Effect of Clonidine on Isolated Working Guinea Pig Hearts at Different Concentrations of Calcium and in Comparison to Histamine

Titel Dank Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 1. Einleitung 1.1 Wissensstand und klinische Anwendung 1.2 Ziel dieser Arbeit 2. Material und Methoden 2.1 Versuchsaufbau 2.2 Versuchschemikalien 2.3 Versuchsdurchführung 2.4 Messwerte 2.5 Versuchsauswertung 2.6 Statistik 2.7 Versuchsübersicht 3. Ergebnisse 3.1 Clonidin bei verschiedenen Kalzium-Konzentrationen 3.2 Temperatureinfluss auf die Clonidin-Wirkung 3.3 Temperatureinfluss auf die Histamin-Wirkung 3.4 Vergleich des Temperatureinflusses bei Clonidin und Histamin 3.5 Wiederholte Einzeldosen von Clonidin 3.6 Einzeldosen von Clonidin bei H2-Blockade durch Ranitidin 3.7 Vergleich der Effekte der Einzeldosen von Clonidin und Histamin 3.8 Kardiale Reaktion bei Auswaschen von Clonidin 3.9 Clonidin bei Rattenherzen 4. Diskussion 4.1 Clonidin-Wirkung auf isoliert arbeitende Meerschweinchenherzen 4.2 Wirkung von Clonidin und Histamin auf isoliert arbeitende Meerschweinchenherzen bei 37 °C und 31 °C im Vergleich 4.3 Wirkung von Clonidin-Einzeldosen 4.4 Clonidin-Wirkung unter Ranitidin-Gabe 4.5 Clonidin-Wirkung auf isoliert arbeitende Rattenherzen 4.6 Auswaschen von Clonidin aus dem Perfusat 5. Zusammenfassung 6. Literaturverzeichnis LebenslaufDie Wirkung von Clonidin wurde in dieser Arbeit an 49 isoliert arbeitenden Meerschweinchenherzen und drei isoliert arbeitenden Rattenherzen unter Perfusion mit Krebs-Henseleit-Lösung bei verschiedenen Versuchsbedingungen untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse sind im Wesentlichen folgende: 1\. Clonidin führt zur Steigerung der Kontraktilität und Relaxation des Myokards und zur Abnahme der Herzfrequenz. Die positiv inotrope Wirkung ist möglicherweise nicht Folge einer Stimulation von a2-, sondern von a1b- Rezeptoren. Bei 2,5 mmol/l Kalzium im Perfusat ist die Clonidin-Wirkung maximal. Es ist denkbar, dass die bei 10 mmol/l Kalzium (vollständige intrazelluläre Kalzium- Sättigung) noch steigende Inotropie bei Clonidin-Gabe auf einer Erhöhung der Kalzium-Sensitivität des kontraktilen Apparates beruht. Der Befund bei 1,25 mmol/l Kalzium ist bis auf eine negativ lusitrope Wirkung des Clonidin unauffällig. 2\. Eine Verminderung der Temperatur hat zwar einen quantitativen, aber keinen qualitativen Einfluss auf die Wirkung von Clonidin und kaum einen Einfluss auf die Histamin-Wirkung. Unabhängig von der Temperatur wirkt Clonidin prozentual stärker positiv inotrop als Histamin. Histamin wirkt bei 31 °C prozentual stärker als bei 37 °C. Dies könnte das Resultat einer Histaminrezeptor-Umwandlung bei Hypothermie sein. Quantitative Unterschiede der Wirkungen von Clonidin und Histamin legen nahe, dass Clonidin nicht ausschließlich auf H2-Rezeptoren wirken kann. Eventuell wirken beide Stoffe auch intrazellulär am sarkoplasmatischen Retikulum (Kalzium-ATPase). Bei Hypothermie aber verschwinden die deutlichen Unterschiede der Wirkungen beider Substanzen. 3\. Wiederholte submaximal wirksame Einzeldosen von Clonidin bewirken bei jeder Wiederholung eher höhere Werte der maximalen Druckanstiegsgeschwindigkeit als bei der vorangehenden Dosis. Eine indirekte Wirkung von Clonidin auf H2-Rezeptoren durch Freisetzung von endogenem Histamin ist deswegen höchst unwahrscheinlich. Dann nämlich würde man erwarten, dass die positiv inotrope Reaktion bei jeder Einzeldosis- Wiederholung geringer wird. 4\. H2-Rezeptoren spielen bei der Vermittlung der Clonidin-Wirkung besonders bei der Kontraktilität und Relaxation eine Rolle. Die negative Chronotropie wird nicht H2-vermittelt. Diese Wirkung ist über den präsynaptischen a2-Rezeptor möglich, der eine Hemmung der Noradrenalin-Freisetzung aus Speichervesikeln vermittelt. 5\. Clonidin hat keine signifikanten Effekte auf die Kontraktilität von Rattenherzen und auch keine positiv oder negativ lusitrope Wirkung. Es senkt jedoch signifikant die Herzfrequenz. 6\. Bei schlagartigem Auswaschen von Clonidin zeigen die Meerschweinchenherzen nach einem initialen Inotropie-Verlust einen langsamen Wiederanstieg der Inotropie über 25 Minuten. Dieses adaptive Verhalten ist erkennbar an dem signifikanten Wiederabfall des linksventrikulären enddiastolischen Drucks nach deutlichem initialen Anstieg. Der Adaptationsmechanismus ist also auch bei einem a2\- bzw. H2-Agonisten auslösbar.The effect of Clonidine on isolated working hearts of guinea pigs (n = 49) is demonstrated in this study. The same parameters were determined for three hearts of rats prepared in the same way. The effect of Clonidine on the hearts, which were perfused by a Krebs-Henseleit-solution, was investigated under different conditions. In essence the results can be summarized as follows: 1\. Clonidine increases the inotropy and relaxation of the myocard and decreases the heart rate. The positive inotropic reaction may be a consequence of the stimulation of rather an a1b-receptor than an a2-receptor. When perfused by a 2.5 mmol/l-solution of calcium the effect of Clonidine reaches its maximum. When a solution of 10 mmol/l calcium (concentration of a total intracellular saturation) is used, Clonidine still increases the inotropy. This effect might be explained by an increased sensitivity of the conctractile apparatus for calcium. At a 1.25 mmol/l solution of calcium Clonidine merely shows a negative associated lusitropic effect. 2\. A decrease in temperature influences the effect of Clonidine in a quantitative but not in a qualitative way. The effect of Histamine is barely affected by temperature. Independent of temperature, Clonidine increases the inotropy stronger than Histamine does. Histamine shows a stronger effect at a temperature of 31 °C than it does at 37 °C. This could result from a structural change of the Histamine receptors caused by hypothermia. The observed quantitative differences between Clonidine and Histamine lead to the conclusion that Clonidine does not exclusively effect H2-receptors. It is possible that both substances, Clonidine and Histamine, have an intracellular effect on the calcium ATPase enzyme at the sarcoplasmatic reticulum. However, at hypothermic conditions the differences between the effects of both substances vanish completely. 3\. When given repeatedly in submaximal doses, Clonidine causes a tendency of LV dp/dtmax to increase with each repetition. An indirect effect of Clonidine on H2-receptors due to an endogene release of Histamine is highly unlikely. In that case one would expect the positive inotropic reaction to decrease at each repetition. 4\. H2-receptors are important mediators for the effect of Clonidine in general and for the force of contraction and relaxation of the myocard in particular. Negative chronotropy is not mediated by H2-receptors but is possible through presynaptic a2-receptors which inhibit the release of noradrenaline. 5\. Clonidine has neither a significant effect on the force of contraction of rat hearts nor does it show positive or negative lusitropic effects. However, it significantly lowers the heart rate. 6\. When washing Clonidine out of guinea pig hearts instantaneously, an initial decrease of the inotropy is observed before it slowly increases again over the next 25 minutes. This adaptation can be concluded from the significant decrease of enddiastolic pressure in the left ventricle after its initial increase. Hence, this mechanism of adaptation can also be triggered by a2\- and H2-agonists