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Aus der Klinik für Innere Medizin und Kardiologie des Herzzentrum Dresden, Universitätsklinik Direktorin: Frau Univ.-Prof. Dr. med. Ruth H. Strasser Kardioprotektion durch pharmakoiogische Postkonditionierung mit Levosimendan nach myokardialer Ischämie: Infarktgrößenreduktion und Charakterisierung der Signaltransduktion Dissertationsschrift zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin Doctor medicinae (Dr. med.) vorgelegt der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der Technischen Universität Dresden von Norman Theuring aus Riesa Dresden 2012
Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 4 1 Einleitung 5 1.1 Der Reperfusionsschaden nach myokardialer Ischämie 5 1.2 Anfänge der Kardioprotektion - Präkonditionierung 6 1.3 Etablierung der Postkonditionierung - Graduelle Reperfusion als Ausgangspunkt 7 1.4 Zentrale Signaltransduktionselemente der Postkonditionierung - pharmakologische Ansatzpunkte 8 1.5 Levosimendan - ein Medikament mit kardioprotektiven Potential? 11 1.6 Zielsetzung und Fragestellungen 12 2 Material und Methoden 15 2.1 WV-WVO-Tiermodell - Anästhesie und chirurgische Präparation 15 2.1.1 Anästhesie 15 2.1.2 Arterieller und venöser Zugang 16 2.1.3 Präparation des RIVA 17 2.1.4 Äquilibrierung 18 2.2 Perfusionsprotokolle und Studiengruppen 18 2.2.1 Vorversuche zur Methodenetablierung - Kardioprotektion durch Postkonditionierung 18 2.2.1.1 Heparinisierung der Tiere vor RIVA-Ligatur 18 2.2.1.2 Tierstammvergleich 19 2.2.2 Experimente zur Pharmakologische Postkonditionierung 19 2.3 Medikamente und Inhibitoren 21 2.4 Infarktgrößenbestimmung 22 2.4.1 Färbung der Infarktzone 22 2.4.2 Demarkierung der Risikozone durch Färbung der Nichtrisikozone 22 2.4.3 Planimetrie 23 2.5 Biochemische Untersuchungen 25 2.5.1 Perfusionsprotokolle und Studiengruppen für Westernblotbestimrnungen 25 2.5.2 Gewebepräparation der Rattenherzbiopsien 26 2.5.3 Proteinkonzentrationsbestimmung 26
Inhaltsverzeichnis 2.5.4 SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese 27 2.5.5 Proteintransfer 27 2.5.6 Proteindarstellung 28 2.6 Ausschlusskriterien, 29 2.7 Statistik 30 2.8 Geräte und Chemikalien 31 3 Ergebnisse 37 3.1 Körper- und Herzgewichte 37 3.2 Ergebnisse der Vorversuche zur Methodenetablierung 37 3.2.1 Infarktgrößenreduktion durch ischämische Postkonditionierung mit und ohne Heparinisierung der Tiere vor RIVA-Ligatur 37 3.2.2 Infarktgrößen des Tierstammvergleiches 40 3.3 Ergebnisse der pharmakologischen Postkonditionierung mit Levosimendan41 3.3.1 Hämodynamik 41 3.3.1.1 Ausgangswerte 41 3.3.1.2 Blutdruckveränderungen während Schließung und Öffnung der RIVA-Ligatur42 3.3.1.3 MAP, HFundRPPim Verlauf der Versuche 44 3.3.1.4Hämodynamische Veränderungen durch Levosimendan 45 3.3.1.5Hämodynamische Veränderungen durch 5-Hydroxydecanoat 50 3.3.1.6Hämodynamische Veränderungen durch TDZD-8 50 3.3.1.7Hämodynamische Veränderungen durch DMSO 51 3.3.2 Blutgasanalyse 52 3.3.3 Infarktgrößen 52 3.3.3.1 Kardioprotektion durch Levosimendan 52 3.3.3.2 Infarktgrößenreduktion durch Kombination von Levosimendan mit ischämischer Postkonditionierung 54 3.3.3.3 Rolle des K AT p-kanals bei der Infarktgrößenreduktion durch Levosimendan.. 55 3.3.3.4 Kardioprotektion durch selektive Inhibition der GSK-3ß 57 3.3.4 Western-Blot-Analysen zur Charakterisierung der Signaltransduktion 60 3.3.4.1 Rolle von GSK-3ß bei der Infarktgrößenreduktion durch Levosimendan 60 3.3.4.2 Rolle von ERK bei der Infarktgrößenreduktion durch Levosimendan 61 3.4 Anhang zum Ergebniskapitel 63 3.4.1 Ergebnisse der Pilotversuche zur pharmakologischen Postkonditionierung mit Vardenafil 63
3.4.1.1 Hämodynamik und ph-werte 63 3.4.1.2 Infarktgrößen 64 3.4.2 Tabellarische Übersichten 66 4 Diskussion 71 4.1 Diskussion der Methode und der Vorversuchsergebnisse 71 4.1.1 Das /n-v/vo-rattenmodell 71 4.1.2 Infarktgrößenbestimmung mittels Propidiumiodid 71 4.1.3 Rolle der Heparinisierung der Tiere vor RIVA-Ligatur bei der Infarktgrößenreduktion durch ischämische Postkonditionierung 72 4.1.4 Infarktgrößenreduktion durch ischämische Postkonditionierung zwischen verschieden Rattenstämmen 73 4.2 Diskussion zur pharmakologischen Postkonditionierung mit Levosimendan76 4.2.1 Diskussion der hämodynamischen Ergebnisse 76 4.2.1.1 Blutdruck 76 4.2.1.2 Herzfrequenz 82 4.2.1.3 Rate-Pressure-Product 83 4.2.2 Diskussion der Blutgasanalysen 84 4.2.3 Herzinfarktgrößenreduktion mit ischämischer Postkonditionierung 85 4.2.3.1 Tierspezies und experimentelle Protokolle 85 4.2.3.2 Signaltransduktion der ischämischen Postkonditionierung 87 4.2.4 Herzinfarktgrößenreduktion durch Levosimendan 93 4.2.4.1 Signaltransduktion der pharmakologischen Postkonditionierung mit Levosimendan - Diskussion der Western-Blot-Analysen 94 4.3 Levosimendan - Klinische Anwendung, Dosierung und Verträglichkeit 100 4.4 Ausblick - Kardioprotektion durch Postkonditionierung beim Menschen... 103 5 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 107 6 Summary and Conclusions 111 7 Literaturverzeichnis 115 8 Anhang 137 8.1 Erklärungen 137 8.2 Danksagungen 140