Untersuchungen zur Modulation der interstitiellen Laktatkonzentration im isoliert perfundierten Skelettmuskel der Ratte durch Kalzium, Koffein, Ryanodin und Dantrolen im Rahmen der Entwicklung eines minimal-invasiven Verfahrens zur Diagnostik der maligne Hyperthermie Veranlagung

• Main Author: Schuster, Frank
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2002
• Subjects: ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/364; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4397; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4397; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/364/Dissertation_Frank_Schuster.pdf

Die maligne Hyperthermie ist eine metabolische Muskelerkrankung, die durch eine unkontrollierte Kalzium-Freisetzung in das Zytosol der Muskelzelle zu einer Aktivierung des kontraktilen Apparates und zu einer Beschleunigung des Zellstoffwechsels führen kann. Der in-vitro-Kontraktur-Test am Skelettmuskel ist zur Zeit das einzige zuverlässige Verfahren zur Erkennung einer MH-Veranlagung. In dieser Arbeit sollte untersucht werden inwieweit die lokale Laktatkonzentration durch die Applikation von Kalzium und Koffein mit Hilfe einer Mikrodialysesonde beziehungsweise durch die systemische Infusion von Ryanodin und Dantrolen beeinflusst wird. Mit Tierschutz-Genehmigung wurden 61 Sprague-Dawley Ratten anästhesiert und post exitum über die Aorta die Hinterbeine mit Ringer-, Ryanodin- (0,25 µM, 1 µM) oder Dantrolenlösung (1 µM) perfundiert (30 ml h-1, 19-20oC). Über Mikrodialysesonden (1 µl min-1) in den Mm. adductores wurde Ringer, Sorbitol (80 mM), Kalzium (20 mM, 40 mM, 80 mM) oder Koffein (40 mM, 80 mM) appliziert und im Dialysat Laktat spektrometrisch gemessen. Bei einer relativen recovery von 77 ± 2% für Laktat in-vitro stieg die Laktatkonzentration unter Perfusion mit 20 mM, 40 mM beziehungsweise 80 mM Kalziumlösung auf 466 ± 31%, 632 ± 48% beziehungsweise 635 ± 81%, während unter Perfusion mit 40 mM und 80 mM Koffein eine relative Zunahme auf 270 ± 21% und 377 ± 21% beobachtet wurde. Unter systemischer Organperfusion mit 0,25 µM und 1 µM Ryanodinlösung und lokaler Applikation von 40 mM Koffein wurden relative Laktatanstiege von 279 ± 23% und 331 ± 19% gemessen. Dagegen stieg die relative Laktatkonzentration bei systemischer Infusion von 1 µM Dantrolenlösung und lokaler Perfusion mit 40 mM Koffein nur bis auf 193 ± 13% an. Diese methodische Untersuchung beweist, dass durch die lokale Perfusion von Kalzium und Koffein sowie die systemische Infusion von Ryanodin ein Anstieg der lokalen Laktatkonzentration induziert, beziehungsweise durch systemische Applikation von Dantrolen dieser Anstieg inhibiert werden kann. Systemische Effekte müssen allerdings im in-vivo Tierversuch ausgeschlossen werden, um die Mikrodialysetechnik für die Entwicklung eines minimal-invasiven Verfahrens zur Diagnostik der malignen Hyperthermie nutzbar machen zu können. === Malignant hyperthermia (MH) is a metabolic disease of skeletal muscle. An increased calcium release inside the muscle cell leads to muscle contraction and activates cellular metabolism. The In-Vitro Contracture Test of skeletal muscle is the only reliable method to detect MH susceptibility. The aim of the present study was to investigate the effects of calcium and caffeine application through a microdialysis probe and the effects of systemic ryanodine and dantrolene infusion on local lactate metabolism. With approval of the local animal care committee 61 Sprague Dawley rats were anaesthetized, anticoagulated and both hind limbs were perfused through the aorta with ringer-, ryanodine (0,25 µM, 1 µM) or dantrolene (1 µM) solution post mortem (30 ml/h, 21 oC). Through microdialysis-probes both Mm. adductors were perfused by ringer-, sorbitol/ringer (80 mM), calcium/ringer (20 mM, 40 mM, 80 mM) or caffeine/ringer (40 mM, 80 mM) solution with 1 µl/min flow. Lactate was measured spectrophotometrically. The relative recovery of lactate was 77 ± 2%. Microdialysis perfusion of calcium 20 mM, 40 mM and 80 mM respectively increased local lactate concentration to 466 ± 31%, 632 ± 48% and 635 ± 81%. Microdialysis perfusion of caffeine 40 mM and 80 mM increased local lactate levels to 270 ± 21% and 377 ± 21%. The isolated skeletal muscle perfusion with ryanodine 0,25 µM and 1 µM, and synchronous microdialysis application of caffeine 40 mM increased local lactate concentration significantly to 279 ± 23% and 331 ± 19%. In contrast lactate levels increased only to 193 ± 13% during infusion of dantrolene 1 µM and local perfusion of caffeine 40 mM. This study shows, that local perfusion of calcium and caffeine, and systemic perfusion of ryanodine induce local lactate increase, while systemic application of dantrolene inhibits the caffeine-induced increase. Systemic side-effects have to be ruled out in further animal studies in order to use this microdialysis technique with local application of a MH-trigger as a minimally invasive method to diagnose MH susceptibility.