Die Effekte des künstlichen Sauerstoffträgers Diaspirin crosslinked hemoglobin auf die Mikrozirkulation des Pankreas

Der Einsatz von allogenen Blutkonserven bei hämorrhagischem Schock
ist durch den hohen logistischen Aufwand der Kreuzproben und die
Knappheit von Spenderblut limitiert. Deshalb ist die Erforschung
eines künstlichen Blutersatzstoffs ein internationales Ziel der
chirurgischen und intensivmedizinischen Forschung. Ziel dieser
experimentellen Studie war die Analyse der Mikrozirkulation des
Pankreas der Ratte nach intravenöser Applikation der modifizierten
Hämoglobinlösung Diaspirin cross-linked hemoglobin (DCLHb,
HemAssist). Durch die Anwendung der intravitalen
Videofluoreszenzmikroskopie konnte der Perfusionsparameter
funktionelle Kapillardichte nach Injektion des
Fluoreszeinmarkierten Plasmamarkers HAES als Länge der mit
Erythrozyten perfundierten Kapillaren pro Beobachtungsfeld im
exokrinen Pankreas quantitativ erfaßt werden. Zur Darstellung der
Leukozyten-Endothelzell-Interaktion nach einem Entzündungsreiz
erfolgte die Messung der Adhärenz von in vivo mit Rhodamin 6G
gefärbten Leukozyten am Endothel postkapillärer Pankreasvenolen.
Diese Parameter wurden unter folgenden Versuchsbedingungen erhoben:
1) Unter Kontrollbedingungen erfolgte eine intravenöse
topload-Infusion von DCLHb in zwei Versuchsgruppen (je n=7) in
einer Dosierung von 400 und 1400 mg/kg Körpergewicht. 2) Durch
temporäre Okklusion aller vier das Pankreas versorgenden Arterien
über 1h wurde eine postischämische Pankreatitis induziert; zu
Beginn der Reperfusion erfolgte eine topload-Infusion von DCLHb
(400 mg/kgKG). 3) Zur Auslösung eines hämorrhagischen Schocks wurde
Tieren arterielles Blut bis zum Erreichen eines mittleren
arteriellen Blutdrucks von 40 mmHg entnommen; dieser Blutdruckwert
wurde durch weitere Entnahme von Blut über 60 Minuten konstant
gehalten. In zwei Therapiegruppen wurde den Tieren Vollblut bzw.
DCLHb appliziert, wobei das gegebene dem entnommenen Blutvolumen
entsprach. In allen drei Untersuchungen erhielten Tiere in
identisch behandelten Kontrollgruppen isovolämische Infusionen
einer kolloidalen Hydroxiäthylstärkelösung (HAES). Die Analyse der
Mikrozirkualtion am ausgelagerten Pankreas erfolgte an drei
unterschiedlichen Meßzeitpunkten über einen Beobachtungszeitraum
von 120 Minuten nach Injektion der Lösungen. Zur zusätzlichen
Charakterisierung des inflammatorischen Schadens des Pankreas wurde
in den beiden topload Studien die Messung der Amylaseaktivität und
der Konzentration von Interleukin-6 im Serum durchgeführt. In der
Schockstudie wurde die Lipidperoxidation im Pankreasgewebe mittels
TBARM-Assay quantifiziert. Unter Zuhilfenahme dieser Methodik
konnten die eingangs gestellten Fragen wie folgt beantwortet
werden: 1) Unter Kontrollbedingungen beobachteten wir nach Infusion
von 1400 mg/kg KG DCLHb eine Zunahme der funktionellen
Kapillardichte um 18% im Vergleich zu der mit HAES beziehungsweise
mit 400 mg/kg KG DCLHb behandelten Versuchsgruppe. Die Adhärenz von
Leukozyten in postkapillären Venolen und die gemessenen
Plasmaparameter blieben unverändert. Somit ergab sich unter
Kontrollbedingungen kein Hinweis auf die Auslösung einer
Mikrozirkulationsstörung durch DCLHb. 2) Normotherme Ischämie und
Reperfusion des Pankreas führten in der mit HAES behandelten
Versuchsgruppe im Vergleich zu nichtischämischen Kontrolltieren zum
signifikanten Abfall der funktionellen Kapillardichte, zur Zunahme
der Leukozyten- Endothel-Interaktion und zu einer Reduktion des
mittleren arteriellen Blutdrucks um etwa 31%. Hingegen beobachteten
wir nach der topload-Infusion mit DCLHb (400 mg/kg Kg) zu Beginn
der Reperfusion eine signifikante Verbesserung der funktionellen
Kapillardichte, eine signifikante Reduktion der
Leukozyten-Endothel- Interaktion und einer Wiederherstellung des
mittleren arteriellen Blutdrucks auf Kontrollwerte. Eine
Aggravierung der postischämischen Pankreatitis durch die Infusion
von DCLHb konnte in diesem Modell nicht bestätigt werden. 3) Die
Primärtherapie mit DCLHb war nach Induktion eines hämorrhagischen
Schocks durch die signifikant bessere Wiederherstellung der
funktionellen Kapillarperfusion und des mittleren arteriellen
Blutdrucks dem Kolloid Hydroxiäthylstärke überlegen und erzielte
vergleichbare Werte wie in der Vollblut-behandelten Gruppe. Es kam
zu keiner Erhöhung der Adhärenz von Leukozyten in postkapillären
Pankreasvenolen bei den mit DCLHb therapierten Tieren. Eine
signifikant erhöhte Lipidperoxidation im Pankreasgewebe nach
Infusion der beiden Sauerstoff-transportierenden Lösungen im
Vergleich zur HAES-Behandlung kann durch die verbesserte
Reperfusion erklärt werden. Hinsichtlich der Effektivität als
Blutersatztherapie ist die Infusion von DCLHb nach Hämorrhagie mit
konserviertem Vollblut vergleichbar. Im Rahmen von klinischen
Studien mit DCLHb wurde bei einigen Patienten ein Anstieg der
Amylaseaktivität im Serum und in wenigen Fällen eine akute
Pankreatitis beobachtet, deren Ursache nicht vollständig geklärt
werden konnte. Die aus diesen Veränderungen abgeleitete These, daß
DCLHb durch NO-Scavenging, Endothelin-Freisetzung und vermehrte
Sauerstoffradikalbildung in der Mikrozirkulation des exokrinen
Pankreas eine Pankreatitis-induzierende Wirkung besitzt, konnte
durch unsere Versuche widerlegt werden.