Verbesserte pankreatische Mikrozirkulation und verringerter Gewebeschaden durch therapeutische Intervention mit bovinem Hämoglobin im Rattenmodell einer schweren akuten Pankreatitis

Abstract

Verbesserte pankreatische Mikrozirkulation und verringerter Gewebeschaden durch therapeutischer Intervention mit bovinem Hämoglobin im Rattenmodell einer schweren akuten Pankreatitis

Zur Behandlung der akuten Pankreatitis steht bislang nur ein symptomatisches Therapieregime zur Verfügung. Vor allem die schwere nekrotisierende Verlaufsform stellt aufgrund ihrer hohen Mortalität weiterhin eine große therapeutische Herausforderung dar. Als ein wesentlicher pathophysiologischer Faktor der akuten Pankreatitis haben sich Mikrozirkulationsstörungen herausgestellt, die eine Progression von einer milden zu einer schweren Verlaufsform bzw. eine Verschlechterung einer bereits bestehenden schweren Entzündung bedingen. In einem Rattenmodell konnte in Vorversuchen die frühzeitige Gabe einer bovinen stromafreien Hämoglobinlösung die Mikrozirkulationsstörungen und die Organschädigung im Rahmen der nekrotisierenden Pankreatitis reduzieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu überprüfen, ob auch eine zeitverzögerte, und damit klinisch relevantere Intervention mit HBOC-200 ebenfalls einen positiven Einfluss auf die pankreatische Mikrozirkulation und die Pankreasschädigung hat. Dreißig weibliche Wistar-Ratten wurden randomisiert auf drei Gruppen verteilt. Drei Stunden nach der standardisierten Pankreatitisinduktion erfolgte die intravenöse Behandlung mit HBOC-200, HAES oder NaCl. Unter Anwendung einer intravitalen Immunfluoreszenzmikroskopie konnten Mikrozirkulationsparameter erhoben werden. Zur Quantifizierung der Pankreasschädigung erfolgte die histologische Beurteilung von Pankreasgewebe sowie die Serumanalyse von TAP und Amylase. Unter der Therapie mit HBOC-200 fand sich eine verbesserte pankreatische Mikrozirkulation hinsichtlich funktioneller Kapillardichte (mittlere Differenz der Fläche unter der Kurve (Area Under the Curve (AUC)) 95,2 (SE 12,4), p<0,001) und Leukozytenadhärenz (52,6 (SE 9,2); p<0,001) im Vergleich mit der NaCl-Gruppe und einer verbesserte Leukozytenadhärenz im Vergleich mit der HAES-Gruppe (24,1 (SE 9,2); p=0,037). Die histologische Schädigung war in der HBOC-200-Gruppe geringer als in der NaCl-Gruppe (6,75 vs. 12 (5,25-7,75 vs. 8,25-14); p=0,001) und geringer als in der HAES-Gruppe (6,75 vs. 9 (5,25-7,75 vs. 7,5-10,75); p<0,001) ausgeprägt. 70 Die TAP-Konzentrationen lagen im Mittel in der HBOC-Gruppe niedriger als in der NaCl-Gruppe (7,8 nmol/l (SD 4,2) vs. 17,8 nmol/l (SD 3,3); p<0,001) und niedriger als in der HAES-Gruppe (7,8 nmol/l (SD 4,2) vs. 15,1 nmol/l (SD 6,7); p=0,009). Die Serumaktivität der Amylase zeigte in der HBOC-Gruppe niedrigere Werte als in der NaCl-Gruppe (3345,08 U/l (SD 1633,7) vs. 6903,26 (SD 2247,0); p=0,001) sowie niedrigere als in der HAES-Gruppe (3345,08 U/l (SD 1633,7) vs. 6337,38 (SD 2038,36); p=0,002). Zwischen der NaCl- und HAES-Gruppe ergaben beide erhobenen Serumparameter keine signifikanten Unterschiede. Zusammenfassend konnte die therapeutische Gabe von HBOC-200 auch nach einem zeitlichen Intervall von drei Stunden die pankreatische Mikrozirkulationsstörung und damit die histopathologischen Organschäden reduzieren. Auch unter dem therapeutischen Einsatz von Hydroxyethylstärke war dieser protektive Effekt zu beobachten, jedoch war dieser hier geringer ausgeprägt. Diese Beobachtung lässt sich dadurch erklären, dass HBOC zum einen, ähnlich wie HAES eine Volumenexpansion bewirkt, also die Rheologie verbessert, und zum anderen gleichzeitig über das zusätzliche Angebot an plasmagebundenen Sauerstoffträgern die Gewebsoxygenierung steigern kann. Mit dieser Arbeit wurde der prinzipielle Wirksamkeitsnachweis der HBOC-Lösung bei akuter Pankreatitis im Tierversuch bestätigt und auf einen verzögerten und damit klinisch relevanteren Interventionszeitpunkt erweitert.

Microcirculatory Function and Tissue Damage Is Improved After Therapeutic Injection of Bovine Hemoglobin in Severe Acute Rodent Pancreatitis. Abstract: Objectives: Stasis of the pancreatic microcirculation initiates and aggravates acute pancreatitis. Bovine hemoglobin has been shown to improve microcirculation in acute pancreatitis if prophylactically infused 15 minutes after initiation of acute pancreatitis. The purpose of this study was to evaluate the therapeutic effectiveness of bovine hemoglobin on pancreatic microcirculation and tissue damage later in the course of experimental acute rodent pancreatitis.

Methods: In Wistar rats, severe acute pancreatitis was induced by administration of glyco-deoxycholic-acid intraductally and cerulein intravenously. Pancreatic microcirculation was continuously monitored by intravital microscopy. Three hours after the initiation of acute pancreatitis, animals received either 0.8 mL bovine hemoglobin (Oxyglobin), hydroxyethyl starch (HES), or 2.4 mL 0.9% NaCl intravenously at random. After 6 hours, animals were killed, and histopathological damage of the pancreas was assessed using a validated histology score.

Results: Pancreatic microcirculation assessed by leukocyte adherence was significantly improved by the administration of bovine hemoglobin in comparison with normal saline over time (mean difference, 51.6 +/- 9.2; P < 0.001) and HES (mean difference, 24.1 +/- 9.2; P = 0.037). This result was paralleled by decreased tissue damage in the bovine hemoglobin group as opposed to NaCl (6.75 vs. 12; range, 5.25-7.75 vs. 8.25-14; P < 0.001) and HES (6.75 vs. 9; range, 5.25-7.75 vs. 7.5-10.75; P < 0.001).

Conclusion: Therapeutic intravenous infusion of bovine hemoglobin improves pancreatic microcirculation and reduces pancreatic tissue damage in severe acute rodent pancreatitis but is not as effective as early (prophylactic) administration.