Etablierung eines neuen minimal-invasiven Modells zur chronischen Messung der Organperfusion am Kaninchen

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein chronisches Modell zur
minimal-invasiven Organperfusionsmessung am Kaninchen vorzustellen.
Hierzu musste als Voraussetzung für die chronischen Messungen die
Implantation eines Portkathetersystems in den linken Ventrikel
etabliert werden. Mit Hilfe der Portkatheter wurde der regionale
Blutfluss zu verschiedenen Zeitpunkten bei gesunden Kontrolltieren
und in einer Pilotstudie bei Tieren mit experimentell induzierter
Peritonitis bestimmt. Die Messung der Perfusion erfolgte mit
fluoreszenzmarkierten Mikrosphären (Latexkugeln mit 15 mm
Durchmesser). Aus der Anzahl der im präkapillären Stromgebiet
arretierten Mikrosphären kann der regionale Blutfluss in
verschiedenen Organen qualitativ und, bei gleichzeitiger Gewinnung
einer Referenzprobe, quantitativ in ml pro g Organgewebe pro Minute
erfasst werden. Die Implantation des Portsystems wurde unter
perioperativer Antibiotikaprophylaxe bei weiblichen weißen
Neuseeland-Kaninchen (n = 30, 3,8 ± 0,3 kg KG) in
Medetomidin/Ketamin-Anästhesie durchgeführt. Speziell entwickelte
Portkatheter wurden über die Arteria carotis communis mit der
Katheterspitze in den linken Ventrikel eingeführt. Perioperativ
erfolgte die kontinuierliche intraarterielle Blutdruckmessung sowie
eine Bestimmung der Herzfrequenz und der Sauerstoffsättigung. Prä-
und postoperativ wurden Blutproben zur Bestimmung der
S100-b-Serumkonzentration als Marker einer cerebralen Ischämie
entnommen. Nach einem Erholungszeitraum von 2 bis 4 Wochen wurden
zwei Versuchsgruppen untersucht. Zunächst wurde bei einer
Versuchsgruppe (n = 16, 3,7 ± 0,4kg) zu sieben Zeitpunkten (0, 2,
24, 26, 48, 72 und 96 Stunden nach Versuchsbeginn, t1 – t7) je eine
Mikrosphäreninjektion durchgeführt. Bei einer zweiten
Versuchsgruppe, der Peritonitisgruppe (n = 4, 3,5 ± 0,4kg) wurde zu
den gleichen Zeitpunkten unter den gleichen Narkosen bzw.
Sedierungen je eine Mikrosphäreninjektion durchgeführt, darüber
hinaus wurde zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 eine „cecal
ligation and puncture“ zur Auslösung einer kotigen Peritonitis mit
nachfolgender septischer Allgemeinerkrankung durchgeführt, welche
dann zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 revidiert, die Bauchhöhle
gespült und der Peritonitisherd saniert wurde. Die Anlage der
linksintraventrikulär inserierten Portkatheter war bei 29/30 (97%)
Tieren innerhalb von 71 ± 9 Minuten problemlos möglich. Weder
intra- noch postoperativ kam es zu signifikanten,
katheterassoziierten Rhythmusstörungen, Blutdruckabfällen (MAP
präop. 73 ± 2 mmHg vs. postop. 71 ± 2) oder Hypoxieereignissen
(SaO2 präop. 84 ± 2% vs. postop. 95 ± 2). Durch eine speziell
modifizierte mikrochirurgische Technik war das Einbringen des
Katheters im Bereich der Vorderwand der Arteria carotis communis
unter Aufrechterhaltung der Durchgängigkeit des Gefäßes und somit
unter Erhalt der zerebralen Perfusion möglich. So war klinisch bei
keinem der Tiere eine postoperative zerebrale Ischämie nachweisbar.
Die S100-b-Serumkonzentration zeigte postoperativ keinen
signifikanten Anstieg (präop. 1,6 ± 0,4 ng/dl vs. postop. 1,8 ±
0,4). Das Ausgangsgewicht der Tiere wurde innerhalb weniger Tage
wieder erreicht. Durch Sektion wurde die korrekte Katheterlage bei
26/29 Tieren (90%). In der Kontrollgruppe konnte gezeigt werden,
dass minimal-invasive Messungen der Perfusion gut toleriert werden.
Es war keine Beeinflussung des Blutflusses durch die
Mikrosphäreninjektionen und die damit verbundenen notwendigen
Narkosen bzw. Sedierungen zu beobachten. Die Perfusion der paarigen
Organe Lunge, Gehirn und Niere war im Rechts-Links-Vergleich nicht
unterschiedlich. Auch die Analyse der Werte über den gesamten
Zeitraum zeigte eine gleichmäßige und nicht signifikant
unterschiedliche Perfusion. So betrug die Durchblutung
beispielsweise im Gehirn zum Zeitpunkt t1 rechts 1,11 ± 0,31
ml/g/min, links 1,25 ± 0,34, zum Zeitpunkt t7 rechts 0,97 ± 0,44
ml/g/min, links 1,04 ± 0,52, in der Niere bei t1 1,33 ± 0,21
ml/g/min (rechts) vs. 1,53 ± 0,23 (links), bei t7 1,11 ± 0,23
ml/g/min (rechts) vs. 1,05 ± 0,22 ml/g/min (links). Bei der
Peritonitisgruppe ließ sich zunächst im Rechts-Links-Vergleich zu
den einzelnen Zeitpunkten eine gute Korrelation der Perfusion
nachweisen, so dass die vorliegenden Werte reliabel erschienen. In
der Lunge war die Durchblutung bei t2 rechts 0,59 ± 0,19 ml/g/min,
links 0,66 ± 0,20. Im Vergleich mit der Kontrollgruppe zeigte sich
bei stabiler Hämodynamik ein signifikanter Abfall der Durchblutung
der von dem septischen Geschehen betroffenen Organe (Niere, Leber,
Magen, Lunge), welche sich zum Versuchsende nur langsam wieder
erholte. Die Perfusion des Magens fiel zum Beispiel von anfänglich
(t1) 0,63 ± 0,14 ml/g/min auf 0,35 ± 0,12 (t3) ab. Die
Muskeldurchblutung war jedoch über den gesamten Zeitraum
vergleichbar (z.B. t1 0.04 ± 0,01 ml/g/min vs. t4 0,06 ± 0,02). Die
hier beschriebene Technik erlaubt somit erstmals die
minimal-invasive Messung der Organperfusion beim leicht sedierten
Versuchstier über mehrere Tage. Dadurch wird zum einen das bisher
erforderliche erhebliche operative Trauma einer intrakardialen
Injektion bzw. einer Thorakotomie vermieden und zum anderen die
Notwendigkeit einer repetitiven Allgemeinanästhesie. Somit wird die
Belastung für die Tiere sowie die unerwünschte Beeinflussung der
Untersuchungsergebnisse durch die erwähnten Prozeduren vermindert.
Die Insertion des Portkatheters unter der Aufrechterhaltung der
zerebralen Perfusion trägt zur Verminderung des Risikos zerebraler
Ischämien und kardiozirkulatorischer Dysregulationen bei. Die in
diesem Modell notwendige Applikation von Sedativa hatte in der
Kontrollgruppe per se keinen Einfluss auf die Organdurchblutung.
Bei der experimentell induzierten Peritonitis fand sich eine
Umverteilung der Perfusion zu Ungunsten der von der Sepsis
betroffenen Organe bei stabiler Makrohämodynamik. Die repetitive
Messung des regionalen Blutflusses kann in Zukunft für chronische
Untersuchungen zur Perfusionsänderung, z.B. bei der Wundheilung
oder in Sepsismodellen, eingesetzt werden.