Auswirkungen extrakorporaler Stoßwellen auf die embryonale Entwicklung von Oryzias latipes (Temminck&Schlegel 1846)

Abstract

Die extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT) wird zur Schmerzbekämpfung bei knochennahen Weichteilen angewendet. Anhand eines Modellorganismus sollte überprüft werden, was sich in den beschallten Geweben der Patienten histologisch und intrazellulär verändert. Insgesamt wurden 870 befruchtete Eier von Oryzias latipes in drei verschiedenen Entwicklungsstadien in einem Wasserbad mit einer Energiedichte von 0,09 mJ/mm^2 beschallt. Eine Gruppe bestand aus 105 Embryonen im Prägastrulastadium Ia. In der zweiten Gruppe wurden 378 Embryonen in der Organogenese des Stadiums II beschallt. Die letzte Gruppe bestand aus 387 Embryonen mit fast ausdifferenzierten Geweben im Embryonalstadium IV+/V-; die Ergebnisse sind in PETERS et al. (1998) veröffentlicht. Der Entwicklungsverlauf der Eier wurde direkt nach dem Versuch bis max. fünf Stunden nach der Stoßwellenapplikation und von da an alle 24 Stunden kontrolliert. Die Embryonen wurden für die histologische Aufarbeitung aus der Eihülle heraus präpariert und fixiert, sobald beginnende Trübungen des Eies oder des Embryos zu beobachten waren. Insgesamt wurden 42,8% aller beschallten Embryonen durch Stoßwellenapplikationen geschädigt (Embryonen mit Befund (EmB)). Die restlichen 57,2% zeigten keine feststellbaren Schäden (Embryonen ohne Befund (EoB)). Sie entwickelten sich normal und schlüpften erfolgreich. Dabei nahm der Anteil geschädigter Versuchsembryonen in Abhängigkeit zum beschallten Entwicklungsstadium ab. Stoßwelleneffekte konnten bei 58,1% der beschallten Stadien Ia (EmB(Ia)), bei 44,4% der beschallten Stadien II (EmB(II)) und bei 37,2% der beschallten Stadien IV+/V- (EmB(IV+/V-)) beobachtet werden. Mit zunehmender Differenzierung nimmt die Empfindlichkeit gegenüber Stoßwellenapplikationen ab. An EmB(Ia) wurde regelhaft ein totaler Dotterverlust beobachtet. Durch eine Ruptur des Dotterzytoplasmas floss die gesamte Dottermasse in den Perivitellarraum. Der Blastodisk verwandelte sich zu einer Zellsphäre, die spätestens zwei Wochen nach der Beschallung abstarb. Für statistische und histologische Auswertungen wurden schwerpunktartig Datensätze beschallter Embryonen in der Organogenese (Entwicklungsstadium II) untersucht. Grobmorphologisch ließen sich direkt nach den Beschallungen bei EmB(II) jeweils Dotterverlust (klein und groß), Perikardialödeme, Trübung des Dotters und des Embryos sowie Gewebszerstörungen, bis zur Totalzerstörung des gesamten Eies beobachten. Lichtmikroskopisch zeigten sich bei EmB(II) stellenweise homogenisiert wirkende und wie durch Explosionen auseinander gerissene Gewebebereiche. In diesen nekrotischen Gewebebereichen konnten zerstörte Organellen, ruptierte Zellmembranen und Zelldebris nachgewiesen werden. Erlitt der geschädigte Versuchsembryo nur einen Dotterverlust, konnten sich die Embryonen vorerst noch 1 bis 12 Tage weiterentwickeln. Dabei betrug die Überlebenszeit maximal 19 Tage. Grobmorphologisch konnten während der weiteren Entwicklung Mikrophthalmien, Kreislaufinsuffizienzen, Perikardialödeme und Trübungen am Embryo beobachtet werden. Trübungen, die direkt nach der Beschallung in den embryonalen Gewebeanlagen beobachtet wurden, gingen mit fließendem Übergang in grobkörnige Trübungen über. Bis auf die Mikrophthalmie war das Auftreten aller anderen Symptome unvorhersehbar und individuell. Des weiteren konnten keine Prognosen über die Überlebenszeiten der geschädigten EmB(II) getroffen werden. Histopathologisch war innerhalb der ersten zwei Tage nach den Versuchen u.a. Apoptosekörperchen in den Geweben zu beobachten. Bei fortschreitender Entwicklung traten zunehmend Nekrosen auf. Ultrastrukturell konnten Muskeldystrophien, Vakuolisierungen und Myelinisierungen der Orgenellmembranen nachgewiesen werden. Die ultrastrukturellen Veränderungen der Organellen und deren Membranen ließen auf einen akuten Nährstoffmangel, durch geschädigte Dottersynzytien verursacht. EmB(IV+/V-) wiesen hauptsächlich Rupturen und Stenosen der Dottergefäße auf. Hier war eine vollständige Regeneration möglich, inklusive erfolgreichem Schlupf. Wurden nach der Beschallung partielle Trübungen und/oder partieller Dotterverlust festgestellt, regenerierten sich die betroffenen EmB(IV+/V-) in keinem Fall. Fazit: In dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass durch niederenergetische Stoßwellen fokale Läsionen im Quellbereich der Schmerzenstehung im Gewebe der Patienten erzeugt werden können. Dabei werden die Nozizeptoren geschädigt oder zerstört. Das Generatorpotential der Nozizeptoren kann nicht mehr entstehen und Entzündungsprozesse durch Entzündungsmediatoren (Prostaglandin II, Bradykinin u.a.) werden unterbunden. Die ESWT ist, soweit sie medizinisch vertretbar angewandt wird, durch die gezielte Schädigung des Gewebes an der Schmerzquelle, eine effiziente Anwendung zur Linderung bis zur Beseitigung von Schmerzen an knochennahen Weichteilen.