TY  - THES
A1  - Schmidt, Johannes
T1  - Die Beteiligung der Peroxisomen-Proliferator-aktivierten Rezeptoren α und γ am zweiten Fenster der Desfluran-induzierten Präkonditionierung
T1  - Participation of the peroxisome-proliferator-activated receptors α and γ in the second window of desflurane-induced preconditioning
N2  - Der perioperative Myokardinfarkt ist eine der Hauptursachen perioperativer Morbidität und Mortalität, wobei bis zu 40% der Patienten an einem akuten Ereignis versterben. Eine der Hauptaufgaben der anästhesiologischen Forschung besteht daher in der Entwicklung neuer, verbesserter Strategien sowohl in der Erkennung und Prophylaxe als auch in der Therapie perioperativer Myokardischämien. In einer wegweisenden Studie zeigten Kersten et al. 1997 erstmals einen kardioprotektiven Effekt für volatile Anästhetika: Die Verabreichung von Isofluran vor der Induktion eines Ischämie-Reperfusions-Schadens (I/R-Schaden) führte zu einer signifikanten Reduktion der resultierenden Infarktgröße. Diese kardioprotektiven Eigenschaften wurden in der Folge auch für andere volatile Anästhetika aufgezeigt, ebenso wie die Induktion eines zweiten Fensters der Präkonditionierung (SWOP) beginnend 24h post-donum. Essentielle molekulare Mechanismen der protektiven Signalkaskade sind hierbei u.a. eine gesteigerte Synthese von Prostaglandinen sowie die erhöhte Produktion von Stickstoffmonoxid (NO). Vergleichbare NO-abhängige, kardioprotektive Wirkungen zeigen sich ebenso für Agonisten der Peroxysomen-Proliferator-aktivierten Rezeptoren (PPAR) α und γ. Die PPAR sind Transkriptionsfaktoren, die nach Liganden-vermittelter Aktivierung (u.a. 15d-Prostaglandin J2, 15d-PGJ2) ihre Wirkungen entfalten. Daher testeten wir die Hypothese, dass das zweite Fenster der Desfluran-induzierten Präkonditionierung durch eine erhöhte Produktion von 15d-PGJ2 mit der nachfolgenden Aktivierung von PPAR α und γ vermittelt wird. Die Experimente wurden in einem etablierten in-vivo Herzinfarktmodell des Kaninchens durchgeführt. Männliche weiße Neuseeland-Kaninchen wurden randomisiert 6 Gruppen zugeteilt. Alle Tiere erhielten eine 30-minütige Okklusion der linken Koronararterie (KAO) gefolgt von einer 3-stündigen Reperfusion. Zwei Gruppen erhielten entweder Desfluran (1.0 MAC, DES) oder Raumluft (Kontrolle, KON) 24h vor KAO. In weiteren Gruppen erhielten die Tiere den PPARα-Antagonisten GW6471 oder den PPARγ-Antagonisten GW9662, jeweils alleine (GW6471 bzw. GW9662) oder in Kombination mit vorheriger Desfluranapplikation (DES+GW6471 bzw. DES+GW9662). Die Infarktgröße (IS/AAR) wurde nach Bestimmung des Ischämieareals (AAR) und des Infarktareals (IS) gravimetrisch nach TTC-Färbung ermittelt. Sechs identische Gruppen wurden instrumentiert zur Entnahme des Herzens und anschließender Analyse der PPAR-DNA-Bindungsaktivität sowie der Gewebekonzentrationen von 15d-PGJ2 und NO mittels spezifischer Assays. Als Ergebnis zeigte sich eine signifikant reduzierte Herzinfarktgröße (DES 42,2±3,1%* vs. KON 61,8±2,8%; *p<0,05) 24h nach der Applikation des volatilen Anästhetikums. Dieser kardioprotektive Phänotyp war begleitet von einer erhöhten PPAR-DNA-Bindungsaktivität (DES 289,9±33RLU* vs. KON 102,9±18RLU, *p<0,05), als auch erhöhten Gewebskonzentrationen von 15d-PGJ2 (DES 224,4±10,2pg/ml* vs. KON 116,9±14,2pg/ml) und NO (DES 14,9±0,7μM* vs. KON 5,4±0,7μM). Unter spezifischer pharmakologischer Blockade von PPARα oder PPARγ kam es zum Verlust dieser protektiven Effekte, wobei sowohl die Infarktgrößenreduktion (DES+GW6471 60,0±2,8% bzw. DES+GW9662 56,5±2,9%), als auch die Elevation der PPAR-DNA-Bindungsaktivität (DES+GW6471 128,1±20,9RLU bzw. DES+GW9662 91,2±31RLU) und der myokardialen NO Konzentrationen (DES+GW6471 5,7±0,3μM bzw. DES+GW9662 5,9±0,9μM) aufgehoben wurde. Unbeeinflusst von der Blockade der PPAR blieb der durch Desfluran erhöhte 15d-PGJ2-Spiegel (DES+GW6471 199,5±8,1pg/ml* und DES+GW9662 179,0±11,7pg/ml*; p<0,05 vs. KON). Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass das zweite Fenster der Desfluran-induzierten Präkonditionierung durch die Aktivierung der PPARα und γ vermittelt wird. Die Applikation von Desfluran scheint hierbei durch die erhöhte Produktion von 15d-PGJ2 eine Signalkaskade in Gang zu setzen, welche nicht nur in der Aktivierung von PPARα und PPARγ resultiert, sondern ebenso durch die konsekutiv erhöhte myokardiale Verfügbarkeit von NO die Kardioprotektion vermittelt.
N2  - The perioperative myocardial infarction is one of the main causes of perioperative morbidity and mortality. Up to 40% of the patients suffer death from an acute cardiac event. Therefore, one of the aims in anesthesiologic research is the development of new and improved strategies in the recognition, prevention and treatment of perioperative myocardial ischemia. A ground-breaking study was published by Kersten et al. in 1997, demonstrating a cardioprotective effect of volatile anesthetics. The administration of Isoflurane before inducing an Ischemia/Reperfusion (I/R) injury led to a significant reduction of the resulting myocardial infarct size. Consecutively, different volatile anesthetics proved to yield cardioprotective qualities and to additionally induce a second window of cardioprotection (SWOP), beginning 24h post administration. In this case, essential molecular mechanisms of the protective signaling cascade are an increased synthesis of prostaglandins as well as an augmented production of nitrous oxide (NO). Agonists of the peroxisome-proliferator-activated receptors (PPAR) α and γ develop similar NO-dependent cardioprotective effects. These PPAR belong to the family of transcription factors and unfold their actions after activation by a ligand, e.g. 15d-prostaglandin J2 (15d-PGJ2). So we tested the hypothesis, that the second window of desflurane-induced cardioprotection is mediated by the augmented production of 15d-PGJ2 and the consecutive activation of PPAR α and γ. The experiments were carried out using an established in-vivo model of myocardial infarction of the rabbit. Male New-Zealand white rabbits were randomly divided into six groups. All animals received a 30-minute occlusion of the left coronary artery (CAO) followed by a 3-hour reperfusion. Two groups either received Desflurane (1.0 MAC, DES) or air (Control, CON), respectively, 24 hours before CAO. The residual four groups received the PPARα-antagonist GW6471 or the PPARγ-antagonist GW9662 in combination with preliminary application of either Desflurane (DES+GW6471 and DES+GW9662) or air (GW6471 and GW9662). After identification of the area-at-risk (AAR) and the area of infarction (IS) via TTC-staining (2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) the infarct size as percentage of the AAR (IS/AAR) could be gravimetrically determined. Six identical groups were instrumented for rapid excision of the heart and subsequent analysis of the PPAR-DNA-binding-activity and the tissue concentrations of 15d-PGJ2 and NO. Application of Desflurane resulted in a significant reduced infarct size (DES 42.2±3.1%* vs. CON 61.8±2.8%, *p<0.05). This cardioprotective effect was accompanied by an increased PPAR-DNA-binding-activity (DES 289.9±33RLU* vs. CON 102.9±18RLU, *p<0.05) as well as increased concentration of 15d-PGJ2 (DES 224.4±10.2pg/ml* CON vs. 116.9±14.2pg/ml, *p<0.05) and NO (DES 14.9±0.7μM* vs. CON 5.4±0.7μM, *p<0.05). The specific pharmacological inhibition of PPARα and PPARγ lead to the abrogation of the protective effects concerning the IS (DES+GW6471 60.0±2.8% and DES+GW9662 56.5±2.9%, respectively) as well as the PPAR-DNA-binding-activity (DES+GW6471 128.1±20.9RLU and DES+GW9662 91.2±31RLU, respectively) and the myocardial concentration of NO (DES+GW6471 5.7±0.3μM and DES+GW9662 5.9±0.9μM, respectively). Unaffected by the inhibition, the level of 15d-PGJ2 maintained its desflurane-induced elevation (DES+GW6471 199.5±8.1pg/ml* and DES+GW9662 179.0±11.7pg/ml*, *p<0.05 vs. CON). In summary, the results of the experiments demonstrate that the second window of desflurane-induced preconditioning is mediated by the activation of the PPAR α and γ. Via the augmented production of NO, Desflurane seems to elicit a signaling cascade resulting not only in activation of the PPAR α and γ but also in the subsequent elevation of myocardial NO-content which lastly mediates the cardioprotection.
KW  - Präkonditionierung
KW  - Desfluran
KW  - Myokardprotektion
KW  - Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor
KW  - preconditioning
KW  - desflurane
KW  - cardioprotection
KW  - peroxisome-proliferator-activated receptor
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-57320
ER  -