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Die vorliegende Studie untersuchte den Effekt von Levosimendan auf die mitochondriale Funktionen im Herzmuskel, insbesondere im Zusammenhang mit dem Ischämie/Reperfusions-Schaden. Methoden: In der Studie wurde ein retrogrades Langendorff-Modell verwendet, um die Auswirkungen von Levosimendan, dem Ischämie/Reperfusions-Schaden sowie deren Kombination auf die mitochondrialen Funktionen im Herzmuskel zu untersuchen. Dazu wurden vier verschiedene Gruppen von Rattenherzen entsprechend den experimentellen Bedingungen perfundiert, und ihre Funktionen wurden analysiert. Ergebnisse: Der Ischämie/Reperfusions-Schaden beeinträchtigte die myokardiale Ventrikelfunktion. Zusätzlich wurde eine Hypopolarisation des mithochondrialen Membranpotentials in den mit Levosimendan oder Ischämie behandelten Gruppen festgestellt. Die ATP-Synthese in den Gruppen mit Levosimendan und Ischämie war reduziert. Schlussfolgerung: Levosimendan zeigt signifikante Einflüsse auf die Atmungsfunktion der mitochondrialen Komplexe IV und V sowie auf das Membranpotential. Diese Phänomene könnten einem mito-K+ ATP-abhängigen Mechanismus zugrunde liegen. Obwohl Levosimendan während des Ischämie/Reperfusionsschadens eine protektive Wirkung hinsichtlich einer Ca2+- Überlastung aufweist, bleibt der kumulative Einfluss der beeinträchtigten ATP-Generierung auf die gesamte Myokardfunktion zu klären.
Bei 5555 Patienten des Würzburger Zentrums für operative Medizin wurden Sterberisiken und assoziierte Faktoren nach Bypass- oder Aortenklappen-OP beschrieben. Eine Risikovorhersage war frühzeitig, sogar tageweise möglich, und nicht (wie bisher) mit Blick auf den 30. postoperativen Tag. Das stärkste Risiko ist ein fehlender Entlassungs-Sinusrhythmus, gefolgt von einer schweren präoperativen Einschränkung (ASA) und einem erhöhten Kreatinin, gefolgt vom kardiogenen anamnestischen Schock, vom zerebrovaskulären Ereignis, der Notwendigkeit von Frischplasma, von einer respiratorischen Insuffizienz, aber auch der Notwendigkeit mechanischer Kreislaufunterstützung. Hochprädiktiv war auch ein kürzlich stattgefundener Myokardinfarkt und eine Angina Pectoris in Ruhe. Liegen bis 4 dieser Ereignisse vor, so zeigt sich das Mortalitätsrisiko als statistisch normal (Verlauf der Grundgesamtheit): Es steigt je Woche nach OP um etwa 1% auf rund 5% nach 4 Wochen an. Bestehen 5 oder 6 Risiken, so erhöht sich das Sterberisiko deutlich: Es steigt um +10% je weitere Woche an und erreicht etwa 40% in der 4. postoperativen Woche. Ab 7 oder mehr erfüllte Risiken nimmt das Sterberisiko drastisch zu. Es erhöht sich um +20% je weitere Woche und kumuliert nach 3 Wochen auf rund 70%. Festzuhalten ist: Bis 4 Risiken ergibt sich je weitere Woche +1% Mortalitätsrisiko, ab 5 Risikofaktoren +10%, ab 7 und mehr Risikofaktoren finden sich je Woche nach der OP ein um +20% erhöhtes Sterberisiko. Diese Erkenntnisse wurden verwendet, um einen Risikoscore zu konstruieren. Die Einzelrisiken werden summiert, d.h. man betrachtet das Risiko als erfüllt oder nicht, und zählt. Das tageweise Risiko ist graphisch ablesbar und ist für die klinische Routine verwendbar, für Studien (Risikostratifizierung) oder für das präoperative Aufklärungsgespräch. Neu ist, dass dieser Score im klinischen Verlauf angepaßt werden kann, wenn neue Risikofaktoren auftreten hinzukommen oder Faktoren therapiebedingt wegfallen.
Die bikuspide Aortenklappe ist als häufigster angeborener Klappenfehler bei Erwachsenen eine relevante Diagnose nicht nur im Fachgebiet der Herz-Thorax-Chirurgie. Etwa die Hälfte aller Patienten mit dieser Klappenanomalie entwickelt im Verlauf eine aneurysmatische Dilatation der thorakalen aszendierenden Aorta, was auch bikuspide Aortopathie genannt wird. Dieses Aneurysma kann anhand seiner Lokalisation in verschiedene Phänotypen unterteilt werden. Bis heute sind sowohl bei der Erforschung der Entstehung der bikuspiden Aortopathie als auch bei deren Therapie noch viele Fragen offen und es fehlt an klaren Leitlinien, um einen individualisierten Behandlungsansatz für den einzelnen Patienten bereitstellen zu können.
Ziel unserer Studie war es, durch Vergleiche klinischer Parameter die aktuell angewendete Praxis der chirurgischen Therapie zu evaluieren sowie Ansatzpunkte für zukünftige individuellere Risikoabschätzung herauszuarbeiten. Hierfür untersuchten wir Patienten, die an einem Aneurysma der aszendierenden Aorta operiert worden waren, aufgeteilt nach Patienten mit bikuspiden und trikuspiden Klappen.
Präoperativ stellten wir folgende signifikante Unterschiede fest: Bikuspide Patienten waren jünger, wiesen öfter arterielle und pulmonale Hypertonie auf, zeigten geringere Aneurysma-Durchmesser und hatten häufiger eine stenotische Klappe als trikuspide Patienten. Für alle Patienten zeigte sich eine Korrelation von Aortenwurzel-Durchmesser und BSA.
Im unmittelbar postoperativen Verlauf fand sich hinsichtlich der Komplikationen und 30-Tage-Mortalität ein ähnlich guter Outcome für beide Klappenmorphologien sowie die verschiedenen angewendeten Operationsverfahren. Eine bikuspide Aortenklappe kann daher aktuell nicht per se als Faktor für ein erhöhtes perioperatives Risiko gesehen werden und die derzeitige klinische Praxis ist für die betroffenen Patienten eine sichere Vorgehensweise.
Multiorgan recovery in a cadaver body using mild hypothermic ECMO treatment in a murine model
(2023)
Background
Transplant candidates on the waiting list are increasingly challenged by the lack of organs. Most of the organs can only be kept viable within very limited timeframes (e.g., mere 4–6 h for heart and lungs exposed to refrigeration temperatures ex vivo). Donation after circulatory death (DCD) using extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) can significantly enlarge the donor pool, organ yield per donor, and shelf life. Nevertheless, clinical attempts to recover organs for transplantation after uncontrolled DCD are extremely complex and hardly reproducible. Therefore, as a preliminary strategy to fulfill this task, experimental protocols using feasible animal models are highly warranted. The primary aim of the study was to develop a model of ECMO-based cadaver organ recovery in mice. Our model mimics uncontrolled organ donation after an “out-of-hospital” sudden unexpected death with subsequent “in-hospital” cadaver management post-mortem. The secondary aim was to assess blood gas parameters, cardiac activity as well as overall organ state. The study protocol included post-mortem heparin–streptokinase administration 10 min after confirmed death induced by cervical dislocation under full anesthesia. After cannulation, veno-arterial ECMO (V–A ECMO) was started 1 h after death and continued for 2 h under mild hypothermic conditions followed by organ harvest. Pressure- and flow-controlled oxygenated blood-based reperfusion of a cadaver body was accompanied by blood gas analysis (BGA), electrocardiography, and histological evaluation of ischemia–reperfusion injury. For the first time, we designed and implemented, a not yet reported, miniaturized murine hemodialysis circuit for the treatment of severe hyperkalemia and metabolic acidosis post-mortem.
Results
BGA parameters confirmed profound ischemia typical for cadavers and incompatible with normal physiology, including extremely low blood pH, profound negative base excess, and enormously high levels of lactate. Two hours after ECMO implantation, blood pH values of a cadaver body restored from < 6.5 to 7.3 ± 0.05, pCO2 was lowered from > 130 to 41.7 ± 10.5 mmHg, sO2, base excess, and HCO3 were all elevated from below detection thresholds to 99.5 ± 0.6%, − 4 ± 6.2 and 22.0 ± 6.0 mmol/L, respectively (Student T test, p < 0.05). A substantial decrease in hyperlactatemia (from > 20 to 10.5 ± 1.7 mmol/L) and hyperkalemia (from > 9 to 6.9 ± 1.0 mmol/L) was observed when hemodialysis was implemented. On balance, the first signs of regained heart activity appeared on average 10 min after ECMO initiation without cardioplegia or any inotropic and vasopressor support. This was followed by restoration of myocardial contractility with a heart rate of up to 200 beats per minute (bpm) as detected by an electrocardiogram (ECG). Histological examinations revealed no evidence of heart injury 3 h post-mortem, whereas shock-specific morphological changes relevant to acute death and consequent cardiac/circulatory arrest were observed in the lungs, liver, and kidney of both control and ECMO-treated cadaver mice.
Conclusions
Thus, our model represents a promising approach to facilitate studying perspectives of cadaveric multiorgan recovery for transplantation. Moreover, it opens new possibilities for cadaver organ treatment to extend and potentiate donation and, hence, contribute to solving the organ shortage dilemma.
Background
The impact of sex hormones on right and left auricular contractile apparatus function is largely unknown. We evaluated the impact of sex hormones on left and right heart contractility at the level of myocardial filaments harvested from left and right auricles during elective coronary artery bypass surgery.
Methods
150 patients (132 male; 18 female) were enrolled. Preoperative testosterone and estradiol levels were measured with Immunoassay. Calcium induced force measurements were performed with left- and right auricular myofilaments in a skinned fiber model. Correlation analysis was used for comparison of force values and levels of sex hormones and their ratio.
Results
Low testosterone was associated with higher top force values in right-sided myofilaments but not in left-sided myofilaments for both sexes (p = 0.000 in males, p = 0.001 in females). Low estradiol levels were associated with higher top force values in right-sided myofilaments (p 0.000) in females and only borderline significantly associated with higher top force values in males (p 0.056). In females, low estradiol levels correlated with higher top force values in left sided myofilaments (p 0.000). In males, higher Estradiol/Testosterone ratio (E/T ratio) was only associated with higher top force values from right auricular myofilaments (p 0.04) In contrast, in females higher E/T ratio was associated with lower right auricular myofilament top force values (p 0.03) and higher top force values in left-sided myofilaments (p 0.000).
Conclusions
This study shows that patients’ comorbidities influence left and right sided contractility and may blur results concerning influence of sex hormones if not eliminated. A sex hormone dependent influence is obvious with different effects on the left and right ventricle. The E/T ratio and its impact on myofilament top force showed divergent results between genders, and may partially explain gender differences in patients with cardiovascular disease.
Background
Left atrial appendage (LAA) is the origin of most heart thrombi which can lead to stroke or other cerebrovascular event in patients with non-valvular atrial fibrillation (AF). This study aimed to prove safety and low complication rate of surgical LAA amputation using cut and sew technique with control of its effectiveness.
Methods
303 patients who have undergone selective LAA amputation were enrolled in the study in a period from 10/17 to 08/20. The LAA amputation was performed concomitant to routine cardiac surgery on cardiopulmonary bypass with cardiac arrest with or without previous history of AF. The operative and clinical data were evaluated. Extent of LAA amputation was examined intraoperatively by transoesophageal echocardiography (TEE). Six months in follow up, the patients were controlled regarding clinical status and episodes of strokes.
Results
Average age of study population was 69.9 ± 19.2 and 81.9% of patients were male. In only three patients was residual stump after LAA amputation larger than 1 cm with average stump size 0.28 ± 0.34 cm. 3 patients (1%) developed postoperative bleeding. Postoperatively 77 (25.4%) patients developed postoperative AF (POAF), of which 29 (9.6%) still had AF at discharge. On 6 months follow up only 5 patients had NYHA class III and 1 NYHA class IV. Seven patients reported with leg oedema and no patient experienced any cerebrovascular event in early postoperative follow up.
Conclusion
LAA amputation can be performed safely and completely leaving minimal to no LAA residual stump.
Die extrakorporale Membranoxygenierung ist ein seit Jahrzehnten etabliertes Verfahren, Patienten trotz kardialem und/oder pulmonalem Versagen ein zeitbegrenztes Überleben zu ermöglichen. Obgleich sich an den Grundzügen der Herangehensweise bis heute wenig verändert hat, konnte diese Hochrisikotherapie mithilfe der Entwicklung blutschonenderer Materialien und der Verwendung verbesserter Pumpen und Oxygenatoren zunehmend effizienter gestaltet werden.
Durch eine Überlebensanalyse aller ECMO-Patienten der Datenbank der Klinik für Tho-rax-, Herz- und Thorakale Gefäßchirurgie des Universitätsklinikums Würzburg zwischen 2015 und 2018 (172 Fälle) sollten unabhängige Risikofaktoren für ein negatives Outcome der Therapie identifiziert werden. Insbesondere den Laborparametern während der ersten 72 Stunden am System galt hierbei ein besonderes Augenmerk, aber auch Vorerkrankun-gen, Komplikationen, Substitutionen während der Therapie und weitere Parameter wurden für jeden Patienten individuell ermittelt und tabellarisch festgehalten.
Insgesamt verstarben davon 125 Patienten (72,7%), 47 Patienten (27,3%) überlebten und konnten entlassen werden. Bei 24 der 125 verstorbenen Patienten (14%) konnte zwar ein Weaning vom System erfolgreich durchgeführt werden (>24h), sie verstarben jedoch während des anschließenden stationären Aufenthaltes.
Bei den präinsertionell erhobenen Parametern waren der BMI und der Euroscore II bei verstorbenen Patienten signifikant höher, ebenso wie die Cross-Clamp-Zeit und der SO-FA-Score.
Für die Laborwerte an ECMO ergaben sich für den Serumlaktatspiegel und die Throm-bozytenanzahl der Patienten die signifikantesten Unterschiede. Auch andere Laborparame-ter erwiesen sich in beiden Gruppen als signifikant unterschiedlich: Insbesondere der Quick Wert der überlebenden Patienten war zu Beginn signifikant höher. Auch der Fibri-nogenspiegel der Gruppe der überlebenden Patienten lag ab der 12 Stunden Marke signi-fikant höher.
Verstorbene Patienten erhielten mehr Blutpräparate als Überlebende. Außerdem führte ein dialysepflichtiges Nierenversagen im Laufe der Therapie zu signifikant schlechterem Out-come.
Wider Erwarten waren während der Therapie auftretende Blutungskomplikationen nicht mit schlechterem Outcome assoziiert. Jedoch konnte bei Auftritt von Thromben im Sys-tem, die einen Austausch des Oxygenators/ECMO-Systems nötig machten, sowie Magen-Darm-Ischämien und Kompartmentsyndrom ein klarer Überlebensnachteil erfasst werden.
Abschließend ließ sich mittels multivariater logistischer Regression zeigen, dass der SO-FA-Score, der Serumlaktatspiegel und die Thrombozytenanzahl sowie eine adjuvante I-ABP Implantation und der Bedarf einer Nierenersatztherapie den größten Einfluss auf das Überleben der Patienten hatten.
In vorhandenen Arbeiten wurden geschlechtsspezifische Unterschiede hinsichtlich prä-, peri- und postoperativer Parameter in Bezug auf die isolierte koronare Bypass-Operation nachgewiesen und das weibliche Geschlecht unter anderem mit einer signifikant erhöhten 30-Tage-Mortalität in Verbindung gebracht. Unsere monozentrische, retrospektive Analyse umfasste alle 4655 Patienten und Patientinnen, die sich in der Klinik und Poliklinik für Thorax-, Herz- und thorakale Gefäßchirurgie der Universität Würzburg vom 01.01.2007 bis einschließlich 31.12.2015 einer isolierten Bypass-Operation unterzogen haben. Anhand der Daten sollte eruiert werden, ob signifikante Unterschiede bezüglich prä-, peri- und postoperativer Parameter zwischen den Geschlechtern vorliegen. Des Weiteren erfolgte eine Analyse, ob signifikante Unterschiede zwischen den Altersdekaden auszumachen sind. Die 30-Tage-Mortalität zeigte sich beim weiblichen Geschlecht im Vergleich zum männlichen Kollektiv signifikant erhöht. Sowohl bei den Männern als auch bei den Frauen stieg die 30-Tage-Mortalität mit dem Alter signifikant an. Die 30-Tage-Mortalität wurde durch das Alter, die OP-Dringlichkeit sowie durch die intraoperativen Zeiten (OP-Zeit, HLM-Zeit, Aortenabklemmzeit) signifikant beeinflusst. Das Geschlecht korrelierte signifikant mit der OP-Dringlichkeit. Unter Berücksichtigung der OP-Dringlichkeit konnten wir zeigen, dass sich die Mortalität bei Frauen im Vergleich zu den Männern allein durch die Dringlichkeitsstufe Notfall nahezu verdoppelt. In unserer Studie waren Frauen im Vergleich zu den Männern zum OP-Zeitpunkt signifikant älter, wurden signifikant häufiger als Notfall eingestuft, erhielten weniger Grafts mit signifikant niedrigeren IMA-Verwendungsraten – wobei deren Verwendung für beide Geschlechter mit steigendem Alter signifikant abnahm – erhielten signifikant mehr EK und hatten signifikant kürzere Operationszeiten (OP-Zeit, HLM-Zeit und Aortenabklemmzeit). Neben einer im Gesamtkollektiv längeren Krankenhausaufenthaltsdauer zeigte sich beim weiblichen Geschlecht im Vergleich zu den Männern eine signifikant längere Intensivdauer. Das weibliche Geschlecht und das Alter korrelierten hierbei signifikant mit der Liegedauer. Des Weiteren zeigten sich geschlechtervergleichend höhere Mediastinitisraten bei Frauen, die in der Altersgruppe der 60- bis 69-Jährigen am deutlichsten und signifikant ausfielen. Diese Tatsache und das Ergebnis, dass Frauen zum Zeitpunkt der Operation signifikant älter waren, häufiger als Notfall stationär aufgenommen wurden und mehr Blutprodukte als die männliche Vergleichsgruppe benötigten, erklärte unter anderem die signifikant längere Intensivliegedauer von Frauen gegenüber Männern in unserer Studie. Ursächlich für die sinkende arterielle Bypassverwendung bei den älteren Patienten konnte ein stärkeres Nutzen venöser statt arterieller Grafts im Alter angeführt werden. Vor allem bei jüngeren Patientinnen und Patienten wurden arterielle Grafts mit in Studien beschriebenen längeren Offenheitsraten favorisiert, um Reinterventionen nach Möglichkeit zu vermeiden. Gleichzeitig ermöglichte die signifikant höhere Rate an elektiven Aufnahmen beim männlichen Geschlecht eine längere therapeutische Planung und somit zielgerichtetere Operationen im Gegensatz zu den beim weiblichen Geschlecht dominierenden notfallmäßigen Eingriffen.
Unsere Studie konnte eine signifikant höhere 30-Tage-Mortalität bei Frauen im Vergleich zu den Männern aufzeigen und darauf hinweisen, dass Therapiemöglichkeiten und Behandlungskonzepte einer genderspezifischen Betrachtung bedürfen. Besonders die Gruppe der unter 50-jährigen Frauen, bei denen in unserer Analyse eine hohe Mortalitätsrate, die häufigsten Ultima Ratio-Operationen, die längsten intraoperativen Zeiten gepaart mit der geringsten Anzahl an genutzten Grafts und den meisten Gaben von FFP zu verzeichnen waren, waren hervorzuheben. Eine frühzeitigere Zuführung zu diagnostischen sowie therapeutischen Schritten gerade beim weiblichen Patientenkollektiv im ambulanten wie im stationären Verlauf und damit verbunden eine Sensibilisierung für atypische Symptome und Verlaufsformen bei Frauen könnte die Rate an notfallmäßigen Hospitalisierungen und Komplikationen in Zukunft maßgeblich senken.
Mechanical cardiopulmonary resuscitation (CPR) devices like Lund University Cardiopulmonary Assist System (LUCAS) cause more skeletal and visceral injuries than standard CPR. A 62-year-old woman with ST-elevation myocardial infarction was resuscitated with LUCAS and Impella CP for refractory cardiogenic shock during percutaneous coronary intervention. She suffered delayed ascending aortic rupture necessitating supracommissural ascending aortic replacement plus triple bypass grafting. Prolonged mechanical CPR with concomitant Impella may lead to aortic rupture. The combined use of LUCAS and Impella may have disastrous consequences.
Die bedrohlich steigende Anzahl an Diabetikern sowie die sich daraus ergebenden Folgeerkrankungen werden weltweit die Gesundheitssysteme immens belasten. Der Einfluss des Diabetes mellitus auf das kardiovaskuläre System beeinflusst die Prognose der Patienten und nimmt somit zentralen Stellenwert in der Therapie ein. Die Pathogenese der diabetischen Kardiomyopathie, also des direkten Einflusses des Diabetes mellitus auf den Herzmuskel, ist aktuell noch unzureichend geklärt und bedarf somit weiterer Forschung. Zu diesem Zwecke wurde in dieser Arbeit die calcium-induzierte Kraftentwicklung im skinned fiber Modell in links- und rechtsatriale Fasern zwischen Diabetikern und nicht-Diabetikern verglichen.
Insgesamt wurden 149 Patienten (106 Diabetiker, 43 nicht Diabetiker), welche allesamt für eine elektive Bypassversorgung vorgesehen waren, in die Studie eingeschlossen. Perioperativ wurden Teile des rechten und linken Vorhofohres entfernt, anschließend chemisch sowie mechanisch gehäutet und Calcium induzierte Kontraktionskraftwerte erhoben. Diese so gewonnenen experimentellen Daten konnten abschließend mit klinisch erhobenen Daten korreliert werden.
Zusammenfassend konnte ein signifikanter Unterschied bezüglich der calcium-induzierten Kraftwerte im linken Atrium über alle Calciumaktivierungsschritte zwischen Diabetikern und der Kontrollgruppe beobachtet werden (Diabetiker 0.50 ± 0.19 mN vs 0.68 ± 0.23 mN nicht-diabetiker, P = 0.002). Ebenso zeigte sich ein signifikante Kraftunterschied im rechten Vorhof. Hierbei zeigte sich der Effekt in supraphysiologischen Calciumkonzentrationen (pCa 4,52, 4,75) als nicht signifikant.
Erstmals konnten in der vorliegenden Dissertation an einem großen Patientenkollektiv experimentell signifikant reduzierte Kraftwerte bei Diabetikern im Vergleich zur Kontrollgruppe nachgewiesen werden.