Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Aus dem Zentrum für Operative Medizin der Universität zu Köln
Klinik und Poliklinik für Herz- und Thoraxchirurgie
Direktor: Universitätsprofessor Dr. med. Th. Wahlers
ERSTE ERFAHRUNGEN MIT ZIRKULIERENDEN
ENDOTHELZELLEN ALS MODERNEM MARKER DER
ENDOTHELSCHÄDIGUNG IN DER WENIG INVASIVEN
KORONARCHIRURGIE: IST DIE MINI-HLM ÄQUIVALENT ZUM
OPCAB-VERFAHREN?
Inaugural-Dissertation
zur Erlangung der Doktorwürde
der Hohen Medizinischen Fakultät
der Universität zu Köln
vorgelegt von
Anton Sabashnikov
aus Gorkij (UdSSR)
Promoviert am 01. Juni 2011
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Fakultät
der Universität zu Köln
20
Dekan: Universitätsprofessor Dr. med. Dr. h. c. Th. Krieg
1. Berichterstatter: Professor Dr. med. Th. Wittwer
2. Berichterstatter: Universitätsprofessor Dr. med. E. Erdmann
Erklärung Ich erkläre mich hiermit, dass ich die vorliegende Dissertationsschrift ohne
unzulässige Hilfe Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen
Hilfsmittel angefertigt habe; die aus fremden Quellen direkt oder indirekt
übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht.
Bei der Auswahl und Auswertung des Materials sowie bei der Herstellung des
Manuskriptes habe ich keine Unterstützungsleistungen erhalten.
Insbesondere habe ich nicht die Hilfe einer Promotionsberaterin/eines
Promotionsberaters in Anspruch genommen. Dritte haben von mir weder
unmittelbar noch mittelbar geldwerte Leistungen für Arbeiten erhalten, die im
Zusammenhang mit dem Inhalt der vorliegenden Dissertationsschrift stehen.
Die Dissertationsschrift wurde von mir bisher weder im Inland noch im Ausland
in gleicher oder ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt.
Köln, 27.11.2010
Die dieser Arbeit zugrunde liegenden Daten wurden nach entsprechender
Anleitung durch Herrn Professor Dr. med. Th. Wittwer mit Ausnahme der im
Folgenden genannten Anteile von mir selbst ermittelt.
Die perioperativen Blutentnahmen sowie die hämodynamischen Messungen
mittels PAC-System wurden teilweise von mir, teilweise von den Kollegen der
Klinik für Anästhesie und Operative Intensivmedizin und den Kollegen der
herzchirurgischen Intensivstation durchgeführt.
Die immunomagnetische Isolierung der CECs erfolgte in Kooperation mit den
medizinisch-technischen Assistentinnen des Forschungslabors der Klinik für
Herz- und Thoraxchirurgie Frau Schink und Frau Brenkmann unter Anleitung
durch Herrn Privatdozent Dr. med. Y.-H. Choi.
Die statistische Auswertung der Daten erfolgte mit freundlicher Unterstützung
von Herrn Professor Dr. med. Th. Wittwer, sowie das Institut für Medizinische
Statistik, Informatik und Epidemiologie der Uniklinik Köln.
Danksagung
Für meine Doktorarbeit möchte ich mich besonders bei meinem Doktorvater,
Herrn Professor Dr. med. Th. Wittwer, ganz herzlich bedanken, der mir ein
hochinteressantes und aktuelles Thema anvertraut hat und mich mit seinem
Fachwissen, sowie starker Motivation und struktureller Kritik in allen Phasen
meiner Arbeit unterstützt hat.
Ganz herzlich bedanke ich mich bei Herrn Universitätsprofessor Dr. med. Th.
Wahlers für seine Unterstützung bei der Zulassung meiner Tätigkeit in
Deutschland, Empfehlung des Doktorvaters und die Möglichkeit der
wissenschaftlichen und klinischen Arbeit in seiner Klinik.
Desweiteren richtet sich mein großer Dank an das ganze Team des
Forschungslabors unter der Leitung von Herrn Privatdozent Dr. med. Y.-H.
Choi, das einer der wichtigsten Beiträge zum Gelingen meiner Doktorarbeit
geleistet hat.
Überdies richte ich besonderen Dank an Herrn Michail Sergeewitsch
Gorbatschow. Durch sein außergewöhnliches persönliches und politisches
Engagement für mich und meinen Berufsweg hatte ich die einmalige
Gelegenheit eine sehr gute Bildung und Qualifikation im gastfreundschaftlichen
Deutschland zu erlangen.
Meinen Eltern
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis 9 I. Einleitung 10
1. Entwicklung der Herzchirurgie 10
1.1. Die ersten herzchirurgischen Eingriffe 10
1.2. Extrakorporale Zirkulation 10
1.2.1. Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine 10
1.2.2. Erster erfolgreicher klinischer Einsatz der Herz-Lungen-Maschine 11
1.3. Historischer Rückblick auf die Myokardrevaskularisation 12
1.3.1. Beginn der Koronarchirurgie ohne Einsatz der Herz-Lungen-Maschine 12
1.3.2. Übergang zur Koronarversorgung mit Verwendung der extrakorporalen
Zirkulation 14
2. Moderne Tendenzen in der operativen Myokardrevaskularisation 14 2.1. Arten der koronaren Bypasschirurgie 14
2.2. Unspezifische Entzündungsreaktion des Körpers 15
2.3. Entwicklung minimal-invasiver Methoden 16
2.3.1. MIDCAB 16
2.3.2. Hybrid-Verfahren (MIDCAB und PTCA) 16
2.3.3. OPCAB 17
2.3.4. Mini-HLM 18
2.3.4.1. Prinzip der Mini-HLM 18
2.3.4.2. Klinische Vorteile der Mini-HLM ROCSafe™ 19
3. Marker der unspezifischen Entzündungsreaktion 21 3.1. Klassische inflammatorische Marker 21
3.2. Zirkulierende Endothelzellen (CECs) 21
3.2.1. Vorkommen der CECs 22
3.2.2. Mechanismen der Endothelzellablösung 23
3.2.3. Historische Aspekte der Zellisolierung 24
4. Fragestellung und Ziel der Arbeit 25
II. Material und Methoden 27 1. Studiendesign 27 1.2. Patientenkollektiv 27
1.3. Einwilligungserklärung über die Teilnahme an der Studie 27
1.4. Randomisierung 27
1.5. Ausschlusskriterien 28
2. Studienverlauf 29 2.1. Prä- und postoperative Untersuchungen 29
2.2. Gewinnung des Untersuchungsmaterials 29
2.3. Bestimmung der perioperativen hämodynamischen Parameter 30
2.3.1 Pulmonalarterienkatheter 31
2.4. Chirurgische Technik 33
3. Isolierung der Zirkulierenden Endothelzellen aus dem Nativblut 35 3.1. Immunomagnetische Isolierung 35
3.1.1. Zusammensetzung des Arbeitspuffers 35
3.1.2. Präparation der Dynabeads® 36
3.1.3. Isolierung der CECs 37
3.2. Quantifizierung der CECs 39
3.2.1. Färbung der Zellen 39
3.2.1.1. DAPI-Fluoreszenzfärbung 39
3.2.1.2. UEA-Fluoreszenzfärbung 40
3.2.2. Bestimmung der Zellzahl unter dem Fluoreszenzmikroskop 40
4. Statistische Auswertung 41
III. Ergebnisse 42 1. Anthropometrische Daten und klinischer Verlauf 42
2. Zirkulierende Endothelzellen 45
3. Vergleich einzelner labortechnisch bestimmter Enzyme 46 3.1. Kardiale Enzyme: CK-MB und Troponin T 46
3.2. Neuronenspezifische Enolase 49
4. Vergleich des hämodynamischen Verlaufs: cardiac index und
pulmonary vascular resistance 49
IV. Diskussion 51 1. Vergleich des OPCAB-Verfahrens mit Myokardrevaskularisation
unter Verwendung des CCPB 51
2. CECs bei kardiovaskulären Erkrankungen und unter Verwendung
der ECC 53
3. Weitere Möglichkeiten der Erfassung und Quantifizierung des
Endothelschadens – lösliche plasmatische Marker 54
4. Vergleich des OPCAB-Verfahrens mit Myokardrevaskularisation
Unter Verwendung des ROCSafe™-Systems. Ist Mini-HLM
äquivalent zu OPCAB? 55
V. Zusammenfassung 57 VI. Literaturverzeichnis 59 VII. Lebenslauf 66
9
Abkürzungsverzeichnis
ACT activation clotting time
BSA bovine serum albumin
CABG coronary artery bypass graft
CCPB conventional cardiopulmonary bypass
CECs circulating endothelial cells
CEEC conventional extracorporeal circulation
CI cardiac index
CK Kreatinkinase
CPB cardiopulmonary bypass
ECC extracorporeal circulation
EKZ Extrakorporale Zirkulation
HLM Herz-Lungen-Maschine
HMV Herzminutenvolumen
IMA internal mammary artery
LAD left artery descendens
LIMA left internal mammary artery MIDCAB minimally invasive direct coronary artery bypass grafting
NSE neuronenspezifische Enolase OPCAB off-pump coronary artery bypass PBS phosphate buffered saline
PCI percutaneous coronary intervention
PVR pulmonary vascular resistance
SIRS systemic inflammatory response syndrome
VWF von Willebrand factor
10
I. Einleitung 1. Entwicklung der Herzchirurgie 1.1. Die ersten herzchirurgischen Eingriffe Die Entwicklung der Herzchirurgie begann in den 40-er Jahren des 20.
Jahrhunderts mit den ersten Eingriffen, die ohne Einsatz der Herz-Lungen-
Maschine durchgeführt werden konnten. Zu solchen Eingriffen gehörten der
Verschluss eines offenen Duktus arteriosus Botalli, die operative Korrektur der
Koarktation der Aorta, die Blalock-Taussig-Anastomose, die
Mitralkomissurotomie und in den frühen 50-er Jahren der Verschluss des
Atriumseptumdefektes mit Verwendung der Hypothermie (Stoney et al. 2009).
1.2. Extrakorporale Zirkulation
1.2.1. Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine Die Herz-Lungen-Maschine war eine der wichtigsten chirurgischen Erfindungen
in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Die aktive Entwicklung der Herz-
Lungen-Maschine, die heutzutage als Goldstandard bei den großen
herzchirurgischen Eingriffen verwendet wird, begann in den 50-er Jahren. Zu
diesem Zeitpunkt wurde offensichtlich, dass die extrakorporale Zirkulation für
die operative Korrektur der meisten kongenitalen Herzfehler und valvulären
Herzerkrankungen notwendig war. Es beschäftigten sich mehrere
Forschungszentren mit der Entwicklung eines solchen Systems. Dabei waren
die Vorstellungen über die Funktionsweise der EKZ unterschiedlich.
Die von William Mustard experimentell entwickelte HLM mit dem Oxygenator
aus Rhesusaffenlungen sowie die Idee von Forest D. Dodrill, der die
Patientenlungen als Oxygenator verwendete, fanden im weiteren Verlauf keine
Unterstützung.
John Gibbon, der am längsten an der Entwicklung der EKZ arbeitete,
entwickelte die Herz-Lungen-Maschine in Zusammenarbeit mit der Firma IBM
auf der Basis eines Sieboxygenators und DeBakey-Rollerpumpen. Das von
11
mehreren Rollenpumpen geförderte Blut floss über großflächige (ca. 8 m²)
Siebe aus rostfreiem Stahl. An dieser auf diese Weise vergrößerten
Blutoberfläche fand der Gasaustausch statt. Schließlich führte John Gibbon als
erster diese Herz-Lungen-Maschine nach mehreren Tierexperimenten
erfolgreich in die klinische Praxis ein (s. Kap. 1.4.) Später übernahm John W.
Kirklin die weitere Entwicklung und Modernisierung dieses Modells.
Unter anderem deshalb fand die von C. Walton Lillehei entwickelte und in 32
Fällen erfolgreich eingesetzte „cross circulation“ (Prinzip der Oxygenierung des
Patientenblutes durch die Lungen eines Spenders) wegen der damit
verbundenen Risiken für den Spender sowie aufgrund der Entwicklung einer
praxistauglichen Herz-Lungen-Maschine keine Verbreiterung. Lillehei wandte
sich später auch dem Prinzip der Herz-Lungen-Maschine zu und entwickelte in
Zusammenarbeit mit Richard DeWall die Maschine auf der Basis eines
Blasenoxygenators. Der Gasaustausch fand dabei direkt an der Oberfläche der
in einer Blutsäule aufsteigenden Gasbläschen statt. Um die Gefahr von
Mikroembolien durch Gasbläschen zu minimieren, wurde ein Entschäumer
verwendet. Da dieser Oxygenator preiswerter und einfacher als Sieboxygenator
von Gibbon war, produzierten die meisten Hersteller im weiteren Verlauf die
Herz-Lungen-Maschinen mit Blasenoxygenatoren.
Seit der Mitte der 80-er Jahre wurden in größerem Umfang
Membranoxygenatoren eingesetzt. Bis heute ist der Membranoxygenator der
am häufigsten verwendete Oxygenatortyp. (Stoney et al. 2009).
1.2.2. Erster erfolgreicher klinischer Einsatz der Herz-Lungen-Maschine Die ersten Anwendungen der Herz-Lungen-Maschine waren mit sehr hohen
Mortalitätsraten verbunden. Die erste erfolgreiche EKZ bei einem Menschen
wurde am 06.05.1953 nach langjähriger Forschungsarbeit von John H. Gibbon
durchgeführt. Hierbei wurde eine von ihm entwickelte Herz-Lungen-Maschine
(HLM) eingesetzt, als er bei einer 18-jährigen Studentin einen
Atriumseptumdefekt korrigierte. Dabei kam es aufgrund der mangelnden
Heparinisierung (10 mg Heparin pro 500 ml Blut) zur Bildung von Blutgerinnseln
und einem rapiden Abfall der Sauerstoffsättigung. Deswegen entschloss sich
12
Gibbon, den Defekt so schnell wie möglich mit einer durchgehenden Naht und
nicht mit einem geplanten Perikardpatch zu verschließen. (Gibbon, 1954). Die
Patientin Cecelia Bavolek erlebte den 50. Jahrestag dieser Operation gesund
im Mai 2003.
1.3. Historischer Rückblick auf die Myokardrevaskularisation 1.3.1. Beginn der Koronarchirurgie ohne Einsatz der Herz-Lungen-Maschine Die Geschichte der Koronarchirurgie offenbart, dass die ersten
Myokardrevaskularisationen am schlagenden Herzen durchgeführt wurden. Das
OPCAB-Verfahren wird dennoch als moderner Fortschritt der Herzchirurgie
betrachtet (Livesay, 2004).
Die erste Myokardrevaskularisation wurde im Jahre 1950 von Vineberg
durchgeführt. Er führte zuerst tierexperimentell und danach am Menschen eine
Direktimplantation der LIMA (left internal mammary artery) in das ischämische
Myokard des linken Ventrikels zur Behandlung der Koronarinsuffizienz durch.
Die Eingriffe erfolgten am schlagenden Herzen, wobei der Zugang zum Organ
durch eine anterolaterale Thorakotomie gewährleistet wurde. Mit dieser
Methode sollte eine Neubildung der Kollateralgefäße und eine direkte Perfusion
des ischämischen Myokardbezirks erreicht werden (Vineberg et al., 1951).
Diese später als Vineberg-Operation bezeichnete Myokardrevaskularisation war
lange Zeit die einzige erfolgreiche chirurgische Behandlung der koronaren
Herzerkrankung.
Bailey und seine Kollegen waren die erste Arbeitsgruppe, die das Problem der
koronaren Stenosen untersuchte. Die erste beschriebene direkte
Koronarrevaskularisation von Bailey im Jahre 1957 erörterte die Techniken der
Endarteriektomie am schlagenden Herzen (Bailey et al., 1957). Obwohl seine
Pionierarbeit keine entscheidenden Ergebnisse gebracht hatte, förderte sie
weitere Forschungsarbeiten auf diesem damals noch unbekanntem Gebiet.
Einige Jahre später stützten viele andere Forschungseinrichtungen die
Vermutungen über gute Langzeitergebnisse nach einer solchen
13
Revaskularisation und führten koronare Bypassoperationen mit zusätzlicher
Koronarendarteriektomie durch. Der wichtigste Vorteil dieses Verfahrens war
eine postoperative Abnahme der pectanginösen Beschwerden, aber der dafür
zu zahlende Preis war die erhöhte postoperative Mortalität und Morbidität.
Diese Tatsache war der Grund für weitere kontroverse Diskussionen: Die
Befürworter sahen diese Technik als letzte Chance für Patienten mit
Atherosklerose im Endstadium an, die Gegner kritisierten dieses Verfahren
wegen erhöhter intra- und postoperativer Risiken und fraglicher
Langzeitergebnisse. Auch heute stellt dieses Kombinationsverfahren eine
wertvolle chirurgische Option für die operative Behandlung der Koronarsklerose
im Endstadium dar (Schmitto et al, 2009).
Das Anlegen koronarer Anastomosen distal der Stenosen unter Verwendung
der Vena saphena magna oder der IMA (internal mammary artery) wurde
experimentell von Murray und seinen Kollegen entwickelt. Diese an Hunden
durchgeführten Koronarrevaskularisationen erfolgten auch am schlagenden
Herzen (Murray et al., 1954).
David C. Sabiston war der erste Chirurg, der im Jahre 1962 einen Bypass auf
die rechte Koronararterie unter Verwendung einer Vena saphena magna am
Menschen durchführte (Benetti et al., 1991).
Die ersten Langzeitergebnisse der Myokardrevaskularisation zeigte 1973
Garrett. Er und seine Kollegen hatten bei einem 42-jährigen Mann mit
erheblicher koronarer Verschlusskrankheit und Angina pectoris im Jahre 1964
einen Bypass von der Aorta ascendens zum Ramus interventricularis anterior
unter Verwendung der autologen Vena saphena magna gelegt. Sieben Jahre
nach diesem Eingriff erfolgte eine Kontrolluntersuchung des Patienten. Es
zeigte sich ein gut funktionierender Bypass mit normaler linksventrikulärer
Pumpfunktion bei ausgeprägter Stenose der linken Herzkranzarterie und
beinahe verschlossener rechter Koronararterie (Garrett et al., 1996).
Im Jahre 1966 berichtete der russische Herzchirurg Vasilii I. Kolessov über
seine ersten Erfahrungen mit der IMA als Behandlungsmethode der Angina
pectoris (Kolessov, 1967). Nach mehrfachen erfolgreichen Tierexperimenten
führte er die erste Bypassoperation mit Verwendung der Arteria thoracica
14
interna als Bypassgraft am Menschen durch. Dieser Eingriff erfolgte am
schlagenden Herzen über eine laterale Thorakotomie.
1967 führte der argentinische Herzchirurg René Favaloro die Überbrückung von
koronarstenosierenden Plaques durch Venentransplantate auch bei
Mehrgefäßerkrankung durch (Favaloro, 1968).
1972 beschrieb Ankeney auf dem Treffen der Gesellschaft der Thoraxchirurgen
bereits 143 Fälle ohne Einsatz der ECC (Ankeney, 1975). Trapp and Bisarya
berichteten über eine Serie von 63 Patienten, die bei Verwendung einer
anderen Technik der Koronarperfusion auch ohne Einsatz der ECC operiert
wurden (Trapp and Bisarya, 1975).
1.3.2. Übergang zur Koronarversorgung mit Verwendung der extrakorporalen Zirkulation Zur gleichen Zeit waren bereits sichere Perfusionstechniken und Methoden der
myokardialen Protektion mittels kalter Kardioplegie entwickelt. Die technischen
Vorteile der Durchführung der Bypass-Operationen am blutleeren, stillgelegten
Herzen sowie die Bedenken über das Risiko des Myokardschadens während
der temporären Okklusion der Koronararterien führten dazu, dass die meisten
Chirurgen als Folge davon auf die Durchführung von Operationen am
schlagenden Herzen verzichteten (Livesay, 2004).
2. Moderne Tendenzen in der operativen Myokardrevaskularisation 2.1. Arten der koronaren Bypasschirurgie In der modernen Herzchirurgie gibt es zur Zeit mehrere Arten der Durchführung
einer aortokoronaren Bypassoperation: die Myokardrevaskularisation mit
Verwendung eines konventionellen kardiopulmonalen Bypass (konventional
cardiopulmonary bypass (CCPB), mit Verwendung einer Mini-Herz-Lungen-
Maschine, am schlagenden Herzen ohne kardiopulmonalen Bypass mit Zugang
durch eine mediane Sternotomie (off-pump coronary artery bypass (OPCAB)
sowie durch eine anterolaterale oder posterolaterale Sternotomie (minimally
invasive direct coronary artery bypass grafting (MIDCAB) (Panday et al., 2009,
15
Karpuzoglu et al., 2009). Im Vergleich zu anderen Methoden kann bei der
MIDCAB-Technik in der Regel nur ein Koronargefäß revaskularisiert werden
(Fonger et al., 1997). Zurzeit sind die Vor- und Nachteile verschiedener
Verfahren im Stadium der Diskussion.
2.2. Unspezifische Entzündungsreaktion des Körpers Patienten, die einem CPB ausgesetzt werden, entwickeln eine systemische
inflammatorische Reaktion. Bereits in den frühen 60er Jahren war der russische
Herzchirurg Kolessov in seiner Studie über die extrakorporale Zirkulation der
Meinung, dass die systemische Entzündungsreaktion, die durch die
Verwendung der EKZ hervorgerufen wird, trotz der Sicherheit und der
Zuverlässigkeit der EKZ zu bedeutend ist, um ihre Verwendung bei den
Bypassoperationen zu rechtfertigen (Konstantinov, 2004).
Die Aktivierung von Blutzellen durch Kontakt mit Fremdoberflächen und Luft,
die Operationstraumata selbst, Schädigungen durch Ischämie und Reperfusion,
Hämodilution und Endotoxinämie durch intestinale Hypoperfusion sind die
hauptsächlichen Trigger einer Aktivierung des Komplement-Systems,
Veränderungen der Koagulation und Fibrinolyse, sowie einer Aktivierung der
immunkompetenten Zellen und Endothelschädigung. Dabei besteht eine
Korrelation zwischen hohen Spiegeln der inflammatorischen Marker und einer
erhöhten Morbidität sowie Mortalität (Paparella et al., 2002). Deswegen fanden
seit der in den 50er Jahren erfolgreich eingesetzten Herz-Lungen-Maschine
(cardiopulmonary bypass (CPB)) mehrere technische Verbesserungen statt.
Hauptsächlich um den Kontakt des Blutes mit Fremdoberflächen zu minimieren,
tendierte man in der letzten Zeit zur Verkleinerung bzw. kompletten Vermeidung
des kardiopulmonalen Bypass. Ein anderes wichtiges Ziel der in den letzten
Jahrzehnten entwickelten und danach verwendeten minimal invasiven
Techniken in der Koronarchirurgie war die Reduktion des chirurgischen
Traumas, d. h. die Durchführung eines kleinen Thoraxschnittes und die
Erhaltung der ursprünglichen Thoraxstabilität.
16
2.3. Entwicklung minimal-invasiver Methoden
2.3.1 MIDCAB Die in den neunziger Jahren zuerst von Benetti (Benetti et al, 1996), Calafiore
(Calafiore et al., 1998) und Subramanian (Subramanian et al., 1997) sowie
ihren Kollegen beschriebene MIDCAB-Technik (minimally invasive direct
coronary artery bypass) hat alle o. g. Vorteile, ist aber auf die Revaskularisation
der anterioren Koronaräste beschränkt. Dennoch stellt das MIDCAB-Verfahren
der LAD (left anterior descending artery) unter Verwendung der LIMA (left
internal mammary artery) eine der häufigsten minimal invasiven
Operationsarten in der Herzchirurgie dar, die in Form der offenen
Myokardrevaskularisation am schlagenden Herzen unter Verwendung
mechanischer Stabilisatoren durch eine Minithorakotomie durchgeführt wird.
Man achtet dabei auf die Qualität der Anastomosen, die möglichen
intraoperativen LAD-Verletzungen durch okklusive Hilfsmittel und auf die
Reduktion der für die Herstellung der Anastomosen erforderlichen temporären
myokardialen Ischämiezeit. Nichtsdestotrotz wurde die Anwendung der
MIDCAB-Technik bei Mehrgefäßerkrankungen bezüglich der Vollständigkeit der
Myokardrevaskularisation kontrovers diskutiert. Dennoch bestätigten die
Ergebnisse der postoperativ durchgeführten frühen Kontrollangiographien bei
MIDCAB eine sehr gute globale Durchgängigkeitsrate (97,8%) und scheinen
den entsprechenden Ergebnissen der konventionellen Bypasschirurgie
überlegen zu sein (Cremer et al., 2000).
2.3.2. Hybrid-Verfahren (MIDCAB und PTCA) Aufgrund eines kleinen Zugangs bei dem MIDCAB-Verfahren kann diese
Operation nicht bei Mehrgefäßerkrankungen ohne zusätzliche Schnitte oder
Verwendung der Herz-Lungen-Maschine angewandt werden. Um die
Leistungen des MIDCAB-Verfahrens bei Vorhandensein koronarer
Mehrgefäßerkrankungen zu verbessern, wurde ein so genanntes
Hybridverfahren, das eine Kombination aus MIDCAB und PTCA (percutaneous
transluminal coronary angioplasty) darstellt, als eine attraktive therapeutische
17
Option eingeführt. Dieser Kombinationseingriff scheint ein sicheres und
effektives Verfahren der möglichst kompletten Myokardrevaskularisation bei
koronaren Mehrgefäßerkrankungen zu sein. Zu den Subgruppen, die von
diesem Verfahren profitieren können, gehören ältere und bereits am Herzen
operierte Patienten, sowie Patienten mit diversen Komorbiditäten und erhöhtem
Risiko bei einem kardio-pulmonalen Bypass (CCPB) mit medianer Sternotomie.
Auch für junge Patienten mit aggressiven Formen der koronaren
Herzerkrankung stellt das Hybrid-Verfahren offensichtlich eine vorteilhafte
Alternative dar (Wittwer et al., 2000).
2.3.3. OPCAB Bei Mehrgefäßerkrankungen, bei denen keine PTCA, z. B. aufgrund
langstreckiger Stenosen, in Frage kommt, kann unter anderem die OPCAB-
Methode (off-pump coronary artery bypass) verwendet werden. Dieses
Verfahren hatte in den 90er Jahren aufgrund reduzierter postoperativer
Komplikationen wie SIRS, myokardialen und zerebralen Dysfunktionen sowie
hämodynamischer Instabilität, die mit Verwendung des CCPB verbunden sind,
ein großes Interesse geweckt (Shroyer et al., 2009). Diese Technik kam unter
anderem aufgrund des niedrigeren Kostenfaktors bei Verfügbarkeit
mechanischer Stabilisatoren zum regelmäßigen Einsatz (Arom et al., 2000;
Straka et al., 2004), obwohl diese Art der Myokardrevaskularisation
anspruchsvoller und technisch komplexer ist. Dabei wurde beschrieben, dass
die Operation am schlagenden Herzen aufgrund der niedrigeren Mortalität gute
Alternative für Patienten mit erhöhtem Risiko für eine ECC darstellte (Arom et
al., 2000). Bereits im Jahre 1991 zeigten Benetti und seine Kollegen in ihrer
Studie mit 700 Patienten, die ohne ECC operiert wurden, dass diese Methode
in mehreren Aspekten vorteilhafter ist als die Myokardrevaskularisation unter
Verwendung einer Herz-Lungen-Maschine. Dazu gehören schnellere
postoperative Rekuperation bei reduzierter Beatmungsdauer, geringerem
Transfusionsbedarf, geringerer Katecholaminpflichtigkeit, entsprechend
reduzierter postoperativer Hospitalisationsdauer der Patienten und damit
niedrigere Behandlungskosten. In der Subgruppe der Patienten, die 70 Jahre
18
alt oder älter waren, wurde eine deutlich niedrigere Morbidität beschrieben als
in mehreren davor durchgeführten Studien mit Einsatz der ECC. Diese
Methode stellte auch die einzig mögliche Operationsart für Patienten mit
assoziierten Erkrankungen dar, die aufgrund des hohen Operationsrisikos
konventionell nicht operiert werden konnten (Benetti et al., 1991).
2.3.4. Mini-HLM Die Bestrebung der Minimierung der durch den kardiopulmonalen Bypass
hervorgerufenen unspezifischen Entzündungsreaktion und ihren Auswirkungen
auf das Outcome in der Herzchirurgie führte zu Verbesserungen und
Modifizierungen der EKZ, sowie ihrer Komponenten und Oberflächen (Schmid
et al., 2010). Die Mini-HLM wurde von Wiesenack und seinen Kollegen
entwickelt und klinisch erfolgreich etabliert. Die Einführung der Mini-HLM
erfolgte in der Hoffnung auf eine Reduktion der negativen Effekte, die durch
Blut-Fremdoberflächen- und Blut-Luft-Interaktionen hervorgerufen werden
(Wiesenack et al., 2004). Die Mini-HLM ist eine zuverlässige und sichere
Methode, die sich im Vergleich zum konventionellen CPB durch eine reduzierte
postoperative Morbidität auszeichnet, was auf eine reduzierte systemische
Entzündungsreaktion zurückzuführen ist (Curtis et al., 2010). Dabei gilt die Mini-
HLM als eine Vereinfachung der traditionellen CECC und repräsentiert einen
attraktiven Kompromiss zwischen CECC und OPCAB.
2.3.4.1. Prinzip der Mini-HLM Aufgrund eines geringeren Primingvolumens (ca. 450-500 ml bei MiniHLM im
Vergleich zu 1700-2200 ml bei CCPB) wird die Hämodilution minimiert und der
höhere intraoperative Hämatokrit-Wert gewährleistet. Man benutzt die gleichen
venösen und arteriellen Kanülen und Leitungen mit dem gleichen Diameter wie
beim CCPB, um den notwendigen Fluss zu erreichen. Durch die kleinere
Fremdoberfläche der kürzeren Schläuche, die in der Regel heparinbeschichtet
sind, wird dabei die notwendige Heparindosis von ca. 300IU/kg auf 150IU/kg
reduziert. Dieses System bietet eine potentielle Sicherheit bei unerwarteter
Senkung der ACT (activation clotting time) unter 400 sec. Aufgrund der
19
kürzeren Blutleitungen besteht ein reduzierter Verbrauch an
Gerinnungsfaktoren und eine geringere Komplementaktivierung, die die
systemische Entzündungsreaktion triggern. Im Vergleich zum CCPB wird bei
der Mini-HLM statt einer Rollerpumpe eine Zentrifugalpumpe verwendet. Sie
reduziert die Blutstauung und ist weniger traumatisch, was sich in geringeren
Hämolyseraten äußert. Die Membranoxygenatoren der Mini-HLM sind sehr
ähnlich denen des CCPB. Die Kardioplegiegabe erfolgt getrennt von der
extrakorporalen Zirkulation, bleibt aber unter Kontrolle des Kardiotechnikers
(Curtis et al., 2010). Aufgrund des in der Regel fehlenden künstlichen venösen
Reservoirs, wie bei CCPB vorhanden, wird häufig ausschließlich der venöse
Speicher des operierten Patienten verwendet, was eine sehr aufwendige und
enge Zusammenarbeit des Anästhesisten, des Operateurs und des
Kardiotechnikers erfordert. Die erhöhte Gefahr der möglichen Luftembolien
erklärt sich durch die aktive Drainage des venösen Blutes durch die arterielle
Blutpumpe (Kaluza et al., 2005). Im Vergleich dazu erfolgt der venöse
Bluttransport in die konventionelle HLM passiv über die Schwerkraft. Es wurde
gezeigt, dass der Einsatz der Mini-HLM den postoperativen Transfusionsbedarf
und die Rate des postoperativen Vorhofflimmerns zu reduzieren vermag. Unter
anderem ist eine geringere Aktivierung der Entzündungsparameter wie auch
der kardialen Enzyme zu beobachten. Zusätzlich wurden eine reduzierte
Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation und eine geringere postoperative
Hospitalisationsdauer gezeigt. Somit stellt die Mini-HLM ebenfalls ein sicheres
operatives Verfahren dar, das die negativen Effekte der CCPB-Methode wie
Induktion einer unerwünschten systemischen Entzündungsreaktion und
Stimulation der Gerinnungs- und Fibrinolysekaskaden zu verbessern scheint
(Immer et al., 2007).
2.3.4.2. Klinische Vorteile der Mini-HLM ROCSafe™ Zurzeit befinden sich verschiedene Modelle zur Wahl auf dem Markt. In unserer
Studie wurde das Modell ROCSafe™ der Firma Terumo GmbH, Deutschland,
verwendet (Abb. 1). Dieses Modell hat einige wichtige Vorteile.
20
Abbildung 1: Mini-HLM ROCSafe™, Terumo Germany GmbH
Das Gerät verfügt über eine ultraschallgesteuerte Entlüftungsanlage, die bei
Luftblasendetektion automatisch die Drehzahl der Blutpumpe reduziert und den
venösen Schenkel elektronisch abklemmt, was zum Kreislaufstillstand führt.
Nach dem folgenden Absaugen der Luftblasen und manuellen Eröffnen der
Klemme erhöht sich die Drehzahl der Rotationspumpe, was zu einem
Druckanstieg führt. Dadurch zeigte sich die Entlüftung des ROCSafe™ unter
experimentellen Bedingungen bedeutend suffizienter als die der CECC
(Kutschka et al. 2007).
Es wurde darüber hinaus gezeigt, dass das Gerät sowohl für Koronar-, als auch
für Klappenchirurgie geeignet ist (Kutschka et al., 2006). Außerdem besteht,
wie auch bei den gängigen Mini-HLM-Systemen beschrieben, ein reduzierter
21
Transfusionsbedarf (Kutschka et al., 2006; Skorpil et al., 2007(a)), eine
verbesserte postoperative Erholung der Patienten (Skorpil et al., 2007(b)) sowie
eine reduzierte frühe unspezifische Entzündungsreaktion und postoperative
Rate des Vorhofflimmerns (Skorpil et al., 2007 (a)).
3. Marker der unspezifischen Entzündungsreaktion 3.1. Klassische inflammatorische Marker Die Entzündung spielt bei den kardiovaskulären Erkrankungen eine wichtige
Rolle. Diverse epidemiologische und klinische Studien zeigten Korrelationen
zwischen der Inflammation und dem Auftreten der kardiovaskulären Ereignisse.
Es ist auch bekannt, dass in den ersten postoperativen Stunden nach
koronarchirurgischen Eingriffen eine generalisierte Entzündungsreaktion
besteht, die unter anderem durch erhöhte Konzentrationen verschiedener
Entzündungsmediatoren gekennzeichnet ist. Dazu gehören Zytokine (TNF-α
und Interleukine), Fibrinogen, Elastase sowie CRP und Leukozyten (Parolari et
al., 2007).
3.2. Zirkulierende Endothelzellen (CECs) Die Quantifizierung der CECs im Blut ist ein neuer und schnell expandierender
Forschungsbereich (Boos et al. 2008). Die erhöhte Zahl an zirkulierenden
CD146 positiven Endothelzellen als ein Zeichen der Endothelzellschädigung
wurde bereits in mehreren Studien beschrieben. CECs haben sich bereits als
ein spezifischer und sensitiver Marker der Endothelaktivierung und
Endothelschädigung in mehreren Gefäßerkrankungen bewährt (Dignat-George
et al., 2000; Woywodt et al., 2003). Die Endothelaktivierung und/oder
Endothelschädigung wird als einer der wichtigsten Prozesse in der Entwicklung
des systemischen inflammatorischen Response-Syndrom (systemic
inflammatory response syndrome, SIRS) betrachtet (Schmid et al., 2010). Unter
anderem führt die Durchführung der kardiochirurgischen Eingriffe unter
Verwendung eines kardiopulmonalen Bypass zu einem SIRS. Dabei sind die
Operationstraumata selbst, die Ischämie und die Reperfusion sowie der
22
Blutkontakt mit Fremdoberflächen der Herz-Lungen-Maschine die Ursachen
dieser Verschlechterung der Nieren- und Leberfunktion sowie von
neurologischen Defiziten. Der Kontakt des Blutes mit den Fremdoberflächen
der Herz-Lungen-Maschine vermittelt eine Aktivierung von Leukozyten und
Thrombozyten sowie des Komplementsystems und der Endothelzellen.
Endothelzellaktivierung mit erhöhter Oberflächenexpression der
Zelladhäsionsmoleküle und deren anschließende Freisetzung ins Plasma ist ein
wichtiger Prozess in der Manifestation der Inflammation des ganzen Körpers als
Reaktion auf den CPB. Es wurde festgestellt, dass nach der
Myokardrevaskularisation in off-pump-Technik im Vergleich zur Verwendung
eines CPB eine deutlich geringere Endothelzellaktivierung vorliegt, was zu
einem besseren klinischen Outcome beiträgt. Dies äußert sich hauptsächlich im
reduzierten Verbrauch der Gerinnungsfaktoren mit dementsprechend
reduzierten postoperativen Blutungen und Transfusionen, in der reduzierten
Expression der Zytokine sowie in der geringeren Rate des postoperativen
Nieren- und Myokardschadens (Schmid et al., 2006). In unserer prospektiven
Studie vergleichen wir als erste Arbeitsgruppe anhand der CECs im Blut der
Patienten das Ausmaß der operativ bedingten systemischen
Entzündungsreaktion in zwei weniger invasiven Verfahren: OPCAB und Mini-
HLM.
3.2.1. Vorkommen der CECs Zirkulierende Endothelzellen sind im Blut nachweisbare, von der extrazellulären
Matrix und der Basalmembran der Intima abgelöste Zellen (Abb. 5), deren
Spiegel im Blut bei mehreren Erkrankungen und iatrogen bedingten Zuständen
im Vergleich zu gesunden Menschen erhöht sein kann. Dazu gehören Diabetes
mellitus Typ I (Asicioglu et al., 2010) und Typ II (McClung et al., 2005), der
Komplex des akuten Koronarsyndroms (Lee et al., 2005; Mutin et al., 1999),
chronische Niereninsuffizienz (Rodríguez-Ayala et al., 2006), einige bösartige
Tumorerkrankungen (Mancuso et al., 2010), Sichelzellanämie (Strijbos et al.,
2009), chronisch venöse Insuffizienz (Janssens et al., 1999), fortgeschrittene
Stadien der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (Makin et al., 2002),
23
thrombotische Mikroangiopathie (Erdbruegger et al., 2006), durch Rickettsia
conorii verursachtes Mittelmeerfleckfieber oder Boutonneuse-Fieber (George et
al., 1993) und Infektionen mit Zytomegalie-Virus (Grefte et al., 1993; Percivalle
et al., 1993), Morbus Behçet, vor allem im akuten Stadium (Kutlay et al., 2008)
und Organempfänger nach Nierentransplantation (Woywodt et al., 2003(a)
wahrscheinlich hervorgerufen durch die Therapie mit Calcineurininhibitoren
(Woywodt et al., 2003 (b)), Lupus erythematodes und bei ANCA-assoziierten
Vaskulitiden (Anti-Neutrophile zytoplasmatische Antikörper) (Woywodt et al.,
2003(c)), Zustand nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation
(Woywodt et al., 2004 (e)). In letzter Zeit wurde beschrieben, dass die
Koronarangiographie und elektive PCI (percutaneous coronary intervention)
keinen signifikanten Einfluss auf das Endothel haben und nur milde
Endothelschädigung verursachen (Vargova et al., 2008), obwohl in früherer Zeit
bedeutsam erhöhte CEC-Zahlen nach der Herzkatheteruntersuchung sowohl im
venösen, als auch im arteriellen Blut nachgewiesen wurden (George et al.,
1992).
3.2.2. Mechanismen der Endothelzellablösung Der Prozess der Endothelzellablösung ist sehr komplex und ist durch
verschiedene Faktoren bedingt. Es gibt verschiedene Mechanismen der
Endothelzellablösung von der Basalmembran (Abb. 2). Die Freisetzung der
Zellen kann durch direkte und indirekte mechanische Schädigung, Entzündung,
mangelhafte adhäsive Eigenschaften der Endothelzellen oder Veränderung der
endothelialen bzw. subendothelialen Adhäsionsmoleküle, Wechselwirkungen
mit Proteasen und Zytokinen sowie fehlerhafte Bindung an die Ankerproteine
erfolgen (Boos et al., 2008; Erdbruegger et al., 2006). Ein anderer
Mechanismus der Endothelzellablösung, der so genannte Anoikis, ist definiert
als Apoptose, die durch inadäquate oder ungeeignete Interaktionen der
vulnerablen Endothelzellen mit der Matrix verursacht ist. Die Störung oder der
Ausfall dieses erstens bei Epithel- und Endothelzellen beschriebenen Subtyps
der Apoptose trägt zu Neoplasien bei (Frisch et al., 2001). Auch einige
Arzneimittel wie Calcineurininhibitoren (Tacrolimus, Pimecrolimus) können die
24
Ablösung der durch die Integrin- und Cadherinfamilien (Vitronektin, Fibronektin,
VE-Cadherin) an der extrazellulären Matrix haftenden Endothelzellen
hervorrufen. (Woywodt et al., 2002 (d)).
3.2.3. Historische Aspekte der Zellisolierung Die Isolierung und die Bestimmung der Zahl der CECs ist ein aufwendiger
Prozess, der über Jahrzehnte entwickelt und optimiert wurde. Aktuell stellt er
eine moderne Methode zur Beurteilung der Endothelschädigung dar (Schmid et
al., 2006).
Zirkulierende Endothelzellen wurden erstmals in den 70-er Jahren von Bouvier
und Hladovec beschrieben. Die Techniken der Zellisolierung waren damals auf
die Lichtmikroskopie, Giemsa-Färbung und zelluläre Separation durch die
Zentrifugation beschränkt. Der nächste technische Schritt war die Verwendung
der Immunfluoreszenz mit Antikörpern gegen spezifische Marker der
Endothelzellen, wie z.B. dem von-Willebrand-Faktor. Der Nachteil dieser
Technik war ein Mangel an spezifischen Markern der Endothelzellen. Antikörper
waren oft gegen unspezifische (z.B. Adhäsionsmoleküle, Integrine) sowie
intrazelluläre Antigene (z.B. tissue plasminogen activator, von Willebrand
factor) gerichtet, die durch fehlende Permeabilität der Antikörper schwer zu
erreichen waren. Die Zellzahlbestimmungen erfolgten auf Blutausstrichen.
Später standen andere, spezifischere Oberflächenantigene zur Verfügung. Die
Verwendung des S-Endo-1-Antikörpers gegen den Endotheloberflächenmarker
CD 146 machte das immunomagnetische Verfahren, das in der letzten Zeit als
eine neue, übergeordnete Methode angesehen wurde (Woywodt et al., 2002
(d)), zur standardisierten Technik der CEC-Isolierung, obwohl einige
Arbeitsgruppen die FACS-Analyse (fluorescence-activated cell sorting)
bevorzugen. Im Vergleich zur immunomagnetischen Isolierung vermittelt die
FACS-Analyse keine Charakterisierung des Zellphänotypes (Erdbruegger et al.,
2006). Der Phänotyp der CECs kann aber abhängig von der zugrunde
liegenden Erkrankung wesentlich variieren (Dignat-George et al., 2000). Dabei
unterscheiden sich die Zellzahlen zwischen den beiden Methoden oft um Faktor
1000 (Erdbruegger et al., 2006).
25
Abbildung 2: Ablösung der Endothelzellen von der Basalmembran (Woywodt
et al., 2002 (d))
In unserer Studie haben wir die CECs mit der modernen immunomagnetischen
Methode bestimmt. Diese Technik, die auch für die Isolierung der
mikrovaskulären CECs aus den Gewebeproben verwendet werden kann, wurde
erstens bei Myokardinfarkt und Rickettsiose verwendet (George et al., 1993). In
Kürze besteht diese Methode darin, die Endothelzellen aus dem Blut mit
speziellen paramagnetischen Partikeln (Dynabeads®), die mit Antiendothelial-
Antikörpern beschichtet sind, zu isolieren. Bei dieser Methode wird zuerst das
Blut mit den Dynabeads® inkubiert. Demnächst werden die CECs, die durch die
Oberflächenantigene CD 146 an die Antikörper der Dynabeads® gebunden
sind, magnetisch isoliert und nach der Färbung mikroskopisch quantifiziert
(Erdbruegger et al., 2006).
4. Fragestellung und Ziel der Arbeit Ziel dieser Arbeit war es, die beiden weniger invasiven modernen Verfahren –
OPCAB und MiniHLM – untereinander hinsichtlich des perioperativen Outcome
zu vergleichen. Dies erfolgte einerseits anhand standardisierter Labor-
(Troponin T, CK, CK-MB, NSE, Kreatinin) und klinischer Parameter
26
(Vorhofflimmernrate, Mortalität, perioperative Morbidität, Transfusionsbedarf)
und andererseits anhand der Quantifizierung des modernen Markers der
Endothelzellschädigung – der CECs (circulating endothelial cells). Außerdem
erfolgte die Betrachtung und Gegenüberstellung der prä- und postoperativen
hämodynamischen Kriterien als frühe Vergleichsparameter der beiden Gruppen
während des Aufenthaltes auf der Intensivstation. Eine solch vielseitige
Betrachtung der beiden modernen Verfahren wurde bisher noch nicht
beschrieben und erlaubt es uns, bedeutsame Aussagen über die beiden
koronarchirurgischen Methoden zu treffen sowie eine Diskussion über die
Äquivalenz beider Techniken zu starten.
27
II. Material und Methoden 1. Studiendesign Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine klinische, randomisierte,
prospektive Studie. Das Studienprotokoll wurde von der Ethikkommission der
medizinischen Fakultät der Universität zu Köln genehmigt.
1.1 Patientenkollektiv Das Patientenkollektiv bestand aus den Patienten, die von Dezember 2008 bis
Dezember 2009 in unserer Klinik einer elektiven operativen
Myokardrevaskularisation unterzogen wurden. Das Gesamtkollektiv bestand
aus 51 Patienten.
1.2. Einwilligungserklärung über die Teilnahme an der Studie Nach Beurteilung entsprechender Herzkatheterfilme auf prinzipielle Eignung für
die o.g. operativen Verfahren, wurden die Patienten nach jeweiliger stationärer
Aufnahme, ausführlicher Untersuchung, Aufklärung über die bevorstehende
Operation und Prüfung der Ausschlusskriterien über die Teilnahme an dieser
Studie aufgeklärt. Die Aufklärung erfolgte spätestens am Vortag des
Operationstages sowohl mündlich durch den durchführenden Operateur bzw.
zuständigen Prüfarzt, als auch durch die schriftliche
Studienteilnehmerinformation. Danach gaben die Studienpatienten freiwillig ihre
schriftliche Einwilligung zur Teilnahme an dieser Studie. Jeder Patient hatte das
Recht, jederzeit und ohne Angabe von Gründen sein Einverständnis zur
Teilnahme zurückzunehmen.
1.3. Randomisierung Bei entsprechender Eignung wurden die Patienten per Randomisierung durch
den Operateur in zwei Gruppen eingeordnet:
Gruppe 1 (Mini-HLM-Patientenkollektiv)
bestand aus 34 Patienten, die einer Myokardrevaskularisation unter
Zuhilfenahme der Mini-Herz-Lungen-Maschine unterzogen wurden.
28
Gruppe 2 (OPCAB-Patientenkollektiv)
bestand aus 19 Patienten, die am schlagenden Herzen als OPCAB operiert
wurden.
1.4. Ausschlusskriterien Inkludiert wurden alle Patienten, die eine operationspflichtige koronare
Herzkrankheit aufwiesen und zum Zeitpunkt der Durchführung der Operation
älter als 18 und jünger als 85 Jahre waren. Da der Spiegel der zirkulierenden
Endothelzellen im Blut bei mehreren Erkrankungen und iatrogen bedingten
Zuständen im Vergleich zu gesunden Menschen per se erhöht sein kann,
galten in unserer Studie folgende Ausschlusskriterien:
- akutes Koronarsyndrom (Lee et al., 2005; Mutin et al., 1999)
- akute Infektion (George et al., 1993; Grefte et al., 1993; Percivalle et al.,
1993)
- chronische Niereninsuffizienz (Rodríguez-Ayala et al., 2006)
- bösartige Tumorerkrankungen (Mancuso et al., 2010)
- Diabetes mellitus Typ I (Asicioglu et al., 2010)
- Diabetes mellitus Typ II (McClung et al., 2005)
- periphere arterielle Verschlusskrankheit (Makin et al., 2002)
- Vaskulitiden (Woywodt et al., 2003(c)
- Sichelzellanämie (Strijbos et al., 2009)
- thrombotische Mikroangiopathie (Erdbruegger et al., 2006)
- chronisch venöse Insuffizienz (Janssens et al., 1999)
- Zustand nach allogener hämatopoetischer Stammzelltransplantation
(Woywodt et al., 2004 (e))
Um die Vergleichbarkeit des Patientenkollektivs zu gewährleisten, wurden
zusätzlich Patienten mit folgenden Zuständen ausgeschlossen:
- schwere eingeschränkte Pumpfunktion des Herzens (Ejektionsfraktion <
20 %)
- präoperative Katecholaminpflichtigkeit
29
- hämodynamische Instabilität
- mechanische Kreislaufunterstützung
2. Studienverlauf 2.1. Prä- und postoperative Untersuchungen Zu der üblichen präoperativen Diagnostik gehörten folgende Untersuchungen:
- Koronarangiographie, nicht älter als 6 Monate
- Röntgen-Thorax in 2 Ebenen im Stehen, nicht älter als 4 Wochen
- EKG in Ruhe am Vortag des Operationstages
- Lungenfunktionstest, nicht älter als 2 Wochen
- Farbkodierte Duplexsonographie der Karotiden, nicht älter als 6 Monate
- Labordiagnostik (Kleines Blutbild, CRP, Gerinnung, Elektrolyte,
Nierenwerte, Leberwerte, Herzenzyme, Virusserologie,
Schilddrüsenwerte) und Kreuzblut zur Konservenanforderung
Postoperativ erfolgten alle individuell erforderlichen Röntgen-Thorax-, Labor-
und EKG-Kontrollen.
2.2. Gewinnung des Untersuchungsmaterials Die zur Bestimmung der zirkulierenden Endothelzellen und anderer
Laborparameter (CK, CK-MB, Troponin T, Hämoglobin, Hämatokrit,
neuronenspezifische Enolase etc.) notwendigen Blutproben wurden während
des stationären Aufenthaltes zu sechs Zeitpunkten abgenommen:
1. Präoperativ vor der Narkoseeinleitung („OP-0“)
2. Eine Stunde postoperativ („ICU-1“)
3. Sechs Stunden postoperativ („ICU-2“)
4. 12 Stunden postoperativ („ICU-3“)
5. 24 Stunden postoperativ („ICU-4“)
6. 5 Tage postoperativ („Station-1“)
30
Für die Blutabnahmen zur Bestimmung der Anzahl an zirkulierenden
Endothelzellen wurden „EDTA K“ Röhrchen, 2,7 ml (SARSTEDT Monovette®)
verwendet. Für die Blutabnahmen zwecks konventioneller
Laborparameterbestimmungen, die parallel zu den o. g. Zeitpunkten
durchgeführt wurden, wurden die üblichen Röhrchen der gleichen Firma
verwendet. Zu den ersten 5 Zeitpunkten („OP-0“ bis „ICU-4“) wurden in der
Regel die arteriellen und zum Zeitpunkt „Station-1“ die venösen Blutproben
entnommen. Dabei richteten wir uns nach den experimentellen Daten, die
keinen Unterschied in der immunomagnetischen Analyse der CECs im
arteriellen und venösen Blut zeigten (Woywodt et al., 2003 (c).
2.3 Bestimmung der perioperativen hämodynamischen Parameter Außerdem erfolgte im Rahmen unserer Studie die Bestimmung
hämodynamischer Parameter mittels pulmonalarteriellen Swan-Ganz-
Katheters:
- Herzminutenvolumen (cardiac output, CO)
- Herzindex (cardiac index, CI)
- Zentralvenöser Druck (central venous pressure, CVP)
- Pulmonalkapillärer Verschlussdruck (pulmonary capillary wedge
pressure, PCWP)
- Arterieller Druck (arterial blood pressure, ABP)
- Pulmonalarterieller Druck (pulmonary arterial pressure, PAP)
- Gefäßwiderstand im großen Kreislauf (systemic vascular resistance,
SVR)
- Gefäßwiderstand im Lungenkreislauf (pulmonary vascular resistance,
PVR)
- Gemischt-venöse Sauerstoffsättigung (mixed venous oxygen saturation,
svO2)
31
Die Bestimmung dieser Parameter erfolgte zu folgenden Zeitpunkten:
1. Bei der Durchführung des Hautschnitts (“OP-0“)
2. Beim Abgang von der Mini-HLM bzw. nach der Entfernung des
Stabilisators („OP-1“)
3. Bei der Durchführung der Hautnaht („OP-3“)
4. Eine Stunde postoperativ („ICU-1“)
5. Sechs Stunden postoperativ („ICU-2“)
6. 12 Stunden postoperativ („ICU-3“)
7. 24 Stunden postoperativ („ICU-4“)
2.3.1. Pulmonalarterienkatheter Zur Messung der o. g. hämodynamischen Parameter erfolgte nach der
Narkoseeinleitung die Anlage eines Pulmonalarterienkatheters (pulmonary
artery catheter, PAC), der in der Regel 24 Stunden postoperativ nach der
letzten Messung („ICU-4“) auf der Intensivstation entfernt wurde. Die
Einführung des Katheters erfolgte nach der Seldinger-Technik an den
zentralvenösen Punktionsorten vorzugsweise über die rechte Vena jugularis
interna.
Der Pulmonalarterienkatheter (Pulmonaliskatheter, Swan-Ganz-Katheter oder
Einschwemmkatheter) ist ein Pulmonalarterieneinschwemmkatheter für die
Überwachung von hämodynamischen Drücken, die kontinuierliche Messung der
gemischt-venösen Sauerstoffsättigung und die kontinuierliche Bestimmung des
Herzzeitvolumens (CCO), der seit ca. 30 Jahren in der klinischen Praxis
verwendet wird. Es existieren verschiedene Varianten des Pulmonaliskatheters.
In unserer Studie wurde die typische mehrlumige, 110 cm lange Version der
Firma Edwards Lifesciences (Swan-Ganz Continuous Cardiac Output
thermodilution Catheter, Modell 744HF75) mit externem Diameter von 7,5 F
(2,5 mm) verwendet (Abb. 3). Auf der Spitze des Katheters befindet sich das
pulmonalarterielle Lumen (PA-Lumen oder distales Lumen), das über das
venöse System und das rechte Herz bis in einen Ast des Truncus pulmonalis
eingeführt wird. Die Katheterspitze dient zur Messung des pulmonalarteriellen
32
Drucks (pulmonary arterial pressure, PAP), des pulmonalkapillären
Verschlussdrucks (pulmonary capillary Wedge pressure, PCWP) sowie zur
Entnahme von gemischt-venösem Blut. Proximal der Spitze des Katheters
befindet sich ein von außen aufblasbarer, 1,5 ml fassender Ballon. Ungefähr
vier cm proximal vom Ballon liegt ein Temperaturfühler (Thermistor), der
Temperaturänderungen für die CO-Berechnungen misst. Zusätzlich sind zwei
Lumen jeweils 19 cm und 30 cm von der Spitze vorhanden. Abhängig von der
Größe des rechten Herzens und der Katheterspitzenposition befinden sich
diese Lumina in rechtem Ventrikel, rechtem Atrium oder der Vena cava
superior. Mithilfe dieses Systems können das Herzminutenvolumen (cardiac
output, CO), der pulmonalarterielle Druck (pulmonary arterial pressure, PAP)
sowie der pulmonalkapilläre Verschlussdruck (pulmonary capillary Wedge
pressure, PCWP) und der zentralvenöse Druck (CVP) gemessen werden. Zur
kontinuierlichen Messung des Herzzeitvolumens wird die vom s. g. Wärmedraht
am Katheter erzeugte Energie genutzt, um auf Basis des
Thermodilutionsprinzips das HMV zu errechnen. Anhand dieser Daten sowie
der Körpergröße, des Körpergewichtes, der aktuellen Herzfrequenz und des
arteriellen Blutdruckes werden der Gefäßwiderstand im Lungenkreislauf, der
Gefäßwiderstand im großen Kreislauf und der Herzindex berechnet. Die
gemischtvenöse Sättigung wird durch glasfaseroptische Reflexions-
Spektrophotometrie überwacht. Die Lichtmenge, die absorbiert, gebrochen und
reflektiert wird, hängt vom Verhältnis von sauerstoffreichem zu
sauerstoffarmem Hämoglobin im Blut ab.
33
Abbildung 3: Pulmonalarterienkatheter (Swan-Ganz CCOmbo Pulmonary
Artery Catheter) der Firma Edwards Lifesciences
2.4. Chirurgische Technik Im Zeitrahmen von Dezember 2008 bis Dezember 2009 wurden die in diese
Studie aufgenommenen Patienten einer Myokardrevaskularisation unterzogen.
Nach sorgfältiger Lagerung der Patienten in Rückenlage, Intubationsnarkose
sowie sterilem Abwaschen und Abdecken des Operationsgebietes erfolgte der
Zugang zum Herzen durch eine mediane longitudinale Sternotomie. Im
nächsten Schritt erfolgten die Thymusresektion, die Eröffnung des Perikards
und das Hochnähen der Perikardfelzen. Nach Eröffnung der jeweiligen
Pleurahöhle wurde die Arteria thoracica interna sinistra bzw. dextra präpariert.
Parallel dazu erfolgte die Entnahme des venösen Bypassmaterials (Vena
saphena magna) aus der unteren Extremität in minimal invasiver Technik.
In allen Fällen der Myokardrevaskularisation mit Verwendung einer Mini-HLM
erfolgte nach Heparingabe, Einlegen einer Kardioplegieventkanüle und
Kanülierung der Aorta ascendens und des rechten Atriums der Beginn der
extrakorporalen Zirkulation. Nach Abklemmen der Aorta ascendens wurde der
34
Herzstillstand durch anterograde Kardioplegiegabe nach Calafiore über die
Aortenwurzel induziert. Nach Anschluss des CPB und kardioplegischem Arrest
erfolgte die Präparation und Inzision der koronaren Zielgefäße sowie
Herstellung der notwendigen distalen Anastomosen. Nach anschließender
Eröffnung der Aortenklemme und Herstellung der proximalen Anastomosen bei
partiell ausgeklemmter Aorta erfolgte mit Erreichen stabiler hämodynamischer
und rhythmischer Verhältnisse die Flussreduktion des kardiopulmonalen
Bypass und der Abgang von der Herz-Lungen-Maschine. Nach erfolgreicher
Dekanülierung wurde Protamin zur Heparinantagonisierung gegeben.
Beim OPCAB-Verfahren wurden die Zielgefäße kurzfristig durch
Torniqueokklusionsnähte, welche mit einem Silikonpolster versehen waren,
verschlossen, und das Herz je nach Koronararterie mittels eines Medtronic-
Octopus-Systems oder einer Ansaugglocke stabilisiert. Damit ließen sich eine
ausreichende mechanische Ruhigstellung und relativ blutfreie Verhältnisse im
jeweiligen Anastomosenbereich erzielen. Die gesamte Operation erfolgte am
schlagenden Herzen ohne Verwendung eines kardiopulmonalen
Umgehungskreislaufs.
Bei allen Patienten wurden zur postoperativen Stimulation bzw. zur Erhaltung
einer Sicherheitsfrequenz intraoperativ epikardiale Schrittmacherdrähte
aufgenäht, die am 5.-6. postoperativen Tag entfernt wurden.
Bei beiden Verfahren erfolgten nach anschließendem Perikardverschluss und
Blutstillung die Sternumosteosynthese mit Drahtcerclagen und ein
schichtweiser Wundverschluss.
Alle Patienten wurden postoperativ intubiert und beatmet zur
Weiterbeobachtung auf die herzchirurgische Intensivstation des Herzzentrums
der Uniklinik Köln verlegt. Postoperativ wurde bei allen Patienten das Tragen
eines Klettverbandes (Cingulum) für 6 Wochen zur Verhinderung einer
Sternuminstabilität verordnet.
35
3.Isolierung der zirkulierenden Endothelzellen aus dem Nativblut
3.1. Immunomagnetische Isolierung Grundlage der immunomagnetischen Isolierung der CECs sind die
superparamagnetischen Dynabeads® aus Polystyrol (Diameter 4,5 μm), die
mit monoklonalen menschlichen anti-Maus IgG beschichtet sind. Der auf die
Dynabeads® gekoppelte Antikörper erkennt alle Maus-IgG-Subklassen und ist
Fc-Fragment-spezifisch. Der Pan-Maus-IgG reagiert nicht mit Menschen-,
Kaninchen-, Meerschweinchen-, Schaf-, Ziegen- oder Hamster-IgG. Der Anti-
CD146-Antikörper (mouse monoclonal antibody anti human CD146, F4-35H7)
ist ein IgG1, der bei Verwendung der Immunperoxydase-Färbung gefrorener
Gewebeschnitte eine starke Affinität zu humanen vaskulären Endothelzellen
verschiedener Gewebearten aufweist. Die flow-zytometrische Analyse des
CD146 zeigt eine Bindung des Antikörpers an humane Endothelzellen, aber
keine Affinität zu Leukozyten, Erythrozyten oder Thrombozyten (George et al.,
1991). Bei der Inkubation der Dynabeads® Pan-Maus-IgG mit dem Anti-CD146-
Antikörper erfolgt die Kopplung der Immunoglobuline, so dass ein Komplex
entsteht. Das korrespondierende Antigen CD146 (auch bekannt als MUC18, S-
Endo-1, A32 Mel-CAM bzw. MCAM) ist ein Oberflächenantigen, der als Ca2+-
unabhängiges zelluläres Adhäsionsmolekül in heterophile Zell-Zell-
Interaktionen involviert ist. Unter Verwendung der Immunohistochemie mit
CD146-spezifischen Antikörpern wurde die Expression des CD146-Antigens
nur im begrenzten Spektrum der menschlichen Zellen und malignen
Tumorzellen demonstriert (Shih et al., 1999).
3.1.1. Zusammensetzung des Arbeitspuffers Zunächst erfolgte die Vorbereitung des Arbeitspuffers. Als Puffersystem wurde
flüssige Phosphat gepufferte Salzlösung (Dulbecco´s Phosphate-Buffered
Saline (D-PBS) (10x) liquid, Invitrogen) verwendet. Die Salzlösung wurde zuerst
zehnfach mit Aqua destillata verdünnt, sodass der pH der Pufferlösung von 4,4-
4,7 auf 7,1±0,1 anstieg. Die vollständige Zusammensetzung der Komponenten
des zehnfach verdünnten Puffers ist in der Tabelle 1 dargestellt. Für den Ansatz
36
von 500 ml Arbeitspuffer wurden also 49,75 ml PBS (Dulbecco´s Phosphate-
Buffered Saline (D-PBS) (10x) liquid) mit 500 ml Aqua destillata verdünnt.
Danach erfolgte die Zugabe von 2 ml EDTA (0,5 M) und 500 μl 10% BSA
(bovine serum albumin). Der Arbeitspuffer setzte sich demnach aus dem
Phosphatpuffer mit 0,01% BSA und 1mM EDTA zusammen.
Nichtorganische Salze Molekulargewicht Konzentration (mg/L)
mM
Calciumchlorid (CaCl) 111 100 0,901 Magnesiumchlorid (MgCl2 x H2O) 203 100 0,493 Kaliumchlorid (KCl) 75 200 2,67 Monokaliumphosphat (KH2PO4) 136 200 1,47 Natriumchlorid (NaCl) 58 8000 137,93 Dinatriumhydrogenphosphat (Na2HPO4 x 7H2O) 268 2160 8,06
Tabelle 1. Komponenten der zehnfach verdünnten Phosphat-gepufferten
Salzlösung (Dulbecco´s Phosphate-Buffered Saline (D-PBS) liquid, Invitrogen)
3.1.2. Präparation der Dynabeads® Zur immunomagnetischen Separation und Darstellung der CECs wurden die
Dynabeads® Pan Mouse IgG der Firma Invitrogen verwendet (4 x 108
Dynabeads/ml in PBS, pH 7,4, mit 0,1% BSA und 0,02% Natriumazid (NaN3).
Zunächst wurden die Dynabeads® zweimal gewaschen. Dafür wurden 210 μl
Dynabeads® Pan Mouse IgG in zwei ml Arbeitspuffer aufgelöst und zwei
Minuten lang in einem speziellen Magnetständer (Dynal MP™-L) bei
Zimmertemperatur inkubiert. Nach Verwerfen des Überstandes wurde der
Waschvorgang einmal wiederholt. Danach erfolgte die Resuspension der
Dynabeads® Pan Mouse IgG in 945 μl Arbeitspuffer und Zugabe von 105 μl
Anti-CD146. Nach der folgenden Inkubation (30 min bei 4oC, alle fünf min.
geschüttelt) wurde die Suspension noch zweimal mit je zwei ml Arbeitspuffer
gewaschen (s. o.) und der bleibende Überstand in 1050 μl Arbeitspuffer
resuspendiert.
37
3.1.3. Isolierung der CECs Zunächst wurde jeweils ein ml EDTA-Blut in die vier ml fassenden
Reaktionsgläser (Becton Dickinson) vorgelegt und mit jeweils 1 ml Arbeitspuffer
und 100 μl Dynabeads-Suspension (Anti-CD146 gekoppelt auf Dynabeads®
Pan Mouse IgG, s. o.) gemischt. Zwecks Blockade unspezifischer Bindungen
wurden zusätzlich 100 μl 1:50 verdünnten unspezifischen Blockers (Intratect®,
Biotest Pharma GmbH) zugegeben. Dieser besteht aus einer Lösung
menschlicher Plasmaproteine (Konzentration 50mg/ml) mit einem Gehalt an ≥
96% IgG (ca. 57% IgG1, 37% IgG2, 3% IgG3 und 3% IgG 4). Der Höchstgehalt
an Immunglobulin A (IgA) in der Lösung beträgt zwei mg/ml. Anschließend wurden die Eppendorf-Reaktionsgefäße eine Stunde lang im
Rotator (Stuart SB2 Fixed Speed Rotator, Keison Products) bei konstanter
Drehgeschwindigkeit 20 U/Min im Kühlraum bei 4oC inkubiert. Danach wurden
die Ansätze insgesamt viermal in je zwei ml Arbeitspuffer resuspendiert. Nach
jeder Resuspension wurden die Proben im Schüttelgerät (Vortex-Genie 2,
Scientific Industries) auf niedrigster Stufe eins vermischt, um die Beschädigung
der Zellen durch die Scherkräfte der Dynabeads® möglichst zu vermeiden.
Danach erfolgte jeweils die Inkubation der Proben für zwei min. im
Magnetständer (Dynal MP™-L) bei Zimmertemperatur und daraufhin das
Verwerfen der Überstände (Abb. 4).
38
Abbildung 4: Inkubation der Ansätze im Magnetständer (Dynal MP™-L). Die
Dynabeads® werden vom Magneten angezogen und bilden einen brauen
Magnetstreifen an der hinteren Wand der Reagenzgläser.
Im nächsten Schritt wurden die Ansätze in 80 μl Arbeitspuffer resuspendiert und
10 μl UEA (Rhodamine Ulex Europaeus Agglutinin I) sowie 10 μl DAPI Nucleic
Acid Stain (1:100 verdünnt) zugegeben. Die Suspensionen wurden danach im
Dunkeln bei 4oC für 60 min inkubiert. Während der Inkubation wurden die
Proben alle fünf min. geschüttelt. Später wurden die Ansätze dreimal mit je zwei
ml Arbeitspuffer gewaschen und für jeweils 2 min im Magnetständer (Dynal
MP™-L) bei Zimmertemperatur inkubiert (s. o.) Nach der letzten Inkubation und
Verwerfen des Überstandes erfolgte die Resuspension der Proben in 200 μl
Arbeitspuffer und das Auftragen von zweimal 50 μl auf ein Deckglas zur
Betrachtung unter dem Fluoreszenzmikroskop (Abb. 5).
39
Abbildung 5: Mikroskopiesystem Nikon Eclipse Ti
3.2. Quantifizierung der CECs 3.2.1. Färbung der Zellen
3.2.1.1. DAPI-Fluoreszenzfärbung DAPI (4′,6-diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride) ist eine gängige
Kontrastfärbung von Nukleinsäuren, die bei mehrfarbigen Fluoreszenztechniken
verwendet wird. Sie zeichnet sich durch einen lebhaften Kontrast zu anderen
fluoreszierenden Farben und Strukturen aus. Die blau fluoreszierende DAPI
bindet vorzugsweise an doppelsträngige DNA (dsDNA). Eine Bindung erfolgt in
der kleinen Furche an AT-reiche Regionen (Kubista et al., 1987). Durch die
Bindung an die DNA wird die Fluoreszenz des Farbstoffs 20-fach verstärkt,
offenbar durch Verdrängung der Wassermoleküle aus der kleinen Furche
(Barcellona et al., 1990). Das Absorptionsmaximum von DNA-gebundenem
DAPI liegt bei 358nm, das Emissionsmaximum bei 461nm. Wir verwendeten
DAPI dilactate (Invitrogen) zur spezifischen Markierung der Zellkerne bei der
Bestimmung der CECs unter dem Fluoreszenzmikroskop, um die Zellen von
möglichen Artefakten und zellähnlichen Strukturen zu unterscheiden (s. Abb. 6
rechts oben)
40
3.2.1.2. UEA-Fluoreszenzfärbung UEA (ulex europaeus agglutinin I) ist ein Glykoprotein mit dem
Molekulargewicht 63000, das aus zwei Untereinheiten mit jeweils ca. 31000
und 32000 Dalton besteht. UEA bindet an verschiedene Glykoproteine und
Glykolipide, die gekoppelte Fukose-Residuen enthalten. Die UEA-
Fluoreszenzfärbung hat sich als exzellenter Marker der humanen
Endothelzellen bewährt.
3.2.2. Bestimmung der Zellzahl unter dem Fluoreszenzmikroskop Die Betrachtung der Zellen unter dem Fluoreszenzmikroskop und die CEC-
Zahlbestimmung erfolgte unter Verwendung des Mikroskopiesystems Nikon
Eclipse Ti (s. Abb. 5) Bei der Untersuchung der Proben unter dem
Fluoreszenzmikroskop wurden mehrere Kriterien für die Bestimmung der CEC-
Zellen verwendet: Eine CEC-Zelle sollte mindestens doppelt so groß wie ein
Dynabead sein, eine zellartige Struktur aufweisen und mit mindestens fünf
gebundenen Dynabeads umgeben sein. Dazu wurde ein FITC-Filter verwendet,
unter dem die CEC-Zellen grün fluoreszieren (Abb. 6 rechts oben). Um die
Zellen von eventuellen eine ausreichende Größe aufweisenden, von
Dynabeads umgebenen Artefakten zu unterscheiden, wurde parallel ein DAPI-
Filter benutzt, unter dem die Zellen blau fluoreszieren (Abb. 6 links oben). Da
DAPI vorzugsweise an die doppelsträngige DNA (dsDNA) von Zellkernen
bindet, konnten in Frage kommende Artefakte als solche identifiziert werden.
41
Abbildung 6: CEC unter dem Mikroskop nach immunomagnetischer Isolierung
mittels Dynabeads sowie UEA- und DAPI-Färbung unter Verwendung zweier
verschiedener Fluoreszenzfilter: links oben mit FITC-Filter mit grüner
Fluoreszenz, rechts oben mit DAPI-Filter mit blauer Fluoreszenz, links und
rechts unten mit den jeweiligen Filtern im Durchlicht
4. Statistische Auswertung Alle Daten dieser Studie wurden als Mittelwerte ± Standardabweichung
dargestellt. Vergleiche zwischen den Gruppen erfolgten durch Anwendung der
Varianzanalyse (ANOVA). Alle statistischen Analysen wurden durch
Anwendung der SPSS Software Version 11.0 erzeugt. Als statistische
Signifikanz wurde ein p-Wert weniger als 0,05 angesehen.
42
III. Ergebnisse
1. Anthropometrische Daten und klinischer Verlauf Das Gesamtkollektiv von 51 Studienteilnehmern bestand aus 4 Frauen und 28
Männern in der Mini-HLM-Gruppe und 5 Frauen und 14 Männern in der
OPCAB-Gruppe. Das mittlere Alter lag jeweils bei 66,6±11,7 und 64,5±10,6
Jahren (p=0,52). Die Patientencharakteristika, demographische und
perioperative Daten waren in beiden Gruppen vergleichbar.
43
Mini-HLM OPCAB p-Wert
Alter 66,6±11,7 64,5±10,6 0,52
Größe (cm) 173±8 171±7 0,633
Gewicht (kg) 85,6±10,9 81,8±10,9 0,261
Euroscore 3,1±2,1 3,0±2,1 0,841
Mortalität 0 0
Schlaganfall 0 0
STEMI 0 0
Durchgangssyndrom 2/32 (6,3%) 1/19 (5,3%) 0,389
Postoperatives Vorhofflimmern 12/32 (37,5%) 6/19 (31,6%) 0.454
Verwendung der LIMA und RIMA 9/32 (28,1%) 3/19 (15,8%) 0.258
Intensivstationsaufenthalt (d) 2,62±1,04 2,22±,94
0,181
Drainagenfördermenge 1224±646 1052±371 0,307
Beatmungsdauer (h) 17,3±11,4 12,8±3,4
0,111
Transfusion von EK 1,31±1,78 0,82±1,19 0,325
Transfusion von TK 0,21±0,68 0,18±0,529 0,874
Transfusion von FFP 0,55±1,7 0,35±0,86 0,657
Operationsdauer (min) 178,8±33,7 140,6±33,9
<0.01 Tabelle 2. Anthropometrische und perioperative Daten, dargestellt als jeweilige
Mittelwerte ± Standartabweichung. Es bestehen keine signifikanten
Unterschiede der klinischen und perioperativen Daten zwischen OPCAB- und
Mini-HLM-Gruppe außer in Bezug auf die Operationsdauer (Mini-HLM >
OPCAB).
44
Die präoperativen Daten wie Alter, Größe, Gewicht und Euroscore der
Patienten sowie die postoperativen Merkmale wie Auftreten eines
Durchgangssyndroms (DGS), Entwicklung einer absoluten Arrhythmie bei
Vorhofflimmern, Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation, Drainagemenge,
Beatmungsdauer, Transfusionsmenge zeigten keine signifikanten Unterschiede
(Tabelle 1). Allerdings war die Operationsdauer bei der Mini-HLM-Gruppe
signifikant höher als bei der OPCAB-Gruppe (p<0,01). Die durchschnittliche
Anzahl der betroffenen Koronargefäße, die koronarangiographisch betrachtet
revaskularisiert werden sollten, war in beiden Gruppen vergleichbar (p=0,204):
in der Mini-HLM-Gruppe 2,72±0,523 und in der OPCAB-Gruppe 2,47±0,841
(Abbildung 7).
Abbildung 7: Anzahl der betroffenen Koronargefäße
Die durchschnittliche Anzahl der durchgeführten peripheren Anastomosen war
in der Mini-HLM-Gruppe mit 3,06±0,716 Bypässen signifikant höher (p<0.01)
als in der OPCAB-Gruppe mit 1,89±0,737 Bypässen (Abbildung 8).
Anzahl der betroffenen Koronargefäße
2,722,47
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
n Mini-HLMOPCAB
45
Abbildung 8: Anzahl der durchgeführten Anastomosen, unterteilt in die
verschiedenen Auswertungsgruppen
In beiden Gruppen wurde postoperativ kein Schlaganfall, Myokardinfarkt oder
letaler Ausgang beobachtet. Es war keine Reoperation notwendig und es trat
kein frühzeitiger Bypassverschluss auf. In der OPCAB-Gruppe (Gruppe A) war
keine Konversion in eine andere Technik bzw. Anschluss an die konventionelle
HLM erforderlich.
2. Zirkulierende Endothelzellen Die Zahl der zirkulierenden Endothelzellen, die perioperativ zu insgesamt sechs
Zeitpunkten durch die immunomagnetische Isolierung bestimmt wurde, wies
keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen (p=0,274) auf.
Zur Vermeidung des Verdünnungseinflusses auf die Zahl der Endothelzellen (z.
B. durch Volumen- oder diuretische Therapie), wurden die CECs nach den zu
den jeweiligen Zeitpunkten gemessenen Hämatokritwerten adjustiert (Abbildung
9). Dazu wurde folgende Formel verwendet:
CECs (adjustiert) = CECs (gemessen) x 0,45 / Hämatokrit
Anzahl der Anastomosen
3,06
1,89
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
n
Mini-HLM
OPCAB
46
ANOVA (p): 0,274
Abbildung 9: Anzahl der zirkulierenden Endothelzellen, adjustiert nach Hämatokrit 3. Vergleich einzelner labortechnisch bestimmter Enzyme 3.1. Kardiale Enzyme: CK-MB und Troponin T Die perioperativ labortechnisch zu den gleichen sechs Zeitpunkten bestimmten
Enzymen CK-MB und Troponin T zeigten keinen signifikanten Unterschied
zwischen der OPCAB- und Mini-HLM-Gruppe (Abbildung 11 und 12). Dabei
wurde bei neun Patienten in der Mini-HLM-Gruppe sowie bei zwei Patienten in
der OPCAB-Gruppe ein Troponinanstieg > 1,0 μg/l beobachtet (Abbildung 10).
CECs (adjustiert nach Hämatokrit
-505
1015202530
präop
1h po
stop
6h po
stop
12h p
ostop
24h p
ostop
5d po
stop
Zeit
CEC
s (n
/ml)
Mini-HLMOPCAB
47
Abbildung 10: Anzahl der Patienten mit Troponinanstieg > 1,0 μg/l
ANOVA (p): 0,055
Abbildung 11: CK-MB perioperativ
Troponin > 1,0 ug/l
9
2
0123456789
10
n Mini-HLMOPCAB
CK-MB
-100
10203040506070
präop
1h po
stop
6h po
stop
12h p
ostop
24h p
ostop
5d po
stop
Zeit
CK
-MB
(U/l)
Mini-HLMOPCAB
48
ANOVA (p): 0,108
Abbildung 12: Troponin T perioperativ
Troponin T
-0,8-0,6-0,4-0,2
00,20,40,60,8
11,2
präop
1h po
stop
6h po
stop
12h p
ostop
24h p
ostop
5d po
stop
Zeit
μg/l Mini-HLM
OPCAB
49
3.2. Neuronenspezifische Enolase Auch die perioperativ labortechnisch bestimmten NSE-Werte zeigten keinen
signifikanten Unterschied (p=0,194) zwischen der OPCAB- und Mini-HLM
Gruppe(Abb.13).
ANOVA (p): 0,194
Abbildung 13: Neuronenspezifische Enolase
4. Vergleich des hämodynamischen Verlaufs: cardiac index und pulmonary vascular resistance Die zu o. g. Zeitpunkten mittels PAC-System gemessenen hämodynamischen
Parameter (PVR und CI) bei beiden Gruppen wurden ebenfalls auf Signifikanz
überprüft. Dabei zeigte sich ebenso kein bedeutsamer Unterschied. Die p-
Werte (ANOVA) betrugen für die PVR (pulmonary vascular resistance) p=0,462
und für den CI (Cardiac Index) p=0,504 (Abb. 14)
NSE
05
1015202530354045
präop
1h po
stop
6h po
stop
12h p
ostop
24h p
ostop
5d po
stop
Zeit
NSE
(μg/
l)
Mini-HLMOPCAB
50
a
ANOVA (p): 0,462
b
ANOVA (p): 0,504
Abbildung 14: Entwicklung des pulmonalvaskulären Widerstands (a) und des
Herzzeitvolumens (b) perioperativ
PVR
0
50
100
150
200
250
300
OP-0OP-1
OP-3IC
U-1IC
U-2IC
U-3IC
U-4
Zeit
dyn Mini-HLM
OPCAB
CI
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
OP-0OP-1
OP-3IC
U-1IC
U-2IC
U-3IC
U-4
Zeit
l/kg/
min
Mini-HLMOPCAB
51
IV. Diskussion 1. Vergleich des OPCAB-Verfahrens mit Myokardrevaskularisation unter Verwendung des CCPB Das OPCAB-Verfahren ist eine etablierte, sichere Methode der minimal
invasiven Koronarchirurgie (Karpuzoglu et al., 2009; Palmer et al., 2007; Straka
et al., 2004). Dabei profitieren von diesem Verfahren sogar die Patienten, bei
denen das OPCAB-Verfahren lange Zeit eine relative Kontraindikation
darstellte. Unter anderem wurden beim Vergleich des OPCAB-Verfahrens mit
CCPB bei Patienten mit vorhandener mindestens 50%-iger
Hauptstammstenose bessere postoperative Ergebnisse bei der OPCAB-Gruppe
gezeigt. Dazu gehören eine niedrigere Katecholaminpflichtigkeit, eine
reduzierte Fremdbluttransfusionsrate, eine niedrigere postoperative
Beatmungsdauer und eine geringere Verschlechterungsrate einer vorher
vorhandenen Niereninsuffizienz. Die durchschnittliche Zahl der notwendigen
Anastomosen pro Patient war dabei in der OPCAB-Gruppe signifikant niedriger
als in der CCPB-Gruppe (Mannam et al., 2008). Große multizentrische Studien
zeigten bei Vergleich des OPCAB-Verfahrens mit CCPB zusätzlich niedrigere
Reoperationsraten aufgrund postoperativer Nachblutungen, geringere Raten
von postoperativem Vorhofflimmern, einen niedrigeren Transfusionsbedarf bei
geringeren Blutverlusten, einen kürzeren Krankenhausaufenthalt und geringere
Krankenhauskosten in den OPCAB-Gruppen. Auch kardiale Laborparameter
(CK, CK-MB) waren bei der Verwendung der OPCAB-Technik signifikant
niedriger. Unter anderem wurde auch übereinstimmend eine erhöhte Anzahl
der durchgeführten distalen Anastomosen unter Verwendung der Herz-Lungen-
Maschine beschrieben (Straka et al., 2005; Palmer et al., 2007; Hannan et al.,
2007; Panday et al., 2009).
Logischerweise stellte sich die Frage, ob die niedrigere Anzahl der Bypässe bei
Myokardrevaskularisation ohne Einsatz der HLM eventuell mit technischen
Schwierigkeiten verbunden ist, und somit eine Gefahr der inkompletten
Myokardrevaskularisation darstellt. Magee und Kollegen versuchten diese
Frage zu beantworten, indem sie in einer großen prospektiven Studie die
52
Anzahl der notwendigen distalen Anastomosen ausgehend von den
präoperativen angiographischen Daten mit der Anzahl der intraoperativ
tatsächlich angelegten Bypässe in beiden Gruppen verglichen. Dabei zeigte
sich wie in den oben beschriebenen Arbeiten, dass die Zahl der tatsächlich
angelegten Anastomosen in der OPCAB-Methode signifikant niedriger als die
Zahl der Anastomosen im konventionellen Verfahren war. Dies erklärte sich
hauptsächlich dadurch, dass die Anzahl der koronarangiographisch
bestimmten, notwendigen Bypässe in der OPCAB-Gruppe ebenso niedriger
war, so dass das Verhältnis der Anzahl der tatsächlich intraoperativ angelegten
Anastomosen zu der Anzahl der präoperativ notwendigen in beiden Gruppen
ähnlich war. Diesbezüglich wurde beschlossen, dass die durchschnittlich
niedrigere Anzahl der angelegten Bypässe im OPCAB nicht zu einer
inkompletten Myokardrevaskularisation führt, sondern durch eine Selektion der
Patienten mit geringerer Zahl der Stenosen für das OPCAB-Verfahren durch
den entsprechenden Operateur bedingt ist (Magee et al., 2009).
Andere klinische Studien mit bedeutsam geringerer Anzahl der gelegten
Anastomosen in der OPCAB- im Vergleich zu CCPB-Gruppe sprechen eher für
die Hypothese einer inkompletten Revaskularisation, die unter anderem durch
signifikant höhere Raten des Auftretens einer postoperativen Angina pectoris
und die Notwendigkeit einer erneuten postoperativen Koronarangioplastie in der
OPCAB-Gruppe unterstützt wird, obwohl kein bedeutsamer Unterschied in der
perioperativen Mortalität des Gesamtkollektives beider Gruppen vorliegt (Arom
et al., 2000)
Shroyer und Kollegen berichteten auch, dass die Subgruppe der Patienten, bei
denen weniger Bypässe angelegt wurden, als vorher geplant, signifikant größer
in der OPCAB- im Vergleich zu CCPB-Gruppe war. Die inkomplette
Revaskularisation in dieser Studie war wahrscheinlich eine der Ursachen für die
signifikant geringere Durchgängigkeitsrate der Bypässe und signifikant
schlechtere Langzeitergebnisse ein Jahr nach der Operation in der OPCAB-
Gruppe. Wie auch in oben beschriebener Studie bestand kein bedeutender
Unterschied der Frühmortalität, aber auch anderer Komplikationen innerhalb
der ersten 30 Tage nach dem entsprechenden Eingriff. In diesem Sinne zeigen
53
diese Tatsachen keinen pauschalen Gewinn bei der Verwendung von der
OPCAB- im Vergleich zur CCPB-Technik in der Koronarchirurgie. (Shroyer et
al., 2009). Aus dieser Studie ist darüber hinaus zu ersehen, dass die Vorteile
der signifikant geringeren perioperativen Komplikationen sowie der nicht
signifikant unterschiedlichen Frühmortalitätsraten der OPCAB- im Vergleich zu
CCPB-Gruppen durch die Nachteile der offensichtlich inkompletten
Revaskularisation und der schlechteren Langzeitergebnisse im Sinne der
signifikant geringeren Durchgängigkeitsrate der angelegten Bypässe
kompensiert werden.
Solche Tendenz wurde auch von Williams und Kollegen beschrieben. In ihrer
Studie zeigten sie beim Vergleich sowohl der Kurzzeit-, als auch der
Langzeitergebnisse beider Techniken eine geringere Transfusionsrate während
des Krankenhausaufenthaltes, aber ein erhöhtes Risiko erneuter Interventionen
an koronarchirurgisch versorgten Gefäßen im Verlauf bei der OPCAB-Gruppe
(Williams et al., 2005).
Allerdings gibt es Studien, die keine signifikanten Unterschiede der
Langzeitergebnisse nachweisen können. Unter anderem beschreiben Widimsky
und Kollegen äquivalente Langzeitergebnisse beim Vergleich der
Durchgängigkeitsraten der angelegten Bypässe in den
Kontrollkoronarangiographien ein Jahr nach dem entsprechenden Eingriff in
beiden Gruppen (Widimsky et al., 2004).
2. CECs bei kardiovaskulären Erkrankungen und unter Verwendung der ECC Die Aktivierung des Endothels ist ein wichtiger Bestandteil der unspezifischen
Entzündungsreaktion des ganzen Körpers auf den CPB. Der Anstieg der
Menge der löslichen Mediatoren im Blut wurde in Verbindung mit kardialen
Eingriffen beschrieben. Es gibt auch Studien, die bereits einen signifikanten
CEC-Anstieg als Zeichen einer neuen bzw. zusätzlichen Endothelschädigung
bei Verwendung der ECC nachgewiesen haben (Schmid et al., 2006). Es wurde
auch gezeigt, dass es bei Verwendung der im Vergleich zum CCPB bereits als
vorteilhafter beschriebenen und klinisch etablierten MiniHLM (Immer et al.,
54
2007; Wiesenack et al., 2004; Kaluza et al., 2005; Panday et al., 2009) zu einer
signifikant geringeren Erhöhung der CECs im Blut kommt, was zu einer
geringeren Rate der Endothelschädigung und dementsprechend zu einem
geringeren Ausmaß der systemischen Entzündungsreaktion des Körpers führt
(Skrabal et al., 2006 (10).
Erhöhte CEC-Pegel sind bereits bei mehreren Krankheiten und Syndromen
beschrieben worden (Lee et al., 2005; Mutin et al., 1999; Strijbos et al., 2009;
Janssens et al., 1999; Makin et al., 2002; Erdbruegger et al., 2006; George et
al., 1993; Grefte et al., 1993; Percivalle et al., 1993; Kutlay et al., 2008;
Woywodt et al., 2003 (a); Woywodt et al., 2003(b)) und bei einigen
Erkrankungen als moderne Marker der Endothelschädigung etabliert. Dazu
gehören unter Anderem kardiovaskuläre Erkrankungen wie der Myokardinfarkt
und die instabile Angina pectoris (Lee et al., 2005; Mutin et al., 1999), also
Erkrankungen, die bei einem bedeutenden Anteil der präoperativen
kardiochirurgischen Patienten vorkommen. Aus diesem Grund haben wir solche
Patienten aus unserer Studie ausgeschlossen. Nichtsdestotrotz war bei
einzelnen Patienten die Zahl der CECs bereits präoperativ erhöht. Dies könnte
durch die unterschiedliche Ausprägung der Arteriosklerose bei den
ausgewählten Patienten erklärt werden. Diese Vermutung wird auch durch die
signifikant geringere Zahlen der CECs im Blut der gesunden Kontrollgruppen im
Vergleich zu präoperativen kardiochirurgischen Patienten in mehreren Studien
unterstützt (Skrabal et al., 2006; Schmid et al., 2006).
3. Weitere Möglichkeiten der Erfassung und Quantifizierung des Endothelschadens – lösliche plasmatische Marker Die Schädigung endothelialer Zellen grenzt einen ausschlaggebenden Bereich
in der Pathogenese von Gefäßerkrankungen ab. Um das Ausmaß und die
Aktivität dieser Störungen zu beurteilen, braucht man somit zuverlässige und
spezifische Marker der Endothelzellschädigung. Bislang waren zur
Abschätzung der Endothelschädigung solche spezifischen Plasmamarker wie
der von-Willebrand-Faktor, lösliches Thrombomodulin, lösliches E-Selektin,
Gewebeplasminogenaktivator oder der lösliche Protein-C-Rezeptor der
55
Endothelzellen eingesetzt worden. (Skrabal et al., 2006). Es ist zu betonen,
dass lösliche Marker, wie z. B. der von-Willebrand-Faktor (VWF) oder
Thrombomodulin, leicht zu messen sind, aber abnorme Pegel eine Aktivierung
der Endothelzellen nicht von deren Schädigung unterscheiden lassen, da ein
Anstieg der Proteine bereits bei der Aktivierung der Endothelzellen erfolgt.
Zusätzlich sind die Serumkonzentrationen von einer Vielzahl anderer Faktoren
abhängig. Zum Beispiel können sie bei Vorhandensein einer Niereninsuffizienz
erhöht sein, weil diese Marker glomerulär filtriert werden (Hergesell et al.,
1993). Außerdem wurden die von uns untersuchten CECs als zuverlässige
Parameter etabliert, die nicht nur eine erhebliche Schädigung der
Endothelzellen widerspiegeln (George et al., 1993), sondern auch im Vergleich
zu löslichen Markern bessere Prädiktoren der MACE (major cardiovascular end
points) und der Mortalität nach dem ACS (acute coronary syndrome) sind (Lee
et al., 2005).
4. Vergleich des OPCAB-Verfahrens mit Myokardrevaskularisation unter Verwendung des ROCSafe™-Systems. Ist Mini-HLM äquivalent zu OPCAB? Aufgrund der oben beschriebenen, guten postoperativen Ergebnisse bei
Verwendung der OPCAB-Methode, aber in mehreren Studien offensichtlich
gezeigten inkompletten Revaskularisation, sowie einem größeren Aufwand und
Schwierigkeiten dieses Eingriffes kamen wir zu der Fragestellung, ob die
Koronarchirurgie mit dem Einsatz der auch als vorteilhaft beschriebenen Mini-
HLM (Immer et al., 2007; Wiesenack et al., 2004; Kaluza et al., 2005; Panday et
al., 2009) äquivalent zu OPCAB ist. Dabei verwendeten wir zum Vergleich der
postoperativen Ergebnisse nicht nur die Standardparameter wie Herzenzyme
(Troponin T, CK, CK-MB), NSE, Transfusionsrate, Häufigkeit des
postoperativen Vorhofflimmerns, signifikante Verschlechterung der
Nierenfunktion, postoperativer Schlaganfall u. s. w., sondern auch den neuen
hypersensitiven Marker der Endothelzellschädigung - die CECs (Skrabal et al.,
2006; Dignat-George et al., 2000) sowie diverse hämodynamische Parameter.
Dabei kam es zu ähnlichen Ergebnissen in beiden Gruppen. Unsere Studie hat
56
gezeigt, dass die beiden von unserer Arbeitsgruppe betrachteten Verfahren der
Myokardrevaskularisation mit sehr guten perioperativen Ergebnissen
verbunden sind. Bei den 51 operierten Patienten wurde kein Insult, NSTEMI
oder letaler Ausgang beobachtet. Allerdings gab es diverse Unterschiede, die
direkt oder indirekt zugunsten des Mini-HLM-Verfahrens fungierten. Unter
anderem war die Operationsdauer bei der Mini-HLM-Gruppe signifikant höher
als bei der OPCAB-Gruppe (p<0,01). Diese Tatsache kann durch den längeren
Zeitaufwand aufgrund der Verwendung eines CPB, aber auch durch die
signifikant höhere Anzahl der angelegten Anastomosen in der Mini-HLM-
Gruppe erklärt werden. Wenn wir aber die Anzahl der betroffenen
Koronargefäße bei beiden Gruppen betrachten, so gab es keinen signifikanten
Unterschied zwischen dem Mini-HLM- und dem OPCAB-Verfahren (p=0,204).
Dies spricht einerseits für eine erfolgreich durchgeführte Randomisierung,
andererseits für eine verminderte Revaskularisation der betroffenen
Koronararterien bei OPCAB-Verfahren, was mit oben erwähnten Studien
übereinstimmt.
Wenn man aber die oben genannten in verschiedenen größeren Studien
beschriebenen und objektiv offensichtlichen Nachteile des OPCAB-Verfahrens
berücksichtigt, spielt die Verwendung und die Weiterentwicklung der
Myokardrevaskularisation mit Verwendung einer Mini-HLM aufgrund wenig
ausgeprägter Entzündungsreaktion eine wichtige Rolle in der Geschichte der
koronaren Bypasschirurgie.
Basierend auf den Ergebnissen unserer Studie lässt sich schlussfolgern, dass
die Koronarrevaskularisation unter Verwendung des ROCSafe™ - Mini-HLM-
Systems eine gut geeignete und „gering invasive“ Methode repräsentiert, die
viele Vorteile des OPCAB-Verfahrens erhält, zusätzlich aber komplettere
Revaskularisation ermöglicht und bessere Aussichten auf die postoperativen
Langzeitergebnisse im Sinne der Durchgängigkeitsrate der Bypässe hat. Somit
stellt die Mini-HLM einen neuen wichtigen Schritt in der Entwicklung der
extrakorporalen Zirkulation dar, die seit mehreren Jahrzehnten in der ganzen
Welt als Goldstandard in der operativen Versorgung der koronaren
Herzkrankheit eingesetzt wird.
57
Zusammenfassung Einleitung. Patienten, die mit Hilfe einer Herz-Lungen-Maschine operiert
werden, entwickeln eine systemische inflammatorische Reaktion (SIRS). Zu
deren Vermeidung wurden in den letzten Jahren mehrere technische
Optimierungen der extrakorporalen Kreisläufe implementiert. Hauptsächlich um
den Kontakt des Blutes mit Fremdoberflächen zu minimieren, tendiert man
aktuell zur Verkleinerung bzw. kompletten Vermeidung des kardiopulmonalen
Bypass. Als einer der wichtigsten Prozesse in der Entwicklung des SIRS wird
die Endothelaktivierung und Endothelschädigung betrachtet. Zirkulierende CD
146 positive Endothelzellen (CECs) haben sich bereits als ein spezifischer und
sensitiver Marker der Endothelzellaktivierung und Endothelzellschädigung
bewährt.
Fragestellung. In dieser Arbeit haben wir die beiden weniger invasiven
modernen Verfahren der Myokardrevaskularisation – OPCAB und Mini-HLM –
miteinander hinsichtlich der perioperativen Ergebnisse verglichen. Dies erfolgte
einerseits anhand standardisierter Labor- und klinischer Parameter,
andererseits international erstmalig anhand der Quantifizierung des modernen
Markers der Endothelzellschädigung im Sinne der Anzahl von CECs. Zusätzlich
erfolgte die Gegenüberstellung der invasiv gemessenen hämodynamischen
Parameter.
Methoden. Es handelt sich um eine randomisierte, prospektive Studie. Das
Gesamtkollektiv bestand aus 51 Patienten (34 Patienten in der Mini-HLM-
Gruppe und 19 in der OPCAB-Gruppe), die einer elektiven operativen
Myokardrevaskularisation unterzogen wurden. Für die Quantifizierung der
CECs wurde das moderne immunomagnetische Verfahren angewendet.
Grundlage dieser Methode sind die superparamagnetischen Dynabeads® aus
Polystyrol, die mit monoklonalen menschlichen anti-Maus IgG beschichtet sind.
Bei der Inkubation der Dynabeads® Pan-Maus-IgG mit dem Anti-CD-146-
Antikörper erfolgte die Kopplung der Immunoglobuline. Durch den Kontakt
58
dieses Komplexes mit den CECs des Nativblutes banden Anti-CD-146-
Antikörper an die Oberflächenantigene CD 146 der Endothelzellen. Im weiteren
Verlauf erfolgte die magnetische Isolierung dieser Komplexe und die
Quantifizierung unter dem Fluoreszenzmikroskop. Die Isolierung der CECs aus
dem Nativblut sowie die Bestimmung anderer Laborparameter (CK-MB,
Troponin T, Hämatokrit, NSE) erfolgte zu sechs Zeitpunkten perioperativ. Die
Messung der hämodynamischen Parameter wurde zu sieben Zeitpunkten
perioperativ durchgeführt.
Ergebnisse. Die präoperativen Daten (Alter, Größe, Gewicht und Euroscore)
sowie die postoperativen Merkmale wie Auftreten eines Durchgangssyndroms,
einer absoluten Arrhythmie bei Vorhofflimmern, Aufenthaltsdauer auf der
Intensivstation, Drainagemenge, Beatmungsdauer und Transfusionsmenge
zeigten keine signifikanten Unterschiede. Die durchschnittliche Anzahl der
betroffenen Koronargefäße, die koronarangiographisch betrachtet
revaskularisiert werden sollten, war in beiden Gruppen vergleichbar (p=0,204).
Die Operationsdauer sowie die durchschnittliche Anzahl der tatsächlich
durchgeführten peripheren Anastomosen war in der Mini-HLM-Gruppe
signifikant höher (p<0,01). Die Zahl der CECs (p=0,274), CK-MB (p=0,055),
Troponin T (p=0,108) sowie NSE (p=0,194) wiesen keinen signifikanten
Unterschiede auf. Auch die hämodynamischen Parameter PVR (p=0,462) und
CI (p=0,504) zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden
Gruppen. Sowohl in der Mini-HLM- als auch in der OPCAB-Gruppe wurden
postoperativ weder Schlaganfall, Myokardinfarkt noch ein letaler Ausgang
beobachtet. Es war keine Reoperation notwendig, und es trat kein frühzeitiger
Bypassverschluss auf.
Schlussfolgerung. Die Koronarrevaskularisation unter Verwendung der Mini-
HLM ist eine gut geeignete und „gering invasive“ Methode, die viele Vorteile
des OPCAB-Verfahrens erhält, zusätzlich aber eine komplettere
Revaskularisation ermöglicht und somit potentiell bessere postoperative
Langzeitergebnisse aufweisen kann.
59
Literaturverzeichnis
1. Ankeney JL (1975). Coronary vein graft without cardiopulmonary bypass:
a surgical motion picture. Ann Thorac Surg. 1: 19
2. Arom KV, Flavin TF, Emery RW, Kshettry VR, Janey PA, Petersen RJ (2000). Safety and efficacy of off-pump coronary artery bypass grafting. Ann Thorac Surg. 69: 704-10
3. Asicioglu E, Gogas Yavuz D, Koc M, Ozben B, Yazici D, Deyneli O,
Akalin S (2010). Circulating endothelial cells are elevated in patients with type 1 diabetes mellitus. Eur J Endocrinol. 162(4): 711-7
4. Bailey CP, May A, Lemon WM (1957). Survival after coronary
endarterectomy in men. JAMA. 167: 641
5. Barcellona ML, Cardiel G, Gratton E (1990). Time-resolved fluorescence of DAPI insolution and bound to polydeoxynucleotides. Biochem Biophys Res Commun. 170(1): 270-80
6. Benetti FJ, Ballester C, Sani G, Boonstra P, Grandjean J (1996). Video
assisted coronary artery bypass surgery. Ann Thorac Surg. 61: 1658–1665
7. Benetti FJ, Naselli G, Wood M, Geffner L (1991). Direkt myocardial
revascularization without extracorporeal circulation. Experience in 700 patients. Chest. 100: 312-316
8. Boodhwani M, Ruel M, Mesana TG, Rubens FD (2005). Minimally
invasive direct coronary artery bypass for the treatment of isolated disease of the left anterior descending coronary artery. Can J Surg. 48(4): 307-10
9. Boos CJ, Balakrishnan B, Blann AD, Lip GYH (2008). The relationship of
circulating endothelial cells to plasma indices of endothelial damage/dysfunction and apoptosis in acute coronary syndromes: implications for prognosis. J Thromb Haemost. 6(11): 1841-50
10. Calafiore AM, Di Giammarco G, Teodori G et al. (1998). Midterm results
after minimally invasive coronary surgery (LAST operation). Eur J Thorac Cardiovasc Surg. 115: 763–771
11. Cremer JT, Wittwer T, Böning A, Anssar MB, Kofidis T, Mügge A, Haverich A. (2000). Minimally invasive coronary artery revascularization on the beating heart. Ann Thorac Surg. 69(6): 1787-91
60
12. Curtis N, Vohra HA, Ohri SK (2010). Mini extracorporeal circuit cardiopulmonary bypass system: a review. Perfusion. 25(3): 115-24
13. Dignat-George F, Brisson C, Poncelet P, Laurent JC, Massot O, Arnoux
D, Ambrosi P, Klein-Soyer C, Cazenave JP, Sampol J (1992). Rapid isolation of human endothelial cells from whole blood using S-Endo1 monoclonal antibody coupled to immuno-magnetic beads: Demonstration of endothelial injury after angioplasty. Thromb Haemost. 67: 147-154
14. Dignat-George F, Sampol J (2000). Circulating endothelial cells in
vascular disorders: new insights into an old concept. Eur J Haematol. 65: 215-220
15. Erdbruegger U, Haubitz M, Woywodt A (2006). Circulating endothelial
cells: a novel marker of endothelial damage. Clin Chim Acta. 373(1-2): 17-26
16. Erdbruegger U, Woywodt A, Kirsch T, Haller H, Haubitz M (2006).
Circulating endothelial cells as a prognostic marker in thrombotic microangiopathy. Am J Kidney Dis. 48(4): 564-70
17. Favaloro RG (1968) Saphenous vein autograft replacement of severe
segmental coronary artery occlusion: operative technique. Ann Thorac Surg. 5(4): 334-9
18. Fonger JD, Doty JR, Sussman MS, Salomon NW (1997). Lateral
MIDCAB grafting via limited posterior thoracotomy. Eur J Cardiothorac Surg. 12(3): 399-404
19. Frisch SM, Screaton RA (2001). Anoikis mechanisms. Curr Opin Cell
Biol. 13(5): 555-62
20. Garrett HE, Dennis EW, DeBakey ME (1996). Aortocoronary bypass with saphenous vein graft. Seven-year follow-up. JAMA. 276(18): 1517, 1519-20
21. George F, Brouqui P, Boffa MC, Mutin M, Drancourt M, Brisson C,
Raoult D, Sampol J (1993). Demonstration of Rickettsia conorii-induced endothelial injury in vivo by measuring circulating endothelial cells, thrombomodulin, and von Willebrand factor in patients with Mediterranean spotted fever. Blood. 82: 2109-16
22. George F, Poncelet P, Laurent JC, Massot O, Arnoux D, Lequeux N,
Ambrosi P, Chicheportiche C, Sampol J (1991). Cytofluorometric detection of human endothelial cells in whole blood using S-Endo 1 monoclonal antibody. J Immunol Methods. 139(1): 65-75
61
23. Gibbon JH (1954). Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Jr Minn Med. 37(3): 171-85
24. Grefte A, van der Giessen M, van Son W (1993). Circulating
cytomegalovirus (CMV)-infected endothelial cells in patients with a CMV infection. J Infect Dis. 167: 270-277
25. Hannan EL, Wu C, Smith CR, et al. (2007). Off-pump versus on-pump
coronary artery bypass graft surgery: differences in short-term outcomes and in long-term mortality and need for subsequent Revascularization. Circulation. 116: 1145–52
26. Hergesell O, Andrassy K, Geberth S, Nawroth P, Gabath S (1993).
Plasma thrombomodulin levels are dependent on renal function. Thromb Res. 72: 455-8
27. Immer FF, Ackermann A, Gygax E, Stalder M, Englberger L, Eckstein
FS, Tevaearai HT, Schmidli J, Carrel TP (2007). Minimal extracorporeal circulation is a promising technique for coronary artery bypass grafting. Ann Thorac Surg. 84(5): 1515-20
28. Janssens D, Michiels C, Guillaume G, Cuisinier B, Louagie Y, Remacle J
(1999). Increase in circulating endothelial cells in patients with primary chronic venous insufficiency: protective effect of Ginkor Fort in a randomized double-blind, placebo-controlled clinical trial. J Cardiovasc Pharmacol. 33(1): 7-11
29. Kaluza M, Liebing K, Wahlers T (2005). Minimierte EKZ-Systeme. In:
Tschaut R J (Hrsg). Extrakorporale Zirkulation in Theorie und Praxis. Lengerich: Pabst Science Publishers, S. 296–304
30. Karpuzoglu OE, Ozay B, Sener T, Aydin NB, Ketenci B, Aksu T,
Gercekoglu H, Demirtas M (2009). Comparison of minimally invasive direct coronary artery bypass and off-pump coronary artery bypass in single-vessel disease. Heart Surg Forum. 12(1): 39-43
31. Kolessov VL (1967). Mammary artery-coronary anastomosis as a
method of treatment for angina pectoris. J Thorac Cardiovasc Surg. 535: 54
32. Konstantinov IE (2004). Vasilii I Kolesov: a surgeon to remember. Tex
Heart Inst J. 31(4): 349-58
33. Kubista M, Akerman B, Nordén B (1987). Characterization of interaction between DNA and 4',6-diamidino-2-phenylindole by optical spectroscopy. Biochemistry. 26(14): 4545-53
62
34. Kutlay S, Calayoglu R, Boyvat A, Turkcapar N, Sengul S, Keven K, Nergizoglu G (2008). Circulating endothelial cells: a disease activity marker in Behçet's vasculitis? Rheumatol Int. 29(2): 159-62
35. Kutschka I et al. EACTS/ESTS 2006, September 9-13, Stockholm,
Sweden
36. Kutschka I et al. ISMICS 2006, June 7-10, San Francisco, CA, USA
37. Kutschka I, Schönrock U, El Essawi A, Pahari D, Anssar M, Harringer W (2007). A new minimized perfusion circuit provides highly effective ultrasound controlled deairing. Artif Organs. 31(3): 215-20
38. Lee KW, Lip GY, Tayebjee M, Foster W, Blann AD (2005). Circulating
endothelial cells, von Willebrand factor, interleukin-6, and prognosis in patients with acute coronary syndromes. Blood. 105(2): 526-32
39. Livesay JJ (2004). Reflections on the history of coronary surgery. Tex
Heart Inst J. 31(3): 210-3
40. Magee MJ, Hebert E, Herbert MA, Prince SL, Dewey TM, Culica DV, Mack MJ (2009). Fewer grafts performed in off-pump bypass surgery: patient selection or incomplete revascularization? Ann Thorac Surg. 87(4): 1113-8
41. Makin AJ, Blann AD, Chung NA, Silverman SH, Lip GY (2004).
Assessment of endothelial damage in atherosclerotic vascular disease by quantification of circulating endothelial cells. Relationship with von Willebrand factor and tissue factor. Eur Heart J. 25(5): 371-6
42. Mancuso P, Bertolini F (2010). Circulating endothelial cells as
biomarkers in clinical oncology. Microvasc Res. 79(3): 224-8
43. Mannam G, Sajja LR, Dandu S, Pathuri SN, Saikiran K, Sompalli S (2008). Off-pump coronary revascularization for left main coronary artery stenosis. Asian Cardiovasc Thorac Ann. 16: 473-478
44. McClung JA, Naseer N, Saleem M, Rossi GP, Weiss MB, Abraham NG,
Kappas A (2005). Circulating endothelial cells are elevated in patients with type 2 diabetes mellitus independently of HbA(1)c. Diabetologia. 48(2): 345-50
45. Murray G, Porcheron R, Hilario J, Rosemblau W (1954). Anastomosis of
a systemic artery to the coronary. Can Med Assoc J. 594: 71
46. Mutin M, Canavy I, Blann A, Bory M, Sampol J, Dignat-George F (1999). Direct evidence of endothelial injury in acute myocardial infarction and
63
unstable angina by demonstration of circulating endothelial cells. Blood. 93(9): 2951-8
47. Nationale VersorgungsLeitlinie Chronische KHK Langfassung, Version
1.8 (2008)
48. Palmer G, Herbert MA, Prince SL, et al. (2007). Coronary Artery Revascularization (CARE) registry: an observational study of on-pump and off-pump coronary artery revascularization. Ann Thorac Surg. 83: 986 –92
49. Panday GF, Fischer S, Bauer A, Metz D, Schubel J, E l Shouki N, Eberle
T, Hausmann H (2009). Minimal extracorporeal circulation and off-pump compared to conventional cardiopulmonary bypass in coronary surgery. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 9(5): 832-6
50. Paparella D, Yau TM, Young E (2002). Cardiopulmonary bypass induced
inflammation: pathophysiology and treatment. An update. Eur J Cardiothorac Surg. 21: 232-44
51. Parolari A, Camera M, Alamanni F, Naliato M, Polvani GL, Agrifoglio M,
Brambilla M, Biancardi C, Mussoni L, Biglioli P, Tremoli E (2007). Systemic inflammation after on-pump and off-pump coronary bypass surgery: a one-month follow-up. Ann Thorac Surg. 84(3): 823-8
52. Percivalle H, Revello G, Vago L, Morini F, Germa G (1993). Circulating
endothelial giant cells permissive for human cytomegalovirus (HCMV) are detected in disseminated HCMV infection with organ involvement. J Clin Invest. 92: 663-670
53. Rodríguez-Ayala E, Yao Q, Holmén C, Lindholm B, Sumitran-Holgersson
S, Stenvinkel P (2006). Imbalance between detached circulating endothelial cells and endothelial progenitor cells in chronic kidney disease. Blood Purif. 24(2): 196-202
54. Schmid FX, Floerchinger B, Vudattu NK, Eissner G, Haubitz M, Holler E,
Andreesen R, Birnbaum DE (2006). Direct evidence of endothelial injury during cardiopulmonary bypass by demonstration of circulating endothelial cells. Perfision. 21: 133-137
55. Schmid FX, Vudattu N, Floerchinger B, Hilker M, Eissner G, Hoenicka M,
Holler E, Birnbaum DE (2006). Endothelial apoptosis and circulating endothelial cells after bypass grafting with and without cardiopulmonary bypass. J Cardiothorac Surg. 29(4): 496-500
56. Schmitto JD, Kolat P, Ortmann P, Popov AF, Coskun K O, Friedrich M,
Sossalla S, Toischer K, Mokashi SA, Tirilomis T, Baryalei MM, Schoendube FA (2009). Early results of coronary artery bypass grafting
64
with coronary endarterectomy for severe coronary artery disease. J Cardiothorac Surg. 4: 52
57. Shih IM (1999). The role of CD146 (Mel-CAM) in biology and pathology.
J Pathol. 189(1): 4-11
58. Shroyer AL, Grover FL, Hattler B, Collins JF, McDonald GO, Kozora E, Lucke JC, Baltz JH, Novitzky D (2009). On-pump versus off-pump coronary-artery bypass surgery. Veterans Affairs Randomized On/Off Bypass (ROOBY) Study Group. N Engl J Med. 361(19): 1827-37
59. Skorpil J et al. European Congress on Extracorporeal Circulation
Technology 2007, June 6-9, Kyiv, Ukraine (a)
60. Skorpil J. et al. International Cardiovascular Surgical Symposium 2007, March 3-10, Zürs, Switzerland (b)
61. Skrabal CA, Choi YH, Kaminski A, Steiner M, Kundt G, Steinhoff G,
Liebold A (2006). Circulating endothelial cells demonstrate an attenuation of endothelial damage by minimizing the extracorporeal circulation. J Thorac Cardiovasc Surg. 132: 291-6
62. Stoney WS (2009). Evolution of Cardiopulmonary Bypass. Circulation.
119(21): 2844-53
63. Straka Z, Widimsky P, Jirasek K, Stros P, Votava J, Vanek T, Brucek P, Kolesar M, Spacek R (2004). Off-pump versus on-pump coronary surgery: final results from a prospective randomized study PRAGUE-4. Ann Thorac Surg. 77(3): 789-93
64. Strijbos MH, Landburg PP, Nur E, Teerlink T, Leebeek FW, Rijneveld
AW, Biemond BJ, Sleijfer S, Gratama JW, Duits AJ, Schnog JJ; CURAMA study group (2009). Circulating endothelial cells: a potential parameter of organ damage in sickle cell anemia? Blood Cells Mol Dis. 43(1): 63-7
65. Subramanian VA, McCabe JC and Geller CM (1997). Minimally invasive
direct coronary artery bypass grafting: two year clinical experience. Ann Thorac Surg. 64: 1648–1653
66. Trapp WS, Bisarya R (1975). Placement of coronary artery bypass graft
without pump oxygenator. Ann Thorac Surg. 19(1): 1- 9
67. Vargova K, Toth-Zsamboki E, Beres B J, Bencze J, Kerecsen G, Gulacsi-Bardos P, Kiss RG, Preda I (2008). Circulating endothelial cell count, plasma vWF and soluble ICAM-1 levels following primary or elective percutaneous coronary intervention. Atherosclerosis. 198(2): 366-72
65
68. Vineberg AM, Miller G (1951). Internal mammary coronary anastomosis
in the surgical treatment of coronary artery insufficiency. Can Med Assoc 64: 204-210
69. Widimsky P, Straka Z, Stros P, Jirasek K, Dvorak J, Votava J, Lisa L,
Budesinsky T, Kolesar M, Vanek T, Brucek Pl (2004). One-year coronary bypass graft patency: a randomized comparison between off-pump and on-pump surgery angiographic results of the PRAGUE-4 trial. Circulation. 110(22): 3418-23
70. Wiesenack C, Liebold A, Philipp A, Ritzka M, Koppenberg J, Birnbaum
DE, Keyl C (2004). Four years' experience with a miniaturized extracorporeal circulation system and its influence on clinical outcome. Artif Organs 2004. 28(12): 1082-8
71. Williams ML, Muhlbaier LH, Schroder JN, Hata JA, Peterson ED, Smith
PK, Landolfo KP, Messier RH, Davis RD, Milano CA (2005). Risk-adjusted short- and long-term outcomes for on-pump versus off-pump coronary artery bypass surgery. Circulation. 112(9 Suppl): 1366-70
72. Wittwer T, Haverich A, Cremer JT, Boonstra PW (2000). The hybrid procedure for myocardial revascularization: intermediate results. Ann Thorac Surg. 69(3): 975
73. Woywodt A et al (2003). An improved assay for enumeration of
circulating endothelial cells. Ann. Haematology. 83(8): 491-494
74. Woywodt A, Schroeder M, Gwinner W et al (2003). Elevated numbers of circulating endothelial cells in renal transplant recipients. Transplantation. 76: 1-4 (a)
75. Woywodt A, Schroeder M, Mengel M, Schwarz A, Gwinner W, Haller H,
Haubitz M (2003). Circulating endothelial cells are a novel marker of cyclosporine-induced endothelial damage. Hypertension. 41(3 Pt 2): 720-3 (b)
76. Woywodt A, Streiber F, de Groot K, Regelsberger H, Haller H, Haubitz M
(2003). Circulating endothelial cells are markers for ANCA-associated small-vessel vasculitis. Lancet. 361: 206-210 (c)
77. Woywodt A, Bahlmann FH, De Groot K, Haller H, Haubitz M (2002).
Circulating endothelial cells: life, death, detachment and repair of the endothelial cell layer. Nephrol Dial Transplant. 17(10): 1728-30 (d)
78. Woywodt A, Scheer J, Hambach L, Buchholz S, Ganser A, Haller H,
Hertenstein B, Haubitz M (2004). Circulating endothelial cells as a marker of endothelial damage in allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Blood. 103(9): 3603-5 (e)
66
Lebenslauf Vorname: Anton Name: Sabashnikov Geburtsdatum: 28.12.1983 Geburtsort: Gorkij (UdSSR) Familienstand: verheiratet, Tochter (3 Jahre alt) Anschrift: Lokomotivstr. 5 50733 Köln Telefon: 0177 / 876 17 67 E-mail: [email protected] Schulbildung: 1990-2000 Gymnasium mit erweitertem
Deutschunterricht Nishnij Novgorod (Klasse mit medizinischem Schwerpunkt). Mehrere Aufenthalte in Deutschland. Ausgezeichnet mit einer Goldmedaille. Erwerb der Qualifikationskategorie „Übersetzer der wissenschaftlich-technischen Literatur“.
Auszeichnungen: 2000 Auszeichnung für aktive Teilnahme an der
linguistischen Olympiade auf Deutsch zum Thema „Österreich“ und an der Arbeit der wissenschaftlichen Schülergesellschaft für Ökologie
2000 Preisträger im deutsch-russischen
Jugendforum „Zusammen in das 21. Jahrhundert“
2001 1. Platz in der regionalen Studentenolympiade in der deutschen Sprache
Austauschprogramme: 1997 Aufenthalt im Privatinternat „Louisenlund“
(Schleswig-Holstein) im Rahmen eines Austauschprogramms
1998 Dreimonatiges Lernprogramm in Berlin
Studium: 2000-2002 Studium an der Nishegoroder
Medizinischen Staatsakademie (Deutsch-Russische Abteilung)
67
2002-2008 Studium an der medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen
Berufliche Tätigkeiten: 2002-2003 Tutor in den Fächern Neuroanatomie,
Histologie und Biochemie (Institut für Anatomie, Institut für Biochemie, Universitätsklinikum Essen)
2004 Medizinische Tätigkeit in der Krankenpflege (Alfried Krupp von Bohlen und Halbach Krankenhaus Essen) 2004-2006 Studentische Hilfskraft (Institut für Immunologie, Universitätsklinikum Essen) 2007 Studentische Hilfskraft in der Klinik für Orthopädie, Universitätsklinikum Essen 2006-2007 Dozent für Chemie und Mathematik (Lernstudio Barbarossa, Oberhausen) 2006-2008 Beschäftigung in MBS Media Business Service GmbH Seit 2009 Arzt in der Klinik und Poliklinik für Herz- und Thoraxchirurgie des Universitätsklinikums Köln
Erfahrungen: 2002-2007 Betreuung der russischen Patienten in
deutschen Kliniken (Dolmetscher, Übersetzung medizinischer Dokumente, organisatorische Tätigkeiten)
Mitgliedschaften: Gesellschaft für Deutsch-Russische Begegnung
Essen e.V. Interessen: Deutsch, Reisen, Politik