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Verlag: Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft Service GmbH35392 Gießen · Frankfurter Str. 89 · Tel.: 06 41/ 2 44 66 · Fax: 06 41/ 2 53 75e-mail:

II Inhaltsverzeichnis 1.4. Physiologische Parameter ...

88 V. Diskussion dass in dieser Zeit noch keine Messungen stattfinden können. Die hyperakute Phase der fokalen zerebralen Ischämie stellt somit ei

V. Diskussion 89Prozedur sehr zeitaufwendig und der exakte Zeitpunkt der Okklusion der A. cerebri media ist schwer zu bestimmen. Dies limitiert die

90 V. Diskussion entwickelte Technik zu einer schnellen und zuverlässigen Okklusion der A. cerebri media führt. Im Gegensatz zu früheren in-bore-O

V. Diskussion 91somit nicht dazu dienen, die Pathophysiologie des Schlaganfalls unter den Voraussetzungen der Ischämie und Reperfusion zu studiere

92 V. Diskussion kontrollierten klinischen Studien ein signifikanter Effekt auf das Outcome von Schlaganfallpatienten dokumentiert werden. Die Urs

V. Diskussion 93dieser Technik entfaltet Dizocilpin einen hochsignifikanten neuroprotektiven Effekt. Es ist daher anzunehmen, dass in der Vergangen

VI. Zusammenfassung 95VI. Zusammenfassung Der Schlaganfall stellt in den westlichen Industrieländern nach Herz-Kreislauf- und Tumorerkrankungen d

96 VI. Zusammenfassung Hypothalamusschädigungen und eine pathologische Hyperthermie. Dizocilpin führte hier zu keiner signifikanten Infarktredukt

VI. Zusammenfassung 97In-bore-Okklusionen sind prinzipiell mit der etablierten Fadentechnik möglich. Dieses Verfahren ist jedoch technisch komplizi

Inhaltsverzeichnis III IV. ERGEBNISSE ...

VII. Summary 99VII. Summary Stroke is the third leading cause of death followed by ischemic heart disease and cancer and the leading cause of adult

100 VII. Summary drugs. This typical side-effect of the established suture-technique could be avoided by using the new macrosphere model. Further

VII. Summary 101scanner. The complication rate was considerably low (11%) and comparable to the application of this model under normal conditions.

VIII. Anhang 103VIII. Anhang 1. Materialien 1.1. Allgemeine Chemikalien und Lösungsmittel ♦ Isotonische NaCl-Lösung 0,9 % (B. Braun AG, Melsungen)

104 VIII. Anhang breiter wurde. Im Anschluss wurden die Fäden genau auf eine Länge von 3 cm gekürzt. Danach wurden sie mit Silikon (Provil novo L

VIII. Anhang 1051.5.3. Magnetresonanztomographie ♦ Atemdrucksonde ♦ Hard- und Software:  Silicon Graphics-Rechner  Paravision 2.1. ♦ Kernspintomog

106 VIII. Anhang 2. Abkürzungen A. Arterie AA. Arterien ADC apparent diffusion coefficient (Diffusionskoeffizient des Wassers) AMPA α-Amino

IX. Literaturverzeichnis 107IX. Literaturverzeichnis 1. Agnati LF ZM, Kurosawa M. A new model of focal brain ischemia based on the intracerebral i

IV Inhaltsverzeichnis VIII. ANHANG...

108 IX. Literaturverzeichnis 14. Benveniste H, Hedlund LW, Johnson GA. Mechanism of detection of acute cerebral ischemia in rats by diffusion-wei

IX. Literaturverzeichnis 10928. Cohen HP WA, Jacobson RL. Catecholamine content of cerebral tissue after occlusion or manipulation of middle cerebra

110 IX. Literaturverzeichnis 41. Engelhorn T DA, Kastrup A, Beaulieu C, de Crespigny A, Forsting M, Moseley ME, Faraci FM. Decompressive craniec

IX. Literaturverzeichnis 111occupying effect in rat stroke models using magnetic resonance imaging. Stroke. 2004;35:Ss.566-571. 55. Gill R FA, Woodr

112 IX. Literaturverzeichnis 68. He Z, Yamawaki T, Yang S, Day AL, Simpkins JW, Naritomi H. Experimental model of small deep infarcts involving t

IX. Literaturverzeichnis 11383. Kogure K BR, Scheinberg P, Reinmuth OM. Energy metabolites and water content in rat brain during early stage of deve

114 IX. Literaturverzeichnis 97. Löffler G. Elektronentransport und oxidative Phosphorylierung. In: Löffler G PP (Hersg.). Biochemie und Pathobi

IX. Literaturverzeichnis 115111. Monaghan DT BR, Cotman CW. The excitatory amino acid receptors: their classes, pharmacology, and distinct propertie

116 IX. Literaturverzeichnis 124. Padosch SA VP, Böttiger BW. Neuronale Apoptose nach zerebraler Ischämie. Anaesthesist. 2001;50:Ss.905-920. 125.

IX. Literaturverzeichnis 117138. Saper CB. Neurobiological basis of fever. Ann N Y Acad Sci. 1998;856:Ss.90-4. 139. Sato PH HE. Tirilazad protects

I. Einleitung 1I. Einleitung 1. Hintergrund Der Schlaganfall ist nach Herz-Kreislauf- und Tumorerkrankungen die dritthäufigste Todesursache in

118 IX. Literaturverzeichnis 153. Takano K, Tatlisumak T, Bergmann AG, Gibson DG, 3rd, Fisher M. Reproducibility and reliability of middle cerebr

IX. Literaturverzeichnis 119166. Yang G CP, Chen SF, Babuna OA, Simon RP, Weinstein PR. Reduction of vasogenic edema and infarction by MK-801 in rat

X. Danksagung 121X. Danksagung Ich danke allen, die mir bei der Durchführung dieser Arbeit behilflich waren, insbesondere: • Herrn Prof. Dr. med.

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2 I. Einleitung Zur Akutbehandlung ist lediglich die systemische Thrombolyse mit rtPA (rekombinanter „tissue-type“ Plasminogen Aktivator) zugelass

I. Einleitung 3spielen tierexperimentelle Studien eine Schlüsselrolle und fungieren als Bindeglied zwischen Grundlagenforschung und klinischer An

4 I. Einleitung beeinflussen oder verfälschen.94,106,171 Der Hypothalamusinfarkt mit der daraus resultierenden Hyperthermie tritt beim Menschen ni

II. Literaturübersicht 5II. Literaturübersicht 1. Einsatz von Nagern in der experimentellen Schlaganfallforschung Zur Induktion fokaler zerebr

6 II. Literaturübersicht nahezu rechtwinklige Knickung aus der Horizontalen in die Vertikale aufweist und das gesamte Rautenhirn von den beiden Gr

II. Literaturübersicht 72.3. Intrakranielle Gefäßversorgung Die intrakranielle vaskuläre Anatomie sowie die Aufteilung der Gefäßterritorien sind

Bibliografische Informationen der Deutschen BibliothekDie Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;Deta

8 II. Literaturübersicht der A. cerebri anterior und durch mehrere kleinere Arterien des intrakraniellen Abschnitts der A. carotis interna versorg

II. Literaturübersicht 9Ausbreitung der Infarktzone. Tierexperimentelle und einzelne klinische Studien deuten darauf hin, dass etwa 50 bis 70% de

10 II. Literaturübersicht Abb.5: Die postischämische Kaskade 3.2.1. Exzitotoxizität und Periinfarktdepolarisation Die Exzitotoxi

II. Literaturübersicht 11aktiviert werden und so kationspezifische Kanäle öffnen können. Zu Ihnen zählen der NMDA (N-Methyl-D-Aspartat)-Rezeptor,

12 II. Literaturübersicht Depression“ tritt in sehr unterschiedlichen Intervallen in der ipsilateralen Hemisphäre auf und führt zu einer erhöhten

II. Literaturübersicht 13unterschiedlicher Enzyme, wie Proteasen, Phospholipasen, Endonukleasen oder NO-Synthasen. Diese Enzyme bewirken wiederum

14 II. Literaturübersicht freien Radikale. Diese Radikale führen dann zur direkten Schädigung von Proteinen, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten, DNA un

II. Literaturübersicht 15Der Anstieg der induzierbaren Stickstoffmonoxidsynthase ist zwölf Stunden nach Beginn der Ischämie nachzuweisen und erre

16 II. Literaturübersicht 4. Der NMDA-Rezeptor und die NMDA-Antagonisten Die Glutamat-vermittelte Exzitotoxizität spielt in der Frühphase der post

II. Literaturübersicht 17 Abb.6: Schematische Zeichnung des NMDA-Rezeptors mit seinen Bindungsstellen Eine Reihe von bereits im klini

Aus der Kerckhoff-Klinik Bad Nauheim und dem Universitätsklinikum Giessen, Klinik für Neurologie Betreuer: Prof. Dr. G. Bachmann Eingereicht über d

18 II. Literaturübersicht Antagonisten kaum Nebenwirkungen. Memantin wirkt wie das physiologische Magnesium, ist jedoch darüber hinaus in der Lage

II. Literaturübersicht 195. Techniken zur Induktion fokaler zerebraler Ischämien an der Ratte Zur Induktion fokaler zerebraler Ischämien an der

20 II. Literaturübersicht unzureichende Einführungstiefe des Fadens)81,89,115, in der Induktion subarachnoidaler Blutungen (durch Gefäßperforation

II. Literaturübersicht 215.1.3. Mikrosphärenmodell Das Mikrosphärenmodell wurde zum ersten Mal von Kogure et al83 im Jahre 1974 beschrieben. Bei

22 II. Literaturübersicht 5.1.5. Arachidonat-induziertes-Thrombose-Modell Dieses Mikroembolisationsmodell wurde 1975 von Furlow und Bass eingeführ

II. Literaturübersicht 23gelegenen kleinen und kleinsten Gefäße sowie kortikaler Venen kritisiert. Dieses Modell wird heute nur noch selten einge

24 II. Literaturübersicht 5.2.5. Okklusion mittels Kauterisierung Dieses Modell zur Infarktinduktion wurde von Bederson et al11 entwickelt. Nach e

II. Literaturübersicht 25Die Schnittorientierung der MRT-Bilder ist -im Gegensatz beispielsweise zur Computertomographie- variabel und erlaubt so

26 II. Literaturübersicht gleichzeitig kompensatorisch weitgestellten Gefäßen. Vaskuläres (arterielles) Enhancement kann schon wenige Minuten nach

II. Literaturübersicht 27Ischämie-bedingte Versagen der Adenosin-Triphosphat (ATP)-Pumpe zurückzuführen ist. Dies lässt sich durch die diffusions

28 II. Literaturübersicht perfundierten Gefäßen aufgrund der magnetischen Eigenschaften „fließender“ Protonen.43,69,147 Grundsätzlich unterscheide

II. Literaturübersicht 296.2. Die MRT-Morphologie des Rattengehirns 6.2.1. T2-gewichtete Bildgebung Die Schnittführung durch das Gehirn kann in

30 II. Literaturübersicht 6.2.2. MR-Angiographie Die MR-Angiographie erlaubt die nicht-invasive Darstellung der basalen Hirnarterien der Ratte. Mi

III. Material und Methoden 31III. Material und Methoden 1. Allgemein 1.1. Versuchstiere Für das Versuchsvorhaben wurden männliche Sprague-Dawley-

32 III. Material und Methoden der Karotisbifurkation). Anschließend wurde der Okkluder mit einer Ligatur fixiert und der noch herausstehende Antei

III. Material und Methoden 331.3.3. Makrosphärenmodell – Permanenter Verschluss der A. cerebri media Analog zum Fadenmodell erfolgten der Hautschn

34 III. Material und Methoden Nach Beendigung der Narkose wurden die Tiere bis zur vollständigen Wiedererlangung des Bewusstseins gewärmt und dana

III. Material und Methoden 351.4.2. Blutgase und Blutdruck Die Blutproben wurden mit einem Blutgasanalysegerät (Chiron Diagnostics 865, Bayer) an

36 III. Material und Methoden 1.5.2. Der Magnetresonanztomograph Die Halterung wurde dann in einem linearpolarisierenden Volumenresonator mit ein

III. Material und Methoden 37abgeleitet, die eine präzise Beurteilung der Positionierung ermöglichen. Bei der dazu verwendeten RARE -Technik handel

Mit Genehmigung des Fachbereichs Veterinärmedizin der Justus-Liebig-Universität Giessen Dekan: Prof. Dr. Manfred Reinacher 1. Berichter

38 III. Material und Methoden 1.5.3.4. T2-Bildgebung Die T2-Relaxationszeit wurde mit Hilfe einer CPMG (Carr Purcell Meiboom Gill) Spinecho-Sequen

III. Material und Methoden 39Abb.14: Fehlen der Extension der linken Vorderpfote als Zeichen einer linksseitigen Hemiparese bei Infarzierung der re

40 III. Material und Methoden Lage geradeaus zu laufen und zeigten eine charakteristische Gangabweichung nach links. In schweren Fällen liefen die

III. Material und Methoden 41 5. Schicht ermittelt und genau protokolliert. Wenn eine oder mehrere Kugeln den A. cerebri media-Hauptstamm blockier

42 III. Material und Methoden Dehydrogenase und der mitochondrialen Enzyme mit dem Tod der Zelle erlischt und so dieses Gewebe ungefärbt bleibt. D

III. Material und Methoden 431.8. Statistische Auswertung Zur statistischen Auswertung wurden folgende Testverfahren herangezogen und mit Hilfe der

44 III. Material und Methoden 2.1. Experiment I: Neuroprotektionsstudie mit Dizocilpin 2.1.1. Ziel Durch den direkten Vergleich zwischen dem Ma

III. Material und Methoden 452.1.2. Studienablauf Die Tiere wurden zunächst narkotisiert. Nach Erreichen der Operationstoleranz wurde die rektal

46 III. Material und Methoden Abb.20: TTC-Färbung: Hirninfarkt im Versorgungsgebiet der A. cerebri media mit Beteiligung des Hypothalamus (Pfeil).

III. Material und Methoden 472.2.2. Versuchsgruppeneinteilung In dieser Studie wurden die Tiere in drei Versuchsgruppen mit je zehn Tieren eingetei

48 III. Material und Methoden mit der 4. Blutentnahme beendet wurde. Nach Operationsende wurden die Tiere in tiefer Narkose durch eine Dekapitatio

III. Material und Methoden 49 Fehlende Okklusion des A. cerebri media-Hauptstammes auf der Angiographie nach 24 Stunden in den permanenten Okklusi

50 III. Material und Methoden 2.3. Experiment III: Verschluss der A. cerebri media innerhalb des Kernspintomographen („In-bore-Okklusion“) 2.3.1.

III. Material und Methoden 51Ligaturen und der Verschluss der Wunde mit einer fortlaufenden Hautnaht. Die Körperkerntemperatur, der arterielle Blut

52 III. Material und Methoden ADC und T2-Relaxationszeit wurden in regions of interest (ROI) unter Verwendung der Bildverarbeitungssoftware ermitt

III. Material und Methoden 532.3.6. Datenanalyse und statistische Auswertung Um die Veränderungen des ADC und der T2-Relaxationszeit über die Zeit

IV. Ergebnisse 55IV. Ergebnisse 1. Experiment I: Neuroprotektionsstudie mit Dizocilpin 1.1. Ausschlussrate Im Rahmen dieser Studie mussten

56 IV. Ergebnisse 3637383940vor MCAO 0.25h 3h 6h 24hZeit [h]Temperatur [°C]Gruppe I (Fadenmodell mitHypothalamusinfarkt)Gruppe II (Makrosphärenmod

IV. Ergebnisse 571.3. Klinische Befunde Alle Tiere erwachten 5 bis 15 Minuten nach Ende der Narkose. 15 Tiere starben zwischen 6 und 24 Stunden nac

Meinen Eltern und Michael

58 IV. Ergebnisse führten durch Blockade der distalen A. carotis interna und der A. communicans posterior zu einem funktionellen Verschluß. In Gru

IV. Ergebnisse 59Gruppe I- Fadenmodell (mit Hypothalamusinfarkt)01020304050607080gesamtesLäsionsvolumen corticalesLäsionsvolumensubcorticalesLäsion

60 IV. Ergebnisse Das Vorhandensein eines Hypothalamusinfarktes, wobei die Ergebnisse der Gruppen I und III zusammengefasst wurden, korrelierte si

IV. Ergebnisse 61

62 IV. Ergebnisse 2.2.2. Klinisch-neurologischer Befund Alle Tiere erwachten 5 bis 10 Minuten nach Beendigung der Operation. Der klinische Score

IV. Ergebnisse 63In der Gruppe II (permanentes Fadenmodell) wurde bei allen Tieren eine Hypothalamusschädigung nachgewiesen. In Gruppe I (Reperfusi

64 IV. Ergebnisse ACABAAChAHTAMCAMCAICA Abb.31: Verschluss der A. cerebri media mit dem permanenten Fadenmodell: MR-Angiographie (links), Schemaze

IV. Ergebnisse 6501020304050600 10203040506070MRT (%)TTC (%) Abb.33: Korrelation der anhand der TTC-Färbung und der MRT-Bildge

66 IV. Ergebnisse Bei der postmortalen Inspektion wurden bei zwei Tieren (je ein Tier in Gruppe I und II) subarachnoidale Blutungskomplikationen

IV. Ergebnisse 67 Score Befund der arteriellen Angiographie Befund der T2- gewichteten Sequenz Postmortale Inspektion Temperatur Befund der TTC-Fä

68 IV. Ergebnisse Abb.36: Diffusionsgewichtetes MRT (ADC-map) 150 Minuten nach Ischämieinduktion. Rechts: Deutliche Demarkierung eines frischen

IV. Ergebnisse 69-4-3-2-101-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160Zeit [min]ADC [Seitendifferenz]CORTEXSUBCORTEX Abb.37: Dif

70 IV. Ergebnisse Minuten nach Ischämieinduktion gestartet wurde, signifikant an (p<0.01). Im weiteren Verlauf kam es zu einem kontinuierlichen

IV. Ergebnisse 713.5. Klinisch-neurologischer Befund Fünf Stunden nach der Injektion der Makrosphären hatten sich die Tiere vollständig von der Nar

V. Diskussion 73V. Diskussion 1. Einleitung Die Behandlung des akuten Schlaganfalls stellt in der modernen Medizin ein noch immer weitgehend un

74 V. Diskussion sukzessiven Absterben der Nervenzellen – es kommt zu einer Ausbreitung der Infarktzone. Tierexperimentelle und einzelne klinische

V. Diskussion 75induzierte Toxizität begrenzen, Substanzen, die freie Radikale binden und die moderate Hypothermie seien hier als Beispiele genannt

76 V. Diskussion der anterioren oder vertebrobasilären Zirkulation, Hauptstammverschlüsse, Astverschlüsse, lakunäre Infarkte, Grenzzoneninfarkte,

V. Diskussion 771. Laser-Doppler-Messungen haben gezeigt, dass trotz vermeintlich korrekter Platzierung des Okkluders vorzeitige Reperfusionen vork

Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis I. EINLEITUNG ...

78 V. Diskussion Dies soll zu einem direkten MCA-Hauptstammverschluss führen und gleichzeitig einen Verschluss der A. hypothalamica vermeiden.50

V. Diskussion 79Thromben führen kann.85,105,129 Ferner kann es durch eine Dislokation des Fadens zu unerwünschten, vorzeitigen Reperfusionen kommen

80 V. Diskussion Ein Schaden des Hypothalamus wurde konstant im permanenten Okklusionsmodell der A. cerebri media mit der Fadentechnik (Gruppe II)

V. Diskussion 81Einbringung des Fadens. MR-angiographisch war jedoch kein Gefäßverschluss zu erkennen. Bei einer genauen Betrachtung der T2-gewicht

82 V. Diskussion 4. Zusammenhang zwischen Hypothalamusinfarkten und Hyperthermie Dass Hypothalamusinfarkte zu einem pathologischen Anstieg der Kö

V. Diskussion 83Gruppe II tatsächlich auf der Vermeidung von Hypothalamusschädigungen und nicht etwa auf der geringfügig anderen Operationstechnik

84 V. Diskussion Diese anatomischen Gegebenheiten erklären die bemerkenswerte Ischämieresistenz des Hypothalamus und das Fehlen der Hyperthermie b

V. Diskussion 85behandelt wurden, signifikant geringere Infarktgrößen (p<0,025).106 Diese Ergebnisse und die vorliegende Studie zeigen, dass die

86 V. Diskussion Ein Anstieg der Körpertemperatur wird auch häufig bei Schlaganfallpatienten beobachtet und verschlechtert die Prognose.64 Bei die

V. Diskussion 87die Nebenwirkungen des Fadenokklusionsmodells eine Reihe aussichtsreicher Substanzen falsch-negativ getestet und daher nicht weiter