Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie (ab 2004)
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Objective
Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) is the key endogenous inhibitor of fibrinolysis, and enhances clot formation after injury. In traumatic brain injury, dysregulation of fibrinolysis may lead to sustained microthrombosis and accelerated lesion expansion. In the present study, we hypothesized that PAI-1 mediates post-traumatic malfunction of coagulation, with inhibition or genetic depletion of PAI-1 attenuating clot formation and lesion expansion after brain trauma.
Methods
We evaluated PAI-1 as a possible new target in a mouse controlled cortical impact (CCI) model of traumatic brain injury. We performed the pharmacological inhibition of PAI-1 with PAI-039 and stimulation by tranexamic acid, and we confirmed our results in PAI-1–deficient animals.
Results
PAI-1 mRNA was time-dependently upregulated, with a 305-fold peak 12 hours after CCI, which effectively counteracted the 2- to 3-fold increase in cerebral tissue-type/urokinase plasminogen activator expression. PAI-039 reduced brain lesion volume by 26% at 24 hours and 43% at 5 days after insult. This treatment also attenuated neuronal apoptosis and improved neurofunctional outcome. Moreover, intravital microscopy demonstrated reduced post-traumatic thrombus formation in the pericontusional cortical microvasculature. In PAI-1–deficient mice, the therapeutic effect of PAI-039 was absent. These mice also displayed 13% reduced brain damage compared with wild type. In contrast, inhibition of fibrinolysis with tranexamic acid increased lesion volume by 25% compared with vehicle.
Interpretation
This study identifies impaired fibrinolysis as a critical process in post-traumatic secondary brain damage and suggests that PAI-1 may be a central endogenous inhibitor of the fibrinolytic pathway, promoting a procoagulatory state and clot formation in the cerebral microvasculature. Ann Neurol 2019;85:667–680
Background
Airway management is crucial and, probably, even the most important key competence in anaesthesiology, which directly influences patient safety and outcome. However, high-quality research is rarely published and studies usually have different primary or secondary endpoints which impedes clear unbiased comparisons between studies. The aim of the present study was to gather and analyse primary and secondary endpoints in video laryngoscopy studies being published over the last ten years and to create a core set of uniform or homogeneous outcomes (COS).
Methods
Retrospective analysis. Data were identified by using MEDLINE® database and the terms “video laryngoscopy” and “video laryngoscope” limited to the years 2007 to 2017. A total of 3351 studies were identified by the applied search strategy in PubMed. Papers were screened by two anaesthesiologists independently to identify study endpoints. The DELPHI method was used for consensus finding.
Results
In the 372 studies analysed and included, 49 different outcome categories/columns were reported. The items “time to intubation” (65.86%), “laryngeal view grade” (44.89%), “successful intubation rate” (36.56%), “number of intubation attempts” (23.39%), “complications” (21.24%), and “successful first-pass intubation rate” (19.09%) were reported most frequently. A total of 19 specific parameters is recommended.
Conclusions
In recent video laryngoscopy studies, many different and inhomogeneous parameters were used as outcome descriptors/endpoints. Based on these findings, we recommend that 19 specific parameters (e.g., “time to intubation” (inserting the laryngoscope to first ventilation), “laryngeal view grade” (C&L and POGO), “successful intubation rate”, etc.) should be used in coming research to facilitate future comparisons of video laryngoscopy studies.
The nervous system is shielded by special barriers. Nerve injury results in blood–nerve barrier breakdown with downregulation of certain tight junction proteins accompanying the painful neuropathic phenotype. The dorsal root ganglion (DRG) consists of a neuron-rich region (NRR, somata of somatosensory and nociceptive neurons) and a fibre-rich region (FRR), and their putative epi-/perineurium (EPN). Here, we analysed blood–DRG barrier (BDB) properties in these physiologically distinct regions in Wistar rats after chronic constriction injury (CCI). Cldn5, Cldn12, and Tjp1 (rats) mRNA were downregulated 1 week after traumatic nerve injury. Claudin-1 immunoreactivity (IR) found in the EPN, claudin-19-IR in the FRR, and ZO-1-IR in FRR-EPN were unaltered after CCI. However, laser-assisted, vessel specific qPCR, and IR studies confirmed a significant loss of claudin-5 in the NRR. The NRR was three-times more permeable compared to the FRR for high and low molecular weight markers. NRR permeability was not further increased 1-week after CCI, but significantly more CD68\(^+\) macrophages had migrated into the NRR. In summary, NRR and FRR are different in naïve rats. Short-term traumatic nerve injury leaves the already highly permeable BDB in the NRR unaltered for small and large molecules. Claudin-5 is downregulated in the NRR. This could facilitate macrophage invasion, and thereby neuronal sensitisation and hyperalgesia. Targeting the stabilisation of claudin-5 in microvessels and the BDB barrier could be a future approach for neuropathic pain therapy.
Background
Postoperative pulmonary complications (PPCs) increase morbidity and mortality of surgical patients, duration of hospital stay and costs. Postoperative atelectasis of dorsal lung regions as a common PPC has been described before, but its clinical relevance is insufficiently examined. Pulmonary electrical impedance tomography (EIT) enables the bedside visualization of regional ventilation in real-time within a transversal section of the lung. Dorsal atelectasis or effusions might cause a ventral redistribution of ventilation. We hypothesized the existence of ventral redistribution in spontaneously breathing patients during their recovery from abdominal and peripheral surgery and that vital capacity is reduced if regional ventilation shifts to ventral lung regions.
Methods
This prospective observational study included 69 adult patients undergoing elective surgery with an expected intermediate or high risk for PPCs. Patients undergoing abdominal and peripheral surgery were recruited to obtain groups of equal size. Patients received general anesthesia with and without additional regional anesthesia. On the preoperative, the first and the third postoperative day, EIT was performed at rest and during spirometry (forced breathing). The center of ventilation in dorso-ventral direction (COVy) was calculated.
Results
Both groups received intraoperative low tidal volume ventilation. Postoperative ventral redistribution of ventilation (forced breathing COVy; preoperative: 16.5 (16.0–17.3); first day: 17.8 (16.9–18.2), p < 0.004; third day: 17.4 (16.2–18.2), p = 0.020) and decreased forced vital capacity in percentage of predicted values (FVC%predicted) (median: 93, 58, 64%, respectively) persisted after abdominal surgery. In addition, dorsal to ventral shift was associated with a decrease of the FVC%predicted on the third postoperative day (r = − 0.66; p < 0.001). A redistribution of pulmonary ventilation was not observed after peripheral surgery. FVC%predicted was only decreased on the first postoperative day (median FVC%predicted on the preoperative, first and third day: 85, 81 and 88%, respectively). In ten patients occurred pulmonary complications after abdominal surgery also in two patients after peripheral surgery.
Conclusions
After abdominal surgery ventral redistribution of ventilation persisted up to the third postoperative day and was associated with decreased vital capacity. The peripheral surgery group showed only minor changes in vital capacity, suggesting a role of the location of surgery for postoperative redistribution of pulmonary ventilation.
Anästhetika-induzierte Präkonditionierung (APC) mit Desfluran vermittelt einen endogenen Schutzmechanismus gegen den Ischämie/Reperfusionsschaden im Tiermodell mit männlichen C57BL/6 Mäusen. Die Calcium-Calmodulinkinase IIδ (CamKIIδ) spielt eine zentrale Rolle im intrazellulären Calciumhaushalt und beim Ischämie/Reperfusionsschaden.
Ein Ergebnis dieser Studie zeigt, dass eine Desfluran-vermittelte Reduktion der Herzinfarktgröße in Wildtyptieren, nicht aber in Mäusen mit homozygotem genetischen Knock-Out (KO) der CaMKIIδ stattfindet. Weiterhin wird gezeigt, dass der CaMKIIδ KO die Expression von Phospholamban (PLB) und die Phosphorylierung von PLB an der Aminosäurestelle Serin 16 im Vergleich zum Wildtyp mehr als verdoppelt, ermittelt via Western-Immunoblotting. Darüber hinaus wird gezeigt, dass die Expression des β1 –Adrenorezeptors (AR) in Tieren mit homo- und heterozygotem CaMKIIδ KO im Vergleich zum Wildtyp signifikant erhöht ist. APC mit Desfluran hebt diese erhöhte β1 –AR Konzentrationen im homozygoten, aber nicht im heterozygoten KO auf. Dies zeigt, dass sich die β1 –AR Expression entsprechend der CaMKIIδ Verfügbarkeit adaptiert, dieser Effekt aber durch APC unterbunden werden kann.
Es stehen mehrere analgetische Strategien zur Schmerzlinderung während der Geburt zur Verfügung. Zunehmend wird Remifentanil, ein kurz wirksames Opioid, aufgrund seiner besonderen pharmakologischen Eigenschaften als alternatives Analgetikum verwendet.
Ziel dieser Dissertation war die systematische Beurteilung der Wirksamkeit von Remifentanil, appliziert im Rahmen einer intravenösen patientenkontrollierten Analgesie (PCA) für Wehenschmerzen, zusammen mit der Analyse potentieller unerwünschter Ereignisse für die Mutter und das Neugeborene. Durch eine systematische Literatursuche verschiedener Datenbanken im Dezember 2015 wurden randomisierte kontrollierte Studien identifiziert, die Remifentanil (PCA) mit einem anderen Opioid (IV/IM), einem anderen Opioid (PCA), mit epiduraler Analgesie, mit Remifentanil (kontinuierlich IV) oder mit Remifentanil (PCA, anderes Schema) bei geplanter vaginaler Entbindung verglichen haben.
Zwanzig Studien mit 3569 Frauen konnten eingeschlossen werden. Die methodologische Qualität der analysierten Studien war mäßig bis schlecht. Das Risiko für Bias hinsichtlich Verblindung und unvollständiger Berichterstattung von Daten wurde in 65% bzw. 45% der inkludierten Studien als hoch eingestuft. Insgesamt ergaben sich Hinweise darauf, dass Frauen in der Gruppe Remifentanil (PCA) zufriedener waren als Frauen in der Gruppe mit einem anderen Opioid (IV/IM), allerdings weniger zufrieden mit der Schmerzlinderung als Frauen, die eine epidurale Analgesie erhielten.
Für den frühen Endpunkt führte die Anwendung einer Remifentanil (PCA) zu einer größeren Schmerzlinderung als die Administration eines anderen Opioids (IV/IM), wohingegen eine geringere Schmerzlinderung im Vergleich zur epiduralen Analgesie erzielt wurde.
Die Datenlage in Bezug auf maternale und neonatale unerwünschte Ereignisse und Sicherheitsaspekte war limitiert. Es gab keinen Hinweis darauf, dass Remifentanil (PCA) im Vergleich zur epiduralen Analgesie mit niedrigeren Apgar Scores einherging.
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Bei der Verwendung von Remifentanil (PCA) forderten weniger Frauen eine zusätzliche Analgesie verglichen mit der Verwendung von anderen Opioiden (IV/IM). Demgegenüber forderten mehr Frauen mit Remifentanil (PCA) eine zusätzliche Analgesie verglichen mit der epiduralen Analgesie.
Die Evidenzlage zeigte keinen Unterschied hinsichtlich des Risikos einer Kaiserschnittentbindung zwischen Remifentanil (PCA) und anderen Opioide (IV/IM) sowie Remifentanil (PCA) und epiduraler Analgesie.
Basierend auf den Ergebnissen dieser Dissertation lässt sich zusammenfassend sagen, dass es überwiegend wenig aussagekräftige Evidenz für die Praxis gibt und die zukünftige Forschung die aktuelle Datenlage ändern kann. Die Qualität der Evidenz ist hauptsächlich limitiert durch die schlechte Qualität der Studien, Inkonsistenz und fehlende Präzision.
Weitere Studien, die insbesondere maternale und neonatale Sicherheit (mütterliche Apnoe und Atemdepression, Apgar Score) untersuchen, sind erforderlich, um die optimale Art und Weise der Applikation von Remifentanil bei höchster Wirksamkeit und vertretbaren unerwünschten Ereignissen für die Mutter und ihr Neugeborenes herauszufinden.
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.
Für nozizeptive Wundschmerzen ist der Transient Receptor Potential Channel (TRP) vermittelte Kalziumeinstrom unerlässlich. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und deren Oxidationsprodukte wie 4-Hydroxynonenal (4-HNE) aktivieren das Ankyrin-1-Homolog TRPA1 in vivo und in vitro.
Die in dieser Studie durchgeführten Kalzium-Imaging Experimente wurden an stabil mit TRPA1 und TRPV1 transfizierten HEK-293-Zellen und spinalen Hinterwurzelganglien durchgeführt, um die mechanistischen Zusammenhänge der nozizeptiven Schmerzentstehung bei entzündlichen Wundschmerzen besser zu verstehen.
E06, ein monoklonaler Autoantikörper (mAb) gegen oxidiertes Phosphatidylcholin (OxPC) und D-4F, ein mimetisches Peptid des Strukturproteins Apolipoprotein A-I aus dem high density lipoprotein (HDL), wurden bisher als diagnostischer Marker bei Atherosklerose eingesetzt.
In den durchgeführten Experimenten reduzierten E06 mAb und D-4F den durch Lipidperoxidationsprodukte (OxPL) wie 4-HNE und reaktive Sauerstoffspezies wie H2O2 verursachten TRPA1-vermittelten Kalziumeinfluss in vitro.
Darüber hinaus zeigte sich, dass weder E06 mAb noch D-4F eine Kalziumeinstromrelevante Interaktion mit dem Transient Receptor Potential Channel Vanillin 1 (TRPV1)-Aktivator Capsaicin oder dem TRPV1-Kanal aufweisen.
E06 mAb und ApoA-I mimetisches Peptid D-4F erscheinen deshalb als zwei vielversprechende Substanzen, um den inflammatorischen Wundschmerz zu verringern. Deshalb sind sie auch als potentielles Analgetikum für eine nebenwirkungsärmere, lokale Schmerzbekämpfung vielversprechend.
Diese Arbeit untersucht den Einfluss der Laryngoskopietechnik (GlideScope® versus Macintosh-Spatel) und des Erfahrungsgrades der intubierenden Person (erfahren versus unerfahren) auf die während der endotrachealen Intubation spontan eingenommene Körperhaltung mittels der Methode des Rapid Entire Body Assessment. Hierzu wurden Videoaufnahmen von in der endotrachealen Intubation erfahrenen Ärzten und darin unerfahrenen Medizinstudierenden während endotrachealen Intubationen am Patientensimulator aufgenommen. Die Benutzung des GlideScope®-Videolaryngoskops war unabhängig vom Erfahrungsgrad mit einer, nach ergonomischen Gesichtspunkten, deutlich vorteilhafteren Körperhaltung und niedrigeren REBA-Aktionsschwellenwerten assoziiert. Unerfahrene Probanden nahmen im Gegensatz zu erfahrenen eine unvorteilhafte, überwiegend gebückte Körperhaltung während der endotrachealen Intubation ein, unabhängig welche der beiden Laryngoskopietechniken benutzt wurde. Aus ergonomischer Sicht sollte die Videolaryngoskopie für die endotracheale Intubation bevorzugt eingesetzt werden.
Non-steroidal antiinflammatory drugs are most commonly used for inflammatory and postoperative pain. But they lack effectiveness and specificity, leading to severe side effects, like gastric ulcers, asthma and severe bleeding. Oxidized 1-palmitoyl-2-arachinidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (OxPAPC) plays an important role in inflammatory pain. PAPC is a common phosphatidylcholine of membranes, which can be oxidized by reactive oxygen species. In preliminary experiments, our group found that local injection of OxPAPC in rat paws induces hyperalgesia.
In this study we examined the effect of OxPAPC on transient receptor potential A1 (TRPA1), an ion channel expressed in C-fiber neurons. Furthermore, we investigated if intracellular cysteine residues of TRPA1 were necessary for agonist-channel-interactions and if a subsequent TRPA1 activation could be prevented by OxPAPC scavengers.
To answer these questions, we performed calcium imaging using HEK-293 cells stably expressing hTRPA1, or transiently expressing the triple mutant channel hTRPA1-3C and naïve DRG neurons. Cells were incubated with the ratiometric, fluorescent dye Fura-2/AM and stimulated with OxPAPC. The change of light emission after excitation with 340 and 380 nm wavelengths allowed conclusions regarding changes of intracellular calcium concentrations after TRPA1 activation.
In our investigation we proved evidence that OxPAPC activates TRPA1, which caused a flow of calcium ions into the cytoplasm. The TRPA1-specific channel blocker HC-030031 eliminated this agonist-induced response. TRPA1-3C was not completely sensitive to OxPAPC. The peptide D-4F and the monoclonal antibody E06 neutralized OxPAPC-induced TRPA1 activation.
In this work, the importance of OxPAPC as a key mediator of inflammatory pain and as a promising target for drug design is highlighted. Our results indicate that TRPA1 activation by OxPAPC involves cysteine-dependent mechanisms, but there are other, cysteine-independent activation mechanisms as well. Potential pharmaceuticals for the treatment of inflammatory pain are D-4F and E06, whose efficiency has recently been confirmed in the animal model by our research group.