Neurologische und kognitive Leistungsfähigkeit nach tief hypothermem Kreislaufstillstand bei der Ratte - Etablierung eines neuen Modells

Herzchirurgische Operationen bei Kindern und Erwachsenen, die einen
tief hypothermen Kreislaufstillstand (DHCA) erfordern, können zu
zentralnervösen Defiziten führen. Ziel der vorliegenden Studie ist
es, mit einem neuen kliniknahen DHCA-Modell bei der Ratte diesen
Phänomenen experimentell standardisiert näher kommen zu können. 34
männliche Sprague-Dawley Ratten (ca. 350 g KGW) wurden mit
Isofluran anästhesiert, intubiert und mit 2,0 – 2,5 Vol% Isofluran
in 45 % O2 beatmet. Die rechte A. epigastrica superficialis, V.
jugularis externa sowie A. sacralis mediana kanülierte man zur
arteriellen Blutdruckmessung, Blutentnahme, Medikamentenapplikation
und Anschluss an die Extrakorporale Zirkulation (EKZ). In der
Abkühlungsphase wurden die Tiere innerhalb von 30 min mit Hilfe von
Kühlmatten und dem Wärmetauscher der EKZ auf eine rektale
Temperatur von 15 – 18 °C gekühlt und dabei die Flussrate der
Herz-Lungen-Maschine (HLM) von 160 – 180 ml/min/kg um die Hälfte
reduziert. In dieser Phase anästhesierte man die Tiere mit 1,0 -
1,5 Vol% Isofluran (45 % O2 / 55 % Druckluft), repetitiv Fentanyl
(5 µg Boli) und 1,6 mg / h Cisatracurium. Die Tiere wurden
randomisiert in sechs Gruppen mit unterschiedlichen DHCA-Zeiten
eingeteilt. Während man die Gruppe mit 0 min DHCA-Zeit (n=6) sofort
wieder ohne Kreislaufstillstand erwärmte, stellte man bei den
anderen Gruppen die Rollerpumpe ab, drainierte das Blut aus dem
rechten Vorhof in das venöse Reservoir und hielt den
Kreislauf-stillstand (Asystolie und kein MAP) für 45, 60, 75, 90
(je n=6) und 105 (n=4) min aufrecht. Dann wurden die Tiere in 40
min auf rektale Temperaturen von 35,5 °C wiedererwärmt und die
Flussrate der HLM bis auf Ausgangswerte gesteigert. Die Anästhesie
erfolgte entsprechend der Abkühlungsphase. Nach Abgehen von der HLM
wurden die Tiere 1 h nachbeatmet. In dieser Zeit verabreichte man
ihnen Blut (aus der EKZ) retransfundiert und nach Bedarf
Bikarbonat, Calcium und Glucose. Postoperativ wurde täglich die
neurologische (sensorisch-motorische Tests) und die kognitive
Funktion (mHB-Test) untersucht und die Tiere abschließend am
postoperativen Tag 14 getötet. Eine 50 %ige Wahrscheinlichkeit des
Überlebens wurde für eine DHCA-Zeit von 83 min (71 bis 99 min)
bestimmt. Die motorische Funktion erreichte wie die neurokognitive
Leistungsfähigkeit zum Ende der Versuchsperiode wieder stabile
Werte, war aber nach klinisch relevanten DHCA-Zeiten bis 60 min
noch beeinträchtigt. Zu diesem Zeitpunkt korrelierte die gesamte
funktionelle Leistungsfähigkeit nicht mit den histopathologischen
Ergebnissen. Mit dieser Studie gelang erstmalig die Beschreibung
eines kliniknahen DHCA Modells bei der Ratte, das mit einem
langfristigen Überleben der Tiere vereinbar ist. Die Etablierung
dieses neuen Modells ist ein wichtiger Fortschritt, um die
Pathomechansimen, die zentralnervösen Defiziten zugrunde liegen,
näher zu untersuchen. Außerdem kann dieses Modell dazu genutzt
werden, potentielle neuroprotektive Medikamente oder Strategien
präklinisch zu überprüfen.