Nephroprotektive Rolle eines kardiopulmonalen Depressionsreflexes bei hypotensiver Hämorrhagie der Ratte
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II.1. Background and Goals Renal sympathetic nerve activity (RSNA) decreases during hypotensive hemorrhage, whereas the sympathetic nerve activity of other organs (e. g. adrenal gland) increases in this setting. The physiological relevance of this reflex, which is mediated by vagal afferent nerves, is not yet known. We tested the hypothesis that reflex sympathetic inhibition during hypotensive hemorrhage in anaesthetized rats might assure adequate renal oxygenation by modifying renal perfusion as visualized by the absence of an increase in EPO plasma levels.
II.2. Material and Methods EPO plasma levels were assessed immediately before and after a 30-minute hypotensive hemorrhage (i. e. blood withdrawal to reduce MAP by 40 mmHg from baseline; termination of hemorrhage by blood reinfusion) as well as at Minute 60 and Minute 120 after start of the hemorrhage in sham-operated healthy rats (Controls), in rats with bilateral cervical vagotomy (VX; i. e. interruption of the vagal afferent nerves) and in those with bilateral renal denervation (DNX; i. e. interruption of the renal efferent nerves). RSNA, mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) were continuously recorded until Minute 120 as well as renal Doppler flow (DOP), which was furthermore used to calculate renal vascular resistance (RVR), resistance index (RI) and renal oxygen delivery/uptake (DO2/VO2).
II.3. Results and Observations Hemorrhage caused a RSNA suppression in the Controls (-39 ± 5% from baseline; p < 0.05), a change in the EPO plasma levels was not found. VX eliminated the sympathoinhibition almost totally. In VX rats we found elevated EPO plasma levels at Minute 120 (47 ± 2 vs. 64 ± 4 mU/ml; p < 0,05). After DNX the increase of EPO was even more pronounced (49 ± 3 vs. 75 ± 3 mU/ml; p < 0.05). DOP decreased in all groups, yet most in DNX rats (p < 0.05; DNX vs. C and VX). RVR decreased likewise in VX rats and Controls, whereas after DNX RVR significantly increased (p < 0.05; DNX vs. C and VX). Hemorrhage caused a decline of DO2 in all groups, yet this was most pronounced in DNX rats (0.25 ± 0.04 vs. 0.54 ± 0.05 vs. 0.51 ± 0.06 ml O2/min; p < 0.05; DNX vs. VX vs. Controls). RI showed different values in all groups (0.85 ± 0.02 vs. 0.78 ± 0.02 vs. 0,70 ± 0.02; p < 0.05; DNX vs. VX vs. Controls). VO2 remained unchanged between the study groups during the entire experiment.
II.4. Conclusions Our study results indicate that reflex mediated sympathoinhibition during hypotensive hemorrhage provides adequate renal oxygenation by adjusting the renal perfusion.
Abstract
I.1. Hintergrund und Ziele Im Gegensatz zu anderen sympathisch innervierten Organen (z.B. Nebenniere) nimmt die renale sympathische Nervaktivität (RSNA) während einer hypo-tensiven Hämorrhagie ab. Vermittelt wird dieser scheinbar paradoxe Reflex durch vagale Afferenzen, wobei seine Bedeutung bislang nicht eindeutig geklärt ist. Wir überprüften die Hypothese, dass die reflektorische Sympathoinhibition im Rahmen einer transienten hypotensiven Hämorrhagie bei narkotisierten Ratten die renale Durchblutung dergestalt beeinflusst, dass die renale Oxygenierung weiterhin sichergestellt bleibt, was anhand eines ausbleibenden Anstieg der Erythropoetin (EPO)-Spiegel veranschaulicht werden sollte.
I.2. Methoden (Patienten, Material und Untersuchungsmethoden) Bei bilateral zervikal vagotomierten Ratten (VX; Unterbrechung der vagalen Afferenzen), bilateral renal denervierten (DNX; Unterbrechung der renalen Efferenzen) sowie sham-operierten Ratten (Controls) erfolgte vor und direkt nach einer 30-minütigen hypotensiven Hämorrhagie (d.h. Blutentnahme, bis der MAP um ca. 40 mmHg abgesenkt war, Beendigung der Hämorrhagie mittels Re-Infusion des Blutes) sowie bei Minute 60 und Minute 120 nach Beginn der Hämorrhagie die Bestimmung der Plasma-EPO-Spiegel. RSNA, mittlerer arterieller Blutdruck (MAP), Herzfrequenz (HR) sowie renaler Dopplerfluss (DOP), aus welchem wiederum die Berechnung von renalem Gefäßwiderstand (RVR), Resistance Index (RI) und renalem Sauerstoffangebot bzw. –verbrauch (DO2 bzw. VO2) erfolgte, wurden kontinuierlich bis Minute 120 aufgezeichnet.
I.3. Ergebnisse und Beobachtungen Die Hämorrhagie bewirkte bei den Kontrolltieren eine Suppression der RSNA (-39 ± 5%, ausgehend von der Baseline; p < 0,05), eine Veränderung der EPO-Spiegel fand sich nicht. Durch VX war die Sympathoinhibition praktisch vollständig aufgehoben, zudem zeigten sich hier bei Minute 120 erhöhte EPO-Spiegel (47 ± 2 vs. 64 ± 4 mU/ml; p < 0,05). Ein noch stärkerer EPO-Anstieg fand sich in der DNX-Gruppe (49 ± 3 vs. 75 ± 3 mU/ml; p < 0,05). Der renale Dopplerfluss verminderte sich in allen Gruppen, jedoch am stärksten bei den DNX-Ratten (p < 0,05 DNX vs. C und VX). Während der RVR bei vagotomierten Tieren und Kontrolltieren gleichermaßen abnahm, bewirkte die DNX eine signifikante Zunahme des RVR (p < 0,05 DNX vs. C und VX). Die Hämorrhagie bewirkte in allen Gruppen einen Abfall des DO2, der bei den DNX-Tieren verglichen mit VX- und Kontrolltieren am ausgeprägtesten war (0,25 ± 0,04 vs. 0,54 ± 0,05 vs. 0,51 ± 0,06 ml O2/min; p < 0,05; DNX vs. VX vs. Controls). RI zeigte in allen Gruppen verschiedene Werte (0,85 ± 0,02 vs. 0,78 ± 0,02 vs. 0,70 ± 0,02; p < 0,05; DNX vs. VX vs. Controls) als Zeichen des unterschiedlichen renovaskulären Anpassungsvermögens. VO2 blieb in allen Gruppen während des gesamten Experimentes unverändert.
I.4. Praktische Schlussfolgerungen Unsere Studienergebnisse geben Hinweise darauf, dass die reflexvermittelte Sympathoinhibition die renale Perfusion so anpasst, dass die Sauerstoff-versorgung der Niere auch während der transienten hypotensiven Hämorrhagie gewährleistet bleibt.