optimised conditions, his increase was in a range of maximal 10 % which is accepted to be tolerable. Using a perfusion flow of 4.41 ml/min*100 g, 40 mg of bezoic acid were applicated on an area of 100 cm2 skin. A resorption of 10.28 mg benzoic acid which means 25.7% of the applicated dosage could be measured. This high rate of absorption is probably due to the quality of the perfusion system and the enormous transporte capacity of the blood as perfusate. Therefore, the isolated hemoperfused porcine foreleg can be considered as a suitable model to replace animal experiments in investigations to study transdermal absorption.