Herzchirurgische Operationen bei Kindern und Erwachsenen, die einen tief hypothermen Kreislaufstillstand (DHCA) erfordern, können zu zentralnervösen Defiziten führen. Ziel der vorliegenden Studie ist es, mit einem neuen kliniknahen DHCA-Modell bei der Ratte diesen Phänomenen experimentell standardisiert näher kommen zu können.
34 männliche Sprague-Dawley Ratten (ca. 350 g KGW) wurden mit Isofluran anästhesiert, intubiert und mit 2,0 – 2,5 Vol% Isofluran in 45 % O2 beatmet. Die rechte A. epigastrica superficialis, V. jugularis externa sowie A. sacralis mediana kanülierte man zur arteriellen Blutdruckmessung, Blutentnahme, Medikamentenapplikation und Anschluss an die Extrakorporale Zirkulation (EKZ). In der Abkühlungsphase wurden die Tiere innerhalb von 30 min mit Hilfe von Kühlmatten und dem Wärmetauscher der EKZ auf eine rektale Temperatur von 15 – 18 °C gekühlt und dabei die Flussrate der Herz-Lungen-Maschine (HLM) von 160 – 180 ml/min/kg um die Hälfte reduziert. In dieser Phase anästhesierte man die Tiere mit 1,0 - 1,5 Vol% Isofluran (45 % O2 / 55 % Druckluft), repetitiv Fentanyl (5 µg Boli) und 1,6 mg / h Cisatracurium. Die Tiere wurden randomisiert in sechs Gruppen mit unterschiedlichen DHCA-Zeiten eingeteilt. Während man die Gruppe mit 0 min DHCA-Zeit (n=6) sofort wieder ohne Kreislaufstillstand erwärmte, stellte man bei den anderen Gruppen die Rollerpumpe ab, drainierte das Blut aus dem rechten Vorhof in das venöse Reservoir und hielt den Kreislauf-stillstand (Asystolie und kein MAP) für 45, 60, 75, 90 (je n=6) und 105 (n=4) min aufrecht. Dann wurden die Tiere in 40 min auf rektale Temperaturen von 35,5 °C wiedererwärmt und die Flussrate der HLM bis auf Ausgangswerte gesteigert. Die Anästhesie erfolgte entsprechend der Abkühlungsphase. Nach Abgehen von der HLM wurden die Tiere 1 h nachbeatmet. In dieser Zeit verabreichte man ihnen Blut (aus der EKZ) retransfundiert und nach Bedarf Bikarbonat, Calcium und Glucose. Postoperativ wurde täglich die neurologische (sensorisch-motorische Tests) und die kognitive Funktion (mHB-Test) untersucht und die Tiere abschließend am postoperativen Tag 14 getötet.
Eine 50 %ige Wahrscheinlichkeit des Überlebens wurde für eine DHCA-Zeit von 83 min (71 bis 99 min) bestimmt. Die motorische Funktion erreichte wie die neurokognitive Leistungsfähigkeit zum Ende der Versuchsperiode wieder stabile Werte, war aber nach klinisch relevanten DHCA-Zeiten bis 60 min noch beeinträchtigt. Zu diesem Zeitpunkt korrelierte die gesamte funktionelle Leistungsfähigkeit nicht mit den histopathologischen Ergebnissen.
Mit dieser Studie gelang erstmalig die Beschreibung eines kliniknahen DHCA Modells bei der Ratte, das mit einem langfristigen Überleben der Tiere vereinbar ist. Die Etablierung dieses neuen Modells ist ein wichtiger Fortschritt, um die Pathomechansimen, die zentralnervösen Defiziten zugrunde liegen, näher zu untersuchen. Außerdem kann dieses Modell dazu genutzt werden, potentielle neuroprotektive Medikamente oder Strategien präklinisch zu überprüfen
