Aus dem Zentrum für Operative Medizin der Universität zu Köln

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“)


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“)



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

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Aus dem Zentrum für Operative Medizin der Universität zu Köln