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Einleitung: Endotheliale, neuronale und induzierbare Stickstoffmonoxid-Synthetasen (e-, n-, i-NOS) sind 3 Isoformen von Enzymen, die exogen rekombinant hergestellt werden und aus L-Arginin Stickstoffmonoxid generieren. Das Ziel der Studie bestand darin zu untersuchen, ob die Mikrozirkulation am Cremaster-Muskel Modell der Ratte durch die systemische medikamentöse Präkonditionierung durch NOS und L-Arginin signifikant verbessert werden kann. Zielparameter der intravitalmikroskopischen Untersuchungen waren neben der kapillären Perfusion die Durchflussgeschwindigkeiten sowie die sog. „Sticker“ und „Roller“ als Maß der Mikrozirkulationsschädigung.

Material und Methoden: 30 männliche Wistar-Ratten wurden in 5 experimentelle Gruppen (n=6) eingeteilt. An jedem Tier wurde der rechte Cremastermuskel intravitalmikroskopisch untersucht und in 9 definierte Messregionen aufgeteilt. 30 Minuten vor Durchführung einer 2h Lappenischämie wurden jeweils e-, n- und i-NOS sowie L-Arginin über einen V. jugularis Katheter appliziert. In jedem der 9 definierten Messregionen wurden nach i.v. Applikation von Fluoreszein markierten Erythrozyten sowie Rhodamine gefärbten Leukozyten die Durchflussgeschwindigkeiten, die kapilläre Perfusion sowie die „Stickers“ und „Rollers“ bestimmt. Herzfrequenz, Blutdruck und Temperatur wurden über einen arteriellen Katheter ermittelt. Die Statistik wurde mittels f- und t-Test sowie einer ANOVA (Analysis of Variances) durchgeführt. Ein P-Wert von < 0,05 galt als signifikant.

Ergebnisse: Die durchschnittliche Anzahl der "Sticker“/“Roller“ betrug 127/223 in der Kontrollgruppe ohne Enzym und L-Arginin sowie 42/93 in der Gruppe mit 50mg L-Arginin/kg KG. Alle 3 getesteten Enzym-Isoformen zeigten eine signifikant verminderte Sticker und Roller Anzahl im Vergleich zur Kontrollgruppe mit Ausnahme der eNOS bei der Rolleranzahl (eNOS 71/149, nNOS 66/89, iNOS 52/106). Die kapilläre Perfusion definiert als „Anzahl der Kapillare x deren Erythrozytendurchflussgeschwindigkeit“ ergab einen Mittelwert von 17 in der Kontrollgruppe ohne Enzym und L-Arginin sowie 37 in der Gruppe mit L-Arginin. Alle 3 getesteten Enzym-Isoformen zeigten eine signifikant gesteigerte kapilläre Perfusion (iNOS 41, nNOS 64, eNOS 65). Die Erythrozytenflussgeschwindigkeiten in den Kapillaren waren signifikant erhöht für die Gruppen eNOS, nNOS und L-Arginin. Somit ergaben alle Versuchsreihen eine signifikante Reduktion der Sticker, alle 3 Isoformen der Enzyme eine verbesserte kapilläre Perfusion sowie die alleinige Gabe von L-Arginin die geringste Rate an Sticker.

Schlussfolgerung: Diese bisher nicht veröffentlichten Daten zeigen erstmals, dass mittels der 3 Isoformen der Stickstoffmonoxidsynthetasen sowie mit L-Arginin eine verbesserte Mikrozirkulation der Cremaster-Muskellappenplastik nach Ischämie und Reperfusion möglich ist. Dabei weist die endotheliale NOS die höchste Durchflussgeschwindigkeit sowie kapilläre Perfusion aller 3 Isoformen auf. Die alleinige Gabe von 50mg L-Arginin/kg KG zeigt die geringste Rate an „Stickers“ bei jedoch nicht signifikant verbesserter kapillärer Perfusion.