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Sonstige beteiligte Institutionen
- Zentrallabor, Universitätsklinikum Würzburg (2)
- Apotheke, Universitätsklinikum Würzburg (1)
- Department of Medicinal Chemistry, University of Vienna, Althanstraße 14, 1090 Vienna, Austria (1)
- Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmaceutics, University of Vienna, Althanstraße 14, 1090 Vienna, Austria (1)
- EMBL Mouse Biology Unit, Monterotondo, Italien (1)
- Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (ZIKF), Würzburg (1)
- Klinik für Anästhesiologie, Universität Mainz (1)
- Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie, Intensivmedizin, Notfallmedizin und Schmerztherapie des Universitätsklinikums Würzburg (1)
- Klinikum Fulda gAG (1)
- Krankenhaushygiene und Antimicrobial Stewardship (1)
In dieser Arbeit werden CRPS Typ I und Patienten verglichen, die eine Fraktur oder Trauma erlitten, bzw. sich einer Operation unterziehen musste. Der Vergleich untersucht sensorische und psychologische Faktoren beider Populationen.
This doctoral thesis compares psychological und QST-Data of CRPS Type I Patients and Patients who suffered under Trauma, Fracture or had to undergo surgery.
Retrospektive Auswertung von Daten aus dem Zeitraum März 2015 bis Mai 2016 von Patienten unter ECMO-Therapie (extrakorporale Membranoxygenierung)und NIRS Monitoring (Nahinfrarotspektroskopie). Erfassung kritischer Abfälle der zerebralen Gewebeoxygenierung mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS). Bestimmung und Untersuchung von Einflussparametern, welche für den Abfall der zerebralen Gewebeoxygenierung verantwortlich sein könnten. Untersuchung, ob durch das Erkennen von kritischen Abfällen der zerebralen Gewebeoxygenierung eine frühzeitige Detektion von neurologischen Komplikationen zuverlässig möglich ist.
Überwachung der Narkosetiefe: Wissenschaft und Wirklichkeit Fragestellung: Die vorliegende systematische Übersicht soll einen Überblick über die wissenschaftlich getesteten Verfahren zur Bestimmung der Narkosetiefe schaffen. Darüber hinaus könnte die dadurch entstandene Wissensbank zur Errechnung eines kombinierten Narkosetiefenparameters dienen. Parallel dazu wird durch eine Umfrage die klinische Wirklichkeit abgebildet. Methoden: Mit Hilfe der Suchfunktionen der Internetdatenbanken der National Library of Medicine, Pubmed, Embase und Central aus der Cochrane Library wurden alle Veröffentlichungen über passende wissenschaftliche Studien zum Thema „Narkosetiefe-Monitoring“ ausgewählt, gesichtet, katalogisiert und verglichen. Gleichzeitig wurde eine Umfrage nach den tatsächlich angewandten Überwachungsverfahren der Narkosetiefe an 30 Universitätskliniken Deutschlands durchgeführt. Ergebnisse: Die Auswertung der 179 aus den Datenbanken ausgewählten Originalarbeiten ergab eine große Vielfalt an unterschiedlichen Möglichkeiten im Studiendesign. Es konnten vier gänzlich verschiedene Herangehensweisen definiert werden. Selbst innerhalb dieser vier Gruppen sind die Differenzen so groß, dass die jeweils zugeordneten Studien kaum untereinander verglichen werden können. Die Unterschiede wurden herausgestellt und tabellarisiert, so dass Studien mit ähnlichen oder gleichen Ansätzen, Bedingungen und Parametern erkannt werden können. Insgesamt fällt auf, dass in 70,8% der Studien EEG-basierte Monitore (wie z.B. BIS) mehr als in einem Vergleich oder als einziges untersucht wurden. Herz-Kreislauf-Parameter (wie z.B. Blutdruck und Herzfrequenz) wurden in 14,6% der Studien in mehr als einem Vergleich oder ausschließlich untersucht. Im Gegensatz dazu werden in den 313 Abteilungen der 30 befragten Universitätskliniken Deutschlands zu 9,3% EEG-basierte Monitore tatsächlich standardmäßig angewandt und zu 92,7 % Herz-Kreislauf-Parameter. Diskussion: Die Unterschiede in den 179 Originalarbeiten sind so zahlreich und vielfältig, dass aus ihren Ergebnissen keine Wissensbank für einen kombinierten Narkosetiefe-Parameter erstellt werden kann. In den Studien wurden hauptsächlich EEG-basierte Monitore untersucht, die im Gegensatz dazu in der klinischen Wirklichkeit nur selten und in bestimmten Situationen angewandt werden. Zu den am häufigsten eingesetzten Herz-Kreislauf-Parametern gibt es dagegen kaum geeignete und wenn nur schlecht vergleichbare wissenschaftliche Untersuchungen. Ein akzeptierter Goldstandart, der auch die für Patienten so schwerwiegenden Wachheitserlebnisse zuverlässig verhindern lässt, fehlt weiterhin. Schlussfolgerung: In Zukunft sollten Studien mit einheitlicheren Designs durchgeführt werden, damit direkte Vergleiche und Zusammenfassungen ermöglicht werden können.
Motilitätsstörungen des Magen-Darm-Traktes können bei kritisch kranken Patienten auf der Intensivstation zu einem lebensbedrohlichen Krankheitsbild führen. Dabei spielen eine Vielzahl von Pathomechanismen eine Rolle, wobei das Interesse dieser Arbeit den Wirkungen des Tag-Nacht-Hormons Melatonin gilt. Da aus anderen Untersuchungen eine protektive Funktion des Melatonins postuliert werden kann, ist sein Einfluss auf die Peristaltik am Meerschweinchendünndarm untersucht worden. Dabei wurde durch kontinuierliche Perfusion eines Dünndarmsegments im Organbad eine gerichtete Peristaltik induziert. Der Schwellendruck, bei dem eine Kontraktionswelle ausgelöst wurde, als Messparameter herangezogen. Durch Zugabe von Melatonin (in den Konzentrationen: 10 pM, 1nM, 0,1µM und 10 µM) in das Organbad konnte kein Einfluss auf dem Schwellendruck nachgewiesen werden. Auch der Melatoninrezeptorantagonist Luzindol führte zu keiner Änderung des Schwellendruckes. Ein signifikanter Anstieg des Schwellendruckes und damit ein inhibitorischer Einfluss auf die Dünndarmperistaltik konnte lediglich durch den partiellen Agonisten 2Phenylmelatonin nachgewiesen werden. Wesentliche Ergebnisse dieser Arbeit zeigen den Einfluss von Melatonin unter Hypoxiebedingungen des Dünndarmes, bei dem Luzindol den inhibitorischen Effekt auf die Darmperistaltik verstärkt. Die Melatoningabe führt zu keiner protektiven Wirkung auf die Darmperistaltik unter Hypoxiebedingungen. Damit ist zu vermuten, dass der protektive Effekt des Melatonins auf die Darmperistaltik nicht durch seine Eigenschaften als Radikalfänger, sondern über Melatoninrezeptoren vermittelt wird. In den Versuchen mit dem Opioid Fentanyl ist eine signifikante Hemmung der Dünndarmperistalik ebenso unter Blockade des Melatoninrezeptorantagonisten Luzindol festzustellen. Bei Versuchen mit Propofol wurde durch Zugabe von Melatonin oder Melatoninrezeptoragonisten eine Verstärkung der Hemmung der Dünndarmmotilität durch Propofol nachgewiesen. In unseren Versuchen bestätigten wir, dass Midazolam eine hemmende Wirkung auf die Dünndarmperistalik hat. Eine vorherige Zugabe von Melatonin hatte dabei keinen Einfluss auf die hemmende Wirkung von Midazolam, wohingegen Luzindol die Hemmwirkung von Midazolam verstärkte. Somit hat das endogene Melatonin möglicherweise einen protektiven Einfluss, der jedoch durch exogene Zugabe von Melatonin nicht verstärkt wird und nicht nachgeahmt werden kann. Insgesamt zeigen die Untersuchungen, dass Melatonin per se keinen gesicherten Einfluss auf die Peristaltik hat, möglicherweise aber in Wechselwirkung mit Anästhetika.
Die Magen-Darm-Motilität von Patienten auf Intensivstationen unterliegt vielen hemmenden Einflüssen. Außer der Wirkung inhibitorisch wirksamer Pharmaka wäre denkbar, dass auch organische Lösungsmittel (Ethanol, DMSO), Detergentien (SLS/CAPB) und aus Perfusor- und Infusionsleitungen freigesetzte Weichmacher (Phthalate) die Dünndarmperistaltik per se beeinflussen oder die Wirkung inhibitorisch wirksamer Pharmaka (Midazolam, Fentanyl) modulieren. Die Untersuchungen wurden in vitro am Dünndarm des Meerschweinchens durchgeführt. Der Parameter zur Beurteilung der inhibitorischen Wirkung auf die Peristaltik einer dem Organbad zugegebenen Substanz war die Änderung des intraluminalen Schwellendrucks ΔPPT (peristaltic pressure threshold) zur Auslösung von Peristaltik. Ein Anstieg der PPT zeigt eine inhibitorische Wirkung an. In der Zusammenschau der Ergebnisse aller Experimente der vorliegenden Arbeit zeigte sich, dass weder DEHP, Ethanol, DMSO noch Detergentien (SLS/CAPB) per se eine konzentrationsabhängige, signifikant hemmende Wirkung auf die Dünndarmperistaltik haben. Jedoch vermochten Ethanol, sowohl extraserosal dem Organbad zugegeben als auch endoluminal durch das Dünndarmsegment perfundiert, und in Ethanol gelöstes DEHP die motilitätshemmende Wirkung von Midazolam bzw. Fentanyl zu verstärken. In den Untersuchungen fiel auf, dass die Schwellendruckänderungen ΔPPT nach Zugabe von Ethanol, unabhängig von der jeweiligen Konzentration, sehr heterogen waren. Um den Mechanismus der Ethanolwirkung genauer zu charakterisieren, wurden Darmsegmente vor der Zugabe von Ethanol mit Antagonisten bzw. Blockern vermuteter Signaltransduktionswege vorbehandelt. Eingesetzt wurden Naloxon (Antagonist an Opioidrezeptoren), Apamin (Inhibitor von calciumaktivierten small conductance Kaliumkänalen), Bicucullin (Antagonist am GABAA-Rezeptor), Lorglumid (Antagonist am Cholecystokinin CCKA-Rezeptor) und YM022 (selektiver Antagonist am Gastrin/CCKB-Rezeptor). Diese Antagonisierungsversuche ergaben keine signifikanten Ergebnisse, da Ethanol in der Konzentration mit inhibitorischer Wirkung auf die Peristaltik zu heterogene Änderungen der PPT hervorrief. Unter klinischen Gesichtspunkten könnten die hemmende Wirkung von Ethanol auf die Peristaltik sowie die Wirkungsverstärkung des motilitätshemmenden Midazolam und Fentanyl durch Ethanol bzw. in Ethanol gelöstes DEHP Faktoren sein, die zur Hemmung der Darmmotilität bei Intensivpatienten beitragen.
Hintergrund und Fragestellung
Im Rahmen der überörtlichen Katastrophenhilfe war die Medizinische Task Force 47 (Unterfranken) im Juli 2021 bei der Hochwasserkatastrophe in Rheinland-Pfalz (Ahrtal) im Einsatz. Mit dem Ziel, mögliche Verbesserungen im Katastrophenschutz aus Sicht einer überregionalen Einheit aus dem Einsatz ableiten zu können, wurde dieser wissenschaftlich evaluiert und die Erkenntnisse in einen übergeordneten Kontext gesetzt.
Material und Methoden
Nach Definition eines konkreten Auswerteprozesses wurden durch ein interdisziplinäres Expertengremium Einsatzunterlagen und relevante Konzepte des Bayerischen Roten Kreuzes gesichtet. Auf dieser Basis wurden Strategien und Taktiken entwickelt, um die vordefinierten Ziele zu erreichen.
Ergebnisse
Die Leistungsfähigkeit der Einsatzeinheiten könnte durch moderne Einsatzmittel (E-Bike, Drohnen, hochgeländegängige Fahrzeuge) gesteigert werden. Zur Erhöhung der Reaktionsfähigkeit könnten neue Schnell-Einsatz-Gruppen (SEG) erforderlich sein, die als Teil von BOS-übergreifenden Erkundungseinheiten agieren und in unwegsamen Geländen autark Einsatzaufträge abarbeiten können (SEG Erkundung und SEG Gelände-Infrastruktur-Logistik-Transport). Die taktischen Einheiten könnten in die regionale und überregionale Katastrophenhilfe eingebunden und synchronisiert werden.
Diskussion
Für den weitestgehend ehrenamtlich organisierten Katastrophenschutz in Deutschland könnte es in Zukunft erschwert sein, die Vielzahl möglicher modernster Einsatzmittel im hochkomplexen Umfeld einer Katastrophe sicher einsetzen zu können. Eine Teilprofessionalisierung durch hauptamtliche Führungs- und Einsatzkräfte könnte eine Lösung hierfür sein.
In der vorliegenden experimentellen Studie wurde die visuelle Aufmerksamkeit von Anästhesisten während der Einleitung einer Allgemeinanästhesie in Abhängigkeit von ihrer Erfahrung mithilfe eines mobilen Eye-Tracking-Gerätes untersucht. 12 Assistenten mit durchschnittlich 1,3 Jahren klinischer Erfahrung und ebenfalls 12 Fachärzte mit durchschnittlich circa 10 Jahren klinischer Erfahrung nahmen an der Studie teil. Ebenso wurde der simulierte Fall mit der Anästhesieeinleitung am Patienten verglichen. Beide Anästhesisten-Gruppen führten mit der Eye-Tracking-Brille jeweils eine Einleitung so-wohl an einem Simulator im Simulationsraum als auch am Patienten im Einleitungsraum vor dem OP-Saal durch. Diese Brille zeichnete dabei Daten zu Fixationspunkten und Blickbewegungen der Probanden auf. Angelehnt an Schulz et al.21 wurden 24 Areas of Interest definiert und diese den Gruppen „manuelle Tätigkeiten“, „Überwachung“ und „weitere Beobachtungspunkte“ zugeordnet. Als abhängige Variable für die statistische Auswertung wurde die relative Verweildauer in Prozent genutzt und eine multivariate ANOVA gerechnet.
Es ergab sich im Wesentlichen kein signifikanter Effekt des Faktors Erfahrung. Die Assistenten verteilten ihre visuelle Aufmerksamkeit nicht signifikant anders als die erfahreneren Anästhesisten und verhielten sich folglich in Bezug darauf weitgehend gleich. Der Erwerb dieses Verhaltens findet demnach anscheinend schon sehr früh statt, sodass mit 1,3 Jahren Erfahrung in dieser Hinsicht kein Unterschied zu deutlich mehr Erfahrung auftritt. Ein halbstandardisiertes Interview stützt diese Annahme. Der Faktor Umgebung beeinflusste aber signifikant das Verhalten der Anästhesisten. In der Simula-tion widmeten beide Gruppen sowohl der „Überwachung“ insgesamt als auch „manu-ellen Tätigkeiten“ während der Vorbereitungsphase mehr visuelle Aufmerksamkeit als in der Narkoseeinleitung am Patienten. Das ist einerseits mit den Einschränkungen der Simulationspuppe zu erklären und liegt andererseits wahrscheinlich an der ungewohn-ten Umgebung und der unbekannten Pflegekraft, sodass die Anästhesisten das Material länger kontrollierten. Folglich schauten beide Gruppen während der Narkoseeinleitung am Patienten häufiger auf „weitere Beobachtungspunkte“, was auch durch die höhere Komplexität und Störanfälligkeit dieser Situation schlüssig wirkt.
Optimierungsmöglichkeiten der Bedingungen im Simulationsraum werden angespro-chen, Anschlussstudien vorgeschlagen. Es konnte gezeigt werden, dass der Einsatz eines Eye-Tracking-Gerätes auch während der hochsensiblen Einleitung einer Allgemein-anästhesie am Patienten problemlos möglich ist. Darüber hinaus liefert die Studie nun eine stark standardisierte Versuchsmethode, welche für weitere Forschungsfragen sehr empfohlen werden kann.
Interpreting blood gas analysis results can be challenging for the clinician, especially in stressful situations under time pressure. To foster fast and correct interpretation of blood gas results, we developed Visual Blood. This computer-based, multicentre, noninferiority study compared Visual Blood and conventional arterial blood gas (ABG) printouts. We presented six scenarios to anaesthesiologists, once with Visual Blood and once with the conventional ABG printout. The primary outcome was ABG parameter perception. The secondary outcomes included correct clinical diagnoses, perceived diagnostic confidence, and perceived workload. To analyse the results, we used mixed models and matched odds ratios. Analysing 300 within-subject cases, we showed noninferiority of Visual Blood compared to ABG printouts concerning the rate of correctly perceived ABG parameters (rate ratio, 0.96; 95% CI, 0.92–1.00; p = 0.06). Additionally, the study revealed two times higher odds of making the correct clinical diagnosis using Visual Blood (OR, 2.16; 95% CI, 1.42–3.29; p < 0.001) than using ABG printouts. There was no or, respectively, weak evidence for a difference in diagnostic confidence (OR, 0.84; 95% CI, 0.58–1.21; p = 0.34) and perceived workload (Coefficient, 2.44; 95% CI, −0.09–4.98; p = 0.06). This study showed that participants did not perceive the ABG parameters better, but using Visual Blood resulted in more correct clinical diagnoses than using conventional ABG printouts. This suggests that Visual Blood allows for a higher level of situation awareness beyond individual parameters’ perception. However, the study also highlighted the limitations of today’s virtual reality headsets and Visual Blood.
Visual Blood, a 3D animated computer model to optimize the interpretation of blood gas analysis
(2023)
Acid–base homeostasis is crucial for all physiological processes in the body and is evaluated using arterial blood gas (ABG) analysis. Screens or printouts of ABG results require the interpretation of many textual elements and numbers, which may delay intuitive comprehension. To optimise the presentation of the results for the specific strengths of human perception, we developed Visual Blood, an animated virtual model of ABG results. In this study, we compared its performance with a conventional result printout. Seventy physicians from three European university hospitals participated in a computer-based simulation study. Initially, after an educational video, we tested the participants’ ability to assign individual Visual Blood visualisations to their corresponding ABG parameters. As the primary outcome, we tested caregivers’ ability to correctly diagnose simulated clinical ABG scenarios with Visual Blood or conventional ABG printouts. For user feedback, participants rated their agreement with statements at the end of the study. Physicians correctly assigned 90% of the individual Visual Blood visualisations. Regarding the primary outcome, the participants made the correct diagnosis 86% of the time when using Visual Blood, compared to 68% when using the conventional ABG printout. A mixed logistic regression model showed an odds ratio for correct diagnosis of 3.4 (95%CI 2.00–5.79, p < 0.001) and an odds ratio for perceived diagnostic confidence of 1.88 (95%CI 1.67–2.11, p < 0.001) in favour of Visual Blood. A linear mixed model showed a coefficient for perceived workload of −3.2 (95%CI −3.77 to −2.64) in favour of Visual Blood. Fifty-one of seventy (73%) participants agreed or strongly agreed that Visual Blood was easy to use, and fifty-five of seventy (79%) agreed that it was fun to use. In conclusion, Visual Blood improved physicians’ ability to diagnose ABG results. It also increased perceived diagnostic confidence and reduced perceived workload. This study adds to the growing body of research showing that decision-support tools developed around human cognitive abilities can streamline caregivers’ decision-making and may improve patient care.
Ziel dieser Arbeit war es Veränderungen mitochondrialer Atmungskettenfunktionen von murinem Herz und muriner Niere unter einer inhalativen Anästhesie mit Sevofluran in Abhängigkeit von der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration zu untersuchen.
In unserer in vivo Studie wurden männliche Black Six Mäuse 6 Stunden mit 1.0 MAC Sevofluran anästhesiert. Je nach Versuchsgruppe wurde mit einer inspiratorischen Sauerstoffkonzentration von 21%, 50% oder 100% ventiliert. Am Ende des Versuchsprotokolls wurden Herz und Nieren entnommen und direkt weiterverarbeitet. Es erfolgten photometrische Analysen und einer Blue Native Polyacrylamid Gel Elektrophorese zur Darstellung der mitochondrialen Komplexaktivitäten, der Proteincarbonylierung mitochondrialer Proteine und der Empfindlichkeit der isolierten Mitochondrien gegenüber der Ca2+ induzierten Schwellung.
Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass eine sechsstündige volatile Anästhesie zu einer deutlichen Änderung der mitochondrialen respiratorischen Komplexaktivitäten, sowohl in der Niere als auch im Herzen führt. Insbesondere wies Komplex I eine erhöhte enzymatische Aktivität auf. Die Veränderungen der mitochondrialen Respiration waren größtenteils unabhängig von der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration und führten zu keiner mitochondrialen Schädigung. Sowohl die Superoxid Produktion als auch die Proteincarbonylierung blieben unverändert. Die mitochondriale Empfindlichkeit gegenüber der Ca2+ induzierten Schwellung zeigte keine Veränderung gegenüber den Kontrolltieren. Somit ergaben sich keine toxischen Auswirkungen hoher Sauerstoffkonzentrationen im Sinne eines erhöhten oxidativen Schadens des mitochondrialen Proteoms oder einer Membranschädigung.
Das zeitgleiche Auftreten eines ischämischen Schlaganfalls sowie eines Takotsubo-Syndroms (TTS) scheint eine relevante, bisher nicht ausreichend verstandene klinische Konstellation zu sein. Die Pathologien können als über die Hirn-Herz-Achse gekoppelt verstanden werden, in die die Blut-Hirn-Schranke (BHS) als funktionale Komponente integriert ist. Das klinisch-neurologische Outcome dieses Patient:innen-Kollektivs scheint signifikant schlechter zu sein als nach solitärem ischämischen Insult. Es wurde hypothetisiert, dass die BHS in besonderem Maße kompromittiert sein könnte. Das vorwiegend weibliche, postmenopausale Patient:innenkollektiv präsentierte laborchemisch elevierte Katecholaminspiegel sowie Entzündungsparameter. Diese Konditionen wurden unter Sauerstoff-Glucose-Entzug (OGD) in vitro simuliert und resultierende Alterationen eines etablierten BHS-Modells aus murinen cEND-Zellen der cerebralen Mikrozirkulation untersucht. Die Evaluation der BHS-Integrität erfolgte anhand von spezifischen Junktionsproteinen sowie Integrinuntereinheiten. Alle Versuche wurden parallel unter Östrogen-Applikation (E2) durchgeführt, um die mögliche BHS-Protektion durch das weibliche Sexualhormon zu untersuchen. Die getrennte Applikation von Katecholaminen (KAT) sowie Entzündungsmediatoren (INF) führte gegenüber der simultanen Applikation zu einem geringeren BHS-Schaden. Dieser erschien zeitgebunden, wobei sich das Ausmaß gewissermaßen proportional zur Einwirkdauer verhielt. Auswirkungen von OGD sowie einer Reoxygenierung, im Sinne einer simulierten Reperfusion, potenzierten sich mit den Effekten von KAT/INF. Überwiegend kompromittierten OGD und KAT/INF die BHS-Integrität, wobei nach Reoxygenierung eine „Erholung“ oder ein „Reperfusionsschaden“ vorlag. Eine Protektion durch E2 war morphologisch nachweisbar, speziell gegenüber OGD, KAT/INF sowie einem „Reperfusionsschaden“. Auf Ebene der Gen- sowie Proteinexpression konnte dies nicht gezeigt werden. Die Homöostase des ZNS würde in vivo beeinträchtigt, Katecholamine sowie Entzündungsmediatoren könnten ungehindert das bereits durch die Ischämie geschädigte neuronale Gewebe erreichen. Insgesamt trägt diese Arbeit zu einem Verständnis der molekularen BHS-Veränderungen im Kontext des zeitgleichen Auftretens von TTS und einem ischämischem Insult bei. Es wurde eine experimentelle Grundlage geschaffen, um zukünftig pathogenetische Hintergründe weiter erforschen zu können. Darauf aufbauend könnten, nach weiterer in vitro- sowie in vivo-Forschung, klinische Therapiekonzepte optimiert werden.
Fragestellung: Ischämische und anästhetikainduzierte Präkonditionierung bewirken am Myokard eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Ischämie und Reperfusion. Für diese Arbeit wurde untersucht, ob sich der Effekt ischämischer Präkonditionierung durch verlängerte oder repetitive Applikation der Ischämie verstärken lässt. Desweiteren wurde untersucht, ob sich die Präkonditionierung mit Desfluran durch Verabreichung einer höheren Konzentration oder verlängerte bzw. repetitive Applikation verstärken lässt. Methodik: In einem akuten in vivo Herzinfarktmodell des weißen Neuseelandkaninchens wurden folgenden Experimente durchgeführt. Alle Versuchstiere durchliefen eine Koronararterienokklusion von 30 min mit anschließender Reperfusion von 180 min. Zur kontinuierlichen ischämischen Präkondtionierung erhielten die Interventionsgruppen zuvor 2 min, 3 min, 5 min bzw. 15 min Ischämie. Zur repetitiven ischämischen Präkonditionierung erhielten sie zwei bzw. drei einminütige oder drei fünfminütige Zyklen Ischämie getrennt von ebenso langen Reperfusionsphasen. Zur anästhetikainduzierten Präkonditionierung erhielten die Versuchstieren vor Ischämie und Reperfusion Desfluran. Entweder kontinuierlich über 30 min oder 90 min oder repetitiv über drei zehnminütige Zyklen getrennt von ebenso langen Abflutungsphasen jeweils in Konzentrationen von 0,5, 1,0 und 1,5 MAC. Im Anschluss an die Experimente wurden die Infarktgrößen gemessen und als prozentualer Anteil des ischämischen Risikoareals dargestellt. Ergebnisse: In der Kontrollgruppe betrug die Infarktgröße 61%. 5 min Ischämie konnten eine Präkonditonierung bewirken (23%). Weder die Behandlung mit 15 min (27%) Ischämie noch mit drei fünfminütigen Zyklen (12%) waren signifikant effektiver als die einfache fünfminütige. Kontinuierliche Ischämien von 2 min (49%) bzw. 3 min (47%) senkten die Infarktgröße nicht. Zwei bzw. drei einminütigen Zyklen wirkten dagegen präkonditionierend (jew. 34%). 1,0 MAC Desfluran über 30min verabreicht senkte die Infarktgröße (35%). Weder eine höhere Konzentration von 1,5 MAC (40%) noch deren Verabreichnung über 90 min (32%) waren signifikant effektiver als 1,0 MAC. 0,5 MAC wirkte weder über 30 min (52%) noch über 90 min (56%) verabreicht präkonditionierend. Eine repetitive Verabreichung über drei zehnminütige Zyklen bewirkte dagegen Präkonditionierung (36%). Zusammnefassung: Die kardioprotektiven Effekte von kontinuierlicher ischämischer bzw. anästhetikainduzierter Präkonditionierung lassen sich oberhalb ihrer jeweiligen Reizschwelle nicht mehr verstärken. Dagegen lassen sich an sich unterschwellige Reize (Ischämie < 5 min bzw. 0,5 MAC Desfluran) durch repetitive Applikation über die Reizschwelle heben und wirken dann präkonditionierend.
Die Maligne Hyperthermie (MH) ist eine potentiell lebensbedrohliche Myopathie. Nach Applikation von Triggersubstanzen wie volatilen Anästhetika oder Succinylcholin kann es bei MH-veranlagten Individuen zu einem Krankheitsbild mit massiv gesteigerten Muskelstoffwechsel mit Hyperkapnie, Azidose und Hyperthermie kommen. Die Diagnose einer Veranlagung zur MH wird im In-vitro-Kontraktur-Test (IVCT) gestellt. In vorliegender Arbeit wird als diagnostische Alternative die minimal-invasive metabolische Stimulation mit intramuskulär appliziertem Halothan und Koffein untersucht. Hierzu wurden mit Zustimmung der Ethikkommission in zwei Protokollen insgesamt 16 MH-positive und 15 MH-negative Probanden untersucht. Im Protokoll 1 (Mikroperfusion) wurden sonographisch gesteuert zwei Mikroperfusionskanülen im M. vastus lateralis platziert und in diese jeweils eine Sonde zur CO2-Messung sowie ein G27-Katheter eingelegt. Nach Äquilibrierung wurden 500 µl Halothan 10 Vol% injiziert, nach Erreichen des maximalen pCO2–Anstiegs mit Ringerlösung gespült und dann nach erneuter Äquilibrierung 500 µl Koffein 80 mmol/l appliziert. Im Protokoll 2 (direkt i.m) wurden die CO2-Messsonde und der G27-Zuspritzkatheter direkt in die Muskulatur eingebracht. Über eine Kanüle wurden nach Äquilibrierung 200 µl Halothan 8 Vol%, über die andere 200 µl Koffein 80 mmol/l in den Muskel appliziert. Die Stoffwechselaktivierung und der damit verbundene CO2-Anstieg wurden aufgezeichnet. Die pCO2-Werte wurden kontinuierlich erfasst. In beiden Protokollen wurden zusätzlich hämodynamische und metabolische Parameter erfasst sowie eine Schmerzmessung durchgeführt. Für die Applikation von Halothan vor Koffein im Protokoll 1 zeigten sich signifikant höhere Anstiegsgeschwindigkeiten bei MH-positiven gegenüber MH-negativen Probanden. Halothan nach Koffein erbrachte ebenfalls signifikant höhere Werte. Nach Stimulation mit Koffein in der maximalen Konzentration zeigten sich keine deutlichen CO2-Anstiege. Im Protokoll 2 konnten für die Applikation von Halothan für die MH-positiven Probanden eine nicht signifikant verschiedene Anstiegsgeschwindigkeit als für die MH-negative Gruppe errechnet werden. Nach Stimulation mit Koffein 80 mmol/l konnte ein signifikant stärkerer maximaler Anstieg von 126 mmHg/h (MHS) gegen 8 mmHg/h (MHN) beobachtet werden. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass mittels der lokalen Stimulation und Messung des CO2-Partialdruckes eine Unterscheidung zwischen MH-veranlagten und MH-nichtveranlagten Personen möglich ist. Der metabolische Test kann somit eine Alternative zum invasiveren IVCT darstellen.
Hintergrund: Bei der Einleitung einer Narkose eines nicht-nüchternen Patienten wird das Relaxanz in unmittelbarer Folge zum Induktionsmittel appliziert. Welches der Hypnotika Propofol, Etomidat oder Methohexital führt am schnellsten zur ausreichend tiefen Narkose?
Material/Methoden: Standardisierte Narkoseinduktion, je 20 ASA1/2 Patienten pro Medikament. Bestimmung Schlaftiefe mittels CSI: 1. vor Beginn , nach Midazolamgabe, 2. zwei Min. nach Fentanylgabe, 3. direkt nach Gabe des Hypnotikum (Dauer Injektion 1Min.), 4. nach 1 Min.
Propofol 3 mg/kg KG, Etomidat 0,3 mg/kg KG, Methohexital 1 mg/kg KG. Fentanyl 3 µg/kg KG, Midazolam 7,5mg
Ergebnisse: CSI direkt nach Injektion bei Methohexital mit 70,80 (+/-13,93) niedriger (p=0,024) als bei Propofol mit 81,05 (+/-10,82) und als bei Etomidat (p=0,026) mit 81,45 (+/-12,04). Abnahme des CSI während der Injektion bei Methohexital mit -9,6 (+/-12,14) größer (p=0,006) als bei Propofol mit –0,1 (+/-8,31). CSI <60 direkt nach Injektion bei Propofol 2x, Etomidat 3x, Methohexital 4x , nach einer Minute Propofol 17x, Etomidat 10x, Methohexital 16x.
Schlussfolgerung: Methohexital ermöglicht eine schnellere Narkoseinduktion als Etomidat und Propofol.
Es handelt sich um eine randomisierte, kontrollierte und einfach verblindete Studie, um Ultraschall und Nervenstimulation bei der axillären Plexusblockade (Multiinjektionstechnik) bezüglich Anschlagszeiten, Durchführungszeit, Blockadeerfolg, Komplikationsraten und Patientenkomfort zu vergleichen. Es ergaben sich nur kleine bzw. keine signifikanten Unterschiede in den Zeiten, Erfolgsraten, Komplikationsraten und beim Patientenkomfort. Bei gleicher klinischer Eignung ist die sonographische Methode zu favorisieren.
Diese Studie geht der Frage nach, ob die optischen Laryngoskope Airtraq® (AT) und GlideScope® (GS) zur Sichtverbesserung gegenüber dem herkömmlichen Macintosh-Spatel führen und ob sich eines im Vergleich als das Bessere herausstellt bei Patienten mit potentiell schwierigem Atemweg. Um diese Fragen zu beantworten, wurden 60 ASA I-III Patienten aus der HNO-Klinik mit vorliegendem Spiegelbefund, ≥18 Jahre, mit Verdacht auf Pathologien im Mundrachenraum randomisiert in eine AT- und GS-Gruppe mit jeweils 30 Patienten aufgeteilt. Blutdruck, Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung wurden protokolliert. Vor der Intubation legte ein unabhängiger Untersucher mit dem Macintosh-Spatel die Einsehbarkeit der Glottis nach Cormack und Lehane (CL) fest. Im Anschluss erfolgte die Intubation mit dem jeweiligen optischen Laryngoskop und die erneute Bewertung nach CL. Blutungen und Verletzungen durch die Intubation wurden schriftlich festgehalten. Sowohl 30 Minuten als auch 24 Stunden nach der Operation wurden die Patienten zu Halsschmerzen, Schluckbeschwerden und Heiserkeit durch einen weiteren unabhängigen Untersucher mithilfe einer visuellen Analogskala befragt. In der Auswertung zeigten sich keine Unterschiede hinsichtlich der demographischen Daten und der Atemwegscharakteristika. In beiden Gruppen war ein signifikanter Anstieg der Herzfrequenz während und ein Abfall des Blutdrucks nach der Intubation zu verzeichnen. Es wurde in der AT-Gruppe in 93% der Fälle (93% beim ersten Versuch), in der GS-Gruppe in 100% der Fälle (97% beim ersten Versuch) erfolgreich intubiert. Beim AT kam es in 77% zu einer Sichtverbesserung und beim GS in 82%. Die Intubationsdauer betrug 19,7 (±11,0) sec mit dem AT und 17,3 (±7,0) sec mit dem GS. Ein signifikanter Unterschied zeigte sich bei den Komplikationen. Blutige Tingierungen des Spatels und pharyngeale Traumen zeigten sich beim AT in 53% der Fälle. Beim GS war lediglich bei 17% der Spatel blutig tingiert, Verletzungen gab es in 13%. Postoperative Beschwerden waren in beiden Gruppen etwa gleich häufig. Beide optische Laryngoskope ermöglichen eine deutliche Sichtverbesserung bei Patienten mit schwierigen Atemwegssituationen. Bei Patienten mit vulnerablen Strukturen im Mundrachenbereich scheint das GS vorteilhaft zu sein, da es signifikant weniger Verletzungen verursachte. Insgesamt ergaben sich bei der Einzelfaktorenauswertung leichte Vorteile bei der Intubation mit dem GS.
Untersucht wurde das Verhalten der globalen linksventrikulären (LV) Elastanz sowie der regionalen systolischen Strain Rate, einem neuen echokardiographisch ermittelten Parameter. Gegenstand der Untersuchung war pharmakologisch induzierte Inotropiemodulation auf diese Parameter unter koronarer Normoperfusion und reginonaler Perfusionsstörung. In der Versuchsreihe wurden 11 Göttínger Minipigs in einer "closed-chest" Präparation untersucht. LV Druck und Volumen wurden mit einem Conductance-Katheter-Messmethode bestimmt. Die systolische Strainrate wurde Doppler-echokardiographisch als Rate der systolischen LV Wandverdickung des posterioren Myokards erfasst. Die koronare Minderperfusion wurde mittels eines speziellen Perfusionskatheters, der den Ramus circumflexus selektiv blockte und eine Reperfusion über einen externen Blutkreislaufs via Rollerpumpe zuließ, ermöglicht. Die Ergebnisse deuten auf einen divergenten Einfluss der verschiedenen Last- und Kontraktilitätsbedinungen auf die regionale und globale LV Funktion sowohl unter koronarer Normoperfusion als auch unter Ischämie hin. So zeigten die echokardiographisch erfassten Parameter der Deformation nur bedingt die aktuelle myokardiale Kontraktilität im Sinne der Inotropieänderung im normoperfundierten Ventrikel an. Des Weiteren refelektierten im partiell ischämischen Myokard der globale Funktionsparameter (Elastanz) keine Änderung der Kontraktilität, wohingegen die regional abgeleiteten Deformationsparameter eine deutliche Eingeschränkung der LV Funktion anzeigten. Anhand der Resultate kann vermutet werden, dass eine verminderte Perfusion von 30% der LV Masse zwar eine signifikante Auswirkung auf die regionale, nicht aber notwendigerweise durch eine Reduktion der globalen Funktion wiedergespiegelt wird.
Eine suffiziente postoperative Schmerztherapie ist aus ökonomischen und medizinischen Gründen unerlässlich. Am Studienstandort kommt bisher ein diskontinuierliches Schmerzmanagement zum Einsatz, bei dem die Patienten nach operativen Schultereingriffen wiederholt zwei- bis dreimal täglich über einen ISK eine höhere Dosis Ropivacain verabreicht bekommen. Aufgrund der klinikinternen Personal- und Organisationsstruktur kann keine 24stündige Analgesie mittels Lokalanästhetikum sichergestellt werden und die Versorgungslücken müssen durch eine systemische Bedarfsmedikation überbrückt werden. Die Nachteile der bisherigen Vorgehensweise begründen die Einführung einer elastomeren Schmerzpumpe, die eine kontinuierliche und patientenvermittelte Schmerzbehandlung ermöglicht. Die Studie vergleicht in einem Beobachtungszeitraum von max. 72h den Schmerzverlauf, die Häufigkeit von Nebenwirkungen durch das Lokalanästhetikum, die Anzahl der zusätzlich verabreichten Bedarfsanalgetika, die Zufriedenheit und den Kostenaufwand der beiden Analgesieverfahren. Hierzu nehmen je Vergleichsgruppe 25 Patienten an der Untersuchung teil. Hinsichtlich des Schmerzverlaufs kann bei suffizientem Therapieerfolg kein signifikanter Unterschied festgestellt werden. Dasselbe gilt auch für das Auftreten von unerwünschten Arzneimittelwirkungen. Hingegen können Bedarfsanalgetika bei dem Einsatz einer kontinuierlichen und patientenvermittelten Schmerztherapie reduziert werden. Auch die Zufriedenheit mit dem Schmerzmanagement war in dieser Stichprobe größer. Durch die Implementierung der neuen Prozessabfolge kommt es zu einer Reduzierung vieler Prozessschritte. Dennoch lassen sich bisher noch keine Gesamtkosten durch das neue Verfahren senken, wobei durch weitere Routine und evtl. weitere Optimierung der Abläufe ein mögliches zusätzliches Einsparpotenzial besteht. Abschließend wird daher auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse empfohlen, dass mit jedem Patienten beide Ansätze besprochen werden und individuell entschieden wird, welche Therapieform für den Patienten am geeignetsten erscheint.
Ziel der Studie war es zu untersuchen, ob Patienten, die eine Nicht-nüchtern-Einleitung erhalten, vom Einsatz des GlideScope-Videolaryngkops gegenüber dem Macintosh-Laryngoskop profitieren können. In die Studie wurden 60 Patienten der HNO- und der Augenklinik miteingeschlossen und zur Verwendung des Macintosh-Laryngoskops oder des GlideScope-Videolaryngoskop durch Randomisierung zugeteilt. Alle Patienten erhielten eine Nicht-nüchtern-Einleitung. Wir erhoben Daten zur den Vitalparametern Herzfrequenz, mittlerer arterieller Blutdruck sowie zur Sauerstoffsättigung, zur Visualisierung des Rachenraumes nach Mallampati sowie Cormack und Lehane, maßen die Intubationsdauer sowie die Anzahl der benötigten Versuche und untersuchten die Laryngoskope auf Blutauflagerungen als Zeichen von Verletzungen im Mund- und Rachenraum. Im Anschluß an die Eingriffe wurden die Patienten 30 Minuten und 24 Stunden postoperativ zu Halsschmerzen, Schluckbeschwerden und Heiserkeit befragt. In der Auswertung der Daten zeigten sich zwischen den Gruppen bezüglich der Vitalparameter, der Visualisierungsparameter sowie der benötigten Intubationsversuchen keine signifikanten Unterschiede. Bei der GlideScope-Gruppe wurde eine signifikant längere Intubationsdauer erfasst sowie von den Patienten 24 Stunden postoperativ signifikant mehr Halsschmerzen und Heiserkeit angegeben.
Die suffiziente Atemwegssicherung ist eine der wichtigsten Aufgaben des Anästhesisten. Die endotracheale Intubation mit dem konventionellen Laryngoskop nach Macintosh stellt aktuell den Goldstandard dar. Gerade bei aspirationsgefährdeten Patienten sollte die Intubation zügig, aber dennoch schonend und sicher erfolgen. Die Rapid Sequence Induction als Sonderform der Narkoseeinleitung ist hier das Mittel der Wahl. Bei Vorliegen eines schwierigen Atemweges kann diese aber massiv erschwert sein. Eine relativ neue Alternative abseits der konventionellen Laryngoskopie bietet hier die Anwendung der Videolaryngoskopie. Das C-MAC der Firma Karl Storz ist ein Vertreter dieser Videolaryngoskope und erst seit wenigen Jahren auf dem Markt erhältlich. Basierend auf bisherigen Studien sollte nun im Rahmen der klinischen Anwendung des C-MAC bei Blitzintubationen eine etwaige Überlegenheit im Vergleich mit der direkten Laryngoskopie evaluiert werden.
Um diese Frage weiter zu klären, wurden in dieser Studie Daten von 60 Patienten erhoben, die vor Elektivoperationen in der Augen- und HNO-Heilkunde eine RSI benötigten. Jeweils 30 Patienten wurden randomisiert, entweder mit Hilfe des C-MAC-Videolaryngoskopes oder des konventionellen Laryngoskopes nach Macintosh, intubiert. Der Intubation mit dem Videolaryngoskop vorgeschaltet war immer eine direkte Laryngoskopie. Primärer Endpunkt der Studie war der Intubationserfolg.
Bezüglich dieses Endpunktes zeigte sich keine Überlegenheit des C-MAC, da der Intubationserfolg in beiden Gruppen exakt gleich war. Es gelangen 96,7 % der Intubationen jeweils im ersten Versuch. Hinsichtlich der Intubationsdauer bestanden keine Vorteile durch die Verwendung der Videolaryngoskopie. In der Versuchsgruppe benötigten die Intubationen im Mittel 33,2 Sekunden und damit 15,3 Sekunden länger als in der Kontrollgruppe, in der die Intubationen im Durchschnitt 17,9 Sekunden in Anspruch nahmen.
Es zeigte sich eine klinisch relevante Überlegenheit des C-MAC bezüglich der Klassifikation nach Cormack und Lehane, also eine Verbesserung der Glottisvisualisierung. Aufgrund der primär besseren Visualisierung der Stimmbandebene wurden signifikant weniger Optimierungshilfen benötigt. Einschränkend ist hierbei zu erwähnen, dass die Tubuspassage trotz optimaler Sichtverhältnisse massiv erschwert sein kann, da in der Videolaryngoskopie die orale nicht mit der pharyngealen und der laryngealen Achse übereinstimmen muss und somit eine starke Divergenz zwischen der visuellen und der anatomischen Achse zu Intubationsproblemen führen kann.
Der Schwierigkeitsgrad der Intubationen war bei Anwendung des C-MAC geringer als in der Kontrollgruppe, was sich somit in niedrigeren Werten bezüglich der Intubation Difficulty Scale widerspiegelte. Es bestanden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Vermeidung von, durch die Intubation verursachten, Schleimhautblutungen und postoperativen Beschwerden. Die beiden Laryngoskopietechniken hatten keinen unterschiedlichen Einfluss auf die hämodynamischen Parameter der Probanden.
Insgesamt sollten beide Methoden als gleichwertig betrachtet werden. Das C-MAC stellt somit eine nützliche Alternative bei der RSI dar. Aufgrund der besseren Visualisierungsmöglichkeiten eignet sich die Videolaryngoskopie besonders beim schwierigen Atemweg.
Das Airtraq ist ein neues Videolaryngoskop, für das eine Version für die Doppellumenintubation existiert. Die Doppellumenintubation gilt aufgrund spezifischer Charakteristika als schwierige Intubation. In dieser Studie wurde der Nutzen des Airtraq-Laryngoskops im Vergleich zum Macintosh-Laryngoskop untersucht.
The relevance of user experience in safety–critical domains has been questioned and lacks empirical investigation. Based on previous studies examining user experience in consumer technology, we conducted an online survey on positive experiences with interactive technology in acute care. The participants of the study consisted of anaesthesiologists, nurses, and paramedics (N = 55) from three German cities. We report qualitative and quantitative data examining (1) the relevance and notion of user experience, (2) motivational orientations and psychological need satisfaction, and (3) potential correlates of hedonic, eudaimonic, and extrinsic motivations such as affect or meaning. Our findings reveal that eudaimonia was the most salient aspect in these experiences and that the relevance of psychological needs is differently ranked than in experiences with interactive consumer technology. We conclude that user experience should be considered in safety–critical domains, but research needs to develop further tools and methods to address the domain-specific requirements.
Background: The present anonymous multicenter online survey was conducted to evaluate the application of regional anaesthesia techniques as well as the used local anaesthetics and adjuncts at German and Austrian university hospitals. Methods: 39 university hospitals were requested to fill in an online questionnaire, to determine the kind of regional anaesthesia and preferred drugs in urology, obstetrics and gynaecology. Results: 33 hospitals responded. No regional anaesthesia is conducted in 47% of the minor gynaecological and 44% of the urological operations; plain bupivacaine 0.5% is used in 38% and 47% respectively. In transurethral resections of the prostate and bladder no regional anaesthesia is used in 3% of the responding hospitals, whereas plain bupivacaine 0.5% is used in more than 90%. Regional anaesthesia is only used in selected major gynaecological and urological operations. On the contrary to the smaller operations, the survey revealed a large variety of used drugs and mixtures. Almost 80% prefer plain bupivacaine or ropivacaine 0.5% in spinal anaesthesia in caesarean section. Similarly to the use of drugs in major urological and gynaecological operations a wide range of drugs and adjuncts is used in epidural anaesthesia in caesarean section and spontaneous delivery. Conclusions: Our results indicate a certain agreement in short operations in spinal anaesthesia. By contrast, a large variety concerning the anaesthesiological approach in larger operations as well as in epidural analgesia in obstetrics could be revealed, the causes of which are assumed to be primarily rooted in particular departmental structures.
Die Blut-Nerven-Schranke stellt eine Barriere zwischen den Axonen und dem Gewebe, das sie umgibt, dar. Durch verschiedene Mechanismen wird die intraneurale Homöostase aufrecht erhalten, welche für die Funktion der Axone essentiell ist. Auf der einen Seite stellt die Blut-Nerven-Schranke einen Schutzmechanismus für Nerven dar. Auf der anderen Seite erschwert sie die Applikationen von Pharmaka, z.B. Analgetika, sodass bis dato Lokalanästhetika die einzige Substanzklasse darstellen, welche zur gezielten örtlichen, analgetischen Therapie in der breiten Verwendung ist. Das Netzwerk der Tight junctions im Perineurium ist eine Schlüsselkomponente für die Funktion der Blut-Nerven-Schranke. Es konnte experimentell gezeigt werden, dass durch pharmakologische Interaktion mit den Tight Junctions eine Schrankenöffnung erzielt werden kann. Dieser Effekt wurde durch unsere Arbeitsgruppe nachgewiesen für das von der N-terminalen Schleife des Claudin-1 abgeleitete Peptid C1C2, hypertone Substanzen, wie HTS und den Gewebeplasminogenaktivator tPA. Durch Anwendung solcher Wirkstoffvermittler könnte das Axon für andere Substanzklassen erreichbar werden. Die Fragestellung dieser Arbeit war, ob sich durch die lokale Anwendung dieser Pharmaka am N. ischiadicus von Wistar Ratten toxische Effekte ergeben. Hierzu wurden immunhistochemische Färbungen mit einem Anti-CD68- Antikörper zur Darstellung von endoneuralen Makrophagen als Zeichen einer lokalen Entzündungsreaktion verwendet. Weiterhin wurden die Nerven mit Hilfe histomorphometrischer Analysen auf morphologische Veränderungen hin untersucht. Keine der untersuchten Substanzen bewirkte eine Zunahme von endoneuralen Makrophagen im Vergleich zur scheinbehandelten Kontrollgruppe. Die Positivkontrolle eines N. ischiadicus nach chronischer Konstriktionsläsion (CCI) zeigte hingegen eine massive Vermehrung endoneuraler Makrophagen. Bei der morphometrischen Analyse zeigte sich nur bei der mit tPA behandelten Gruppe eine Abnahme der g-Ratio, welche das Verhältnis von Myelinschicht zu Faserdurchmesser wiederspiegelt. Die anderen Teilaspekte der Untersuchung blieben unauffällig. Aus dieser Arbeit kann geschlossen werden, dass sich mit den verwendeten Untersuchungsmethoden für keine der untersuchten Substanzen eine lokal toxische Wirkung nachweisen lässt. Um die Aussagekraft bezüglich der Anwendungssicherheit weiter zu erhöhen, wären im weiteren Verlauf Versuchsreihen mit Blick auf mögliche Langzeitwirkungen und etwaige systemtoxische Wirkungen von besonderer Bedeutung
In der Volumentherapie galt das Kolloid Hydroxyethylstärke (HES) lange Zeit als ideale Infusionslösung und war der in Deutschland am häufigsten eingesetzte Plasmaexpander. In den letzten Jahren mehrten sich jedoch die Hinweise, dass HES insbesondere bei kritisch Kranken zu einer akuten Nierenfunktionsverschlechterung beitragen könnte, welche das klinische Ergebnis wesentlich beeinflusst. Der genaue Pathomechanismus ist bis heute nicht geklärt. Bekannt ist, dass sich HES nach intravenöser Applikation in vielen verschiedenen Geweben ablagert, wobei eine renale Anreicherung bevorzugt in proximalen Tubuluszellen stattfindet. Histopathologisch finden sich große Mengen intrazellulärer Vesikel im Zytoplasma, welche zu einer Zellschwellung führen, die auch als osmotische Nephrose bezeichnet und als prinzipiell reversibel erachtet wird. Der zelluläre Abbau soll dabei im Allgemeinen über das lysosomale System stattfinden. Dieses ist fester Bestandteil der Autophagie, welche ein evolutionär in allen Eukaryonten konservierter stress-induzierter kataboler Prozess ist, der der zellulären Homöostase und energieeffizienten Selbstreinigung dient. Hierbei werden defekte Makromoleküle durch Lysosomen in ihre Grundbestandteile zerlegt und der Zelle als Bausteine wieder zur Verfügung gestellt.
In dieser Arbeit wurde in einem ersten Schritt der Einfluss von HES der 3. Generation auf die Viabilität von HK-2-Zellen mit zwei unabhängigen in vitro Assays überprüft. Diese beruhen auf einem Substratumsatz durch zytosolische bzw. mitochondriale Dehydrogenasen. Für beide Assays konnte zu verschiedenen Inkubationszeitpunkten bis 21 Stunden jeweils eine konzentrationsabhängige Viabilitätsreduktion durch HES festgestellt werden, welche auch nach einer „Regenerationsphase“ noch verringert nachweisbar und somit partiell reversibel war.
Im nächsten Schritt wurde die Hypothese überprüft, ob eine medikamentöse Induktion der Autophagie die beobachtete Viabilitätsreduktion abschwächen oder sogar aufheben kann. Hierbei wurde analog zu einer Arbeit von Liu et al. (2014) eine Inkubationszeit von insgesamt acht Stunden gewählt, da nach diesem Zeitraum eine perinukleäre Cluster-Bildung der Lysosomen beobachtet werden konnte, welche für eine erhöhte Autophagierate spricht. Es kamen im Folgenden HES-Lösungen von 0,75% zum Einsatz, da diese aufgrund einer Viabilitätsreduktion um zirka ein Drittel als am besten geeignet betrachtet wurden. Der Autophagieinduktor Everolimus zeigte hierbei in dem auf mitochondrialen Dehydrogenasen basierenden EZ4U-Assay eine fast vollständige Aufhebung der HES-vermittelten Viabilitätsreduktion. Dieser Effekt konnte durch den MAP-Kinase-Kinase-Blocker U0126 aufgehoben werden. Andere Autophagiemodulatoren hingegen bewirkten zumeist nur geringe Änderungen der Zellviabilität.
Zuletzt wurde auf Proteinebene untersucht, ob zentrale Moleküle bzw. Komplexe der Autophagie unter HES zum einen im zeitlichen Verlauf und zum anderen unter zusätzlichem Einfluss der Modulatoren eine Expressionsänderung aufwiesen. HES alleine bewirkte im zeitlichen Verlauf weitestgehend keine signifikante Expressionsänderung. Auch im Vergleich zu einer 0%-HES-Kontrolllösung konnten keine relevanten Unterschiede festgestellt werden. Die Koinkubation mit Everolimus führte zu einer erhöhten Expression der Quotienten ppERK/pERK und LC3BII/LC3BI, U0126 konnte dies jeweils weitestgehend wieder aufheben. Perifosin bewirkte ebenso wie 3-Methyladenin eine verringerte Expression von Akt, Chloroquin führte zu keiner signifikanten Expressionsänderung aller bestimmter Proteine. Darüber hinaus verursachten alle Modulatoren keine signifikante Expressionsänderung des zentralen Autophagiekomplexes Beclin1 sowie von LAMP2 und SQSTM1.
Insgesamt sprechen die Ergebnisse dieser Arbeit gegen eine allgemeine, direkte Beeinflussung von klassischer Autophagie durch HES. Der Autophagieinduktor Everolimus zeigte jedoch einen protektiven Effekt auf die Zellviabilität, welcher vermutlich über einen Autophagie-vermittelten Weg verursacht wird. Unsere Arbeitsgruppe konnte darüber hinaus eine HES-vermittelte Reduktion von ROS beobachten. Das Autophagienetzwerk ist eng mit der zellulären Redox-Homöostase verknüpft. Eine verminderte ROS-Bildung könnte zu einer verminderten Autophagierate und somit auch verringerten Zellviabilität führen, welche durch Everolimus kompensiert wird.
Bisher ungeklärt ist auch, auf welchem Weg HES in die Zelle aufgenommen wird. Denkbar wäre, dass größere HES-Moleküle via Endozytose in die Zelle gelangen. Hierbei ist der mTORC1-Komplex ein wichtiger Regulator, der durch Everolimus gehemmt wird und somit über eine verringerte HES-Aufnahme zu einer Viabilitätssteigerung führen könnte. Kleinere HES-Moleküle dagegen könnten über Glukose-Transporter aufgenommen werden, die möglicherweise über AMPK reguliert werden.
Untersuchungen zu immunologischen Pathomechanismen bei der Entstehung chronischer Schmerzsyndrome
(2009)
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden anhand eines Tiermodells zunächst Hinweise für die pathogene Relevanz von Serumfaktoren für die Entstehung von chronischen Schmerzsyndromen und assoziierten Symptomen gesucht. Es zeigten sich bei Versuchsmäusen nach intraperitonealer Injektion von Serum eines Patienten mit komplexem regionalem Schmerzsyndrom (CRPS) im Vergleich zu Kontrolltieren, denen Serum von gesunden Blutspendern injiziert wurde, Veränderungen des Spezies-spezifischen, explorativen Verhaltensmusters, welche erste Hinweise auf schmerzassoziiertes Verhalten liefern. Aufgrund dieser Befunde und der Hypothese der Präsenz einer humoralen Autoimmunreaktion bei der Entstehung chronischer Schmerzsyndrome wurde die Seroprävalenz für Antikörper gegen eine Vielzahl potentieller Autoantigene bei Patienten mit CRPS oder Fibromyalgiesyndrom im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden mittels immunhistochemischer Färbungen gegen murines Gewebe untersucht, wobei kein für die beschriebenen Schmerzerkrankungen pathognomonischer Autoantikörper identifiziert werden konnte. Die vorliegende Arbeit erfüllte ihren Zweck als Pilotprojekt, indem sie wichtige Daten lieferte, die für weitere Untersuchungen wegweisend sind. Dies bezieht sich im Besondern auf notwendige Änderungen bei den In-vitro-Methoden zur Detektion von Autoantikörpern. Zudem müssen die In-vivo-Experimente unter Einbeziehung sensorischer Verhaltenstests wiederholt und durch Fraktionierung der injizierten Serumproben erweitert werden, um gegebenenfalls Autoantikörper als Pathogene der Erkrankungen identifizieren zu können. Die in der vorliegenden Arbeit beschriebenen Erkenntnisse bieten einen Einblick in mögliche pathophysiologische Mechanismen bei der Entstehung von chronischen, idiopathischen Schmerzzuständen und könnten als Basis für neue Überlegungen über den Einsatz immunmodulierender Therapiestrategien bei derartigen Syndromen dienen.
Ob eine Immunonutrition einen Nutzen in der Versorgung schwer kranker oder chirurgischer Patienten bringt, ist Thema kontroverser Diskussionen. Dabei scheint unklar, welches Patientenklientel von welcher Zusammensetzung verschiedener immunmodulatorischer Substanzen am meisten profitiert. Zudem ist nicht einheitlich geklärt, zu welchen Zeitpunkten und über welche Zeiträume die Immunmodulation den größten Nutzen bringt. Die hier durchgeführte Studie wurde konzipiert, um zu untersuchen, ob die Patienten, die einer aortokoronaren Bypassoperation unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine zugeführt werden, eine Verbesserung ihres klinischen Outcomes zeigen, wenn sie immunmodulatorische Substanzen perioperativ erhalten. Die konkreten Fragestellungen für diese Arbeit lauten daher: 1) Kann die Immunonutrition mit Glutamin, ௰-3-Fettsäuren und antioxidativ wirksamen Vitaminen die Inzidenz von postoperativen Infektionen bei Patienten, die einer aortokoronaren Bypassoperation zugeführt werden, verringern? 2) Verkürzt sich die Liegedauer der Patienten auf der Intensivstation und nach Verlegung auf Normalstation postoperativ bei regelmäßiger Einnahme der immunmodulierenden Substanzen über den Zeitraum des stationären Aufenthaltes? 3) Verbessert sich das klinische Outcome der Patienten durch die perioperative Substitution insgesamt, durch ein selteneres Auftreten von häufigen Komplikationen und Kreislaufinstabilitäten? Zu diesem Zweck wurde eine Kohortenstudie mit 137 Patienten durchgeführt, wovon sich 97 Patienten in der Kontrollgruppe und 40 in der Experimentalgruppe befanden. Die Patienten der Experimentalgruppe erhielten ab dem Tag ihrer stationären Aufnahme 2 unterschiedliche Substanzen zur oralen Einnahme verabreicht. Die eine enthielt einen hohen Anteil an Glutamin und antioxidativ wirksamen Substanzen (Glutamine Plus®) und die andere einen hohen Gehalt an ௰-3-Fettsäuren (Supportan® Drink). Das Glutamine Plus® wurde morgens und abends, der Supportan® Drink mittags verabreicht. Die Substitution erfolgte über den kompletten stationären Aufenthalt, abgesehen von dem Tag der Operation selber. Die Blutentnahmen für die entsprechenden infektiologischen Parameter erfolgten zu den Zeitpunkten präoperativ, 6 Stunden nach Ende der Operation, 2 Tage postoperativ und vor der Entlassung. Es zeigte sich, dass die Patienten, die die Substanzen erhielten, weniger postoperative Infektionen entwickelt hatten, als die Patienten in der Kontrollgruppe. Das wurde aus einer signifikanten PCT-Erhöhung in der Kontrollgruppe abgeleitet. Allerdings hatte diese postoperative Komplikation keine Auswirkung auf die Liegezeit der Patienten auf der Intensivstation oder auf die Dauer des stationären Aufenthaltes nach Verlegung von der Intensivstation auf eine periphere Station zur Folge. Ebenfalls zeigten sich keine Unterschiede zwischen den beiden Kohorten in der Notwendigkeit einer antibiotischen Therapie, sowie im Auftreten von Kreislaufinstabilitäten oder den häufigsten Komplikationen.
Wir nahmen an, dass nach intramuskulärer Injektion von Koffein und Halothan in Schweinen mit Veranlagung (MHS) und ohne Verlangung (MHN) für eine maligne Hyperthermie, es zu einem dosisabhängigen intramuskulären Laktatanstieg kommt. Des weiteren ist die Ausdehnung des dadurch ausgelösten Hypermetabolismus nur auf ein kleines Areral um die Injektionsstelle begrenzt. Eine systemische MH-Krise wird nicht ausgelöst. Mikrodialysesonden wurden in die Hinterläufe von 7 MHN und 7 MHS Schweinen platziert und mit Ringerlösung perfundiert. Nach Einstellen eines Gleichgewichtes wurden Boli von Halothan und Koffein in aufsteigenden Konzentrationen in den Muskel appliziert. Für den zweiten Versuchsansatz, die regionale Ausbreitung betreffend, wurden wiederum Mikrodialysesonden im Abstand von 10 mm und 25 mm zum Injektionsort platziert. Das Laktat wurde photospektrometrisch im Dialysat gemessen. Durch intramuskuläre Halothan- und Koffeinapplikation kommt es zu einer dosisabhänigen Erhöhung der intramuskulären Laktatkonzentration mehr beim MHS als MHN-Tieren mit signifikantem Unterschied. Laktaterhöhungen fanden sich darüber hinaus nur an der Injektionsstelle der Trigger- substanzen, nicht jedoch in 10 und 25 mm Entfernung davon. Somit ist der Anstieg der lokalen Laktatkonzentration im Muskel nur auf ein kleines Areal um die Injektionsstelle begrenzt.
PONV ist eine häufige und für Patient*innen belastende Nebenwirkung nach einer Allgemeinanästhesie. Trotz der Vielzahl an Studien zu den zahlreichen antiemetischen Medikamenten gibt es bisher keinen Überblick über die Effizienz und Sicherheit all dieser Medikamente. Im Rahmen des Cochrane-Reviews „Drugs for preventing postoperative nausea and vomiting in adults after general anaesthesia: a network meta-analysis“ wurden RCTs zur Prävention von PONV nach Allgemeinanästhesie bei Erwachsenen gesucht. Zu den primären Endpunkten gehörten Erbrechen 0-24 Stunden, schwere unerwünschte Ereignisse und unerwünschte Ereignisse, zu den sekundären Endpunkten Substanz-spezifische Nebenwirkungen, frühes und spätes postoperatives Erbrechen, Übelkeit und vollständiger Behandlungserfolg. In dieser Dissertation wurden die Vergleiche mit mindestens zehn Studien auf das Vorliegen eines Publikationsbias überprüft. Die Beurteilung des Publikationsbias erfolgte unter Anwendung verschiedener Tests (Funnel Plots, contour-enhanced Funnel Plot, Arcsine Test, Trim-and-Fill-Methode). Bei sieben von den 64 analysierten Vergleichen wurde der Verdacht auf einen Publikationsbias gestellt. Für den primären Endpunkt Erbrechen 0-24 Stunden wurde bei zwei Vergleichen (Droperidol vs. Placebo und Metoclopramid vs. Ondansetron) ein Publikationsbias vermutet, für die sekundären Endpunkte Übelkeit bei drei Vergleichen (Tropisetron vs. Placebo, Dexamethason-Ondansetron vs. Dexamethason, Dexamethason-Ondansetron vs. Ondansetron) und für den vollständigen Behandlungserfolg bei zwei Vergleichen (Droperidol vs. Placebo, Ondansetron vs. Placebo). Die Effektschätzer der restlichen 54 Vergleiche sind hinsichtlich der klinischen Relevanz robust und eine Verzerrung durch einen Publikationsbias wurde nicht vermutet.
Fragestellung: Die time varying elastance, der Gold-Standart zur Bestimmung der myokardialen Kontraktilität, kann entweder mittels Druck-Volumen Kurven, die mit einem Conductance-Katheter gemessen wurden, oder über eine, mittels Ultraschalltechnik generierte, Fluß-Flächen-Beziehung bestimmt werden. Letztere könnte durch Vasomotion beeinflusst werden, da hier die Blutfluß-Beschleunigung in der Arteria carotis gemessen wird. So ist es Ziel dieser Arbeit den störenden Einfuß von Eigenschaften des Gefäßsystems auf einen myokardialen Kontraktilitätsparameter zu untersuchen. Methodik: Nach der Versuchsgenehmigung durch die Regierung von Unerfranken wurden 9 Merino- Schafe narkotisiert und es wurden hämodynamische Messsungen durchgeführt (MAD, HF, ZVD, HZV). Die time varying elastance wurde sowohl mittels Conductance-Katheter (Ees), als auch über die ultraschallgestützte Fluß-Flächen-Beziehung (E´es) bestimmt. Nach einer Trepanation wurden zwei Sonden zur Messung der zerebralen Gewebsoxygenierung (P(ti)O2) und der Stoffwechselmetabolite (Laktat, Pyruvat, L/P-Verhältnis) mittels Mikrodialyse subkortikal ins Hirngewebe eingeführt. Die zerebrale Perfusion wurde mittels Laser- Doppler überwacht. Studienprotokoll: Die hämodynamischen Messungen (inklusive Ees und E´es), P(ti)O2, Laktat, Pyruvat und L/P wurden unter Ausgangsbedingungen (baseline1), unter dem Einfluß von Nitroprussidnatrium (NPN) , nach Rückkehr zu Ausgangsbedingungen (baseline 2) und unter dem Einfluß von Esmolol (Esmolol) durchgeführt. Sowohl unter NPN, als auch unter Esmolol wurde ein MAD von 50 mmHg für 15 min aufrechterhalten. Ebenso wurde für die Messungen unter baseline ein MAD von 90 mmHg für 15 min aufrechterhalten. Ergebnisse: Neun Schafe (63 ± 4 kg) wurden der weiteren Analyse zugeführt. Die Mikrodialyse konnte in zwei Fällen nicht durchgeführt werden. Der MAD fiel, wie angestrebt, sowohl unter NPN (50±11 mmHg), als auch unter Esmolol (48±6 mmHg) verglichen mit den Ausgangsbedingungen (baseline 1 (90±21 mmHg); baseline 2 (90±16 mmHg). Die HF unter Esmolol (73±14 min-1) unterschied sich signifikant von baseline 1 (90±21 min-1), baseline 2 (81±23 min-1) und NPN (94±23 min-1). Die Ees fiel signifikant unter Esmolol (1,0±0,2 mmHg * cm-3) verglichen mit baseline 1 (3,0±0,9 mmHg * cm-3), baseline 2 (3,2±0,8 mmHg * cm-3) und NPN (3,0±0,7 mmHg * cm-3). Die Ees fiel ebenfalls signifikant ab unter Esmolol (0,36±0,21 sec-1 * cm-1), verglichen mit baseline 1 (0,88±0,26 sec-1 * cm-1), baseline 2 (0,89±0,24 sec-1 * cm-1) und NPN (0,76±0,27 sec-1 * cm-1). Das HZV sank signifikant in Folge Esmolol-Gabe verglichen mit Ausgangsbedingungen (2,4±1,0 ml * min-1 baseline 1 und baseline 2) und NPN (3,2±2,0 ml * min-1). Im Laser- Doppler zeigte sich ein Abfall der zerebralen Perfusion unter NPN und Esmolol, wobei dieser Abfall unter Esmolol signifikant größer war als unter NPN. In 7 Fällen wurde das L/P- Verhältnis mittels Mikrodialyse bestimmt. Hier konnte ein signifikanter Anstieg unter Esmolol, verglichen mit baseline 1, baseline 2 und NPN, gesehen werden. Für die P(ti)O2 konnte ein Abfall von um die 50% unter Esmolol beobachtet werden, verglichen mit baseline 1, baseline 2 und NPN. In der linearen Regressionsanalyse konnte eine gute Korrelation von Ees und E´es (Ees = 1,4 * E´es + 1,5; R= 0,90, R2= 0,81; p < 0,0001) gezeigt werden. Sowohl zur Regressionanalyse von P(ti)O2 und L/P-Verhältnis, als auch von E´es und Ees wurden die Daten von 7 Tieren verwendet. P(ti)O2 und L/P-Verhältnis korrelierten am besten in Form einer Exonentialfunktion: P(ti)O2=63,3L/P-0,5;(R=0,82, R2=0,67 und p<0,0001). P(ti)O2 und Ees korrelierten am besten in Form einer Linearfunktion: P(ti)O2=22,2 Ees*0,8; (R=0,58,R2=0,34, und p<0,001). Auch P(ti)O2 und E´es korrelierten am besten in Form einer Linearfunktion: P(ti)O2=44,0 E´es-3,8; (R=0,64,R2=0,4, und p<0,001). Die Daten von 7 Tieren wurden einer multiplen linearen Regressionanalyse zugeführt (P(ti)O2 gegen Kontraktilität (hier nur Ees, um Multikolinearität zu vermeiden), MAD, HF, HZV und ZVD). Diesem Ergebnis folgend (P(ti)O2= 13+(7*Ees)+(0,1*MAD)+(2*ZVD)-(0,04*HF)+(0,004*HZV); R=0,88, R2=0,77, und p<0,001) scheint das HZV der hämodynamische Parameter zu sein, der den größten Einfluß auf die P(ti)O2 hat. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse sprechen dagegen, dass Vasomotion einen störenden Einfluß auf die ultraschallgestützte myokardiale Kontraktilitätsbestimmung hat. Dass das HZV von allen hier gemessenen hämodynamischen Parametern den größten Einfluß auf die Sauerstoffsättigung des Hirngewebes hat, scheint nicht weiter überraschend. Im klinischen Alltag jedoch wird immer noch, gerade bei Patienten mit gestörter zerebraler Perfusion zumeist auf den MAD vertraut. Hier scheint weitere Forschung angezeigt.
In dieser Studie wurde Prilocain, ein kurz- bis mittellangwirksames Lokalanästhetikum, mit einem der beiden langwirksamen Lokalanästhetika, Ropivacain bzw. Bupivacain kombiniert, mit dem Zweck ein neues Wirkprofil zu erhalten. Dazu wurden 120 Patienten, die sich einem handchirurgischen Eingriff in axillärer Plexusanästhesie unterzogen, randomisiert und doppelblind einer der vier Behandlungsgruppen zugeteilt: Gruppe PB erhielt 7 mg/kg KG Prilocain 1% + 0,75 mg/kg KG Bupivacain 0,5%, Gruppe PR 7 mg/kg KG Prilocain1% + 0,75 mg/kg KG Ropivacain 0,5%. Gruppe P erhielt 7 mg/kg KG Prilocain 1%, Gruppe R 3 mg/kg KG Ropivacain 0,5%. Entsprechend der Randomisierungsliste wurden die Lokalanästhetika unter kontinuierlicher Nervenstimulation in die Gefäß- Nervenscheide des Plexus brachialis eingebracht. Nach Plexusanlage wurden Sensibilität, Motorik und Temperaturempfinden in den 3 Hautarealen des N. medianus, radialis und ulnaris alle 5 Minuten bis zum Operationsbeginn, postoperativ alle 15 Minuten bis zur vollständigen Rückkehr aller Sinnesqualitäten überprüft. Der Zeitpunkt für das postoperative Auftreten von Schmerzen sowie der Zeitpunkt einer Schmerzmitteleinnahme wurden notiert. Die aktuelle Schmerzstärke wurde postoperativ alle 30 Minuten mittels einer Kategorialskala ermittelt. Die Austestung der Analgesie erfolgte sowohl prä- als auch postoperativ gesondert für jeden Hauptnerven mittels pin-prick Methode. Analog dazu wurde die motorische Blockade unter Berücksichtigung der jeweiligen Kennmuskeln überprüft. Zur statistischen Auswertung fand der Kruskal- Wallis Test und der U- Test von Mann und Withney Anwendung, nominale Variablen wurden mit dem Chi- Quadrat Test überprüft. Im Hinblick auf die Dauer der Anästhesie lagen die Werte der Gruppe R signifikant“ über denen der anderen 3 Gruppen (p<0,001). Bei der Prilocain- Gruppe ließ die Anästhesie gegenüber Gruppe PR (p=0,003) und Gruppe R (p<0,001) „signifikant“ früher nach. Im Vergleich mit Gruppe PB zeigte sich nur in den Hautarealen des N. medianus (p=0,005) und des N. ulnaris (p=0,002) ein „signifikantes“ Ergebnis, der N. radialis lieferte einen Trendwert (p=0,061). Gruppe PB und PR unterschieden sich in Bezug auf das N. ulnaris- Gebiet nicht (p=0,453), der N. radialis zeigte einen Trend (p=0,065). Das Gebiet des N. medianus blieb bei Gruppe PR „signifikant“ länger anästhesiert als bei Gruppe PB (p=0,033). Die Anästhesie ließ in allen 4 Gruppen zuerst im Gebiet des N. radialis nach, danach folgte der N. medianus, zuletzt der N. ulnaris. Die Analgesiedauer lag bei der Ropivacain- Gruppe in allen 3 Nervenarealen „signifikant“ über der von Gruppe PB, PR und P (p<0,001). Gruppe P erlangte ihr Diskriminierungsvermögen stattdessen „signifikant“ früher als die anderen Gruppen (p<0,001). Gruppe PR zeigte im Vergleich mit Gruppe PB in keinem der 3 Nervenareale einen signifikanten Unterschied. Bei der Ropivacain- Gruppe hielt die motorische Blockade „signifikant“ länger an als bei den anderen Gruppen (p<0,001), die Prilocain- Gruppe dagegen hatte „signifikant“ früher die volle Kontrolle über den Arm als Gruppe PB (p=0,009), PR (p<0,001), und R (p<0,001). Die Werte der Gruppe PB und PR waren nicht unterschiedlich. Bei der Rückkehr des Temperaturempfindens fanden sich dieselben Signifikanzen wie bei der Analgesiedauer und der Dauer der motorischen Blockade. Bei Gruppe R kehrte das Temperaturempfinden „signifikant“ später zurück als bei den anderen 3 Gruppen (p<0,001). Die Prilocain - Gruppe fühlte „signifikant“ vor Gruppe PB (p=0,01), PR (p<0,001) und R (p<0,001) Kälte. Zwischen Gruppe PB und PR fand sich auch hier kein Unterschied. Die Anzahl der Patienten, die ein Schmerzmittel einnahmen, war „nicht signifikant“ unterschiedlich zwischen den Gruppen. Die Dauer der Analgetikafreiheit zeigte nur zwischen Gruppe PB und R einen „signifikanten“ Unterschied (p=0,009), alle anderen Gruppen waren gleich. Es konnte gezeigt werden, dass eine Kombination der Lokalanästhetika Prilocain 1% und Ropivacain 0,5% bei axillärer Plexusblockade die Wirkungsdauer von Anästhesie, Analgesie und motorischer Blockade verlängert, ohne die Anschlagszeit zu verändern. Eine Kombination von Prilocain 1% und Bupivacain 0,5% verhielt sich bezüglich der Anschlagszeit und Wirkungsdauer äquipotent zur o.g. Lokalanästhetikakombination. Im Hinblick auf das geringere kardiotoxische Potential von Ropivacain gegenüber Bupivacain sollte aber der Kombination mit Ropivacain der Vorzug gegeben werden.
Despite the availability of numerous therapeutic substances that could potentially target CNS disorders, an inability of these agents to cross the restrictive blood–brain barrier (BBB) limits their clinical utility. Novel strategies to overcome the BBB are therefore needed to improve drug delivery. We report, for the first time, how Tumor Treating Fields (TTFields), approved for glioblastoma (GBM), affect the BBB’s integrity and permeability. Here, we treated murine microvascular cerebellar endothelial cells (cerebEND) with 100–300 kHz TTFields for up to 72 h and analyzed the expression of barrier proteins by immunofluorescence staining and Western blot. In vivo, compounds normally unable to cross the BBB were traced in healthy rat brain following TTFields administration at 100 kHz. The effects were analyzed via MRI and immunohistochemical staining of tight-junction proteins. Furthermore, GBM tumor-bearing rats were treated with paclitaxel (PTX), a chemotherapeutic normally restricted by the BBB combined with TTFields at 100 kHz. The tumor volume was reduced with TTFields plus PTX, relative to either treatment alone. In vitro, we demonstrate that TTFields transiently disrupted BBB function at 100 kHz through a Rho kinase-mediated tight junction claudin-5 phosphorylation pathway. Altogether, if translated into clinical use, TTFields could represent a novel CNS drug delivery strategy.
In a recent study, we showed in an in vitro murine cerebellar microvascular endothelial cell (cerebEND) model as well as in vivo in rats that Tumor-Treating Fields (TTFields) reversibly open the blood–brain barrier (BBB). This process is facilitated by delocalizing tight junction proteins such as claudin-5 from the membrane to the cytoplasm. In investigating the possibility that the same effects could be observed in human-derived cells, a 3D co-culture model of the BBB was established consisting of primary microvascular brain endothelial cells (HBMVEC) and immortalized pericytes, both of human origin. The TTFields at a frequency of 100 kHz administered for 72 h increased the permeability of our human-derived BBB model. The integrity of the BBB had already recovered 48 h post-TTFields, which is earlier than that observed in cerebEND. The data presented herein validate the previously observed effects of TTFields in murine models. Moreover, due to the fact that human cell-based in vitro models more closely resemble patient-derived entities, our findings are highly relevant for pre-clinical studies.
Background: Selective outcome reporting in clinical trials introduces bias in the body of evidence distorting clinical decision making. Trial registration aims to prevent this bias and is suggested by the International Committee of Medical Journal Editors (ICMJE) since 2004.
Methods: The 585 randomized controlled trials (RCTs) published between 1965 and 2017 that were included in a recently published Cochrane review on antiemetic drugs for prevention of postoperative nausea and vomiting were selected. In a retrospective study, we assessed trial registration and selective outcome reporting by comparing study publications with their registered protocols according to the ‘Cochrane Risk of bias’ assessment tool 1.0.
Results: In the Cochrane review, the first study which referred to a registered trial protocol was published in 2004. Of all 585 trials included in the Cochrane review, 334 RCTs were published in 2004 or later, of which only 22% (75/334) were registered. Among the registered trials, 36% (27/75) were pro- and 64% (48/75) were retrospectively registered. 41% (11/27) of the prospectively registered trials were free of selective outcome reporting bias, 22% (6/27) were incompletely registered and assessed as unclear risk, and 37% (10/27) were assessed as high risk. Major outcome discrepancies between registered and published high risk trials were a change from the registered primary to a published secondary outcome (32%), a new primary outcome (26%), and different outcome assessment times (26%). Among trials with high risk of selective outcome reporting 80% favoured at least one statistically significant result. Registered trials were assessed more often as ‘overall low risk of bias’ compared to non-registered trials (64% vs 28%).
Conclusions: In 2017, 13 years after the ICMJE declared prospective protocol registration a necessity for reliable clinical studies, the frequency and quality of trial registration in the field of PONV is very poor. Selective outcome reporting reduces trustworthiness in findings of clinical trials. Investigators and clinicians should be aware that only following a properly registered protocol and transparently reporting of predefined outcomes, regardless of the direction and significance of the result, will ultimately strengthen the body of evidence in the field of PONV research in the future.
The aim of this work was to conduct a comprehensive study about the transport properties of NSAIDs across the blood-brain barrier (BBB) in vitro. Transport studies with celecoxib, diclofenac, ibuprofen, meloxicam, piroxicam and tenoxicam were accomplished across Transwell models based on cell line PBMEC/C1-2, ECV304 or primary rat brain endothelial cells. Single as well as group substance studies were carried out. In group studies substance group compositions, transport medium and serum content were varied, transport inhibitors verapamil and probenecid were added. Resulted permeability coefficients were compared and normalized to internal standards diazepam and carboxyfluorescein. Transport rankings of NSAIDs across each model were obtained. Single substance studies showed similar rankings as corresponding group studies across PBMEC/C1-2 or ECV304 cell layers. Serum content, glioma conditioned medium and inhibitors probenecid and verapamil influenced resulted permeability significantly. Basic differences of transport properties of the investigated NSAIDs were similar comparing all three in vitro BBB models. Different substance combinations in the group studies and addition of probenecid and verapamil suggested that transporter proteins are involved in the transport of every tested NSAID. Results especially underlined the importance of same experimental conditions (transport medium, serum content, species origin, cell line) for proper data comparison.
Background
Complex regional pain syndrome (CRPS) develops after injury and is characterized by disproportionate pain, oedema, and functional loss. CRPS has clinical signs of neuropathy as well as neurogenic inflammation. Here, we asked whether skin biopsies could be used to differentiate the contribution of these two systems to ultimately guide therapy. To this end, the cutaneous sensory system including nerve fibres and the recently described nociceptive Schwann cells as well as the cutaneous immune system were analysed.
Methods
We systematically deep-phenotyped CRPS patients and immunolabelled glabrous skin biopsies from the affected ipsilateral and non-affected contralateral finger of 19 acute (< 12 months) and 6 chronic (> 12 months after trauma) CRPS patients as well as 25 sex- and age-matched healthy controls (HC). Murine foot pads harvested one week after sham or chronic constriction injury were immunolabelled to assess intraepidermal Schwann cells.
Results
Intraepidermal Schwann cells were detected in human skin of the finger—but their density was much lower compared to mice. Acute and chronic CRPS patients suffered from moderate to severe CRPS symptoms and corresponding pain. Most patients had CRPS type I in the warm category. Their cutaneous neuroglial complex was completely unaffected despite sensory plus signs, e.g. allodynia and hyperalgesia. Cutaneous innate sentinel immune cells, e.g. mast cells and Langerhans cells, infiltrated or proliferated ipsilaterally independently of each other—but only in acute CRPS. No additional adaptive immune cells, e.g. T cells and plasma cells, infiltrated the skin.
Conclusions
Diagnostic skin punch biopsies could be used to diagnose individual pathophysiology in a very heterogenous disease like acute CRPS to guide tailored treatment in the future. Since numbers of inflammatory cells and pain did not necessarily correlate, more in-depth analysis of individual patients is necessary.
Schmerz gehört zu den Kardinalsymptomen einer Entzündung. Im Wesentlichen kann die Entstehung von Schmerz am Ort des Entzündungsgeschehens auf das Einwandern (Diapedese) von Leukozyten aus dem peripheren Blut-strom in das Gewebe zurückgeführt werden. Dort findet sowohl die Produktion von Zytokinen und Chemokinen statt, welche weitere Entzündungszellen rekrutieren und die Entzündungsreaktion verstärken, als auch die Freisetzung von Opioidpeptiden, die schmerzlindernd wirken.
In Vorarbeiten der Arbeitsgruppe konnte eine Opioidfreisetzung aus neutrophilen Granulozyten nach Stimulation mit bakteriellen Antigenen oder Chemokinen \(in\) \(vitro\) nachgewiesen werden. Diese führen \(in\) \(vivo\) eine Antinozizeption herbei. Für neutrophile Granulozyten wurden der Chemokinrezeptor CXCR1/2 sowie der Formylpep-tidrezeptor als Signal-transmittierende Rezeptoren identifiziert. Über den klassischen Mechanismus der Exozytose gelangt das Beta-Endorphin somit in das Gewebe und interagiert mit Opioidrezeptoren auf primär sensorischen Nervenendigungen. \(in\) \(vivo\) äußerte sich die Freisetzung des Opioidpeptids in einer Anhebung mechanischer Schmerzschwellen, die durch den Opioidrezeptorantagonisten Naloxon aufgehoben werden konnten. Die Bindung, vornehmlich an MOP, führt zur Erniedrigung des cAMP-Spiegels, zur Hyperpolarisation der Nervenzelle und zur Verminderung von Schmerzschwellen.
Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen Monozyten als führende Zellpopulation der späten Entzündungsphase. Es sollte untersucht werden, welche Rezeptoren eine Opioidfreisetzung aus Monozyten vermitteln sowie welche intrazellulären Signalwege involviert sind.
Humane Monozyten wurden isoliert und \(in\) \(vitro\) mit dem bakteriellen Antigen Lipopolysaccharide (LPS) stimuliert. Dieses steht exemplarisch für mikrobielles Infektgeschehen und Entzündung. In den Zellüberständen wurde mittels ELISA die Beta-Endorphin-Konzentration ermittelt. Weiterhin wurden Opioidgehalt und -freisetzung in der nicht-klassischen CD14+CD16+ Monozytensubpopulation im Vergleich zu klassischen CD14+CD16- Monozyten analysiert. Zur weiteren Aufklärung des Rezeptors, welcher die Opioidfreisetzung vermittelt, wurde der niedermolekulare TLR4-Antagonist TAK-242 genutzt.
Wir fanden eine Zunahme der Beta-Endorphin-Freisetzung nach Stimulation mit LPS im Vergleich zur unstimulierten Kontrolle. Eine Zugabe des TLR4-Inhibitors reduzierte die Beta-Endorphin-Freisetzung signifikant. TLR4 agiert somit als PRR für die Opioidfreisetzung aus Monozyten. CD14+CD16+ Monozyten enthalten einen geringeren Anteil an Beta-Endorphin und setzten dementsprechend weniger frei. Ihre Rolle als pro-inflammatorisch und ihre Beteiligung an der Genese inflammatorischer Krankheitsbilder wird dadurch gestützt.
Die Signalkaskade, über die diese Freisetzung erfolgt, konnte durch den Einsatz von Rezeptorinhibitoren dahingehend entschlüsselt werden, dass eine Beteiligung des IP3-Rezeptors sowie von intrazellulärem Calcium wichtig ist. Ferner wurde evident, dass auch eine basale Freisetzung existiert, die über denselben Weg verläuft.
Durch die Behandlung mit dem TLR4-Antagonisten TAK-242, der die Freisetzung von Beta-Endorphin \(in\) \(vitro\) unterdrückt, wird auch die analgetische Wirkung von LPS \(in\) \(vivo\) aufgehoben. TLR4 Agonisten sind daher potentielle alternative Analgetika, welche die endogene Schmerzkontrolle unterstützen könnten. Jedoch fließen viele Wechselwirkungen wie z.B. proalgetische Wirkungen von TLR4 in das komplexe Gefüge der Immunzellantwort ein. Diese wurden nicht weiter untersucht. Vor einer klinischen Anwendung müssten solche Effekte näher betrachtet werden.
Background
Leukocytes containing opioid peptides locally control inflammatory pain. In the early phase of complete Freund’s adjuvant (CFA)-induced hind paw inflammation, formyl peptides (derived e.g. from Mycobacterium butyricum) trigger the release of opioid peptides from neutrophils contributing to tonic basal antinociception. In the later phase we hypothesized that toll-like-receptor-(TLR)-4 activation of monocytes/macrophages triggers opioid peptide release and thereby stimulates peripheral opioid-dependent antinociception.
Results
In Wistar rats with CFA hind paw inflammation in the later inflammatory phase (48–96 h) systemic leukocyte depletion by cyclophosphamide (CTX) or locally injected naloxone (NLX) further decreased mechanical and thermal nociceptive thresholds. In vitro β-endorphin (β-END) content increased during human monocyte differentiation as well as in anti-inflammatory CD14+CD16- or non-classical M2 macrophages. Monocytes expressing TLR4 dose-dependently released β-END after stimulation with lipopolysaccharide (LPS) dependent on intracellular calcium. Despite TLR4 expression proinflammatory M1 and anti-inflammatory M2 macrophages only secreted opioid peptides in response to ionomycin, a calcium ionophore. Intraplantar injection of LPS as a TLR4 agonist into the inflamed paw elicited an immediate opioid- and dose-dependent antinociception, which was blocked by TAK-242, a small-molecule inhibitor of TLR4, or by peripheral applied NLX. In the later phase LPS lowered mechanical and thermal nociceptive thresholds. Furthermore, local peripheral TLR4 blockade worsened thermal and mechanical nociceptive pain thresholds in CFA inflammation.
Conclusion
Endogenous opioids from monocytes/macrophages mediate endogenous antinociception in the late phase of inflammation. Peripheral TLR4 stimulation acts as a transient counter-regulatory mechanism for inflammatory pain in vivo, and increases the release of opioid peptides from monocytes in vitro. TLR4 antagonists as new treatments for sepsis and neuropathic pain might unexpectedly transiently enhance pain by impairing peripheral opioid analgesia.
Die Öffnung der Blut-Nerven-Schranke ist ein wichtiger Baustein in der Pathogenese neuropathischer Schmerzen. Die Blut-Nerven-Schranke schützt das periphere Nervensystem vor externen Einflüssen, wahrt die endoneurale Homöostase und trägt zur Aufrechterhaltung der neuronalen Signalweiterleitung bei. Sie wird durch die Pars epitheloidea des Perineuriums und endoneurale Gefäßzellen gebildet. Essentieller Bestandteil der Blut-Nerven-Schranke sind zwischen Perineural- und Gefäßzellen exprimierte Tight Junctions. Im Rahmen dieser Dissertation wurden die Tight Junction Proteine ZO-1, Claudin-1, -5, -19 und Occludin sowohl in einem Tiermodell neuropathischer Schmerzen, der Chronic Constriction Injury, als auch in Nervenbiopsien (N. suralis) von an Polyneuropathien erkrankten Patienten mittels Immunfluoreszenzfärbungen qualitativ und quantitativ untersucht.
The cytochrome P450 (CYP)3A4 enzyme affects the metabolism of most drug-like substances, and its inhibition may influence drug safety. Modulation of CYP3A4 by flavonoids, such as anthocyanins, has been shown to inhibit the mutagenic activity of mammalian cells. Considering the previous investigations addressing CYP3A4 inhibition by these substances, we studied the three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) in a series of anthocyanin derivatives as CYP3A4 inhibitors. For the training dataset (n=12), comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative molecular similarity index analysis (CoMSIA) yielded crossvalidated and non-crossvalidated models with a q (2) of 0.795 (0.687) and r (2) of 0.962 (0.948), respectively. The models were also validated by an external test set of four compounds with r (2) of 0.821 (CoMFA) and r (2) of 0.812 (CoMSIA). The binding affinity modes associated with experimentally derived IC50 (half maximal inhibitory concentration) values were confirmed by molecular docking into the CYP3A4 active site with r (2) of 0.66. The results obtained from this study are useful for a better understanding of the effects of anthocyanin derivatives on inhibition of carcinogen activation and cellular DNA damage.
Background: The sympathetic nervous system is considered to modulate the endotoxin-induced activation of immune cells. Here we investigate whether thoracic epidural anesthesia with its regional symapathetic blocking effect alters endotoxin-induced leukocyte-endothelium activation and interaction with subsequent endothelial injury. Methods: Sprague Dawley rats were anesthetized, cannulated and hemodynamically monitored. E. coli lipopolysaccharide (Serotype 0127: B8, 1.5 mg x kg(-1) x h(-1)) or isotonic saline (controls) was infused for 300 minutes. An epidural catheter was inserted for continuous application of lidocaine or normal saline in endotoxemic animals and saline in controls. After 300 minutes we measured catecholamine and cytokine plasma concentrations, adhesion molecule expression, leukocyte adhesion, and intestinal tissue edema. Results: In endotoxemic animals with epidural saline, LPS significantly increased the interleukin-1 beta plasma concentration (48%), the expression of endothelial adhesion molecules E-selectin (34%) and ICAM-1 (42%), and the number of adherent leukocytes (40%) with an increase in intestinal myeloperoxidase activity (26%) and tissue edema (75%) when compared to healthy controls. In endotoxemic animals with epidural infusion of lidocaine the values were similar to those in control animals, while epinephrine plasma concentration was 32% lower compared to endotoxemic animals with epidural saline. Conclusions: Thoracic epidural anesthesia attenuated the endotoxin-induced increase of IL-1 beta concentration, adhesion molecule expression and leukocyte-adhesion with subsequent endothelial injury. A potential mechanism is the reduction in the plasma concentration of epinephrine.
Temporary hypercapnia has been shown to increase cerebral blood flow (CBF) and might be used as a therapeutical tool in patients with severe subarachnoid hemorrhage (SAH). It was the aim of this study was to investigate the optimum duration of hypercapnia. This point is assumed to be the time at which buffer systems become active, cause an adaptation to changes of the arterial partial pressure of carbon dioxide (PaCO2) and annihilate a possible therapeutic effect. In this prospective interventional study in a neurosurgical ICU the arterial partial pressure of carbon dioxide (PaCO\(_2\)) was increased to a target range of 55 mmHg for 120 min by modification of the respiratory minute volume (RMV) one time a day between day 4 and 14 in 12 mechanically ventilated poor-grade SAH-patients. Arterial blood gases were measured every 15 min. CBF and brain tissue oxygen saturation (StiO\(_2\)) were the primary and secondary end points. Intracranial pressure (ICP) was controlled by an external ventricular drainage. Under continuous hypercapnia (PaCO\(_2\) of 53.17 ± 5.07), CBF was significantly elevated between 15 and 120 min after the start of hypercapnia. During the course of the trial intervention, cardiac output also increased significantly. To assess the direct effect of hypercapnia on brain perfusion, the increase of CBF was corrected by the parallel increase of cardiac output. The maximum direct CBF enhancing effect of hypercapnia of 32% was noted at 45 min after the start of hypercapnia. Thereafter, the CBF enhancing slowly declined. No relevant adverse effects were observed. CBF and StiO\(_2\) reproducibly increased by controlled hypercapnia in all patients. After 45 min, the curve of CBF enhancement showed an inflection point when corrected by cardiac output. It is concluded that 45 min might be the optimum duration for a therapeutic use and may provide an optimal balance between the benefits of hypercapnia and risks of a negative rebound effect after return to normal ventilation parameters.
Background: The close monitoring of blood pressure during a caesarean section performed under central neuraxial anaesthesia should be the standard of safe anaesthesia. As classical oscillometric and invasive blood pressure measuring have intrinsic disadvantages, we investigated a novel, non-invasive technique for continuous blood pressure measuring. Methods: In this monocentric, retrospective data analysis, the reliability of continuous non-invasive blood pressure measuring using ClearSight\(^®\) (Edwards Lifesciences Corporation) is validated in 31 women undergoing central neuraxial anaesthesia for caesarean section. In addition, patients and professionals evaluated ClearSight\(^®\) through questioning. Results: 139 measurements from 11 patients were included in the final analysis. Employing Bland–Altman analyses, we identified a bias of −10.8 mmHg for systolic, of −0.45 mmHg for diastolic and of +0.68 mmHg for mean arterial blood pressure measurements. Pooling all paired measurements resulted in a Pearson correlation coefficient of 0.7 for systolic, of 0.67 for diastolic and of 0.75 for mean arterial blood pressure. Compensating the interindividual differences in linear regressions of the paired measurements provided improved correlation coefficients of 0.73 for systolic, of 0.9 for diastolic and of 0.89 for mean arterial blood pressure measurements. Discussion: Diastolic and mean arterial blood pressure are within an acceptable range of deviation from the reference method, according to the Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) in the patient collective under study. Both patients and professionals prefer ClearSight\(^®\) to oscillometric blood pressure measurement in regard of comfort and handling.
The Unrecognized Effects of Phosphodiesterase 4 on Epithelial Cells in Pulmonary Inflammation
(2015)
Acute pulmonary inflammation is characterized by migration of polymorphonuclear neutrophils (PMNs) into the different compartments of the lung, passing an endothelial and epithelial barrier. Recent studies showed evidence that phosphodiesterase (PDE) 4-inhibitors stabilized endothelial cells. PDE4B and PDE4D subtypes play a pivotal role in inflammation, whereas blocking PDE4D is suspected to cause gastrointestinal side effects. We thought to investigate the particular role of the PDE4-inhibitors roflumilast and rolipram on lung epithelium. Acute pulmonary inflammation was induced by inhalation of LPS. PDE4-inhibitors were administered i.p. or nebulized after inflammation. The impact of PDE4-inhibitors on PMN migration was evaluated in vivo and in vitro. Microvascular permeability, cytokine levels, and PDE4B and PDE4D expression were analyzed. In vivo, both PDE4-inhibitors decreased transendothelial and transepithelial migration even when administered after inflammation, whereas roflumilast showed a superior effect compared to rolipram on the epithelium. Both inhibitors decreased TNF\(\alpha\), IL6, and CXCL2/3. CXCL1, the strong PMN chemoattractant secreted by the epithelium, was significantly more reduced by roflumilast. In vitro assays with human epithelium also emphasized the pivotal role of roflumilast on the epithelium. Additionally, LPS-induced stress fibers, an essential requirement for a direct migration of PMNs into the alveolar space, were predominantly reduced by roflumilast. Expression of PDE4B and PDE4D were both increased in the lungs by LPS, PDE4-inhibitors decreased mainly PDE4B. The topical administration of PDE4-inhibitors was also effective in curbing down PMN migration, further highlighting the clinical potential of these compounds. In pulmonary epithelial cells, both subtypes were found coexistent around the nucleus and the cytoplasm. In these epithelial cells, LPS increased PDE4B and, to a lesser extend, PDE4D, whereas the effect of the inhibitors was prominent on the PDE4B subtype. In conclusion, we determined the pivotal role of the PDE4-inhibitor roflumilast on lung epithelium and emphasized its main effect on PDE4B in hyperinflammation.
Alzheimer’s disease (AD) is considered a chronic and debilitating neurological illness that is increasingly impacting older-age populations. Some proteins, including clusterin (CLU or apolipoprotein J) transporter, can be linked to AD, causing oxidative stress. Therefore, its activity can affect various functions involving complement system inactivation, lipid transport, chaperone activity, neuronal transmission, and cellular survival pathways. This transporter is known to bind to the amyloid beta (Aβ) peptide, which is the major pathogenic factor of AD. On the other hand, this transporter is also active at the blood–brain barrier (BBB), a barrier that prevents harmful substances from entering and exiting the brain. Therefore, in this review, we discuss and emphasize the role of the CLU transporter and CLU-linked molecular mechanisms at the BBB interface in the pathogenesis of AD.
Diabetes mellitus is a common disease affecting more than 537 million adults worldwide. The microvascular complications that occur during the course of the disease are widespread and affect a variety of organ systems in the body. Diabetic retinopathy is one of the most common long-term complications, which include, amongst others, endothelial dysfunction, and thus, alterations in the blood-retinal barrier (BRB). This particularly restrictive physiological barrier is important for maintaining the neuroretina as a privileged site in the body by controlling the inflow and outflow of fluid, nutrients, metabolic end products, ions, and proteins. In addition, people with diabetic retinopathy (DR) have been shown to be at increased risk for systemic vascular complications, including subclinical and clinical stroke, coronary heart disease, heart failure, and nephropathy. DR is, therefore, considered an independent predictor of heart failure. In the present review, the effects of diabetes on the retina, heart, and kidneys are described. In addition, a putative common microRNA signature in diabetic retinopathy, nephropathy, and heart failure is discussed, which may be used in the future as a biomarker to better monitor disease progression. Finally, the use of miRNA, targeted neurotrophin delivery, and nanoparticles as novel therapeutic strategies is highlighted.
Stabilization of the blood-brain barrier during and after stroke can lead to less adverse outcome. For elucidation of underlying mechanisms and development of novel therapeutic strategies validated in vitro disease models of the blood-brain barrier could be very helpful. To mimic in vitro stroke conditions we have established a blood-brain barrier in vitro model based on mouse cell line cerebEND and applied oxygen/glucose deprivation (OGD). The role of astrocytes in this disease model was investigated by using cell line C6. Transwell studies pointed out that addition of astrocytes during OGD increased the barrier damage significantly in comparison to the endothelial monoculture shown by changes of transendothelial electrical resistance as well as fluorescein permeability data. Analysis on mRNA and protein levels by qPCR, western blotting and immunofluorescence microscopy of tight junction molecules claudin-3,-5,-12, occludin and ZO-1 revealed that their regulation and localisation is associated with the functional barrier breakdown. Furthermore, soluble factors of astrocytes, OGD and their combination were able to induce changes of functionality and expression of ABC-transporters Abcb1a (P-gp), Abcg2 (bcrp), and Abcc4 (mrp4). Moreover, the expression of proteases (matrixmetalloproteinases MMP-2, MMP-3, MMP-9, and t-PA) as well as of their endogenous inhibitors (TIMP-1, TIMP-3, PAI-1) was altered by astrocyte factors and OGD which resulted in significant changes of total MMP and t-PA activity. Morphological rearrangements induced by OGD and treatment with astrocyte factors were confirmed at a nanometer scale using atomic force microscopy. In conclusion, astrocytes play a major role in blood-brain barrier breakdown during OGD in vitro.
Background: Macrophage Migration Inhibitory Factor (MIF) is highly elevated after cardiac surgery and impacts the postoperative inflammation. The aim of this study was to analyze whether the polymorphisms CATT\(_{5–7}\) (rs5844572/rs3063368,“-794”) and G>C single-nucleotide polymorphism (rs755622,-173) in the MIF gene promoter are related to postoperative outcome. Methods: In 1116 patients undergoing cardiac surgery, the MIF gene polymorphisms were analyzed and serum MIF was measured by ELISA in 100 patients. Results: Patients with at least one extended repeat allele (CATT\(_7\)) had a significantly higher risk of acute kidney injury (AKI) compared to others (23% vs. 13%; OR 2.01 (1.40–2.88), p = 0.0001). Carriers of CATT\(_7\) were also at higher risk of death (1.8% vs. 0.4%; OR 5.12 (0.99–33.14), p = 0.026). The GC genotype was associated with AKI (20% vs. GG/CC:13%, OR 1.71 (1.20–2.43), p = 0.003). Multivariate analyses identified CATT\(_7\) predictive for AKI (OR 2.13 (1.46–3.09), p < 0.001) and death (OR 5.58 (1.29–24.04), p = 0.021). CATT\(_7\) was associated with higher serum MIF before surgery (79.2 vs. 50.4 ng/mL, p = 0.008). Conclusion: The CATT\(_7\) allele associates with a higher risk of AKI and death after cardiac surgery, which might be related to chronically elevated serum MIF. Polymorphisms in the MIF gene may constitute a predisposition for postoperative complications and the assessment may improve risk stratification and therapeutic guidance.
Microvascular endothelial cells are an essential part of many biological barriers, such as the blood–brain barrier (BBB) and the endothelium of the arteries and veins. A reversible opening strategy to increase the permeability of drugs across the BBB could lead to improved therapies due to enhanced drug bioavailability. Vanilloids, such as capsaicin, are known to reversibly open tight junctions of epithelial and endothelial cells. In this study, we used several in vitro assays with the murine endothelial capillary brain cells (line cEND) as a BBB model to characterize the interaction between capsaicin and endothelial tight junctions.