67
Prostacyclin - Inhalation in Kombination mit Almitrine zur Therapie des akuten Lungenversagens Von der Medizinischen Fakultät der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Medizin genehmigte Dissertation vorgelegt von Roland Kurth aus Stolberg/Rheinland Berichter: Herr Universitätsprofessor Dr. med. Rolf Rossaint Herr Universitätsprofessor Dr. med. Helmut Hörnchen Tag der mündlichen Prüfung: 31. März 2003 Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar.

Prostacyclin-Inhalation in Kombination mit Almitrine zur ... · Prostacyclin - Inhalation in Kombination mit Almitrine zur Therapie des akuten Lungenversagens Von der Medizinischen

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • Prostacyclin - Inhalation in Kombination mit Almitrine zur

    Therapie des akuten Lungenversagens

    Von der Medizinischen Fakultät

    der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen

    zur Erlangung des akademischen Grades

    eines Doktors der Medizin

    genehmigte Dissertation

    vorgelegt von

    Roland Kurth

    aus

    Stolberg/Rheinland

    Berichter: Herr Universitätsprofessor Dr. med. Rolf Rossaint Herr Universitätsprofessor Dr. med. Helmut Hörnchen Tag der mündlichen Prüfung: 31. März 2003 Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar.

  • Für meine Eltern – in Liebe und Dankbarkeit.

    Für meinen Großvater, Dr. med. H. Kurth, von dem ich vieles gelernt habe – medizinisches und nichtmedizinisches. Er wird mir immer in guter Erinnerung bleiben.

  • - 5 -

    Abkürzungen

    ALI : Acute Lung Injury ALM : Almitrine

    ARDS : Acute Respiratory Distress Syndrome

    CaO2 : arterielle Sauerstoffkonzentration

    CcO2 : kapilläre Sauerstoffkonzentration

    COHb : Kohlenmonoxid-Hämoglobin

    CvO2 : gemischtvenöse Sauerstoffkonzentration

    FiO2 : inspiratorische Sauerstofffraktion

    Hb : Hämoglobinkonzentration

    HbaO2 : arterielle Sauerstoffsättigung

    HbvO2 : gemischtvenöse Sauerstoffsättigung

    HF : Herzfrequenz

    HZV : Herz-Zeit-Volumen

    Log SDQ& : log der Standardabweichung des mittleren pulmonalen Blutflusses (ohne

    Berücksichtigung des pulmonalen Shunts)

    Log SD V& A : log der Standartabweichung der mittleren Ventilation (ohne

    Berücksichtigung der Totraumventilation)

    Low V& A/Q& : Ventilations-/Perfusionsverhältnis = 0,005 – 0,1

    MAP : mittlerer arterieller Druck

    MeanQ& : mittlerer Blutfluss (ohne Berücksichtigung des pulmonalen Shunts)

    Mean V& A : mittlere Ventilation (ohne Berücksichtigung der Totraumventilation)

    MetHb : Met-Hämoglobin

    MIGET : Multiple Inert Gas Elimination Technik

  • - 6 -

    MOV: Multiorganversagen

    MPAP : mittlerer pulmonalarterieller Druck

    Normal V& A/Q& : Ventilations-/Perfusionsverhältnis = 0,1 – 10

    PaCO2 : arterieller Kohlendioxidpartialdruck

    PalvO2 : alveolärer Sauerstoffpartialdruck

    PaO2: arterieller Sauerstoffpartialdruck

    PAP : pulmonalarterieller Druck

    pCO2 : Kohlendioxidpartialdruck

    PCWP : pulmonalkapillärer Verschlussdruck

    PEEP : positiv endexspiratorischer Druck

    PGI2 : Prostacyclin

    pO2 : Sauerstoffpartialdruck

    PvO2 : gemischtvenöser Sauerstoffpartialdruck

    PVR : Pulmonaler Gefäßwiderstand

    Q& low : Anteil des pulmonalen Blutflusses in Arealen mit einem

    Ventilations-/Perfusionsverhältnis = 0,005 – 0,1

    Q& normal : Anteil des pulmonalen Blutflusses in Arealen mit einem

    Ventilations-/Perfusionsverhältnis = 0,1 - 10

    Q& S/Q& T : intrapulmonaler Shunt

    Q& VA/Q& T : venöse Beimischung

    SVR : systemischer Gefäßwiderstand

    V& A/Q& : Ventilations– /Perfusionsverhältnis

    V& D/ V& T : Totraumventilation

    ZVD : Zentral-venöser Druck

  • - 7 -

    Inhaltsverzeichnis

    Abkürzungen_________________________________________________________ 5

    Inhaltsverzeichnis _____________________________________________________ 7

    1. Einleitung _________________________________________________________ 8 1.1 Prostacyclin ____________________________________________________ 11

    1.2 Almitrine_______________________________________________________ 14

    2. Fragestellung______________________________________________________ 16

    3. Material und Methoden _____________________________________________ 17 3.1 Tierpräparation __________________________________________________ 17

    3.2 Datenerfassung __________________________________________________ 20 3.2.1 Hämodynamik _______________________________________________ 20 3.2.2 Blutgase ____________________________________________________ 21 3.2.3 MIGET_____________________________________________________ 23

    3.3 Versuchsprotokoll _______________________________________________ 26

    3.4 Statistik _______________________________________________________ 29

    4. Ergebnisse _______________________________________________________ 30 4.1 Hämodynamik __________________________________________________ 31

    4.2 Gasaustausch ___________________________________________________ 33

    4.3 MIGET _______________________________________________________ 35

    5. Diskussion________________________________________________________ 36

    6. Zusammenfassung _________________________________________________ 45

    7. Literaturverzeichnis ________________________________________________ 47

    8. Anhang___________________________________________________________ 56 8.1 Tabellen _______________________________________________________ 56

    8.2 Abbildungen ____________________________________________________ 59

    9. Danksagung_______________________________________________________ 65

    10. Lebenslauf ______________________________________________________ 67

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 8 -

    1. Einleitung

    Das akute Lungenversagen (Acute Respiratory Distress Syndrome = ARDS) kann sich

    sowohl in Folge einer direkten Lungenschädigung durch Aspiration oder Pneumonie,

    als auch im Rahmen einer systemischen Erkrankung wie Sepsis, Trauma oder

    Pankreatitis entwickeln [1-3]. Die von der Grunderkrankung ausgelösten

    Entzündungsvorgänge verursachen einen ausgedehnten, diffusen Parenchymschaden der

    Lunge. Die initiale inflammatorische Reaktion führt zu einer Zunahme der Permeabilität

    des pulmonalen Gefäßbettes und dadurch zur Entwicklung eines interstitiellen und

    intraalveolären Ödems. Die Folge ist ein Anstieg des Gewichts der Lunge und eine

    gravitationsbedingte Kompression der abhängigen Bereiche durch die nicht abhängigen

    Bereiche. Es bilden sich Kompressionsatelektasen [4] mit verminderter oder

    aufgehobener Ventilation, die aber weiter durchblutet werden. Zudem kann diese

    inhomogene Belüftung der Lunge besonders in den nicht abhängigen Lungenarealen zu

    einer Überblähung führen, so dass diese zwar ventiliert aber nicht perfundiert werden.

    Diese Störung der Ventilations- /Perfusionsverteilung ( &VA/ &Q) verursacht eine

    ausgeprägte sauerstoffrefraktäre Hypoxämie [5,6]. Hypoxische Vasokonstriktion,

    Mikroembolien und mechanische Kompression führen außerdem zu einem erhöhten

    pulmonalen Gefäßwiderstand, pulmonaler Hypertonie, damit zu einer Mehrbelastung

    des rechten Ventrikels und einer weiteren Verstärkung des interstitiellen Ödems [7].

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 9 -

    Eine therapeutische Erhöhung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration führt

    aufgrund des hohen Rechts-Links-Shunts meist nur zu einer geringen Verbesserung des

    arteriellen Sauerstoffpartialdruckes. Hohe Beatmungsdrücke und –volumina können

    zwar zu einer Wiedereröffnung geschädigter, atelektatischer Bereiche und damit zu

    einer Verbesserung des Ventilations-/Perfusionsverhältnisses führen [8,9], allerdings

    kommt es durch solche Beatmungsregime auch zu einer weiteren mechanischen

    Schädigung bereits erkrankter wie auch noch intakter Lungenareale [10]. Weiterhin

    konnten für hohe inspiratorische Sauerstoffkonzentrationen toxische Effekte auf das

    Lungengewebe nachgewiesen werden [11]. Diese therapeutischen Interventionen führen

    daher zwar vorübergehend zu einer Verbesserung des Gasaustausches, bewirken

    gleichzeitig aber auch eine Progredienz der Lungenschädigung, so dass im Verlauf der

    Behandlung immer höhere Sauerstoffkonzentrationen und Beatmungsdrücke

    erforderlich werden, um eine ausreichende Oxygenierung zu erlangen. Dieser circulus

    vitiosus begünstigt die weitere Schädigung der Lunge und das Entstehen eines

    Multiorganversagens (MOV) [12], das als wesentliche Ursache für die nahezu

    unverändert hohe Letalität der Patienten mit ARDS von immer noch ca. 50% gilt[13,

    14, 15]. Die Gründe für die Schädigung anderer Organe sind noch nicht genau bekannt.

    Zum einen werden durch den reduzierten Gasaustausch die Organe nur unzureichend

    mit Sauerstoff versorgt. Zum anderen gibt es Hinweise, dass es in der geschädigten

    Lunge zur Ausschüttung von Mediatoren kommt, die durch eine systemische

    Inflammationsreaktion ebenfalls andere Organe schädigen können [12].

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 10 -

    Die therapeutischen Bemühungen müssen demzufolge dahin gehen, sowohl den

    Gasaustausch in der Lunge zu verbessern, als auch eine Progredienz des

    Lungenschadens und die damit verbundenen Folgeschäden an anderen Organsystemen

    zu verhindern.

    Mit dieser Zielsetzung werden bereits die drucklimitierte Beatmung mit permissiver

    Hyperkapnie, seitendifferente Beatmung, Seiten- und Bauchlagerung, Dehydratation

    und extracorporaler Gasaustausch mit Membranlungen [16] zur Behandlung von

    Patienten mit ARDS eingesetzt. Zu den noch experimentellen Methoden in der Therapie

    des ARDS gehören derzeit die Hochfrequenzbeatmung [17], die Inhalation von

    Vasodilatatoren wie NO [18] und Prostacyclin [28,31,32] sowie die intravenöse Gabe

    von Almitrine [36,37,39].

    Prostaglandin I2 (Prostacyclin) und Almitrine Bismesylate (ALM) sind vasoaktive

    Substanzen, die in ersten klinischen Studien zu einer Verbesserung des Gasaustausches

    bei Patienten mit ARDS geführt haben.

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 11 -

    1.1 Prostacyclin

    Das 1976 von Moncada et al. [19] beschriebene und später von Johnson et al. [20]

    identifizierte Prostacyclin gehört zur Gruppe der Prostaglandine (Prostaglandin I2 =

    PGI2). Es ist Hauptmetabolit der Arachidonsäure und wird vor allem in den

    Endothelzellen gebildet. Prostacyclin ist instabil und zerfällt spontan mit einer

    Halbwertzeit von ca. 3 Minuten zu 6-Keto-Prostaglandin F1α [21]. Auf den Zellen der

    glatten Gefäßmuskulatur befinden sich Prostacyclinrezeptoren, über die PGI2 cGMP-

    vermittelt eine Vasodilatation induziert. Als hochpotenter endogener Vasodilatator

    wurde Prostacyclin auf seine Wirksamkeit bei der Therapie der pulmonalen Hypertonie

    untersucht. In vielen Untersuchungen konnte sowohl an gesunden Hunden [22] als auch

    an Patienten mit pulmonalarterieller Hypertonie [23,24] durch eine intravenöse

    Anwendung von Prostacyclin der pulmonal-arterielle Gefäßwiderstand gesenkt werden.

    Allerdings zeigte sich, daß durch die intravenöse Anwendung von Prostacyclin nicht

    nur der pulmonale, sondern auch der systemische Blutdruck gesenkt wurde [22,23,24].

    Eine weitere Folge der nicht selektiven Vasodilatation war eine Zunahme des

    intrapulmonalen Shunts und somit eine weitere Verschlechterung des beim ARDS

    ohnehin schon reduzierten arteriellen Sauerstoffpartialdruckes [25].

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 12 -

    Welte et al. [26] wählten 1993 einen neuen Weg der Prostacyclin-Applikation, mit dem

    sie hofften, diese Nebeneffekte zu umgehen. Bei Hunden erzeugten sie durch Beatmung

    mit einer auf 9–11Vol.-% reduzierten inspiratorischen Sauerstoffkonzentration eine

    hypoxische Vasokonstriktion mit reaktivem Anstieg des pulmonalen

    Gefäßwiderstandes. Durch die Applikation von aerosolisiertem Prostacyclin konnte

    dieser Anstieg innerhalb von 6 bis 10 Minuten um 52 % reduziert werden.

    Veränderungen des systemischen arteriellen Blutdruckes wurden nicht beobachtet. Dies

    bedeutet, dass durch Inhalation eines Prostacyclin - Aerosols eine selektive pulmonale

    Vasodilatation ventilierter Lungenabschnitte möglich ist. Erste Studien an Patienten mit

    ARDS bestätigten diese Ergebnisse und demonstrierten außerdem einen Anstieg der

    arteriellen Sauerstoffsättigung [27,28]. Es konnte gezeigt werden, dass eine

    Umverteilung des intrapulmonalen Blutflusses von Shuntbereichen zu Bereichen mit

    suffizienter Ventilation zu dieser Verbesserung führt [28].

    Prostacyclin wirkt an den Alveolarkapillaren über Rezeptoren auf den glatten

    Gefäßmuskelzellen. Diese Muskelzellen befinden sich auf der alveolären Seite der

    Kapillaren. Über die Atemwege kann das Prostacyclin daher direkt an die Rezeptoren

    herangebracht werden, ohne zuvor ins Blut überzutreten. Rezeptoren in nicht

    ventilierten Bereichen werden auf diesem Weg nicht erreicht. Dies ermöglicht eine

    selektive Vasodilatation an Gefäßen, die gut ventilierte Bereiche perfundieren. Eine

    Umverteilung des intrapulmonalen Blutflusses von Shuntbereichen zugunsten von gut

    ventilierten Bereichen ist die Folge.

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 13 -

    Da das Prostacyclin über Rezeptoren wirkt, kommt es ab einer bestimmten PGI2 -

    Konzentration zu einer Sättigung aller Rezeptoren in den ventilierten Bereichen. Das

    nicht an Rezeptoren gebundene Prostacyclin diffundiert dann ins Blut und kann so auch

    in schlecht ventilierte Bereiche der Lunge und in den systemischen Kreislauf gelangen.

    Dieser Übertritt wird als „Spill over“ bezeichnet und geht mit einem Anstieg der

    venösen Beimischung und einer Abnahme des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks einher.

    Mittlerweile haben viele weitere Untersuchungen die Anwendbarkeit und Wirkung des

    Prostacyclin-Aerosols bei Patienten mit pulmonalarterieller Hypertonie und akutem

    Lungenversagen bestätigt [29-32].

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 14 -

    1.2 Almitrine

    Almitrine Bismesylate (ALM) ist ein Piperazilin – Derivat, das zuerst zur Behandlung

    von Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) eingesetzt wurde

    [33,34]. Eine Verbesserung der arteriellen Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdrücke

    konnte hier in erster Linie durch eine zentrale Atemstimulation erreicht werden. Eine

    Verbesserung des Gasaustausches trat jedoch auch bei kontrolliert beatmeten Patienten

    mit COPD ein [35]. Außerdem war eine Verbesserung des Ventilations-

    /Perfusionsverhältnisses von Melot et al. mit Hilfe der MIGET beschrieben worden

    [38]. Daher wurde Almitrine schon bald auf seinen potentiellen therapeutischen Nutzen

    bei Patienten mit ARDS untersucht [36,37]. Reyes et al. konnten bei 8 Patienten mit

    ARDS durch intravenöse Almitrine-Gabe einen signifikanten Anstieg des arteriellen

    Sauerstoffpartialdruckes erzeugen [37]. In einer später veröffentlichten Arbeit [39]

    konnte die gleiche Arbeitsgruppe zum einen diese Ergebnisse bestätigen und zum

    anderen mit Hilfe der MIGET nachweisen, dass es durch Almitrine zu einer Zunahme

    der Perfusion von Bereichen mit normalem Ventilations-/Perfusionsverhältnis und einer

    Reduktion der Perfusion von Shuntarealen kommt. Unter der Almitrine-Gabe kam es

    jedoch auch zu einem Anstieg des pulmonalarteriellen Drucks. Der Wirkmechanismus,

    durch den Almitrine eine Verbesserung der Ventilations-/Perfusionsverteilung erzielte,

    blieb unklar und ist auch bis heute nicht eindeutig geklärt. Eine Theorie geht davon aus,

    dass Almitrine eine Verstärkung der hypoxischen Vasokonstriktion bewirkt [40-42] und

    so zu einer Umverteilung des Blutflusses von nicht oder nur schlecht belüfteten

    Bereichen zu besser belüfteten Bereichen führt. In einer Studie an gesunden Hunden,

  • 1. Einleitung_________________________________________________________

    - 15 -

    die mit 12%, 21% oder 100% Sauerstoff beatmet und dann mit Almitrine behandelt

    wurden, konnte ein Anstieg des mittleren pulmonalarteriellen Druckes nur bei einer

    FiO2 von 0,12 oder 0,21 beobachtet werden. Bei den Hunden, die mit reinem Sauerstoff

    beatmet wurden, blieb der mittlere pulmonalarterielle Druck unter Almitrine-Gabe

    unverändert. Dies wurde als Beweis dafür gewertet, dass Almitrine die hypoxische

    Vasokonstriktion verstärkt und dadurch den Shunt verringert [40]. Die durch die

    hypoxische Vasokonstriktion bedingte Erhöhung des pulmonalen Widerstandes und

    somit des pulmonalarteriellen Druckes [39,40,42] stellt jedoch ein Problem in der

    therapeutischen Anwendung von Almitrine dar. Da das ARDS typischerweise von

    einem erhöhten pulmonalarteriellen Druck begleitet wird und das Ausmaß des Druckes

    entscheidend für die Prognose des Patienten ist [7], wird der therapeutische Nutzen

    eines Medikamentes, das seinerseits den pulmonalarteriellen Druck erhöht, hierdurch in

    Frage gestellt.

  • 2. Fragestellung______________________________________________________

    - 16 -

    2. Fragestellung

    Sowohl Almitrine als auch Prostacyclin bewirken durch unterschiedliche Mechanismen

    eine Umverteilung des pulmonalen Blutflusses von nicht oder schlecht ventilierten

    Bereichen hin zu gut belüfteten Lungenarealen. Dabei wirkt Almitrine in nicht

    ventilierten und Prostacyclin in ventilierten Arealen. Durch die Kombination beider

    Medikamente könnten sich diese Wirkungen additiv verstärken. Der Gasaustausch, und

    dadurch auch die arterielle Sauerstoffsättigung, könnten so ausgeprägter verbessert

    werden, als durch eine Monotherapie mit einem der Medikamente. Der durch Almitrine

    bewirkte Anstieg des pulmonalarteriellen Druckes könnte durch die Reduktion des

    pulmonalen Gefäßwiderstandes über Prostacyclin vermieden werden.

    Das Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, ob eine Kombinationstherapie mit

    Almitrine und Prostacyclin im Vergleich zu einer Monotherapie mit einer der beiden

    Substanzen beim experimentellen Lungenversagen additive Effekte auf die

    Ventilations-/ Perfusionsverhältnisse, die Hämodynamik und den pulmonalen

    Gasaustausch hat.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 17 -

    3. Material und Methoden

    3.1 Tierpräparation

    Nach Genehmigung durch die zuständige Tierschutzbehörde (Bezirksregierung Köln

    23.103.2AC 38, 18/98) wurden als Versuchstiere 24 weibliche Hausschweine der

    Deutschen Landrasse im Alter von ca. 3 Monaten mit einem Durchschnittsgewicht von

    30 ± 3 kg verwendet. Die Zuchttiere wurden eine Woche vor dem Versuch an das

    Zentrallaboratorium für Versuchstiere der RWTH - Aachen geliefert. In dieser Zeit

    wurden sie in mikrobiologisch konventioneller Umwelt bei einer Lufttemperatur von

    20 ± 2 °C, einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 ± 10 % und einem Hell-

    /Dunkelrhythmus von 12:12 Stunden in Kleingruppen in Boxen auf Stroheinstreu

    gehalten. Das Mischfutter (MUSKATOR EM 90, Muskator-Werke GmbH, Düsseldorf,

    Deutschland) wurde portioniert in 2 Mahlzeiten angeboten, so dass die tägliche Ration

    1,5 – 2 kg pro Tier betrug. Das Trinkwasser, im Trinknapf ad libitum zur Verfügung

    stehend, wurde durch zweimalige Ozonierung und Ansäuerung auf einen pH zwischen 4

    und 5 nahezu keimfrei gehalten. 24 Stunden vor Versuchsbeginn wurde das für den

    Versuch vorgesehene Schwein aus der Gruppe isoliert und in einer Metallbox ohne

    Einstreu bei Nahrungskarenz jedoch unbegrenzter Trinkwassermenge unter sonst

    gleichen Bedingungen versorgt. Die Gesundheit der für die Versuche verwendeten

    Schweine wurde durch eine vor dem Versuch durchgeführte fachtierärztliche

    Untersuchung sichergestellt.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 18 -

    Die Prämedikation der Tiere erfolgte durch intramuskuläre Injektion von 4 mg·kg-1

    Azaperon (Stresnil, JANSSEN-Cilag, Neuss, Deutschland), 3µg·kg-1 Atropinsulfat

    (Atropin, B.BRAUN, Melsungen, Deutschland) und 10 mg·kg-1 Ketamin-HCl

    (Ketanest, PARKE DAVIS, Berlin, Deutschland). In eine Ohrvene wurde eine

    Kunststoffverweilkanüle (Vasofix®, Braunüle®, B.Braun, Melsungen, Deutschland)

    gelegt und durch diese die Narkose mit einem Bolus von 5 mg·kg-1 Thiopental-Natrium

    (Trapanal, BYK GULDEN, Konstanz, Deutschland) eingeleitet. Die Muskelrelaxation

    erfolgte mit Pancuroniumbromid (Pancuronium Organon, Organon Technika,

    Eppelheim, Deutschland). Dabei wurde zunächst ein Bolus von 0,1 mg·kg-1 verabreicht

    und die Relaxation dann durch die kontinuierliche Gabe von 0,2 – 0,4 mg·kg-1·h-1

    aufrechterhalten. Nach Intubation mit einem 8.0 – 9.0 mm ID Endotrachealtubus

    (Mallinckroth, Athlone, Irland) wurde die Narkose mit 8 – 12 µg·kg-1·h-1 Fentanyl

    (Fentanyl - Janssen, JANSSEN-Cilag, Neuss, Deutschland) sowie 5 - 10 mg·kg-1·h-1

    Thiopental-Natrium (Trapanal, BYK GULDEN, Konstanz, Deutschland) fortgesetzt.

    Die Narkosetiefe wurde entsprechend dem beim Menschen üblichen Vorgehen durch

    die Überwachung vegetativer Reaktionen sichergestellt und gesteuert. Die Beatmung

    erfolgte volumenkontrolliert (Tidalvolumen: 10 ml·kg-1) mit einer inspiratorischen

    Sauerstofffraktion (FiO2) von 1,0 einem positiv endexspiratorischen Druck (PEEP) von

    5 cm H2O, einer Atemfrequenz von 20 min-1 bei einem Inspirations- /

    Exspirationszeitverhältnis von 1:2 (Servo 300 A Ventilator, Siemens Elema, Lund,

    Schweden). Alle Beatmungsparameter wurden während des gesamten Versuchsablaufes

    konstant gehalten.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 19 -

    Der arterielle Blutdruck und die Herzfrequenz wurden über einen 16 G

    Intravasalkatheter (Leader-Cath, VYGON, Aachen, Germany) bestimmt, der nach

    Seldinger-Technik in einer A. femoralis plaziert wurde. Über diesen Katheter erfolgte

    auch die arterielle Blutentnahme. Über eine V. femoralis wurde mittels einer 8,5 Fr

    Schleuse (ARROW Percutaneous Sheath Introducer Set, Product No. SI-09880,

    Arrow Deutschland GmbH, Erding, Deutschland) ein Rechtsherzkatheter (Model AH-

    05050-7.5 F, Arrow Deutschland GmbH, Erding, Deutschland) zur Messung des

    pulmonalarteriellen Druckes, des pulmonalkapillären Verschlußdruckes, des

    Herzzeitvolumens und der Temperatur eingebracht. Die Körpertemperatur wurde durch

    eine Wärmelampe und eine Wärmedecke während des Versuchs bei 36,7 ± 0,9 °C

    gehalten, zur kontinuierlichen Harnableitung wurde ein Blasenkatheter gelegt. Eine

    ausreichende Flüssigkeitszufuhr wurde durch kontinuierliche Infusion von 4 – 5 ml·kg-

    1·h-1 balancierter Elektrolytlösung (Ringer-Lösung) sichergestellt. Über den Monitor

    ließen sich außerdem das EKG sowie die arterielle Sauerstoffsättigung (Pulsoximetrie)

    überwachen.

    Das Tier befand sich während des gesamten Versuches in Rückenlage.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 20 -

    3.2 Datenerfassung

    3.2.1 Hämodynamik

    Der zentralvenöse Druck (ZVD), der mittlere pulmonalarterielle Druck (MPAP) und der

    pulmonalkapilläre Verschlussdruck (PCWP) wurden über den Rechtsherzkatheter, der

    mittlere arterielle Druck (MAP) über den femoralarteriellen Katheter jeweils via

    Drucktrancducer (pvb, Medizintechnik, Kirchseeon, Deutschland) an einen Monitor

    (AS/3 Compact, Datex-Ohmeda, Achim, Deutschland) übermittelt und gespeichert. Der

    Nullabgleich der Trancducer erfolgte in Höhe der Thoraxmitte. Das

    Herzminutenvolumen (HZV) wurde mittels Thermodilution bestimmt. Dafür wurden je

    10 ml 0 – 5 °C kalte 0,9 %ige NaCl-Lösung über den Rechtsherzkatheter nach

    Exspiration appliziert. Aus 3 Messungen wurde ein Mittelwert gebildet. Die

    Herzfrequenz wurde über die Blutdruckkurve ermittelt.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 21 -

    3.2.2 Blutgase

    Zu allen Messzeitpunkten wurden jeweils zwei Proben arteriellen und gemischtvenösen

    Blutes abgenommen und unmittelbar nach der Abnahme analysiert. Alle Werte wurden

    als Mittelwert aus zwei Einzelmessungen gebildet. Mit Standardblutgaselektroden

    (ABL 510, Radiometer Copenhagen, Dänemark) wurden der Kohlendioxid-Partialdruck

    (pCO2) und der Sauerstoff-Partialdruck (pO2) bestimmt. Die Analyse von Hämoglobin

    (Hb), Met-Hämoglobin (MetHb), Kohlenmonoxid-Hämoglobin (COHb) sowie der

    Sauerstoffsättigung von arteriellem und gemischtvenösem Blut (HbaO2, HbvO2)

    erfolgte spektroskopisch der Tierspezies entsprechend (OSM 3, Radiometer

    Copenhagen, Dänemark). Die arterielle (CaO2), gemischtvenöse (CvO2) und kapilläre

    Sauerstoffkonzentration (CcO2) sowie venöse Beimischung ( &QVA/ &QT) wurden mit

    folgenden Gleichungen berechnet:

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 22 -

    Arterielle Sauerstoffkonzentration:

    CaO2 [ml·dl-1] = (Hb · 1,36) · HbaO1002 + (PaO2 · 0,0031)

    Gemischtvenöse Sauerstoffkonzentration: CvO2 [ml·dl-1] = (Hb · 1,36) · HbvO100

    2 + (PvO2 · 0,0031)

    Kapilläre Sauerstoffkonzentration:

    CcO2 [ml·dl-1] = (Hb · 1,36) · (1 - COHb100 -MetHb

    100) + (PalvO2 · 0,0031)

    PalvO2 (alveolärer Sauerstoffpartialdruck) = ((PBaro - PH O2 ) · FiO2 ) - PalvCO2

    FiO2 = 1,0

    PBaro (Barometerdruck) = 760 mmHg

    PH2O (Wasserdampfdruck) = 47 mmHg

    PalvCO2 (alveolärer CO2-Partialdruck) [mmHg] = PaCO2 : 0,8

    venöse Beimischung:

    Q& VA/Q& T [%] = CcO CaOCcO CvO2 2

    2 2

    −−

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 23 -

    3.2.3 MIGET

    Die Multiple Inert Gas Elimination Technique (MIGET) wurde von Wagner, Saltzman

    und West [43] zur Kalkulation der relativen Verteilung von Ventilations- und

    Perfusionsverhältnissen in der Lunge entwickelt.

    Dabei werden zunächst in NaCl 0,9% gelöste Substanzen unterschiedlicher

    Blutlöslichkeiten über eine periphere Vene kontinuierlich bis zu einer vollständigen

    Blutsättigung infundiert. Proben arteriellen und gemischtvenösen Blutes sowie eine

    Probe der Exspirationsluft werden simultan gewonnen. Mittels Gaschromatographie

    werden dann die Konzentrationen der einzelnen Substanzen in den Blut- und

    Atemgasproben ermittelt. Das Verhältnis von arterieller zur gemischtvenösen

    Konzentration jeder einzelnen Substanz entspricht der Retention (R). Das Verhältnis der

    Konzentration in der Exspirationsluft zur gemischtvenösen Konzentration entspricht der

    Exkretion (E). In einem nächsten Schritt muss dann für jede einzelne Substanz deren

    Retention und Exkretion in Bezug zu ihrer Löslichkeit gesetzt werden. Auf diese Weise

    lässt sich mittels eines Computerprogramms die prozentuale Verteilung bestimmter

    Ventilations- /Perfusionsverhältnisse ( &VA/ &Q) kalkulieren.

    Die MIGET wurde im vorliegenden Versuch wie folgt durchgeführt: 6 inerte, in NaCl

    gelöste Substanzen (Schwefelhexafluoride, Ethan, Cyclopropan, Enfluran, Diethyläther

    und Aceton) wurden kontinuierlich über den gesamten Studienverlauf mit 4 ml·min-1

    über eine periphere Vene infundiert. Die erste Messung erfolgte 45 Minuten nach

    Beginn der Infusion am gesunden, narkotisierten Tier, um eine gleichmäßige Verteilung

    der Gase im Blut sicherzustellen. Die Exspirationsluft wurde direkt vom

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 24 -

    Beatmungsgerät in einen eigens dafür angefertigten Sammel- und Mischtank geleitet.

    Dieser war mit einer Heizvorrichtung auf Körpertemperatur angewärmt, um eine

    Kondensation von Wasserdampf und Inertgasen zu verhindern. Alle Gasproben wurden

    aus dem Gastank entnommen.

    Zu allen Messzeitpunkten wurden simultan jeweils 8 ml arteriellen und

    gemischtvenösen Blutes sowie exspiratorisches Gasgemisch mit luftdichten

    Glasspritzen (Popper & Sons, Hannover, Deutschland) abgenommen und unverzüglich

    mittels Gaschromatographie (GC 14 B, Shimadzu, Duisburg, Deutschland. Trennsäulen:

    Porapak T – Gefüllte Edelstahlsäulen, Agilent Technologies, Waldbronn, Deutschland)

    analysiert. Für die Verhältnisse von pulmonalem Blutfluss und Ventilation wurden

    folgende &VA/ &Q Bereiche definiert:

    Q& S/Q& T : &VA/ &Q= 0 - 0,005 (Shunt)

    Low V& A/Q& : &VA/ &Q = 0,005 - 0,1

    Normal V& A/Q& : &VA/ &Q = 0,1 - 10

    High V& A/Q& : &VA/ &Q = 10 - 100

    V& D/ V& T : &VA/ &Q > 100 (Totraumventilation)

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 25 -

    Die Häufigkeit bestimmter &VA/ &Q- Verhältnisse ist im folgenden bezogen auf den Anteil

    des pulmonalen Blutflusses, der diese Bereiche perfundiert ( &Qlow, &Qnormal and &Qhigh),

    dargestellt.

    Die Häufigkeit der Verteilungen wird außerdem durch das mittlere &VA/ &Q -Verhältnis

    von Perfusion und Ventilation (mean &Q, mean &VA) sowie ihre Streuung durch den

    Logarithmus der Standardabweichung von der mittleren Perfusion (log SD &Q) und

    Ventilation (logSD &VA) beschrieben. Diese Streuungsparameter berücksichtigen weder

    Shunt noch Totraumventilation.

    Zur Qualitätssicherung wurde die Remaining Sum Of Squares (RSS) zwischen

    gemessenen und berechneten &VA/ &Q -Verteilungen errechnet [55].

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 26 -

    3.3 Versuchsprotokoll

    Alle Tiere wurden wie unter 2.2.1 beschrieben vorbereitet. Sobald sich unter der

    Beatmung ein Gleichgewicht eingestellt hatte, wurden alle Daten ermittelt (Messpunkt

    BASELINE) und anschließend mit der Induktion des Lungenschadens begonnen.

    Durch wiederholte Lungenlavagen wurde ein Lungenversagen induziert [44]. Hierfür

    wurde der Endotrachealtubus diskonnektiert und über diesen auf 37 °C erwärmte

    physiologische Kochsalzlösung (jeweils 40 ml·kg-1) intratracheal appliziert. Während

    der einzelnen Lavagen war die Beatmung nie länger als eine Minute unterbrochen. Die

    Lungenlavagen wurden so oft wiederholt, bis der arterielle Sauerstoffpartialdruck

    (PaO2) bei einer inspiratorischen Sauerstofffraktion (FiO2) von 1,0 über eine Stunde

    ohne weitere Lavagen unter 100 mmHg blieb. Anschließend wurde eine weitere

    Messung aller Parameter durchgeführt (Messpunkt ALI). Die Tiere wurden danach

    randomisiert in 4 Gruppen von jeweils 6 Tieren eingeteilt:

    Kontroll-Gruppe: Keine weitere Intervention

    PGI2 -Gruppe: PGI2 25 ng·kg-1·min-1 per inhalationem

    ALM - Gruppe: ALM 1 µg·kg-1·min-1 i.v.

    PGI2+ALM-Gruppe: 25 ng·kg-1·min-1 PGI2 per inhalationem in

    Kombination mit 1 µg·kg-1·min-1 ALM i.v.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 27 -

    Die Prostacyclin-Applikation erfolgte mittels Ultraschallverneblung über den

    inspiratorischen Schenkel des Beatmungskreislaufs. Um das PGI2 (Flolan, Wellcome,

    England) in der richtigen Konzentration applizieren zu können, wurden zunächst 500 ng

    Prostacyclin in 50 ml Glycin-Pufferlösung aufgelöst und so mit physiologischer

    Kochsalzlösung verdünnt, dass die innerhalb von 30 Minuten durch den

    Ultraschallvernebler konstant vernebelte Flüssigkeitsrate der Dosierung von

    25 ng·kg-1·min-1 entsprach. Der Ultraschallvernebler vernebelte in dieser Zeit 30 ml

    Flüssigkeit. Daher wurde die Gesamtdosis von 25 ng·kg-1·min-1 auf 30 ml in einer

    Perfusorspritze aufgezogen und kontinuierlich über die 30 Minuten in die

    Verdampferkammer (Model 6302 595 E 400 E, Siemens Elema, Lund, Schweden)

    gepumpt.

    Almitrine (Euthérapie, Neuilly-sur-Seine, Frankreich) wurde in Form einer Lösung aus

    15 mg Almitrine Bismesylate, aufgelöst in 5 ml Malonsäure und unmittelbar vor der

    Verwendung mit 45 ml physiologischer Kochsalzlösung verdünnt, infundiert.

    Die Therapie wurde jeweils über einen Zeitraum von 30 Minuten durchgeführt.

    Anschließend erfolgte erneut eine Messwerterfassung (Messpunkt INTERVENTION).

    Sobald alle erforderlichen Daten erhoben waren, wurden die Tiere in tiefer Narkose mit

    einer Überdosierung Pentobarbital getötet.

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 28 -

    Versuchsablauf:

    Zeit Ablauf

    (1h)

    Vorbereitung

    des Tieres,

    Intubation,

    Narkose,

    Beatmung

    BASELINE

    (½ h)

    10±2 Lavagen

    Letzte Lavage

    1h

    Bedingung:

    PaO2 unter FiO2 = 1,0

    für 1 h < 100mmHg

    (ohne weitere Lavagen)

    ALI

    (½ h)

    Intervention: PGI2

    ALM

    PGI2 / ALM

    INTERVENTION

  • 3. Material und Methoden______________________________________________

    - 29 -

    3.4 Statistik

    Alle Messwerte sind als Mittelwert ± Standardabweichung angegeben. Die statistischen

    Berechnungen erfolgten mit Hilfe des SigmaStat Softwarepakets für Windows 5.0

    (Jandel, San Rafael, USA).

    Statistisch untersucht wurden innerhalb der Gruppen der Unterschied zwischen den

    Messpunkten ALI und INTERVENTION sowie zwischen den Gruppen PGI2, ALM

    und PGI2+ALM die Unterschiede zu den Messpunkten ALI und INTERVENTION.

    Dabei wurde zunächst eine Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt und bei statistischer

    Signifikanz der Student-Newman-Keuls-Test als Folgetest durchgeführt. P-Werte

  • 4. Ergebnisse________________________________________________________

    - 30 -

    4. Ergebnisse

    Alle 24 Tiere überlebten den Untersuchungszeitraum. Die Konzentrationen von

    Hämoglobin, MetHb und COHb blieben während des gesamten Messzeitraums bei allen

    Tieren unverändert. Nachfolgend sind alle Werte als Mittelwert ± Standardabweichung

    aufgeführt.

    Der arterielle Sauerstoffpartialdruck nach Narkoseeinleitung betrug bei der Auswertung

    aller 24 Tiere zum Messpunkt BASELINE 522±20 mmHg. Zur Erzeugung des

    experimentellen Lungenschadens mit einem PaO2 von 62±15 mmHg wurden nach der

    BASELINE -Messung bei den Tieren aller Gruppen 10±2 Lavagen durchgeführt.

    Zwischen den einzelnen Gruppen bestand kein signifikanter Unterschied der

    Messparameter zu den Messpunkten BASELINE und ALI.

    Die in der Kontrollgruppe dreißig Minuten nach Beginn des Lungenschadens

    erhobenen Parameter waren gegenüber dem Messpunkt ALI nicht signifikant verändert

    (Tabelle 1-3).

  • 4. Ergebnisse________________________________________________________

    - 31 -

    4.1 Hämodynamik

    Die hämodynamischen Messwerte der vier untersuchten Gruppen sind in Tabelle 1

    zusammengefasst (siehe Anhang). Unverändert blieben im Versuchsverlauf bei allen

    Tieren die Parameter HF, MAP, ZVD, PCWP und HZV.

    Beim Vergleich der Werte zwischen den Messpunkten ALI und INTERVENTION

    zeigte sich in der PGI2- und in der PGI2+ALM -Gruppe ein signifikanter Abfall des

    MPAP (*p

  • 4. Ergebnisse________________________________________________________

    202224262830323436

    mmHg

    MPAP zu den Messpunkten ALI undINTERVENTION

    PGI2

    Mittlerer pulmonalarterieller Druck (

    25 ng·kg-1·min-1 inhaliertem Prostacycl

    (ALM) in Gruppe 3 (n=6 Schweine) u

    Gruppe 4 (n=6).

    * p

  • 4. Ergebnisse________________________________________________________

    - 33 -

    4.2 Gasaustausch

    Die Gasaustauschparameter sind in Tabelle 2 dargestellt (siehe Anhang). Während der

    PaCO2 und der PvO2 in keiner Gruppe unter Therapie eine signifikante Veränderung

    erfuhr, kam es in allen Gruppen beim Vergleich der Werte zwischen den Messpunkten

    ALI und INTERVENTION zu einem signifikanten Anstieg des PaO2 (siehe Abbildung

    PaO2 zu den Messpunkten ALI und Intervention), des CaO2 und des CvO2 (* = p

  • 4. Ergebnisse________________________________________________________

    5565

    758595

    105115125mmHg

    PaO2 zu den Messpunkten ALI und Intervention

    PGI

    PaO2 (arterieller Sauerstoffpartiald

    25 ng·kg-1·min-1 inhaliertem Prostacy

    (ALM) in Gruppe 3 (n=6 Schweine

    Gruppe 4 (n=6). * p

  • 4. Ergebnisse________________________________________________________

    - 35 -

    4.3 MIGET

    Die MIGET Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt (siehe Anhang). &Qlow und &VD/ &VT

    veränderten sich in keiner der Gruppen. Zu einer Abnahme des Shunt ( &QS/ &QT) und einer

    Zunahme von &Qnormal kam es am Messpunkt INTERVENTION in der PGI2–Gruppe,

    in der ALM-Gruppe sowie in der PGI2+ALM-Gruppe (p

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 36 -

    5. Diskussion

    Das Ziel dieser Studie war es, zu untersuchen, ob eine Kombinationstherapie mit

    Almitrine und Prostacyclin, beim experimentellen Lungenversagen additive Effekte auf

    die Ventilations- /Perfusionsverhältnisse und damit den Gasaustausch aufweist, ohne

    dabei nachteilige Effekte auf den mittleren pulmonalarteriellen Druck (MPAP) oder den

    systemischen Blutdruck auszuüben. Die wesentlichen Ergebnisse sind, dass die

    Kombination von Almitrine und Prostacyclin zu einer Verbesserung des Gasaustausches

    führt, im Vergleich zur Wirkung von Almitrine und Prostacyclin alleine jedoch keinen

    zusätzlichen Anstieg des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes bewirkt. Der mittlere

    pulmonalarterielle Druck konnte unter der Kombinationstherapie im Vergleich zum

    Messpunkt ALI signifikant gesenkt werden. Änderungen des systemischen Blutdrucks

    wurden nicht beobachtet.

    Der bei Patienten mit ARDS zu beobachtende eingeschränkte Gasaustausch beruht in

    erster Linie auf einer Verteilungsstörung von Ventilation und Perfusion in der Lunge

    [5,6].

    Das in der vorliegenden Studie nach der von Lachmann [44] beschriebenen Methode

    eingesetzte ARDS-Modell führt zu einer wiederholbaren und standardisierbaren stabilen

    Schädigung der Lunge. Der Gasaustausch wird reduziert (der arterielle

    Sauerstoffpartialdruck fällt und der arterielle Kohlendioxidpartialdruck steigt),

    makroskopisch kommt es zu Atelektasen und mikroskopisch zu einer Schädigung und

    Desquamation des Bronchialepithels. Peribronchial kommt es zu

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 37 -

    Entzündungsvorgängen mit ödematöser Imbibition und Einwandern von

    polymorphkernigen Granulozythen und Eosinophilen. Elektronenmikroskopisch fanden

    Lachmann et al. auch Schädigungen des Alveolarepithels und stellenweise ein

    interstitielles Ödem in den Alveolarwänden [44]. Es liegen also vergleichbare

    Veränderungen vor, wie sie sich beim ARDS nachweisen lassen.

    Innerhalb der untersuchten Tiere führte das Schädigungsmodell zu einem homogenen

    Schädigungsmuster. So fanden sich in der vorliegenden Studie in allen Gruppen

    gleichartige Störungen des Ventilations-/Perfusionsverhältnisses und der daraus

    resultierenden Reduktion des Gasaustausches. Alle vier Gruppen wiesen bei

    Lungenschädigung gleiche Messwerte der Hämodynamik und des pulmonalen

    Gasaustausches auf. Die in der Kontrollgruppe zum Messpunkt INTERVENTION

    gemessenen Parameter zeigten keine Veränderungen.

    Für die meisten Medikamente werden charakteristische Zusammenhänge zwischen

    Dosis und Wirkung angegeben. Es gibt Therapieempfehlungen für Art, Dauer und

    Dosierung der Medikation. Zur Dosierung von inhalativem Prostacyclin zum Zwecke

    der selektiven Vasodilatation liegen bisher keine einheitlichen Empfehlungen vor. Dies

    hat verschiedene Ursachen. Zum einen gibt es keine Angaben über die optimale

    alveoläre Prostacyclin - Konzentration. Zum anderen gibt es noch keine standardisierten

    Applikationsformen für die inhalative Verabreichung des Prostacyclin. Schon die

    Menge des Aerosols, die während der Verneblung überhaupt den Respirationstrakt

    erreicht, variiert von Vernebler zu Vernebler zwischen 3,1±0,3% und 10,1±2,0% [45].

    Nach Zwissler et al. [46] gelangen nur 0,7 – 15 % des Aerosols aus dem

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 38 -

    Respirationstrakt in die Alveolen. Aus diesen Gründen ist es zur Zeit nicht möglich,

    verbindliche Dosis – Wirkungsbeziehungen anzugeben. In dieser Studie verwendeten

    wir eine Prostacyclin-Dosierung von 25 ng·kg-1·min-1. Diese Dosierung liegt im

    mittleren Bereich der in Studien mit ähnlichem Untersuchungsziel beschrieben

    Dosierungen (zwischen 1 und 50 ng·kg-1·min-1) [28-32] . Wir wählten diese Dosierung,

    um einerseits sicher den Effekt der Vasodilatation zu erreichen, andererseits jedoch zu

    verhindern, dass es durch eine zu hohe Dosierung zu einem Übertritt von Prostacyclin

    in schlecht belüftete Bereiche und zu einer systemischen Wirkung kommt (Spill-over-

    Effekt). In der PGI2–Gruppe konnte der therapeutische Effekt der gewählten Dosierung

    nachgewiesen werden. Das Shuntvolumen verringerte sich signifikant und der

    Gasaustausch wurde dementsprechend verbessert. Auch der mittlere pulmonalarterielle

    Druck verringerte sich. Dies entspricht den Beobachtungen, die andere Gruppen bei der

    inhalativen Applikation von Prostacyclin beschrieben haben [26 - 32]. Dennoch ist eine

    weitere Steigerung der Effekte durch eine Dosiserhöhung nicht auszuschließen.

    Auch für die Dosierung von Almitrine gibt es keine einheitlichen Empfehlungen. In

    Studien zur klinischen und experimentellen Anwendung von Almitrine in der Therapie

    des ARDS wurden Dosierungen von 1 bis 16 µg·kg-1·min-1 [39,47-52] verwendet. Um

    eine möglichst optimale Verbesserung des Gasaustausches bei einem möglichst

    geringen Anstieg des mittleren pulmonalarteriellen Druckes zu erreichen, wurde in

    früher durchgeführten Dosis-Wirkungs-Untersuchungen [47,52] die optimale Dosis von

    1 µg·kg-1·min-1 ermittelt, die dann auch in der vorliegenden Studie verwendet wurde.

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 39 -

    Wie in den Studien mit den oben genannten Dosierungen konnte auch in der

    vorliegenden Studie eine Verringerung des Shunts, eine Steigerung des arteriellen

    Sauerstoffpartialdruckes sowie die vasokonstriktionsbedingte Erhöhung des mittleren

    pulmonalarteriellen Druckes beobachtet werden.

    Die hier gewählten Dosierungen für Prostacyclin und Almitrine erbrachten in der

    Monotherapie also jeweils die erwünschten und von anderen Gruppen vorbeschriebenen

    Ergebnisse.

    Die Verteilung von Ventilation und Perfusion in der PGI2+ALM-Gruppe zeigt, dass

    eine additive Wirkung der Kombinationstherapie auf die Umverteilung des pulmonalen

    Blutflusses jedoch nicht eingetreten ist. Der Shunt konnte in dieser Gruppe zwar

    signifikant reduziert werden, die Reduktion war jedoch nicht größer als in der PGI2 –

    Gruppe und der ALM-Gruppe. Auch der Anteil der &Qnormal – Bereiche konnte durch die

    Kombinationstherapie im Vergleich zu den Monotherapien nicht signifikant erhöht

    werden. Deshalb sind auch additive Effekte auf den Gasaustausch ausgeblieben. Der

    arterielle Sauerstoffpartialdruck konnte zwar durch die Kombinationstherapie

    signifikant angehoben werden. In der PGI2+ALM-Gruppe betrug dieser am Messpunkt

    ALI 69±16 mmHg und zum Messpunkt INTERVENTION 122±49 mmHg. Verglichen

    mit dem Anstieg des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes, der zum Messpunkt

    INTERVENTION sowohl in der PGI2 –Gruppe als auch in der ALM-Gruppe erreicht

    wurde, hat die Kombinationstherapie (PGI2+ALM-Gruppe) jedoch keine signifikanten

    Verbesserungen gebracht. Auch die venöse Beimischung &QVA/ &QT konnte zwar

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 40 -

    gegenüber dem Messpunkt ALI innerhalb der PGI2+ALM-Gruppe, nicht jedoch

    gegenüber der PGI2-Gruppe oder der ALM-Gruppe signifikant reduziert werden.

    Dem Ausbleiben einer Verbesserung der Ventilations-/Perfusionsverteilung durch die

    Kombinationstherapie im Vergleich zur Monotherapie können verschiedene Ursachen

    zugrunde liegen.

    So bereitet z.B. die Dosierung der beiden Substanzen noch Schwierigkeiten. War die

    gewählte Prostacyclin-Dosierung trotz der oben genannten Erwägungen immer noch so

    groß, dass es zu einem Übertritt von PGI2 in angrenzende, nicht ventilierte Bereiche

    kam, dann wäre es auch dort zu einer Vasodilatation und somit über eine Zunahme von

    &Qlow zu einer Vergrößerung des Shunt gekommen. Dadurch wäre ein Teil der

    therapeutischen Wirkung der selektiven Vasodilatation wieder aufgehoben worden. In

    der MIGET sollte dann aber eine Zunahme von &Qlow beobachtet werden können. Dies

    war jedoch weder für die PGI2-, noch für die gesamte PGI2+ALM-Gruppe statistisch

    verifizierbar. Bei 4 Tieren der PGI2+ALM-Gruppe war jedoch eine solche

    Veränderung zum Messpunkt INTERVENTION andeutungsweise zu erkennen. Die

    Veränderungen der Ventilations-/Perfusions- ( &VA/ &Q) Verteilung während des Versuchs

    bei einem dieser 4 Tiere ist in Abbildung 2 – 4 dargestellt. Eine Zunahme von Low

    &VA/ &Q-Bereichen und des Shunts unter höheren Dosierungen wurde auch von Walmrath

    et al. [30] beobachtet und auf einen Übertritt des Prostacyclin in nicht belüftete

    Bereiche zurückgeführt. Da dieser Effekt aufgrund der gleichen Dosierung sowohl in

    der Mono- als auch in der Kombinationstherapie aufgetreten sein müsste, kann er

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 41 -

    alleine nicht ursächlich für das Ausbleiben einer weiteren Verbesserung der

    Ventilations-/Perfusionsverteilung sein.

    In nicht ventilierte Bereiche übergetretenes Prostacyclin hätte dort jedoch auch direkt

    dem Almitrine entgegengewirkt, das ja gerade in diesen Bereichen durch eine

    Verstärkung der hypoxischen Vasokonstriktion zu einer Umverteilung des Blutflusses

    und dadurch zu einer Reduktion des Shuntvolumens führen soll. Würde hier jedoch die

    vasodilatierende Wirkung des Prostacyclin gegenüber der vasokonstringierenden

    Wirkung des Almitrine überwiegen oder würden sich die Wirkungen gegenseitig

    aufheben, so könnte die Kombinationstherapie bei Überdosierung des Prostacyclin nicht

    zu einer Verbesserung des Ventilations-/Perfusionsverhältnisses gegenüber der

    Monotherapie führen. Niedrigere Dosierungen, bei denen ein Übertritt des Prostacyclin

    nicht stattfände, hätten somit eventuell auch unter den vorliegenden

    Versuchsbedingungen bessere therapeutische Erfolge sowohl in der PGI2-Gruppe als

    auch in der PGI2+ALM-Gruppe erzielen können.

    Eine weitere Ursache für das Ausbleiben einer zusätzlichen Verbesserung der

    Ventilations-/Perfusionsverteilung in der PGI2+ALM-Gruppe könnte in einer

    Verringerung der therapeutischen Potenz von Almitrine bei gleichzeitiger Anwendung

    von Prostacyclin liegen. Durch die vom Prostacyclin induzierte Vasodilatation in den

    ventilierten Bereichen kommt es zu einer Umverteilung des pulmonalen Blutflusses und

    dadurch zu einer Verbesserung des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes. Die Wirkung

    des Almitrine beruht in einer Verstärkung der hypoxischen Vasokonstriktion. Diese

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 42 -

    wiederum entsteht durch einen niedrigen arteriellen Sauerstoffpartialdruck. Wurde der

    PaO2 bereits durch die Prostacyclin–Wirkung deutlich verbessert, so könnte durch das

    Almitrine kaum eine zusätzliche Wirkung erzielt werden. Die Verteilung des

    pulmonalen Blutflusses würde dann durch das Almitrine in der Kombinationstherapie

    nur noch wenig beeinflusst. Diese Theorie könnte auch erklären, warum der mittlere

    pulmonalarterielle Druck (MPAP) in der PGI2+ALM-Gruppe in gleicher Weise

    reduziert wurde, wie in der PGI2-Gruppe. In der ALM-Gruppe stieg der mittlere

    pulmonalarterielle Druck wie erwartet weiter an. Dieser Effekt ist durch die Almitrine –

    induzierte Vasokonstriktion in der Lungenstrombahn bedingt. In der PGI2-Gruppe fiel

    der mittlere pulmonalarterielle Druck als Zeichen der Vasodilatation. Durch eine

    Kombination beider Effekte könnten sich diese gegeneinander abschwächen. So würde

    der mittlere pulmonalarterielle Druck in der PGI2+ALM-Gruppe gleich bleiben oder

    sich nur wenig verringern . Der in den Ergebnissen erkennbare deutliche Abfall des

    mittleren pulmonalarteriellen Druckes in der PGI2+ALM-Gruppe könnte durch eine

    verringerte Almitrine Wirkung zu erklären sein. Möglicherweise spiegeln diese

    Ergebnisse auch eine zu hohe Prostacyclin-Dosierung zumindest in einzelnen Tieren

    wieder. Bei Überdosierung von Prostacyclin kommt es zu einem Übertritt des PGI2 in

    andere, nicht ventilierte Lungenbereiche und dadurch auch dort zu einer Vasodilatation.

    Auch dadurch würde dann die durch Prostacyclin erzeugte Vasodilatation der Almitrine

    induzierten Vasokonstriktion überwiegen und der mittlere pulmonalarterielle Druck

    abfallen.

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 43 -

    Ein Anhalt dafür, dass eine weitere Verbesserung des Ventilations-/Perfusions-

    verhältnisses durch die Kombination von Almitrine mit einem inhalativen Vasodilatator

    dennoch zu erzielen ist, zeigen die Ergebnisse von Dembinski et al. [47]. Bei der

    Kombination von NO mit Almitrine konnten additive Effekte auf die Ventilations-

    /Perfusionsverteilung nachgewiesen werden. NO gelangt als Gas jedoch auch besser als

    ein Aerosol in einer definierten Konzentration in alle ventilierten Bereiche. Zudem wird

    es beim Eintritt in den Intravasalraum sofort an Hämoglobin gebunden und inaktiviert

    [53], so dass ein Übertritt in nicht ventilierte Bereiche und somit eine Vergrößerung des

    Shunts erschwert ist.

    Ein Hauptproblem bei der Kombinationstherapie von Almitrine und Prostacyclin ist

    somit sicherlich, die optimalen Dosierungen für beide Substanzen zu finden. Um in

    Zukunft die Forschung und den Umgang mit Prostacyclin–Aerosol auf eine einheitliche

    Grundlage zu bringen, sollte deshalb zuerst ein standardisiertes Applikationsverfahren

    entwickelt werden. Dieses Verfahren sollte sicherstellen, dass immer reproduzierbar

    gleiche Mengen des Wirkstoffes den Wirkort erreichen. Erst dann wird es eventuell

    möglich sein, Dosis – Wirkungsbeziehungen herzustellen und eine optimale Dosierung

    für Prostacyclin sowohl für die Monotherapie als auch für eventuelle

    Kombinationstherapien zu evaluieren und anzugeben. Aufgrund der großen

    individuellen Unterschiede in Verlauf und Ausprägung des ARDS wird es in der

    klinischen Anwendung jedoch wohl immer nötig sein, Prostacyclin individuell zu

    titrieren.

  • 5. Diskussion________________________________________________________

    - 44 -

    Abschließend lässt sich also sagen, dass mit einer Kombination aus Prostacyclin-

    Inhalation und Almitrine mit den hier gewählten Dosierungen in der Therapie des

    ARDS keine additive Verbesserung des pulmonalen Gasaustausches oder der

    Ventilations-/Perfusionsverteilung erzielt werden kann. Gegenüber einer Monotherapie

    mit Prostacyclin ergeben sich keine Vorteile. Gegenüber einer Monotherapie mit

    Almitrine ergibt sich der Vorteil einer Reduktion des mittleren pulmonalarteriellen

    Druckes, der in gleicher Ausprägung durch eine Monotherapie mit Prostacyclin bewirkt

    werden kann.

    Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass der klinische Einsatz einer

    Kombination aus Prostacyclin-Inhalation und Almitrine zur Therapie des ARDS zur

    Zeit nicht empfohlen werden kann.

    Eine Monotherapie mit inhalativem Prostacyclin kann eine Verbesserung des

    pulmonalen Gasaustausches und der Ventilations-/Perfusionsverteilung sowie eine

    Reduktion des mittleren pulmonalarteriellen Druckes bewirken und ist daher eine

    Therapieoption in der Behandlung des ARDS.

  • 6. Zusammenfassung__________________________________________________

    - 45 -

    6. Zusammenfassung

    Die Hauptursache für die Gasaustauschstörung bei Patienten mit einem ARDS ist eine

    &VA/ &Q- Verteilungsstörung. PGI2 und Almitrine sind Substanzen, die beide über eine

    Umverteilung des Blutflusses eine Verbesserung des Gasaustauschs in der Lunge

    bewirken. Mit der vorliegenden Studie sollte untersucht werden, ob eine

    Kombinationstherapie mit PGI2 und ALM verglichen mit einer Monotherapie eine

    weitere Verbesserung der &VA/ &Q- Verteilung beim experimentellen Lungenversagen

    bewirkt.

    24 Schweine wurden randomisiert in 4 Gruppen mit jeweils 6 Tieren eingeteilt.

    Nachdem durch wiederholte Lungenlavagen (10±2) ein experimentelles

    Lungenversagen erzeugt worden war, erhielten die Tiere für jeweils 30 Minuten

    entweder keine Therapie (Kontrollgruppe), 25 ng·kg-1·min-1 PGI2 per inhalationem, 1

    µg·kg-1·min-1 Almitrine oder eine Kombinationstherapie aus 25 ng·kg-1·min-1 PGI2 per

    inhalationem und 1 µg·kg-1·min-1 Almitrine i.v.. Gemessen wurden zu jedem Zeitpunkt

    Parameter des pulmonalen Gasaustausches und der Hämodynamik. Die &VA/ &Q

    Verteilung wurde mit Hilfe der MIGET kalkuliert. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe

    von inerten Gasen und einem 50-Kompartimente-Modell der Lunge computergestützt

    die Verteilung des Blutflusses und der Ventilation unter Berücksichtigung des

    Ventilations- /Perfusionsverhältnisses ( &VA/ &Q) kalkuliert. Die Werte wurden innerhalb

    und zwischen den Gruppen durch eine Varianzanalyse (ANOVA) verglichen und bei

    statistischer Signifikanz der Student-Newman-Keuls-Test als Folgetest durchgeführt.

  • 6. Zusammenfassung__________________________________________________

    - 46 -

    In der Kontrollgruppe blieben pulmonaler Gasaustausch, Hämodynamik und &VA/ &Q

    Verteilung unverändert. Sowohl PGI2 als auch Almitrine bewirkten bei alleiniger

    Anwendung einen Anstieg des PaO2 kombiniert mit einer Reduktion des Shunts

    ( &QS/ &QT) (p

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 47 -

    7. Literaturverzeichnis

    1. Ashbaugh DG, Bingelow DB, Petty TL, Levine BE: Acute respiratory distress in

    adults. Lancet 2:319-323; 1967

    2. Wiener-Kronish JP, Gropper MA, Matthay MA: The Adult Respiratory Distress

    Syndrome: Definition and prognosis, pathogenesis and treatment. Brit J Anaesthesia

    65:107-129; 1990

    3. Bernard GR, Artigas A, Brigham KL, Carlet J, Falke K, Hudson L, Lamy M, Legall

    JR Morris A, Spragg R:The American-European Consensus Conference on ARDS.

    Definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. Am J

    Respir Crit Care Med 149:818-24; 1994

    4. Pelosi P, Crotti S, Brazzi L, Gattioni L: Computed tomography in adult respiratory

    distress syndrome: what has it taught us ?. Eur Respir J 9:1055-1062 ; 1996

    5. Danzker DR, Brook CJ, Dehart P, Lynch JP, Weg JG: Ventilation – perfusion

    distribution in the adult respiratory distress syndrome. Am Rev Respir Dis 120:1039 –

    1052; 1979

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 48 -

    6. Ralph DD, Robertson HT, Weaver LJ, Hlastala MP, Carrico CJ, Hudson LD:

    Distribution of Ventilation and Perfusion during Positive End-Expiratory Pressure in the

    Adult Respiratory Distress Syndrome. Am Rev Respir Dis 131:54-60; 1985

    7. Zapol WM, Snider MT: Pulmonary hypertension in severe acute respiratory failure.

    N Engl J Med 296:476-480; 1977

    8. Buchardi H: New strategies in mechanical ventilation for acute lung injury. Eur

    Respir J 9:1063-1072 ; 1996

    9. Steppling H: Diagnostik der akuten respiratorischen Insuffizienz des Erwachsenen.

    Dtsch Med Wschr 112:1048-1050; 1987

    10. Kolobow T, Moretti MP, Fumagalli R, Mascheroni D, Prato P, Chen V, Joris M:

    Severe impairment in lung function induced by high peak airway pressure during

    mechanical ventilation. An experimental study. Am Rev Respir Dis 135:312-315; 1987

    11. Barber RE, Lee J, Hamilton WK: Oxygen toxicity in man. A prospective study in

    patients with irreversible brain damage. N Engl J Med 283:1478-1484; 1970

    12. Ranieri VM, Giunta F, Suter PM, Slutsky AS: Mechanical ventilation as a mediator

    of multisystem organ failure in acute respiratory distress syndrome. JAMA 284: 43-4;

    2000

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 49 -

    13. Krafft P, Fridrich P, Pernerstorfer T, et al.: The acute respiratory distress syndrome:

    definitions, severity and clinical outcome. An analysis of 101 clinical investigations.

    Intensive Care Med 22:519-529; 1996

    14. European ARDS Collaborative Working Group: Adult respiratory distress syndrome

    (ARDS): Clinicalpredictors, prognostic factors and outcome. Intensive Care Med.

    14:Suppl1 A300; 1988

    15. Milberg JA, Davis DR, Steinberg KP, Hudson LD: Improved survival of patients

    with acute respiratory distress syndrome (ARDS): 1983-1993. JAMA 273:306-309;

    1995

    16. Rossaint R, Lewandowski K, Pappert D, Slama K, Falke K: Therapie des akuten

    Lungenversagens. Teil 1: Heutige therapeutische Strategien einschließlich des

    extrakorporalen Gasaustausches. Anaesthesist 43:298-308; 1994

    17. Rouby JJ, Fusciardi J, Bourgain JL, Viars P: High-frequency jet ventilation in

    postoperative respiratory failure: determinants of oxygenation. Anesthesiologie 59:281-

    287; 1983

    18. Rossaint R, Pappert D, Gerlach H, Falke K: Therapie des akuten Lungenversagens.

    Teil 2: Erste klinische Erfahrungen mit neuen therapeutischen Strategien. Anaesthesist

    43:364-375; 1994

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 50 -

    19. Moncada S, Gryglewski JR, Bunting S, Vane JR: An enzyme isolated from arteries

    transforms prostaglandin endoperoxides to an unstable substance that inhibits platlet

    aggregation. Nature (London) 263:663-665; 1976

    20. Johnson RA, Morton DR, Kinner JH, Gorman RR, McGuire JC, Sun FF, Whittaker

    N, Vane JR: The chemical structure of prostaglandin X (prostacyclin). Prostaglandins

    12:915-928; 1976

    21. Moncada S, Vane JR: Pharmacology and endogenous roles of prostaglandin

    endoperoxides, thromboxan A2, and prostacyclin. Pharmacol Rev 30: 293-331; 1978

    22. Kadowitz PJ, Chapnik BM, Feigen LP, Hyman AL, Nelson PK, Spannhake EW:

    Pulmonary and systemic vasodilator effects of the newly discovered prostaglandin,

    PGI2. J Appl Physiol 45: 408-13; 1978

    23. Rubin LJ, Groves BM, Reeves JT, Frosolono M, Handel F, Cato AE: Prostacyclin-

    induced acute pulmonary vasodilation in primary pulmonary hypertension. Circulation

    66: 334-8; 1982

    24. Radermacher P, Santak B, Wüst HJ, Tarnow J, Falke KJ: Prostacyclin and right

    ventricular function in patients with pulmonary hypertension associated with ARDS.

    Intensive Care Med 16:227-232; 1990

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 51 -

    25. Radermacher P, Santak B, Wust HJ, Tarnow J, Falke KJ: Prostacyclin for the

    treatment of pulmonary hypertension in the adult respiratory distress syndrome: Effects

    on pulmonary capillary pressure and ventilation-perfusion distributions. Anesthesiology

    72:238-244; 1990

    26. Welte M, Zwissler B, Habazettl H, Messmer K: PGI2Aerosol versus Nitric Oxide

    for Selective Pulmonary Vasodilation in Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction. Eur

    Surg Res 25:329-340; 1993

    27. Bein T, Pfeifer M, Riegger GA, Taeger K: Continuous intraarterial measurement of

    oxigenationduring aerolized prostacyclin administration in severe respiratory failure

    [letter]. N Engl J Med 331(5):335-6; 1994

    28. Walmrath d, Schneider T, Pilch J, Grimminger F, Seeger W: Aerolised prostacyclin

    in adult respiratory distress syndrome. Lancet 342:961-62; 1993

    29. Zobel G, Dacar D, Rödl S, Friehs I: Inhaled Nitric Oxide versus Inhaled

    Prostacyclin and Intravenous versus Inhaled Prostacyclin in Acute Respiratory Failure

    with Pulmonary hypertension in Piglets. Pediatr Res 38:139-204; 1995

    30. Walmrath D, Schneider T, Pilch J, Schermuly R, Grimminger F, Seeger W: Effects

    of Aerolized Prostacyclin in Severe Pneumonia. Impact of Fibrosis. Am J Crit Care

    Med 151:724-30; 1995

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 52 -

    31. Pappert D, Busch T, Gerlach H, Lewandowski K, Radermacher P, Rossaint R:

    Aerolized Prostacyclin versus Inhaled Nitric Oxide in Children with Severe Acute

    Respiratory Distress Syndrome. Anesthesiology 82:1507-1511; 1995

    32. Walmrath D, Schneider T, Schermuly R, Olschewski H, Grimminger F, Seeger W:

    Direct Comparison of Inhaled Nitric Oxide and Aerolized Prostacyclin in Acute

    Respiratory Distress Syndrome. Am J Respir crit Care Med 153:991-6; 1996

    33. Sergysels R, Etien JL, Schandevyl W: Functional evaluation of a new analeptic drug

    (Vectarion) in patients with chronic hypoxemia and hypercapnia. Acta Tuberc Pneumol

    Belg 69:237-46; 1978

    34. Prefaut C: Effects produced on gas exchange by oral acute administration of

    almitrine. Bull Eur Physiopathol Respir 16:238-9; 1980

    35. Tenaillon A, Labrousse J, Longchal J, Bahloul F, Lissac J: Effects of almitrine on

    PaO2 in chronic obstructive pulmonary disease with constant ventilation. Intensive Care

    Med 6:64; 1980

    36. Prost JF, Jardin F, Desfond P, Ozier Y, Leroy M, Margairaz A: Almitrine in adult

    respiratory distress syndrome (ARDS): improvement of pulmonary gas exchange. Eur J

    Resp Dis 63: 83 ; 1982

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 53 -

    37. Reyes A, Lopez-Messa JB, Alonso P: Almitrine in Acute Respiratory Failure.

    Effects on Pulmonary Gas Exchange and Circulation. Chest 91:388-393; 1987

    38. Melot C, Naeije R, Rothschild T, Mertens P, Mols P, Hallemans R: Improvement in

    ventilation – perfusion matching by almitrine in COPD. Chest 83:528-33; 1983

    39. Reyes A, Roca J, Rodriguez-Roisin R, MmHges A, Ussetti P, Wagner PD: Effect of

    Almitrine on Ventilation – Perfusion Distribution in Adulte Respiratory Distress

    Syndrome. Am Rev Respir Dis 137:1062-1067; 1988

    40. Romaldini H, Rodriguez-Roisin R, Wagner PD, West JB: Enhancement of Hypoxic

    Pulmonary Vasoconstriction by Almitrine in the Dog. Am Rev Respir Dis 128:188-293;

    1983

    41. Chen L, Miller FL, Clarke WR, Clerque FX, Marshall C, Marshall BE: Low-dose

    almitrine bismesylate enhances hypoxic pulmonary vasoconstriction in closed-chest

    dogs. Anesth Analg 71:475-83; 1990

    42. Gottschall EB, Fernyak S, Wuertemberger G, Voelkel N: Almitrine mimics hypoxic

    vasoconstriction in isolated rat lungs. Am J Physiol 263:H383-H391; 1992

    43. Wagner PD, Saltzman HA, West JB: Measurement of continuous distributions of

    ventilation-perfusion ratios: theory. J Appl Physiol 36(5):588-599; 1974

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 54 -

    44. Lachmann B, Robertson B, Vogel J: In vivo lung lavage as an experimental model

    of the respiratory distress syndrome. Acta Anaesthesiol Scand 24:231-236; 1980

    45. Thomas SHL, O´Doherty MJ, Page CJ, Treacher DF, Nunan TO: Delivery of

    Ultrasonic Nebulized Aerosols to a Lung Model during Mechanical Ventilation. Am

    Rev Respir Dis 148:872-877; 1993

    46. Zwissler B, Welte M, Messmer K: Inhaled vasodilatatory drugs and gases. Curr

    Opin Anaesth 8:557-564; 1995

    47. Dembinski R, Max M, Lopez F, Kuhlen R, Sünner M, Rossaint R: Effecst of inhaled

    nitric oxide in combination with almitrine on ventilation-perfusion distributions in

    experimental lung injury. Intensive Care Med.: 26(2):221-8;2000

    48. Gallart L, Lu Q, Puybasset L, Rao GSU, Coriat P, Rouby J-J: Intravenous almitrine

    combined with inhaled nitric oxide for acute respiratory distress syndrome. Am J Respir

    Crit Care Med 158: 1770-1777 ;1998

    49. Thorens JB, Jolliet P, Chevrolet JC: Prolonged treatment with almitrine for

    refractory hypoxemia in adult respiratory distress syndrome. Chest 105: 1579-1580;

    1994

  • 7. Literaturverzeichnis_________________________________________________

    - 55 -

    50. Prost JF, Desche P, Jardin F, Margairaz A: Comparison of the effects of intravenous

    almitrine and positive end-expiratory pressure on pulmonary gas exchange in adult

    respiratory distress syndrome. Eur Respir J 4: 683-687; 1991

    51. B’Chir A, Mebazaa A, Losser MR, Romieu M, Payen D: Intravenous almitrine

    bismesylate reversibly induces lactic acidosis and hepatic dysfunction in patients with

    acute lung injury. Anesthesiology 89: 823-830; 1998

    52. Sommerer A, Kaisers U, Dembinski R, Bubser HP, Falke KJ, Rossaint R: Dose-

    dependent effects of almitrine on hemodynamics and gas exchange in an animal model

    of acute lung injury. Intensive Care Med 26: 434-441; 2000

    53. Gibson QH, Roughton FJW: The kinetics of equilibria of the reactions of nitric

    oxide with sheep hemoglobin. J Physiol 136:507-526; 1957

    54. Habler O, Kleen M, Zwissler B, Pusch R, Welte M, Vogelmeier C, Kempter B,

    Krombach F, Messmer K: Inhalation of prostacyclin (PGI2) for 8 hours does not

    produce signs of acute pulmonary toxicity in healthy lambs. Intensive Care Med

    22:426-433; 1996

    55. Wagner PD, Saltzmann HA, West JB: Measurement of continuous

    distributions of ventilation-perfusion ratios: theory. J Appl Physiol

    36: 588-99; 1974

  • 8. Anhang

    8.1 Tabellen

    Tabelle 1: Hämodynamik (Mittelwerte ± Standardabweichung)

    Kontrolle (n=6) PGI2 (n=6) ALM (n=6) PGI2 + ALM (n=6)

    Base ALI INT Base ALI INT Base ALI INT Base ALI INT

    HF [Schläge·min-1] 92±14 99±7 96±8 86±11 97±17 90±14 90±13 86±21 81±22 95±5 92±11 85±7

    MAP [mmHg] 109±9 105±8 102±14 103±8 92±10 92±7 101±10 90±7 95±15 120±11 105±12 101±15

    MPAP [mmHg] 16±1 35±3 35±3 17±1 36±3 29±4*B 19±2 30±5 33±4*AC 16±1 34±2 27±3*B

    ZVD [mmHg] 5±2 7±2 6±3 6±1 8±2 8±2 8±2 9±1 8±1 7±1 8±1 7±1

    PCWP [mmHg] 8±3 8±2 8±2 7±1 8±3 8±3 10±2 9±2 9±4 8±2 9±2 9±1

    HMV [l·min-1] 5.2±1.0 4.4±0.8 4.1±0.7 4.4±1.0 4.6±1.4 4.0±1.1 4.3±0.7 3.8±1.1 3.2±1.0 5.4±0.6 4.4±0.9 3.8±1.0

    Hämodynamik zu den Messpunkten BASELINE (Base), ALI und nach 30 Minuten (Intervention = INT) ohne spezielle Therapie (C) in der Kontrollgruppe 1 (n=6 Schweine),

    Behandlung mit 25 ng·kg-1·min-1 inhaliertem Prostacyclin (PGI2) in Gruppe 2 (n=6 Schweine), mit 1 µg·kg-1·min-1 Almitrine i.v. (ALM) in Gruppe 3 (n=6 Schweine) und mit der

    Kombination aus Prostacyclin und Almitrine (PGI2+ALM) in Gruppe 4 (n=6). HF: Herzfrequenz, MAP: Mittlerer Arterieller Druck, MPAP: mittlerer pulmonalarterieller Druck,

    ZVD: Zentral Venöser Druck, PCWP: Pulmonal-kapillärer Verschlußdruck, HZV: Herzzeitvolumen. * p

  • Tabelle 2: Gasaustausch (Mittelwerte ± Standardabweichung)

    Kontrolle (n=6) PGI2 (n=6) ALM (n=6) PGI2 + ALM (n=6)

    Base ALI INT Base ALI INT Base ALI INT Base ALI INT

    PaO2 [mmHg] 511±9 55±9 57±9 529±15 63±14 103±28* 525±27 60±19 99±42* 521±25 69±16 122±49*

    PaCO2 [mmHg] 34±6 54±7 59±6 33±0 57±7 57±6 33±3 50±6 52±12 35±3 56±6 59±4

    PvO2 [mmHg] 60±4 36±6 37±6 64±12 38±6 51±11 62±7 35±10 41±9 59±6 41±7 51±9

    CaO2 [ml·dl-1] 13.0±1.0 8.3±1.7 8.6±1.9 12.2±0.9 8.0±1.5 10.0±1.2* 12.2±1.4 8.7±2.0 10.9±1.4* 12.9±0.5 8.7±1.6 10.4±1.2*

    CvO2 [ml·dl-1] 10.1±1.0 4.7±1.5 4.7±1.7 9.2±1.5 4.2±1.3 6.1±1.6* 10.3±1.4 5.0±1.7 6.8±1.5* 10.3±0.9 5.2±1.9 6.6±.1.7*

    &QVA/ &QT [%] 6±3 56±8 54±8 5±2 51±13 35±9* 7±3 51±15 34±12* 5±2 49±11 34±10*

    Gasaustausch zu den Messpunkten BASELINE (Base), ALI und nach 30 Minuten (INTERVENTION = INT) ohne spezielle Therapie (C) in der Kontrollgruppe (n=6 Schweine),

    Therapie mit 25 ng·kg-1·min- inhaliertem Prostacyclin (PGI2) in Gruppe 2 (n=6 Schweine), mit 1 µg·kg-1·min-1 Almitrine i.v. (ALM) in Gruppe 3 (n=6 Schweine) und mit der

    Kombination aus Prostacyclin und Almitrine (PGI2+ALM) in Gruppe 4 (n=6). PaO2: arterieller Sauerstoffpartialdruck, PaCO2: arterieller Kohlendioxidpartialdruck, PvO2:

    gemischtvenöser Sauerstoffpartialdruck, CaO2: arterieller kapillärer Sauerstoffgehalt, CvO2: gemischtvenöser kapillärer Sauerstoffgehalt, &QVA/ &QT: venöse Beimischung. * p

  • Tabelle 3: MIGET (Mittelwerte ± Standardabweichung)

    Kontrolle, n=6 PGI2 (n=6) ALM (n=6) PGI2 + ALM (n=6)

    Base ALI INT Base ALI INT Base ALI INT Base ALI INT

    &QS/ &QT [%] 3±1 56±10 56±10 3±3 48±14 38±11* 3±2 52±17 34±14* 3±2 51±10 37±10* &Qlow [%] 9±3 7±7 8±10 7±11 6±5 11±9 2±4 2±4 7±11 8±5 10±5 17±9

    &Qnormal [%] 88±4 37±8 36±7 90±11 46±15 52±18* 95±5 46±19 59±23* 89±6 39±10 46±11*

    Mean &Q [l·min-1] 0.56±0.11 0.90±0.49 1.11±0.82 0.61±0.18 0.80±0.31 0.54±0.26 0.55±0.05 1.55±0.62 1.01±0.48 0.57±0.11 0.53±0.33 0.36±0.15

    LogSD &Q 1.30±0.23 1.68±0.90 1.53±1.00 0.83±0.59 1.59±0.71 1.63±0.84 0.56±0.43 0.90±0.59 1.11±0.90 1.20±0.48 1.98±0.32 2.05±0.27

    &VD/ &VT [%] 56±4 66±2 66±3 58±5 66±7 70±2 63±6 64±8 65±9 54±5 68±8 69±2

    Mean &VA [l·min-1] 0.99±0.01 2.20±0.74 2.56±0.97 0.93±0.25 2.02±0.66 1.61±0.51 0.72±0.17 2.32±0.58 2.17±0.81 0.93±0.14 1.44±0.32 1.39±0.48

    LogSD &VA 0.44±0.08 0.43±0.08 0.45±0.11 0.46±0.16 0.57±0.21 0.54±0.25 0.38±0.12 0.44±0.12 0.52±0.15 0.38±0.05 0.38±0.07 0.44±0.07

    MIGET Daten zu den Messpunkten BASELINE (Base), ALI und nach 30 Minuten (INTERVENTION = INT) ohne spezielle Therapie (C) in der Kontrollgruppe 1 (n=6 Schweine),

    Therapie mit 25 ng·kg-1·min- inhaliertem Prostacyclin (PGI2) in Gruppe 2 (n=6 Schweine), mit 1 µg·kg-1·min-1 Almitrine i.v. (ALM) in Gruppe 3 (n=6 Schweine) und mit der

    Kombination aus Prostacyclin und Almitrine (PGI2+ALM) in Gruppe 4 (n=6). &QS/ &QT: pulmonaler Shunt, &Qlow = Anteil des pulmonalen Blutflusses, der Bereiche mit geringer

    Perfusion (low &VA/ &Q Areale) durchströmt, &Qnormal Anteil des pulmonalen Blutflusses, der Bereiche mit normaler Perfusion (normal &VA/ &Q Areale) durchströmt, Mean &Q = mittlerer

    Blutfluß ( &QS/ &QT ausgeschlossen), Log SD &Q= log der Standartabweichung des pulmonalen Blutflusses ( &QS/ &QT ausgeschlossen), &VD/ &VT = Totraum Ventilation, Mean &VA = mittlere

    Ventilation ( &VD/ &VT ausgeschlossen), Log SD &VA = log der Standartabweichung der Ventilation ( &VD/ &VT ausgeschlossen). * p

  • 8. Anhang___________________________________________________________

    - 59 -

    8.2 Abbildungen

    Abbildung 1: Ventilations-/Perfusionsverteilung bei jeweils einem repräsentativen Tier

    aus jeder Gruppe zum Messpunkt Intervention, ohne Therapie in der Kontroll-Gruppe,

    mit 25 ng·kg-1·min-1 Prostacyclin per inhalationem in der PGI2-Gruppe, mit 1 µg·kg-

    1·min-1 Almitrine intravenös in der ALM-Gruppe und 25ng·kg-1·min-1 inhaliertes

    Prostacyclin kombiniert mit 1 µg·kg-1·min-1 intravenösem Almitrine in der PGI2 +

    ALM-Gruppe. Unabhängig von der Art der Intervention fand sich eine Reduktion des

    Shunt durch eine Umverteilung des Blutflusses hin zu besser ventilierten Bereichen. Die

    Todraumventilation blieb nahezu unverändert.

    Shunt: Blutfluss zu Lungenbezirken mit &VA/ &Q = 0

    Totraumventilation ( &VD/ &VT): Belüftung von Lungenbezirken mit &VA/ &Q > 100.

  • 8. Anhang___________________________________________________________

    - 60 -

    Perfusion Ventilation [l ·min-1]

    Abb. 1

    0 0.01 0.1 1 10 100 8

    0.2

    0

    0.6

    0.4

    0.2

    0

    0.6

    0.4

    0.2

    0

    0.6

    0.4

    0.2

    0

    0.6

    0.4

    Kontrolle

    Prostacyclin

    Almitrine

    Prostacyclin + Almitrine

    Shunt : 48 %

    VD/VT :69 %

    Perfusion Ventilation

    Shunt : 30 %

    VD/VT :67 %

    Perfusion Ventilation

    Shunt : 29 %

    VD/VT :72 %

    Perfusion Ventilation

    Shunt : 31 %

    VD/VT :70 %

    Perfusion Ventilation

  • 8. Anhang___________________________________________________________

    - 61 -

    Abbildung 2 – 4: Ventilations-/Perfusionsverteilung bei einem Tier aus der PGI2 +

    ALM-Gruppe.

    Bei diesem Tier (sowie bei 3 anderen Tieren der gleichen Gruppe) fiel unter der

    Kombinationstherapie eine Zunahme des pulmonalen Blutflusses in Arealen mit einem

    Ventilations-/Perfusionsverhältnis = 0,005 – 0,1 (Q& low ) auf. Diese Veränderung könnte

    durch einen Übertritt von PGI2 in angrenzende, nicht ventilierte Bereiche (Spill over)

    bedingt sein. Es käme dann auch in diesen Bereichen zu einer Vasodilatation und somit

    zu einer Vergrößerung des Shunt. Ein Spill over würde also die Wirksamkeit des PGI2

    reduzieren. (siehe auch unter Diskussion)

    Shunt: Blutfluß zu Lungenbezirken mit &VA/ &Q = 0

    Totraumventilation ( &VD/ &VT): Belüftung von Lungenbezirken mit &VA/ &Q > 100.

  • 8. Anhang___________________________________________________________

    - 62 -

    Abb. 2: Ventilations-/Perfusionsverteilung bei einem Tier zum Messpunkt BASELINE

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    0.01 0.1 1.0 10 1000 ∞

    VA/Q ratio· ·

    VD/VT: 53 %· ·

    Shunt: 4 %

    Perfusion

    Ventilation

    BaselinePerfusionVentilation[l/min]

  • 8. Anhang___________________________________________________________

    - 63 -

    Abb. 3: Ventilations-/Perfusionsverteilung bei einem Tier zum Messpunkt ALI

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    0.01 0.1 1.0 10 100 0 ∞

    V A /Q ratio · ·

    Perfusion

    Ventilation

    Perfusion Ventilation [l/min]

    V D /V T : 67 % · · Shunt: 42 %

    ALI

  • 8. Anhang___________________________________________________________

    - 64 -

    Abb. 4: Ventilations-/Perfusionsverteilung bei einem Tier zum Messpunkt INTERVENTION unter Kombinationstherapie mit Almitrine und PGI2 (PGI2 + ALM)

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    0.01 0.1 1.0 10 100 0 ∞

    V A /Q ratio · ·

    Perfusion

    Ventilation

    Perfusion Ventilation [l/min]

    V D /V T : 70 % · · Shunt: 31 %

    Kombinierte PGI2-Inhalation und intravenöses Almitrine (PGI2 + ALM)

  • 9. Danksagung

    Ich danke Herrn Prof. Dr. med. R. Rossaint für die Möglichkeit, in seiner Klinik zu

    promovieren sowie für die Übernahme des Referates.

    Herrn Professor Dr. med. H. Hörnchen danke ich für die Übernahme des Koreferates.

    Herrn PD Dr. Martin Max danke ich für die Überlassung des Themas und die

    Möglichkeit, in seiner Arbeitsgruppe an das wissenschaftliche Arbeiten herangeführt zu

    werden. Trotz der Belastungen des klinischen Alltages hat er die Zeit gefunden, uns bei

    der Durchführung der Versuche zu unterstützen. Jederzeit war er für Fragen und

    Diskussionen offen und gab Anregungen, die zum Gelingen dieser Arbeit maßgeblich

    beigetragen haben.

    Herrn Dr. Rolf Dembinski danke ich für die Organisation und Koordination der

    Versuchsabläufe sowie für die vielen Verbesserungs- und Korrekturvorschläge, die in

    diese Arbeit eingeflossen sind. Auch bei der statistischen Auswertung der gewonnenen

    Daten war er mir eine sehr große Hilfe.

    Dank gilt auch Herrn Frank Lopèz für die Planung, Durchführung und Berechnung der

    MIGET – einer Technik, die wohl nur er so richtig durchschaute. Neben dieser sehr

    umfangreichen und arbeitsintensiven Tätigkeit hat er uns immer noch tatkräftig bei der

    Durchführung der Versuche unterstützt und durch seine fröhliche Art häufig für gute

    Laune gesorgt.

    Die Umsetzung der durchgeführten Tierversuche wäre ohne die hervorragende

    Zusammenarbeit mit dem Team von Univ.-Prof. Dr. W. Küpper aus dem

    Zentrallaboratorium für Versuchstiere nicht möglich gewesen. Allen Mitarbeitern

    möchte ich hierfür herzlich danken.

  • 10. Lebenslauf

    Persönliche Daten Name: Roland Kurth geboren am: 17. Februar 1974 in: Stolberg/Rheinland Konfession: römisch katholisch Familienstand: ledig Eltern: Vater: Dr. med. Michael Kurth Mutter: Katharina Kurth, geb. Dautzenberg, Schulausbildung 1980 - 1984 Grundschule Glarum, Gemeinde Schortens 1984 - 1986 Orientierungsstufe der Franziskusschule Wilhelmshaven 1986 - 1990 Realschule der Franziskusschule Wilhelmshaven 1990 - 1993 Cäciliengymnasium Wilhelmshaven Abschluss: Abitur Grundwehrdienst 07/ 1993 – 06/ 1994 Sanitätsdienst der Marine Hochschulausbildung 10/ 1994 – 07/ 1996 Vorklinisches Studium an der RWTH Aachen 09/ 1996 Ärztliche Vorprüfung 10/ 1996 – 04/ 2000 Klinisches Studium an der RWTH Aachen 09/ 1997 Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung 03/ 2000 Zweiter Abschnitt der Ärztlichen Prüfung 04/ 2000 – 04/ 2001 Praktisches Jahr im Knappschaftskrankenhaus Bardenberg 05/ 2001 Abschluss des Studiums 07/ 2001 – 12/2002 Arzt im Praktikum in der Neurologischen Klinik am

    Medizinischen Zentrum Kreis Aachen, Betriebsteil Bardenberg

    Seit 01/ 2003 Assistenzarzt in der Neurologischen Klinik am Medizinischen Zentrum Kreis Aachen, Betriebsteil Bardenberg

    AbkürzungenInhaltsverzeichnis1. EinleitungProstacyclin1.2 Almitrine

    2. Fragestellung3. Material und Methoden3.1 Tierpräparation3.2 Datenerfassung3.2.1 Hämodynamik3.2.2 Blutgase3.2.3 MIGET

    3.3 VersuchsprotokollBASELINEALIINTERVENTION

    3.4 Statistik

    4. Ergebnisse4.1 HämodynamikGasaustauschMIGET

    5. Diskussion6. Zusammenfassung7. Literaturverzeichnis8. Anhang8.1 Tabellen8.2 Abbildungen

    9. Danksagung10. Lebenslauf