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70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC)
Joint Meeting mit der Skandinavischen Gesellschaft für Neurochirurgie

Deutsche Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC) e. V.

12.05. - 15.05.2019, Würzburg

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Haem degradation products and their pathogenetic role in cerebral vasospasm after subarachnoid haemorrhage

Hämdegradationsprodukte und deren Rolle in der Entstehung des zerebralen Vasospasmus nach einer Subarachnoidalblutung

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  • presenting/speaker Alexander Joerk - Universitätsklinikum Jena, Hans-Berger-Klinik für Neurologie, Jena, Deutschland
  • Marcel Ritter - Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Jena, Deutschland
  • Karl-Heinz Herrmann - Universitätsklinikum Jena, Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Jena, Deutschland
  • Diana Freitag - Universitätsklinikum Jena, Klinik für Neurochirurgie, Jena, Deutschland
  • Niklas Langguth - Universitätsklinikum Jena, Hans-Berger-Klinik für Neurologie, Jena, Deutschland
  • Anna Schaefgen - Universitätsklinikum Jena, Hans-Berger-Klinik für Neurologie, Jena, Deutschland
  • Raphael Andreas Seidel - Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Jena, Deutschland; Universitätsklinikum Jena, Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Jena, Deutschland
  • Daniel Schulze - Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Jena, Deutschland
  • Georg Pohnert - Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Jena, Deutschland
  • Matthias Westerhausen - Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Jena, Deutschland
  • Rolf Kalff - Universitätsklinikum Jena, Klinik für Neurochirurgie, Jena, Deutschland
  • Jürgen Rainer Reichenbach - Universitätsklinikum Jena, Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Jena, Deutschland
  • Otto Wilhelm Witte - Universitätsklinikum Jena, Hans-Berger-Klinik für Neurologie, Jena, Deutschland
  • Jan Walter - Universitätsklinikum Jena, Klinik für Neurochirurgie, Jena, Deutschland
  • Knut Holthoff - Universitätsklinikum Jena, Hans-Berger-Klinik für Neurologie, Jena, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Neurochirurgie. 70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurochirurgie (DGNC), Joint Meeting mit der Skandinavischen Gesellschaft für Neurochirurgie. Würzburg, 12.-15.05.2019. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2019. DocV011

doi: 10.3205/19dgnc011, urn:nbn:de:0183-19dgnc0110

Published: May 8, 2019

© 2019 Joerk et al.
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Objective: Delayed cerebral ischemia (DCI) caused by symptomatic cerebral vasospasm is supposed to be the most common determinant of mortality and prognosis in patients suffering from subarachnoid haemorrhage (SAH). Actually, the guideline-based recommendations of vasospasm treatment fail to improve the clinical outcome. We hypothesize that haem degradation products (HDPs), originating from the intracranial haematoma surrounding the ruptured aneurysm, are involved in vasospasm pathogenesis by BKCa potassium channel inhibition. HDPs, comprising propentdyopents (PDPs) and bilirubin oxidation products (BOXes), are present in the cerebrospinal fluid of SAH patients and induce a short-onset vasoconstrictive effect on mouse cerebral arterioles.

Methods: To study the long-term effect of HDPs on cerebral perfusion, SAH was experimentally induced in adult wildtype and BK channel deficient mice (FVB/N) by the subarachnoid injection of autologous blood or PDP and BOX isomers into the cisterna magna, followed by temporally high-resolution echo-planar MR perfusion imaging series at 9.4T until the postinterventional day 14. Subsequent to MRI, vessel wall morphology of cerebral arteries was analyzed by immunofluorescence microscopy of PFA-fixed brain slices stained with anti-CD31 and anti-smooth muscle actin.

Results: The subarachnoid injection of venous autologous blood (30 µl, n=5) or PDP isomers (30 µl, 1 µM, n=5) induced a significant (p<0.05) reversible cortical perfusion delay in adult wildtype mice on postinterventional days 3 and 7 in comparison to control (injection of artificial cerebrospinal fluid, n=4). This perfusion disturbance was absent in PDP-treated BK knockout mice (30 µl, 1 µM, n=4). In contrast, subarachnoidally injected BOX isomers (30 µl, 1 µM, n=5) failed to induce cerebral perfusion deficits (p>0.05). Two weeks after subarachnoid PDP injection (1 µM), basal cerebral arteries of wildtype mice were affected by a significant (p<0.001) increase of smooth muscle wall thickness (12.8±1.5 µm) in comparison to controls (n=4, 6.1±0,9 µm).

Conclusion: Besides the short-onset vasoactivity, our data demonstrate a long-term effect of PDPs on cerebral perfusion for the first time which correlates with the onset of delayed vasospasm in SAH patients. In addition, PDPs induce changes in arterial vessel wall morphology. These findings may promote novel strategies for vasospasm treatment.