Gewebedopplerechokardiographische - diss.fu
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Aus der Klinik für Pferde, Allgemeine Chirurgie und Radiologie des Fachbereichs Veterinärmedizin der Freien Universität Berlin Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung der Wirkung des β₂-Sympathomimetikums Clenbuterol auf den Herzmuskel gesunder und an RAO erkrankter Pferde Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Veterinärmedizin an der Freien Universität Berlin vorgelegt von Susanne Neukirch Tierärztin aus Landshut Berlin 2011 Journal-Nr.: 3564 Gedruckt mit Genehmigung des Fachbereichs Veterinärmedizin der Freien Universität Berlin Dekan: Univ.-Prof. Dr. Leo Brunnberg Erster Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Heidrun Gehlen Zweiter Gutachter: Univ.-Prof. Jörg Aschenbach Dritter Gutachter: Univ. -Prof. Dr. Kerstin E. Müller Deskriptoren (nach CAB-Thesaurus): clenbuterol, echocardiography, horses, sympathomimetics Tag der Promotion: 31.10.2012 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.ddb.de> abrufbar. ISBN: 978-3-86387-234-2 Zugl.: Berlin, Freie Univ., Diss., 2011 Dissertation, Freie Universität Berlin D 188 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Warenbezeichnungen, usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. This document is protected by copyright law. No part of this document may be reproduced in any form by any means without prior written authorization of the publisher. Alle Rechte vorbehalten | all rights reserved Choriner Str. 85 - 10119 Berlin Mensch und Buch Verlag 2012 [email protected] – www.menschundbuch.de Für Mama, Papa, Oma und Marcus Who are you? You are love, you are happiness, you are humor, you are neat, Right-on, and everthing else! I mean, I guess, I always knew There will never be Another You (Keith Haring) Mein besonderer Dank gilt der Firma Boehringer Ingelheim, die mit ihrer freundlichen Unterstützung und der kostenlosen Bereitstellung von Ventipulmin ® Gel die Durchführung der Studie ermöglicht hat. Inhaltsverzeichnis V INHALTSVERZEICHNIS Abkürzungsverzeichnis I EINLEITUNG ................................................................................................................................ 1 II LITERATURÜBERSICHT .......................................................................................................... 2 1. RAO DES PFERDES ...............................................................................................2 1.1 Ätiologie und Pathogenese..............................................................................2 1.2 RAO bedingte Rechtsherzbeeinflussung ........................................................4 1.3 Diagnose der RAO ..........................................................................................6 1.4 Therapie der RAO ...........................................................................................8 2. SYMPATHOMIMETIKA .........................................................................................10 2.1 Signalübertragung und Wirkungsmechanismus von β-Agonisten ................11 2.2 Rezeptor-Desensibilisierung .........................................................................12 2.3 Clenbuterol ....................................................................................................13 3. 2.3.1 Pharmakologie.......................................................................................13 2.3.2 Therapeutische Anwendung ..................................................................14 2.3.2.1 Clenbuterol als Bronchospasmolytikum beim Pferd ....................15 2.3.2.2 Dosierung ......................................................................................17 2.3.2.3 Tokolytische Wirkung von Clenbuterol ........................................18 2.3.3 Illegale Anwendung und Repartitioning Effekt ....................................18 2.3.4 Kardiale Wirkung von Clenbuterol .......................................................19 KARDIALE HYPERTROPHIE .................................................................................26 3.1 Pathologische Hypertrophie ..........................................................................26 3.2 Physiologische Hypertrophie ........................................................................28 4. ECHOKARDIOGRAPHIE........................................................................................31 4.1 Grundlagen der konventionellen Echokardiographie....................................31 4.2 Gewebedoppler .............................................................................................33 4.2.1 Parameter ..............................................................................................36 4.2.1.1 Displacement .................................................................................36 4.2.1.2 Tissue Velocity .............................................................................36 4.2.1.3 Strain .............................................................................................36 4.2.1.4 Strain Rate .....................................................................................37 4.2.2 Messmethoden für Tissue Velocity, Strain und Strain Rate .................38 4.2.2.1 Spektral-Gewebedoppler ...............................................................38 4.2.2.2 Farbgewebedoppler .......................................................................39 VI Inhaltsverzeichnis 4.2.2.3 4.2.3 Zweidimensionales Speckle Tracking...........................................39 Kurvenverläufe für Tissue Velocity, Strain und Strain Rate ................40 4.2.3.1 Tissue Velocity .............................................................................40 4.2.3.2 Strain .............................................................................................41 4.2.3.3 Strain Rate .....................................................................................41 4.3 Anwendung des Gewebedopplers .................................................................42 4.3.1 Pathologische Kardiale Hypertrophie versus physiologische Hypertrophie ..........................................................................................44 4.3.2 III Auswirkung der COB/RAO auf die Myokardkinetik ...........................48 MATERIAL UND METHODEN ............................................................................................... 51 1. PROBANDENGUT ................................................................................................51 2. VORUNTERSUCHUNGEN .....................................................................................52 2.1 Anamnese und klinische Allgemeinuntersuchung ........................................52 2.2 Spezielle Untersuchung des Herz-Kreislaufsystems ....................................52 2.3 Spezielle Untersuchung des Atmungsapparates............................................52 3. 2.3.1 Arterielle Blutgasanalyse ......................................................................53 2.3.2 Röntgenologische Untersuchung der Lunge .........................................53 2.3.3 Bronchoskopie und TBS-Analyse .........................................................55 ECHOKARDIOGRAPHISCHE UNTERSUCHUNG ......................................................56 3.1 Technische Ausstattung ................................................................................56 3.2 Standardechokardiographische Untersuchung ..............................................57 3.3 Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung ...................................64 3.3.1 Querschnitt auf Höhe Mitralklappenannulus ........................................64 3.3.1.1 Spektralgewebedoppler .................................................................65 3.3.1.2 Farbgewebedoppler .......................................................................67 3.3.1.3 Zweidimensionales Speckle-Tracking ..........................................69 3.3.2 Trikuspidalannulus ................................................................................70 3.3.2.1 Spektralgewebedoppler .................................................................72 3.3.2.2 Farbgewebedoppler .......................................................................73 3.4 Clenbuterol Applikation ................................................................................74 3.5 Statistische Auswertung ................................................................................75 Inhaltsverzeichnis IV VII ERGEBNISSE.............................................................................................................................. 77 1. PROBANDENGUT ................................................................................................77 2. VORUNTERSUCHUNGEN .....................................................................................77 2.1 Anamnese und klinische Allgemeinuntersuchung ........................................77 2.2 Spezielle Untersuchung des Herz-Kreislaufsystems .....................................78 2.3 Spezielle Untersuchung des Atmungsapparates............................................78 3. 2.3.1 Arterielle Blutgasanalyse ......................................................................78 2.3.2 Röntgenologische Untersuchung der Lunge .........................................79 2.3.3 Bronchoskopie und TBS Analyse .........................................................79 ECHOKARDIOGRAPHISCHE UNTERSUCHUNG ......................................................79 3.1 Standardechokardiographische Untersuchung ..............................................79 3.2 Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung bei lungengesunden Pferden ..........................................................................................................80 3.2.1 Querschnitt auf Höhe Mitralklappenannulus ........................................80 3.2.1.1 Farbgewebedoppler .......................................................................80 3.2.1.2 Spektralgewebedoppler .................................................................93 3.2.1.3 Zweidimensionales Speckle Tracking.........................................101 3.2.2 Trikuspidalannulus ..............................................................................102 3.2.2.1 Spektralgewebedoppler ...............................................................102 3.2.2.2 Farbgewebedoppler .....................................................................105 3.2.3 Einfluss von Alter und Atemfrequenz auf die ermittelten Daten ........106 3.3 Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung bei an RAO erkrankten Pferden ......................................................................................106 3.3.1 Querschnitt auf Höhe Mitralklappenannulus ......................................106 3.3.1.1 Farbgewebedoppler .....................................................................106 3.3.1.1.1 Linksventrikuläre Hinterwand ..................................................106 3.3.1.1.2 Interventrikularseptum ..............................................................108 3.3.1.1.3 Rechtsventrikuläre Hinterwand ................................................109 3.3.1.2 Spektralgewebedoppler ...............................................................110 3.3.1.2.1 Linksventrikuläre Hinterwand ..................................................110 3.3.1.2.2 Interventrikularseptum ..............................................................111 3.3.1.2.3 Rechtsventrikuläre Hinterwand ................................................112 3.3.1.3 Zweidimensionales Speckle Tracking.........................................113 VIII Inhaltsverzeichnis 3.3.2 3.3.2.1 Spektralgewebedoppler ...............................................................114 3.3.2.2 Farbgewebedoppler .....................................................................115 3.3.3 V Trikuspidalannulus ..............................................................................114 Einfluss von Alter und Atemfrequenz auf die ermittelten Daten ........115 DISKUSSION............................................................................................................................. 116 1. PROBANDENGUT UND VORUNTERSUCHUNGEN.................................................116 2. GEWEBEDOPPLERECHOKARDIOGRAPHISCHE UNTERSUCHUNG .........................117 2.1 Auswahl der Schnittebene ...........................................................................118 2.2 Lage der Messvolumina ..............................................................................120 2.3 Auswahl der Messmethoden und Parameter ...............................................121 2.4 Messergebnisse ...........................................................................................123 2.4.1 Auswirkungen von Clenbuterol auf die Myokardkinetik....................123 2.4.2 Auswirkungen der RAO auf die Myokardkinetik und Therapieerfolg durch Clenbuterol ................................................................................128 2.5 Korrelation von Alter und Atemfrequenz mit den gemessenen Gewebedopplerparametern .........................................................................130 3. VI SCHLUSSFOLGERUNG UND AUSBLICK ..............................................................131 ZUSAMMENFASSUNG ........................................................................................................... 133 VII SUMMARY ................................................................................................................................ 135 VIII ABBILDUNGSVERZEICHNIS ............................................................................................... 137 IX TABELLENVERZEICHNIS.................................................................................................... 142 X LITERATURVERZEICHNIS.................................................................................................. 145 XI ANHANG ................................................................................................................................... 182 Abkürzungsverzeichnis IX Abkürzungsverzeichnis A Spätdiastolische Füllungsgeschwindigkeit (atrial contraction) AaDO₂ Arterio-alveoläre Sauerstoffpartialdruckdifferenz A_Etime Zeitdauer von Ende der E-Welle bis zum Beginn der A-Welle AF Atemfrequenz AO Aorta AVC Aortenklappenschluss (aortic valve closure) AVO Aortenklappenöffnung (aortic valve opening) B-Mode Brightness-Mode bps Bilder pro Sekunde COPD chronisch obstructive Atemwegserkrankung (chronic obstructive pulmonary disease) Dt Diastolendauer (diastolic time) CV% Intra-individuelle Variabilität CV-Doppler kontinuierliche Dopplertechnik (continous wave Doppler) E früdiastolische Füllungsgeschwindigkeit (early diastolic filling velocity) E/A Quotient aus früh- (E) und spätdiastolischer (A) Geschwindigkeit EKG Elektrokardiogramm E.M.C.P elektromechanische Kopplungszeit ET Ejektionszeit (ejection time) FS% Verkürzungsfraktion (fractional shortening) ggr. geringgradig HCM hypertrophe Kardiomyopathie (hypertroph cardiomyopathy) HF Herzfrequenz X Abkürzungsverzeichnis hgr. hochgradig IVA isovolumetrische Acceleration IVC isovolumetrische Kontraktion IVR isovolumetrische Relaxation IVS Interventrikularseptum IVSd Interventrikularseptum, enddiastolisch IVSs Interventrikularseptum, endsystolisch IVCT isovolumetrische Kontraktionszeit (time) IVRT isovolumetrische Relaxationszeit (time) LA linkes Atrium LV linker Ventrikel LVd linker Ventrikel, enddiastolisch LVs linker Ventrikel, endsystolisch LV HS linker Ventrikel, apexnah LVW linksventrikuläre Wanddicke LVWd linke freie Ventrikelwand, enddiastolisch LVWs linke freie Ventrikelwand, endsystolisch LVW HS linke freie Ventrikelwand, apexnah LVW u MV linke freie Ventrikelwand, unterhalb der Mitralklappe max Maximum mgr. Mittelgradig min Minimum M-Mode Motion-ModeMVC Mitralklappenschluss (mitral valve closure) MVO Mitralklappenöffnung (mitral valve opening) n Anzahl der Probanden Abkürzungsverzeichnis p Wahrscheinlichkeit (probability) PA Pumonalarterie PaCO₂ arterieller Kohlendioxidpartialdruck PaO₂ arterieller Sauerstoffpartialdruck Pulm Pulmonalklappe PW-Doppler Spektral-Doppler (pulsed wave) Q Q-Welle im EKG QS Zeit zwischen dem Einsetzen der Q-Welle des EKGs und dem aximum der systolischen Welle QS_time Zeitdauer zwischen dem Einsetzen der Q-Welle des EKGs bis zum Beginn der systolischen Geschwindigkeit RA rechtes Atrium RAO rezidivierende Atemwegsobstruktion (recurrent airway obstruction) RKDKA rechte kaudale kurze Achse RKDLA rechte kaudale lange Achse, Vierkammerblick RKDLA-AO endiastolische Messung der Aorta aus der RKDLA RKDLA-LA enddiastolische Messung des linken Atriums aus der RKDLA RKDLA-MV enddiastolische Messung des linken Atriums auf Höhe der Mitralklappenebene RKDLA- enddiastolische Messung der linken Ventrikelwand auf Apexhöhe LVW-HS RKDLALVW u MV enddiastolische Messung der linken Ventrikelwand auf Höhe der Mitralklappenebene RKDLA-RA enddiastolische Messung des rechten Atriums aus der RKDLA RKDLARVW enddiastolische Messung der rechtsventrikulären Wanddicke aus der RKDLA RKDLAIVS-HS enddiastolische Messung der Wanddicke des Interventrikularseptums aus der RKDLA auf Apexhöhe XI XII Abkürzungsverzeichnis RKDLA IVS u MV enddiastolische Messung der Wanddicke des Interventrikularseptums auf Höhe der Mitralklappenebene ROI region of interest RKRLA rechte kraniale lange Herzachse RKRLA-AO enddiastolische Messung des Aortendurchmesers aus der RKRLA RKRLA-RA enddiastolische Messung des Durchmessers des rechten Atriums aus der RKRLA RKRLA-RV enddiastolische Messung des Durchmessers des rechten Ventrikels aus der RKRLA RKRLA-Pul enddiastolische Messung des Durchmessers der Pulmonalarterie aus der RKRLA RV rechter Ventrikel S systolische Geschwindigkeit SD Standardabweichung SI strain imaging SRI strain rate imaging St Systolendauer (systolic time) Tab. Tabelle TDI Gewebedoppler (tissue Doppler imaging) TpeakA Zeitdauer von der Q-Welle des EKGs bis zum Beginn der A-Welle TVI Gewebegeschwindigkeitsanalye (tissue velocity imaging) WB Warmblut Einleitung 1 I Einleitung Der Wirkstoff Clenbuterol wurde bereits Anfang der siebziger Jahre als β₂selektives Sympathomimetikum entwickelt und wird bei der Behandlung von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen (COPD/RAO) und zur Tokolyse in der Tiermedizin eingesetzt. Neben der bronchodilatatorischen und tokolytischen Wirkung sind unter anderem Nebeneffekte, wie der Effekt der Umverteilung, wobei es innerhalb weniger Tage zu einer Verminderung des Fettansatzes zugunsten eines erhöhten Muskelansatzes kommt (Repartitioning), sowie weitere Veränderungen in der Herz- und Skelettmuskulatur bekannt. Auch die Wirkungen auf das Knochenwachstum, auf das endokrine System und auf das Immunsystem wurden in der Vergangenheit beschrieben. In der Pferdemedizin ist Clenbuterol derzeit das Mittel der Wahl bei der Behandlung der chronischen Bronchitis. Dabei wird es meist wiederholt und über einen längeren Zeitraum eingesetzt. In dieser Arbeit soll die kardiale Wirkung von Clenbuterol beim Pferd mittels der in der Tiermedizin erst seit kurzem angewandten nicht-invasiven Gewebedopplertechnik untersucht werden. Mögliche Auswirkungen auf die Myokardgeschwindigkeit bzw. die Kontraktilität sollen zum einen mit Hilfe der Farbgewebedoppler- und Spektralgewebedopplertechnik und zum anderen mittels der Speckle Tracking Methode evaluiert werden. Im Rahmen der Funktionsdiagnostik des Myokards soll untersucht werden, ob bereits bei einer therapeutischen Dosierung von Clenbuterol, wie sie zur Therapie von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen angewendet wird, Veränderungen am Myokard im Sinne einer Hypertrophie zu erkennen sind. Die kardiale Wirkung soll zum einen an klinisch gesunden und zum anderen an RAO erkrankten Pferden beurteilt werden. Stahl (2010) hat bereits Auswirkungen der RAO auf den Herzmuskel, insbesondere auf die rechte Herzseite beschrieben. In dieser Studie soll deshalb darüber hinaus der Effekt einer RAO-Therapie mit Clenbuterol auf myokardiale Veränderungen echokardiographisch untersucht werden. 2 Literaturübersicht II Literaturübersicht 1. RAO des Pferdes 1.1 Ätiologie und Pathogenese Die chronisch obstruktive Bronchitis (COB) hat sich in den letzten Jahrzehnten zu der häufigsten Atemwegserkrankung, die mittlerweile 50% der erwachsenen Pferde betrifft, entwickelt (Fey, 2006). Aufgrund der Unterschiede im Erscheinungsbild der COB des Pferdes und des Menschen wurde in einem internationalen Konsens in Michigan im Jahre 2000 beschlossen, die COPD des Pferdes als RAO (recurrent airway obstruction = periodisch wiederkehrende Atemwegsobstruktion) zu bezeichnen (Robinson, 2001). Da im Unterschied zum Menschen, bei dem die COPD als permanente und progressive Erkrankung, insbesondere bei älteren Personen infolge mehrjähriger Inhalation von Umweltnoxen (meist Zigarettenrauch) auftritt, handelt es sich beim Pferd um ein dynamisches Erscheinungsbild im Sinne einer wiederkehrenden Bronchialobstruktion mit klinisch apparenten und inapparenten Phasen, bei denen eine Verbesserung der Symptomatik durch Haltungsverbesserung und Einsatz von Bronchodilatatoren möglich ist (Robinson, 2001). Die RAO des Pferdes stellt eine multikausale saisonale Erkrankung vornehmlich adulter Tiere dar, bei der nicht ein einziges ätiologisches Agens, sondern mehrere verschiedene Ursachen zu vergleichbaren klinischen Symptomen führen (Derksen, 1993). Vorangegangene virale, bakterielle und parasitäre Infektionen können unter anderem einen Beitrag zur Entstehung des Krankheitsbildes leisten. Vorrangig handelt es sich allerdings um eine Überempfindlichkeitsreaktion des Immunsystems vom Typ 1 (anaphylaktoide Reaktion) und Typ 4 (verzögerte Reaktion) auf Heustaub, Schimmelpilzsporen, Milben oder weitere organische und anorganische Partikel der Stallluft (Horohov, 2005; Rush u. Mair, 2004), weshalb vorzugweise auch aufgestallte Pferde, die vermehrt Heu- und Strohstäuben ausgesetzt sind, betroffen sind (Fey, 2006; Luguilette, 2003). Sowohl Marti et al. (1991) als auch Gerber und Kollegen (2009) konnten infolge ihrer Untersuchungen auf Gestüten darüber hinaus eine genetische Disposition für die RAO nachweisen. Unabhängig von der variablen Ätiologie der RAO führt die Literaturübersicht Erkrankung 3 schließlich zu einer sich selbst erhaltenden Entzündung (Deegen et al. 1987). Im Vordergrund der pathologischen Veränderung steht allerdings die zunächst reversible, schließlich aber in einen irreversiblen Zustand übergehende Bronchialobstruktion, wofür zum einen eine Hyperreagibilität der Atemwege und zum anderen eine Störung der mukoziliären Clearance verantwortlich gemacht wird (Deegen 1992). Nach Robinson (2001) und Sasse (1995) zählen zu den physiologischen Reinigungsmechanismen der Atemwege neben Husten die Surfactantfreisetzung und die Flimmerepithelaktivität. Die dem Flimmerepithel aufliegende Schleimschicht, die vorwiegend von Becherzellen und in geringem Maße von submukösen Drüsen gebildet wird, besteht aus einer wässrigen, der Bronchialschleimhaut aufliegenden Solphase und einer darüber liegenden viskösen Gelphase, worin inhalierte Partikel und Fremdstoffe festgehalten und über Zilienbewegung Richtung Kehlkopf transportiert werden. Mechanische Irritation und Entzündung können allerdings zu einer vermehrten Schleimproduktion (Hyperkrinie), später auch zu einer Konsistenzänderung des Schleims (Dyskrinie) führen. Die resultierende fehlerhafte Zusammensetzung des Sekretfilms bewirkt eine mechanische Schädigung des überbelasteten Flimmerepithels, wodurch die mukoziliäre Clearance eingeschränkt wird bzw. sistiert und es zu einer Ansammlung von Sekret in der Trachea und in den Bronchien kommt (Derksen u. Robinson, 2002; Deegen 1992). Dem Einatmen von potentiellen Pathogenen in die kleinlumigeren Abschnitte der Atemwege bzw. in die Alveolarregion wirkt der Körper mit natürlichen Abwehrmechanismen, wie der Bronchokonstriktion entgegen, wobei die Bereitschaft auf inhalierte Noxen mit einer übermäßigen Kontraktion der glatten Muskulatur zu reagieren, als Hyperreagibilität bezeichnet wird (Derksen u. Robinson, 2002). Bleibt dieser Zustand für längere Zeit bestehen kann es zu einer Hypertrophie und Hyperplasie der Bronchialmuskulatur kommen, was zusätzlich zur Lumeneinengung beiträgt (Derksen u. Robinson, 2002). 4 Literaturübersicht Insgesamt führen die Schleimakkumulation die ihrerseits zur Veränderung der Atemwegsmorphologie führt, die Schleimhautschwellung, bedingt durch ein entzündliches Ödem und/oder entzündliche Infiltrate und ein nach wiederholtem Allergenkontakt induzierter Bronchospasmus bei sensibilisierten Pferden zu einer Atemwegsobstruktion (Robinson, 2001). Starke Bronchialobstruktionen sind klinisch durch eine hochgradige, gemischte Dyspnoe mit doppelschlägiger Ausatmung gekennzeichnet. Bei länger bestehenden expiratorischen Atembeschwerden kommt es zur Hypertrophie der Bauchmuskulatur („Dampfrinne“). Desweiteren kann aufgrund der Einengung der Luft leitenden Wege die eingeatmete Luft nicht mehr vollständig entweichen, was zum Phänomen des „air trapping“ und letztlich zum irreversiblen Lungenemphysem führt. Bei anhaltender Dyspnoe über mehrere Wochen können betroffene Pferde zusätzlich aufgrund atemnotbedingter verminderter Futteraufnahme und erhöhtem Energiebedarf der vermehrt beanspruchten Atemmuskulatur abmagern. Bei hochgradigen Fällen können darüber hinaus Nüsternblähen, Afteratmen, chronischer Husten mit oder ohne Auswurf, sowie Nasenausfluss von gering bis mittlerer Menge, meist von seröser bis seromuköser Qualität beobachtet werden (Robinson, 2001; Derksen, 2000). Geringgradig erkrankte Pferde fallen hingegen oftmals lediglich aufgrund einer Leistungsschwäche und gelegentlichem Abhusten zu Beginn der Arbeit auf. 1.2 RAO bedingte Rechtsherzbeeinflussung Pulmonale Hypertonie (PH) ist in der Humanmedizin eine hämodynamische Diagnose, deren Ursache in einer Vielzahl von Erkrankungen liegen kann. Sie ist definiert als eine persistierende Erhöhung des mittleren pulmonalarteriellen Drucks (Galie et al., 2004). Chronisch obstruktive Lungenerkrankungen (COPD) sind beim Menschen die häufigsten Ursachen einer PH, sowie eines sich daraus entwickelnden chronischen Cor pulmonale (Weitzenblum et al., 1981). Als Cor pulmonale wird eine Vergrößerung des rechten Ventrikels, die sich sekundär bei Erkrankungen von Lunge oder Thorax sowie bei Störungen der pulmonalen Ventilation oder Zirkulation entwickelt, verstanden (WHO Definition aus dem Literaturübersicht 5 Jahre 1961). Charakteristisch für ein Cor pulmonale ist zudem eine Hypertrophie der Fibrillen der Herzmuskelzellen und eine Herzmuskeldickenzunahme (Ventzislav u. Doberer, 2003). Beim Mensch, wie auch beim Pferd, kommt es infolge der durch die COPD/RAO hervorgerufenen Schleimhautschwellung und der Bronchokonstriktion zu einer verkleinerten respiratorischen Oberfläche, was zu einer Reduktion des effektiven Gasaustausches führt (Lang 2009; Robinson et al., 2003). Die daraus resultierende Hypoxämie führt vor allem bei den sauerstoffsensitiven Herzmuskelzellen zu einer Desintegrität der „tight junctions“ des Zellverbandes, worauf der Herzmuskel aufgrund des Verlustes des Zellzusammenhalts dilatiert. Aus teilweise ungeklärten Gründen neigen die Pulmonalarterien bei PH-Patienten außerdem zur Vasokonstriktion, weshalb der rechte Ventrikel gegen einen ungewohnt hohen Druck arbeiten muss, was letztlich zu einem progressiven Rechtsherzversagen führt (Petkov et al., 2003). Beim Pferd konnten bisher allerdings nur in wenigen Studien rechtsventrikuläre Veränderungen als Folgeerscheinung einer RAO beschrieben werden. Mittels Herzkatheteruntersuchung konnte Dixon (1978) bei RAO Pferden einen erhöhten Pulmonalarteriendruck messen, welcher aber nach Sauerstoffapplikation und Nachlassen der klinischen Symptome wieder den Normalwert erreicht. Infolge einer akuten Obstruktion durch die Verbringung von asymptomatischen Patienten in eine allergenbelastete Umgebung wurden ein vergrößerter Pulmonalarterien Durchmesser, eine abnormale Septumbewegung, ein verringerter linksventrikulärer Durchmesser und ein erhöhtes Schlagvolumen mittels Echokardiographie diagnostiziert. Nach Beenden der Exposition waren auch hier die Veränderungen reversibel (Johansson et al., 2007). Anhand einer standardechokardiographischen Untersuchung wurden bei hochgradig erkrankten Tieren während einer akuten Exazerbationsphase vergrößerte rechtsventrikuläre Dimensionen sowie Trikuspidal- und Pulmonalklappeninsuffizienzen festgestellt. In der Pathologie konnte bei terminalen Stadien der RAO eine geringgradige Massenzunahme des rechten Herzens, jedoch keine Dimensionsveränderungen diagnostiziert werden (Dixon et al., 1982). 6 Literaturübersicht Stahl (2010) stellte allerdings erstmalig mit der in der Tiermedizin noch neuen und nicht zur Routinediagnostik gehörenden Gewebedopplertechnik Veränderungen der rechtsventrikulären Myokardkinetik bei RAO Pferden fest, bevor in der Standardechokardiographie Dimensionsveränderungen und Klappeninsuffizienzen sichtbar waren. 1.3 Diagnose der RAO Die genaue Anamnese, die Informationen über Aufstallung, Fütterung, Leistungsbereitschaft des Pferdes und über Vorhandensein von Husten oder Atmungsproblemen, insbesondere im Zusammenhang mit Staubexposition oder Fütterungs- und Haltungswechsel, liefert erste Hinweise auf die Genese der Erkrankung (Beech, 1991). Zur Diagnosesicherung stehen die Auskultation, die Perkussion, die bildgebende Diagnostik, die Lungenfunktionsanalyse sowie die Endoskopie und damit die zytologische Untersuchung des Tracheaobronchialsekrets (TBS) und der Spülflüssigkeit der bronchoalveolären Lavage (BAL) zur Verfügung (May u. Gehlen, 2009). Der Auskultationsbefund bei geringgradig erkrankten Tieren kann unauffällig sein, hingegen können bei fortgeschrittener Erkrankung bzw. nach einer Atemstimulation verschärfte inspiratorische, teilweise auch expiratorische Atemgeräusche, Giemen, Knistern und Rasseln auftreten (Leguillette, 2003; Mc Pherson et al. 1983). Bei vollständiger Obstruktion einzelner Lungenregionen ist allerdings auch ein auffälliges Fehlen von Atemgeräuschen möglich (Robinson, 2001). Ein überlauter Schall im kaudalen Bereich des Lungenfeldes bzw. eine Erweiterung des Lungenperkussionsfeldes in kaudodorsaler Richtung geben Hinweis auf eine übermäßige Luftansammlung in der Lunge, wobei allerdings nicht zwischen einer reversiblen Überblähung der Alveolen und einem irreversiblen Lungenemphysem unterschieden werden kann (Dietz et al. 2006, Leguillette, 2003; Robinson, 2001; Deegen et al. 1987). Literaturübersicht 7 Da die Hauptaufgabe der Lunge der Gasaustausch ist, bei dem durch das alveolokapilläre Membran Kohlenstoffdioxid aus dem Blut in die Alveolarluft abgegeben und Sauerstoff aus den Alveolen ins Blut aufgenommen wird, sind die Bestimmung des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes (paO2), des arteriellen Kohlenstoffdioxidpartialdruckes (paCO2) und der arterio-alveolären Sauerstoffdifferenz (AaDO2) zur Erkennung einer partiellen oder globalen respiratorischen Insuffizienz von Bedeutung. Bei zunehmender Störung des Ventilations-Perfusions-Verhältnisses, wie es bei einer fortgeschrittenen RAO der Fall ist, kommt es zunächst zu einer Erniedrigung des paO2-Wertes (Partialinsuffizienz) auf Werte von < 95 mmHg (Deegen, 1983) und erst wesentlich später zusätzlich zu einer Hyperkapnie (Globalinsuffizienz) mit paCO2Werten > 45mmHg, was auf eine Hypoventilation bei hochgradiger RAO aufgrund einer Bronchienobstruktion oder Diffusionsstörung infolge von Schleimhautschwellung bzw. Dyskrinie hindeutet (Dixon et al. 1995c). In die berechnete arterio-alveoläre Sauerstoffpartialdruckdifferenz (AaDO2), die im physiologischen Fall zwischen 0 und 7 mmHg liegt, fließt neben dem aktuellen Ventilationsverhältnis der aktuelle Barometerdruck mit ein, was einen von der Höhenlage und von Luftdruckschwankungen unabhängigen Messwert ermöglicht. Im Krankheitsfall kann der Wert je nach Schweregrad der Diffusionsstörung auf 30 mmHg oder mehr ansteigen (Klein u. Deegen, 1986). Röntgenologische Veränderungen im Sinne einer verstärkt bronchialen Zeichnung infolge einer Mukosaverdickung und einer Verdichtung des interstitiellen Lungengewebes sind mit zunehmendem Schweregrad der Erkrankung zu beobachten. Nach Robinson (2001) sind diese Veränderungen allerdings nicht pathognomonisch für die RAO. Von den weiterführenden Untersuchungen kommt insbesondere der Bronchoskopie eine entscheidende Rolle in der Diagnostik zu. Neben der Beurteilung der Sekretmenge, der Viskosität des Bronchialschleims und einer möglichen ödematösen Verdickung der Bifurcatio trachea, die bei steigender Krankheitsschwere zunimmt (Diekmann u. Deegen, 1990), erfolgt zusätzlich eine zytologische Untersuchung des Tracheobronchialsekrets (TBS) oder der bronchoalveolären Spülflüssigkeit. Ein Zusammenhang zwischen dem Schweregrad der RAO und dem Anstieg des Anteils der neutrophilen 8 Literaturübersicht Granulozyten ist bekannt (Robinson et al., 1996). Während im TBS gesunder Pferde maximal 25% neutrophile Granulozyten vorzufinden sind, wird in den Sedimentationsausstrichen der bronchoalveolären Lavage 5-8%, bei älteren Pferden bis zu 15% als physiologisch angesehen (Dietz et al., 2006; Bedenice et al., 2008; May u. Gehlen, 2009). Bei an RAO erkrankten Pferden hingegen dominieren neutrophile Granulozyten mit einem Prozentsatz bis zu 90% - als Zeichen einer Entzündung der tiefen Atemwege - das zytologische Bild. Charakteristisch für eine Obstruktion sind darüber hinaus Curschmannspiralen (durch Zilienaktivität aufgedrehte Schleimmassen) und Riesenzellen (mehrkernige Zellen aus der Alveolargegend, die größere Partikel aufnehmen) sowie Alveolarmakrophagen, die aufgrund einer mangelnden Ventilation mit Surfactant beladen sind, was zusätzlich auf eine gestörte mukoziliäre Clearance hinweist (May u. Gehlen, 2009; Diekmann u. Deegen,1990). 1.4 Therapie der RAO Das Ziel bei der Behandlung der RAO ist einerseits die Exazerbationen durch die konsequente Staub- und Schadgasvermeidung zu verhindern, anderseits eine klinische Verbesserung unterstützende bzw. medikamentöse Stabilisierung Therapie des zu Patienten durch erreichen, eine wobei Bronchospasmolytika, Sekretolytika, Mukolytika und Glukokortikoide zum Einsatz kommen. Das Grundgerüst jeglicher Behandlungsmaßnahmen stellt allerdings die Eliminierung bzw. Reduktion jeder Art von Allergenexposition in Form einer Haltungsoptimierung dar (Robinson, 2001; Fey, 2006b). Um eine natürliche Sekretolyse zu erreichen, die Clearancefunktion der Atemwege zu verbessern und um ein Abhusten sowie Abschlucken übermäßigen Sekrets zu erreichen, sollte dies mit einem der individuellen Leistungsfähigkeit des Pferdes angepasstem Bewegungsprogramm kombiniert werden (Fey, 2006). Durch Expektorantien soll das vermehrt gebildete visköse Sekret aus den Atemwegen entfernt werden. Mit sekretolytisch wirksamen Substanzen, zu denen Dembrexin, Bromhexin und Ambroxol zählen, soll ein vermehrt seröser Charakter des Sekrets erreicht werden, wodurch dieses leichter abtransportiert werden kann. Mukolytika wie das Acetylcystein setzen die Sekretviskosität herab, indem sie die Literaturübersicht 9 Disulfidbrücken der stark vernetzten Mucopolysaccharide und Mukoproteine spalten. Sekretomotorika, zu denen Dembrexin und auch Clenbuterol gezählt werden, erreichen durch Anregung der Zilienbewegung eine erhöhte mukoziliäre Clearance (Fey, 2006). Zur Bronchospasmolyse kommen neben Parasympatholytika und Phosphodiesterasehemmern hauptsächlich Sympathomimetika wie das für das Pferd zugelassene Clenbuterol zum Einsatz, das spezifisch an den Muskelzellen der Atemwege und am tragenden Uterus lokalisierten β₂-Rezeptoren wirkt (Robinson, 2001). Ein weiteres wichtiges Element im Rahmen der RAO Behandlung sind Kortikosteroide, wie das für eine längerfristige Behandlung vorrangig verwendete kurzwirksame Prednisolon oder das in Notfallsituationen eingesetzte langwirksame Dexamethason. Aufgrund ihrer starken antiphlogistischen Wirkung kommt es zu einer Verminderung der zellulären Infiltrate der Schleimhaut sowie zu einer Ödemreduzierung. Dies ermöglicht eine schnelle Erweiterung der kleinen Atemwegslumina und hilft den Teufelskreis aus Entzündung, Hyperreagibilität und Bronchokonstriktion zu durchbrechen (Fey, 2006; Robinson, 2001). Bezüglich der Applikation liefert die Inhalationstherapie gegenüber systemischen Gaben, insbesondere bei langfristig erforderlichen Kortikosteroidtherapien, Vorteile, wie die einer Dosisreduktion und eine damit verbundene Minimierun möglicher unerwünschter Arzneimittelwirkungen, wie beispielsweise eine adrenokortikale Suppression (Fey, 2006). Die Wirksamkeit und Sicherheit einer Langzeittherapie von RAO Patienten mit inhalativ verabreichten Glukokortikoiden konnte in zahlreichen Studien gezeigt werden (Kampmann et al. 2001; Rush et al., 2000; Amman, 1998). 10 2. Literaturübersicht Sympathomimetika Sympathomimetika sind Substanzen, die zu gleichen oder ähnlichen Effekten wie die Reizung sympathischer Nerven führen. Die wichtigsten Neurotransmitter im sympathischen Nervensystem sind die Katecholamine Noradrenalin und Adrenalin, deren Wirkung über ihre Bindung an spezifische Rezeptoren, so genannte adrenerge Rezeptoren in der Zellmembran erfolgt (Molinoff et al., 1971). Man unterscheidet zwischen indirekten- und den in der Pharmakotherapie erheblich bedeutenderen direkten Symphatomimetika (Frey u. Löscher, 2002). Eine Einteilung der direkt wirksamen Sympathomimetika erfolgt aufgrund ihrer chemischen Struktur und ihrer Selektivität für die verschiedenen Typen von Adrenoceptoren. Bereits 1948 unterschiedliche Wirksamkeiten Agonistliganden (Adrenalin, konnte von Ahlquist an natürlichen Noradrenalin, isolierten und Organen synthetischen α-Methylnoradrenalin, α- Methyladrenalin und Isoprenalin) beobachten, worauf er diese Rezeptoren in αund β-Adrenoceptoren unterteilte. Dass β-Adrenoceptoren, die in fast allen menschlichen und tierischen Zellen vorkommen, keine einheitliche Population darstellen, und dass eine weitere Klassifikation in zwei Subtypen (β₁- und β₂Rezeptoren) erforderlich ist, konnten Lands (1967) und Furchgott (1972) feststellen. Als β₁-Adrenoceptoren wurden β-Adrenoceptoren definiert, die für die Zunahme der Herzfrequenz und Kontraktilität der Herzmuskulatur sowie für die Lipolyse des Fettgewebes verantwortlich sind. β₂-Adrenoceptoren hingegen bewirken vorwiegend eine Vaso- und Bronchodilatation und eine Relaxation der Uterusmuskulatur. Allerdings erkannten bereits Carlsson et al. (1972), dass Pharmaka nur eine relative Selektivität für einen bestimmten Subtypen besitzen. Mittels Radioligandstudien konnte später außerdem gezeigt werden, dass die einst von Lands et al. (1967) postulierten β₁- und β₂- Adrenoceptoren nicht organspezifisch verteilt sind, sondern dass beide Subtypen in demselben Gewebe vorkommen können, wobei allerdings jeweils einer dominiert (Minneman et al., 1981; Stiles et al., 1984; Stiles u. Lefkowitz, 1984; Brodde, 1991; Brodde u. Michel, 1999). In Rattenherzen konnten beispielsweise ca. 83% β₁- und 17% β₂Rezeptoren, in der Rattenlunge hingegen 85% β₂- und 15% β₁-Rezeptoren nachgewiesen werden (Minnemann et al., 1979; Brodde, 1989). Literaturübersicht 11 Durch die Veränderung der Struktur der körpereigenen Catecholaminen wurde es möglich, direkt wirksame Sympathomimetika mit vorwiegender Wirkung auf αoder β-Adrenoceptoren herzustellen. Der Prototyp der direkt wirksamen Symphatomimetika mit überwiegender Wirkung auf β-Adrenoceptoren war die nicht-körpereigene, synthetisch hergestellte Substanz Isoprenalin, die durch seine hauptsächliche Wirkung auf die β₁-Rezeptoren zu einer noch stärkeren Erhöhung der Herzfrequenz, Kontraktionskraft und des Herzminutenvolumens als Adrenalin führt (Sager et al., 1985; Minnemann et al., 1980). Durch weitere strukturelle Veränderungen entstanden β₂-selektive Verbindungen wie Salbutamol, Terbutalin, Bamethan, Buphenin, Isoxsuprin, Fenoterol und Clenbuterol, die bei therapeutischer Dosierung nur eine minimale β₁- Restwirkung besitzen und erst bei einer erheblichen Dosissteigerung β₁- Wirkungen hervorrufen (Minnemann et al., 1980). Im Vordergrund des therapeutischen Interesses stehen die broncholytische und uterusrelaxierende Wirkung, allerdings können trotz der Selektivität unerwünschte Herzwirkungen auftreten, was zum einen durch die β₂-Sympathomimetika ausgelöste Vasodilatation verursacht wird, die zu einer reflektorischen Aktivierung des Herzens führt, und zum anderen kann die Stimulation der präsynaptischen β₂-Rezeptoren zu einer Freisetzung von Noradrenalin führen (Mc Elligott et al., 1985; Stiles et al., 1984). 2.1 Signalübertragung und Wirkungsmechanismus von β-Agonisten Adrenozeptoren (α₁-, α₂- und β-Adrenozeptoren, mit den Subtypen β₁, β₂, β₃) sind membranständige Rezeptoren, über die eine für die jeweilige Zelle spezifische Signalkette - bestehend aus regulatorischen Guaninnukleotid-bindendem Protein (G-Protein) und Effektorproteinen (wie Adenylatcyclase und Ionenkanäle) - durch äussere Signale oder Reize wie Hormone, Neurotransmitter oder Agonisten ausgelöst wird (Löscher u. Frey, 2002). Die Interaktion zwischen einem β-Agonisten und dem Rezeptor führt zu einer Konformationsänderung am Rezeptor, wodurch es zu einer Aktivierung der Adenylatcyclase an der inneren Zellmembran kommt. Die Adenylatcyclase wandelt Adenosintriphosphat (ATP) zu zyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) um, das als Second Messenger für spezifische Proteinkinasen dient. 12 Literaturübersicht Diese Kinasen aktivieren die Enzyme, die eine Relaxation der glatten Muskulatur in den Atemwegen bewirken. Zusätzlich kann das erhöhte cAMP zu einer verminderten Mediatorenausschüttung in der Entzündungszelle führen (Löscher u. Frey, 2002; Brodde et al., 1995; Stiles et al., 1984). 2.2 Rezeptor-Desensibilisierung Werden die Rezeptoren allerdings über einen längeren Zeitraum bzw. in einer hohen Konzentration, beispielsweise einem hormonalen Stimulus, ausgesetzt, kommt es zu einer Empfindlichkeitsabnahme (Desensibilisierung), „Toleranz“ oder Tachyphylaxie. Desweiteren zu einer Abnahme der Anzahl der Rezeptoren (Down- Regulation), was häufig mit einer Abschwächung der Affinität zum Rezeptor verbunden ist („un-coupling“) (Harden, 1983; Lefkowitz et al., 1983). Bei Menschen und bei Tieren wurde mittels Radioligandbindungsstudien in vivo und in vitro gezeigt, dass eine wiederholte Applikation von Katecholaminen bzw. ihrer synthetischen Analoga mit β-sympathomimetischer Wirkung zu einer verminderten Empfindlichkeit des β-adrenergen Rezeptor-AdenylatcyclaseKomplexes führt (Lefkowitz et al., 1984; Stiles et al., 1984; Harden, 1983). Nach 18-tägiger Clenbuterol-Applikation wiesen Rothwell et al. (1987) eine um 50% abnehmende β₂-Rezeptorempfindlichkeit in der Skelettmuskulatur nach. Das Verhältnis zwischen β₁- und β₂- Rezeptoren blieb dabei unbeeinflusst. Eine ebenfalls signifikante Abnahme der β₁ -und β₂-Adrenoceptoren mRNA Expression im linken Ventrikel nach 10 Tagen Clenbuterol Gabe (1mg/kg KM) verzeichneten Sato et al. (2008). Bei lungengesunden Pferden, die mit Clenbuterol in der vom Hersteller empfohlenen Dosierung von 0,8µg/kg zweimal täglich i.v. behandelt wurden, konnte innerhalb von 48 Stunden eine Abnahme der Dichte von lympozytären β₂Rezeptoren um etwa 30-40% festgestellt werden. Während der gesamten Applikationsdauer blieb die Gesamtanzahl auf diesem niedrigen Niveau und erst 4 Tage nach dem Absetzen des Medikaments wurden die Ausgangswerte wieder erreicht. Mit einer kombinierten gleichzeitigen Verabreichung von Dexamethason (1x0,1mg/kg/Tag, i.v.) konnte einer durch Clenbuterol induzierten Abnahme der β₂-Adrenorezeptorendichte vollständig entgegen gewirkt werden (Abraham et al., 2002). Bei einer Verabreichung von Dexamethason nach Literaturübersicht 13 Beendigung der Clenbuteroltherapie konnte ein beschleunigter Anstieg der β₂Adrenorezeptorendichte bis hin zur Verdopplung der Anzahl im Vergleich zu Werten der Kontrollgruppe verzeichnet werden (Abraham et al. 2002). Auch die klinische Erfahrung zeigt, dass es beim Pferd im Verlauf einer Clenbuterol Behandlung zu einer Wirkungsabnahme kommen kann (Sasse, 1995). Die klinische Relevanz einer Wirkungsabnahme von β₂-Agonisten infolge einer oft erforderlichen Langzeittherapie, insbesondere bei der Behandlung von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen, ist nicht unbedeutend. Ergebnisse klinisch pharmakologischer Studien bei Pferden zeigen, dass sowohl durch eine Verabreichung von Dexamethason unmittelbar nach dem Absetzen der Clenbuteroltherapie, als auch durch eine kombinierte Verabreichung von beiden Wirkstoffen, die desensibilisierende Wirkung von Clenbuterol aufgehoben werden kann (Abraham et al., 2002; Hadcock et al., 1988). 2.3 Clenbuterol 2.3.1 Pharmakologie Der Wirkstoff Clenbuterol mit dem chemischen Namen 4-Amino-α[(tertbutylamino)methyl]-3,5-dichlorbenzylalkhohol, ein synthetischer Abkömmling des endogenen Catecholamins Adrenalin, zählt aufgrund seiner erregenden Wirkung auf den sympathischen Teil des vegetativen Nervensystems zur Gruppe der Sympathomimetika und besitzt eine selektive Wirkung auf die adrenergen β₂-Rezeptoren (Engelhardt, 1976). Clenbuterol kann intravenös bzw. aufgrund nahezu vollständiger Resorption aus dem Magen-Darm-Trakt auch oral verabreicht werden. Maximale Plasmaspiegel (Cmax) werden innerhalb von 2 Stunden nach oraler Applikation erreicht. Nach der ersten Gabe in der empfohlenen Dosierung liegt Cmax in einem Bereich von 0,4-0,9 ng/ml. Nach 3-5 Behandlungstagen wird ein ausgeglichener Plasmaspiegel mit Cmax - Werten zwischen 0,6 und 1,6 ng/ml erreicht. Clenbuterolhydrochlorid verteilt sich rasch im Gewebe und wird in erster Linie in der Leber metabolisiert. Mit einer Halbwertszeit von 20 Stunden, ist die Wirkungsdauer beim Pferd verhältnismäßig lang (Löscher, 2002). 14 Literaturübersicht Pferde, denen 14C- markiertes Clenbuterol verabreicht wurde (0,8 µg/kg 2x tägl. über 21 Tage), schieden 75-91% der Dosis über den Harn und 6-15% über die Faeces aus (Woodward, 1996). Nach einer oralen bzw. intravenösen Applikation von einer für ein Pferd therapeutischen Dosierung von 0,8µg/kg wurde im Serum mittels HPLC/ELISA bis zu 24 Stunden (i.v.) und 48 Stunden (oral) ein Nachweis von Clenbuterol erbracht, im Urin gelang dies bis zu über vier Tagen (Hagedorn et al. 1995). Soma (2004), der ebenfalls Plasma- und Gewebekonzentrationen nach einer 14-tägigen Clenbuterolapplikation (1,6 µg/kg 2x tägl.) 0,25 h, 24h, 48h und 72h nach der letzten Applikation untersuchte, konnte die höchsten Gewebekonzentrationen 0,25h post applicationem in der Leber (16,21±6,39 ng/ml), in der Lunge (6,48±3,38 ng/ml), im linken Ventrikel (4,99±2,93 ng/ml), in den Nieren (3,35±2,13 ng/ml), in den Bronchien (2,56±1,01 ng/ml), im rechten Ventrikel (2,08±1,39 ng/ml) und im Glaskörper (1,19±0,62 ng/ml) nachweisen, die im Vergleich zur Plasmakonzentration (1,1±0,03 ng/ml) wesentlich höher lagen. Im zeitlichen Verlauf kam es zu einem streng monotonen Abfall der Konzentrationen, der sich in der Leber am langsamsten und in der Muskulatur am schnellsten vollzog. Die im Vergleich zu anderen β₂- Agonisten verhältnismäßig langsame Elimination von Clenbuterol wird zum einem dem wenig ausgeprägten First-Pass-Effekt und zum anderen der chemischen Struktur, welche den Metabolismus nicht unterstützt, zugeschrieben (Morgan, 1990). Die konstant höheren Clenbuterolkonzentrationen im Gewebe aufgrund der langsameren Elimination aus den stark durchbluteten Organen wie Herz, Lunge, Nieren und Bronchien im Vergleich zum Plasma sind vermutlich auf eine höhere Dichte von β-Adrenoceptoren in diesen Geweben zurückzuführen (Soma et al., 2004). 2.3.2 Therapeutische Anwendung Im Gegensatz zu einer Reihe von in der Humanmedizin verfügbaren β₂-Agonisten existiert in der Tiermedizin nur das Clenbuterolhydrochlorid nach VO 2377/90 (EWG) Anhang 1 als einziger für Equiden und Rinder zugelassener β-Agonist. Literaturübersicht 2.3.2.1 15 Clenbuterol als Bronchospasmolytikum beim Pferd Als Broncholytikum steht der Wirkstoff Clenbuterol in folgenden Präparaten zur Verfügung: Equipulmin-Gel®, Venti-Plus®, Ventipulmin 16µg/g Granulat, Ventipulmin 25µg/ml Broncholytikum sind Gel. Anwendungsgebiete Atemwegserkrankungen, die für Clenbuterol als mit Bronchospasmen einhergehen, wie subakute und chronische Bronchitis und Bronchiolitis, chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COB) und unterstützend bei akuter Bronchitis und Bronchopneumonie (Boehringer Ingelheim). Eine wichtige Eigenschaft bronchodilatatorische Wirkung des β₂-Sympathomimetikums (Löscher, 1999), was der ist die durch die Bronchokonstriktion bedingten gestörten Atemmechanik und der alveolären Hypoventilation entgegenwirkt und zudem ein erleichtertes Abhusten ermöglicht. Törneke et al. (1998) konnte an isolierter mit Carbachol vorkontrahierter equiner Trachealmuskulatur den bronchodilatatorischen Effekt von Clenbuterol und den in der Humanmedizin angewandten Substanzen Salbutamol und Terbutalin nachweisen. Bei allen drei Wirkstoffen kam es zu einer vollständigen Relaxation. Clenbuterol wies zusätzlich eine höhere Affinität für vorhandene Adrenozeptoren auf. Darüber hinaus kommt Clenbuterol eine bronchomukotropische Wirkung zu, die durch eine Stimulation der Becherzellen möglich wird (Dixon, 1992). Hinzu kommt die Erhöhung des mukoziliären Schleimbildungsumsatzes, was indirekt auf eine Bronchodilatation zurückzuführen ist, die durch eine Dehnung und Verdünnung der Mukusschicht zu einer Erhöhung der ziliaren Aktivität führt (Dixon 1992). Turgut und Sasse (1989) konnten durch Tusche-Marker, die im Mukus kurz vor der Aufzweigung der Hauptbronchien RAO kranker und gesunder Tiere platziert wurden, zeigen, dass sich nach intravenöser Clenbuterol Applikation (0,8µg/kg KM) die mukoziliäre Transportrate und der Clearance Index signifikant erhöhten. Bestätigt wurde dies auch durch Kiely und Jenkins (1985), die mittels einer nichtinvasiven Radioaerosoltechnik bereits nach einmaliger i.v. Gabe eine erhöhte Clearance Rate festgestellt haben. Ferner verfügt Clenbuterol über eine antiinflammatorische Wirkung, da es stabilisierend auf Mastzellen wirkt und somit die Synthese und Freisetzung von Histamin verhindert (Dixon, 1992). Die entzündungshemmende Eigenschaft konnten unter anderem Laan et al. (2006) in ihrer Studie nachweisen. An 7 RAO 16 Pferden Literaturübersicht wurde nach vorrausgehender dreitägiger intravenösen Clenbuterolbehandlung (0,75µg/kg KM i.v. b.i.d.) bzw. einer Verabreichung isotonischer Kochsalzlösung ein provokativer Inhalationstest mit Lipopolysacchariden, Heustaubsuspension und mit Antigenen von Aspergillus fumigatus durchgeführt. Bei der Clenbuterolgruppe fiel gegenüber der Placebogruppe neben einer Verbesserung der Lungenfunktion eine signifikant verringerte Anzahl an eingewanderten neutrophilen Granulozyten in der BAL Flüssigkeit auf. Auch eine verringerte Expression verschiedener proinflammatorischer Zytokine und Chemokine in den Alveolarmakrophagen wurde festgestellt. Van den Hoven (2006) konnte ebenfalls bestätigen, dass die durch Lipopolysaccharide induzierte IL 10 mRNA Expression durch Clenbuterol unterdrückt wird. In einigen Studien wurde infolge einer alleinigen Clenbuterol Behandlung von RAO Patienten eine Verbesserung der Lungenfunktion festgestellt. So zeigten Deegen und Klein (1987) bei 11 von 20 an RAO leidenden Ponys eine Verbesserung der dynamischen Compliance um 15% 15 Minuten post Clenbuterol Verabreichung. Kreime (1981) konnte nach 20 Minuten eine hochsignifikante Verbesserung der dynamischen Compliance und des Atemwegswiderstandes verzeichnen. Auch eine signifikante Erniedrigung der intraösophagialen Druckdifferenz konnte 30 und 60 Minuten nach einer i.v. Gabe beobachtet werden (Sasse, 1988). Bei gesunden Pferden wurde hingegen nach Verabreichung der einfachen, zweifachen und halben Menge der therapeutischen Dosierung keine Veränderung der Lungenfunktion bemerkt (Derksen et al. 1987). Die Werte des Atemzugvolumens, der Atemfrequenz und der Fluss- und Druckdifferenz blieben auch nach Belastung auf dem Laufband und vorheriger i.v. Clenbuterol-Gabe unverändert (Slocombe et al. 1992). Diese Ergebnisse lassen sich dadurch erklären, dass bei gesunden Tieren, bei denen kein Bronchospasmus vorliegt, eine medikamentös hervorgerufene Bronchodilatation keinen Effekt haben kann. Zudem werden bei körperlicher Anstrengung ohnehin endogene Katecholamine frei, die zu einer maximalen Stimulation der Atemwegsrezeptoren führen. Kearns und McKeever (2002) stellten allerdings bei Pferden, die über 8 Wochen entweder ausschließlich 2x tägl. 2,4µg/kg KM Clenbuterol (CLEN) erhielten oder zusätzlich trainiert wurden (CLENEX), eine reduzierte aerobe Kapazität fest. Literaturübersicht 17 Nach einem Stufentest war in der CLENEX Gruppe der maximale Sauerstoffverbrauch (O2max) um 6,2% verringert und in beiden Gruppen war im Vergleich zu den Kontrollgruppen der Erschöpfungszustand schneller erreicht. 2.3.2.2 Dosierung Nach Herstellerempfehlung sollte Clenbuterol zweimal täglich oral über einen Zeitraum von 10-14 Tagen in einer Dosierung von 0,8µg Clenbuterolhydrochlorid pro Kilogramm Körpergewicht verabreicht werden. Die Wartezeit von als Broncholytikum zugelassenen Präparaten für essbares Gewebe liegt bei 28 Tagen. Allerdings wird in manchen Studien eine höhere Dosierung propagiert. Erichsen et al. (1994) untersuchten beispielsweise an 239 RAO erkrankten Pferden während einer 10-tägigen oralen Behandlung mit Clenbuterol der einen Gruppe und einer bis zum 30. Tag fortgeführten Behandlung bei der zweiten Gruppe, bei der die Dosierung beginnend mit 0,8 µg/kg KM bis zum Wirkungseintritt bis zu 3,2 µg/kg KM gesteigert wurde, die Verbesserung der „overall heaveness rating“ (OHR). OHR fasst 5 klinische Parameter zusammen, um eine Einteilung in verschiedene Schweregrade der RAO zu gewährleisten. Allerdings konnte nur bei 25% der Probanden ein Wirkungseintritt bereits bei 0,8 µg/kg KM verzeichnet werden. Bei 20% handelte es sich um therapieresistente Fälle. Bei den übrigen, insbesondere bei den höchstgradig erkrankten Tieren, stellte sich ein Behandlungserfolg erst bei der Höchstdosis ein. Auch Plumb (1999) und Löscher (1999) befürworten eine stufenweise Erhöhung der Dosierung bei fehlendem Wirkungseintritt. Beginnend mit 0,8µg/kg KM 2x tägl. über 3 Tage. Falls keine Besserung eintritt soll jeweils für 3 Tage auf 1,6µg/kg KM, 2,4µg/kg KM und 3,2µg/kg KM 2x tägl. erhöht werden. Sollte daraufhin noch keine Besserung eintreten, sollte auf das Fortfahren der Therapie verzichtet werden. Die Behandlungsdauer liegt bei 30 Tagen. Unerwünschte Nebeneffekte wie Schwitzen, Muskeltremor und Tachykardie wurden laut Autoren auch bei einer Dosierung von 3,2µg/kg KM nur bei 7% der untersuchten Tiere beobachtet. Mögliche Auswirkungen echokardiographische Parameter wurden dabei jedoch nicht untersucht. auf 18 Literaturübersicht 2.3.2.3 Tokolytische Wirkung von Clenbuterol Durch die selektive Bindung von Clenbuterolhydrochlorid an β2-Rezeptoren der Zellmembranen uteriner glatter Muskelzellen und nachfolgender Erschlaffung des Uterus kann in fast allen Trächtigkeitsstadien mit der Applikation eine Abnahme des Uterustonus und der Kontraktilität des Uterus erreicht werden (Boening u. Leendertse 1993). Einsatz findet es daher bei Uterusverlagerungen und- torsionen sowie bei einem drohenden Abort, bei der Durchführung einer Sectio caesare, einer Fetotomie oder aufgrund seiner erweiternden Wirkung auf die weichen Geburtswege vor der Geburt, auch bei der Korrektur verschiedener Stellungs- und Haltungsanomalien (Kroker,1999; Löscher, 1999). 2.3.3 Illegale Anwendung und Repartitioning Effekt Clenbuterol wurde allerdings in der Vergangenheit nicht nur zu therapeutischen Zwecken genutzt, sondern aufgrund seiner antikatabolen Wirkung als Maststeigerungsmittel bei lebensmittelliefernden Tieren und als Dopingmittel vor allem von Frauen im Hochleistungssport missbraucht, da es im Gegensatz zu androgenen Steroiden nicht über den unerwünschten Nebeneffekt der androgenen Wirkung verfügt, aber trotzdem eine Erhöhung des Muskelansatzes bei gleichzeitiger Verminderung des Fettansatzes gewährleistet. Dies lässt sich durch das Prinzip der Umverteilung (Repartitioning) der Nährstoffauswertung vom Fettzum Muskelgewebe erklären, da Clenbuterol einerseits die Fettsäurenbildung hemmt und die Lipolyse fördert und andererseits den Muskelproteinabbau hemmt sowie die Proteinsynthese steigert (MacLennan u. Edwards, 1989). Bekannt ist auch, dass Clenbuterol zu einer Verschiebung von langsam (Typ I) zu schnell (Typ II) kontrahierenden Muskelfasern und zu einer Querschnittvergrößerung der Muskulatur führt, was eine Veränderung der Kontraktilität mit sich bringt (Zeman et al., 1988). Ratten, die über 14 Tage mit 2mg/kg KM s.c. behandelt wurden, wiesen ein erhöhtes Körpergewicht, speziell auch der untersuchten Muskelgruppen (gastrocnemius-, plantaris-, soleus- Muskelkomplex), sowie eine erhöhte Muskelkraft und Verkürzungsgeschwindigkeit auf. Auch hier war eine Verschiebung von Typ I MHC (Myosin heavy chain) zu Typ II MHC Muskelfasern zu erkennen. Als Ursache ist eine Hypertrophie beider Muskelfasertypen zu nennen, was den Gedanken, Clenbuterol bei Muskelverlust Literaturübersicht 19 oder Dysfunktion therapeutisch einzusetzen, unterstützt (Dodd et al., 1996). In der Fleischindustrie versucht man hingegen zum einen durch die wirkstoffbedingte verbesserte Futterverwertung die Produktionskosten zu senken und zum anderen durch den erhöhten Magerfleischanteil eine bessere Einstufung des Schlachtkörpers zu erzielen (Hanrahan et al., 1987). Um die gewünschten Effekte zu erzielen ist allerdings ein Vielfaches der Dosierung, welche zur Therapie respiratorischer Leiden eingesetzt wird, notwendig (Dave et al., 1998; Smith, 1997b; Elliott et al. 1993b). Da das β₂-Sympathomimetikum aber auch mit erheblichen Nebenwirkungen behaftet ist, und nicht nur bei der direkten Aufnahme von hohen Dosen vor allem bei Kälbern aufgrund enormer initialer Kreislaufeffekte zu Todesfällen geführt hat, kann es selbst beim Verzehr von Clenbuterol belastetem Fleisch durch den Menschen zu Intoxikationserscheinungen wie Muskeltremor, Muskelschmerzen, Tachykardie, Kopfschmerzen, Schwindelgefühl und Nervosität kommen (Hahnau u. Julicher, 1996). Aus diesem Grund sind innerhalb der EU seit 1996 β-Sympathomimetika mit anaboler Wirkung bei lebensmittelliefernden Tieren für alle Anwendungsgebiete verboten, ausgenommen ist die Induktion der Tokolyse bei Rindern sowie die Behandlung von Atemstörungen bei Equiden (Richtlinie 96/22/EG des Rates vom 29. April 1996). 2.3.4 Kardiale Wirkung von Clenbuterol Die kardiale Stimulation ist die wichtigste unerwünschte Begleiterscheinung bei der Verwendung von β₂-Sympathomimetika. Indirekt verursacht durch die reflektorische Vasodilatation oder direkt durch die Freisetzung von Noradrenalin über eine Stimulation präsynaptischer β₂-Rezeptoren oder bei hohen Dosen auch durch die β₁-Restwirkung, zählen Tachykardien zu erwähnenswerten Nebenwirkungen. Auch Arrhythmien infolge heterotroper Erregungsbildung und Angina pectoris-Anfälle sind beschriebene Folgen einer Clenbuterol Aufnahme (Löscher u Frey, 2002). Aufgrund kontrovers diskutierter Effekte auf die Skelettmuskulatur und die Herzfunktion sind β₂-Sympathomimetika, insbesondere Clenbuterol, Gegenstand vieler Studien (Moore et al., 2008; Soppa et al., 2008; Jimmy et al., 2002). 20 Literaturübersicht In der Humanmedizin stellt der kombinierte Einsatz von „Ventricular assist devices“ (VAD) und Pharmaka wie Clenbuterol bei kongestivem Herzversagen einen wichtigen Forschungsbereich dar (Miller et al., 2006; Rose et al., 2001). Bei einem VAD handelt es sich um ein ventrikuläres Unterstützungssystem, bei dem im Gegensatz zu einem kompletten Herzersatz mit einem Kunstherzen (total artificial heart = TAH) das Patientenherz belassen wird. Unterschieden wird zwischen dem am häufigsten eingesetzten linksventrikulären Unterstützungssystem (LVAD), dem bei erhöhtem Pulmonalarterienwiderstand notwendigen rechtsventrikulären (RVAD) und einem biventrikulären Unterstützungssystem (BiVAD). Eine Indikation besteht einerseits notfallmäßig zur Überbrückung bis zu einer Herztransplantation („bridge-to-transplantation“), bei kardialer Dekompensation einer dilatativen oder ischämischen Kardiomyopathie oder bei einem Herzversagen an der Herz-Lungenmaschine (Emma et al., 2006). Andererseits kann ebenso ein permanenter Herzersatz als Alternative zur Herztransplantation bei beispielsweise nicht transplantablen, alten Patienten als „destination therapy“ oder auch die Explantation des Unterstützungssystems als „bridge-to-recovery“ z.B. nach einer Myokarditis ein mögliches Therapiekonzept darstellen (Rose et al., 2001). Im Verlauf einer ventrikulären Dysfunktion kommt es zu einer Veränderung auf molekularer, zellulärer, biochemischer und struktureller Ebene des Myokards, was zu einer veränderten Geometrie und myokardialen Architektur führt, dem so genannten „Remodeling“ (Lowes et al., 2002; Swynghedauw, 1999; Pfeffer u. Braunwald, 1990). Dafür charakteristisch ist eine Hypertrophie der Kardiomyozyten, die sich vorrangig in einer Zunahme der Zelllänge im Verhältnis zur Zellbreite äußert (Onodera et al., 1998). Assoziiert damit sind Mutationen in der Genexpression für zytoskelettale und nichtzytoskelettale Proteine, zu denen Calciumkanalregulierende Proteine, metabolische Enzyme, Ionenkanäle, Zytokine und an der Apoptose beteiligte Enzyme zählen. Eine Dysfunktion der Kardiomyozytenkontraktilität ist eine Folge dieser Veränderungen (Houser u. Lakatta, 1999). Das Remodeling wird außerdem durch eine erhöhte Matrix Metalloproteinasen (MMPs) Expression, wie es durch verschiedene kardiovaskuläre Erkrankungen (Myokardinfarkt, dilatative Kardiomyopathie oder linksventrikulärer Hypertrophie) hervorgerufen wird, erleichtert. Dies verursacht eine Veränderung der extrazellulären Matrix (Barton et al., 2002). Auch eine erhöhte Kollagenablagerung im betroffenen Myokard ist zum einen auf eine Literaturübersicht 21 erhöhte Synthese und zum anderen auf einen verringerten Abbau zurückzuführen, wobei das MMP/TIMP (inhibitorische Matrix Metalloproteinasen) System eine zentrale Rolle spielt (Peterson et al., 2001). Auch die Apoptose wird beim Remodeling Prozess, insbesonders beim Übergang von kardialer Hypertrophie zum finalen Herzversagen betont (Birks et al., 2001). Da es sich allerdings beim kardialen Remodeling um einen bidirektionalen Prozess handelt, ist ein „Reverse Remodeling“ von einem einstigen pathologischen Zustand in einen Prozess der Ausheilung und Normalisierung möglich (Barbone et al., 2001). Morphologisch betrachtet ist dieses „Reverse Remodeling“ mit einer Reduktion des Zelldurchmessers, des Zellvolumens und einer Abnahme des Längen/Breiten-Verhältnisses der Kardiomyozyten vergesellschaftet (Bruckner et al., 2001; Zafeiridis et al., 1998). Hinzu kommt eine abnehmende Freisetzung der Peptidhormone ANP aus den Myozyten des Herzvorhofs (atriales natriuretische Peptid) und BNP (brain natriuretisches Peptid) aus den Ventrikeln (Altemose et al., 1997) sowie eine geringere Anfälligkeit gegenüber Apoptose (Milting et al., 1999). Ebenso Zeichen für eine Wiederherstellung ist die Downregulation von MMPs, eine Reduktion der Fibrosierung (Bruckner et al., 2001; Li et al., 2001) und der myokardialen TNFαExpression (Torre-Amione et al., 1999) sowie eine Funktionsverbesserung der myokardialen Mitochondrien (Lee et al., 1998). Einen positiven Effekt auf die Entzündungsmediatoren, insbesondere eine Abschwächung von Interleukin, konnten Goldstein et al. (1997) nachweisen. Auf funktioneller Ebene kommt es zu einer Verbesserung der Kontraktilität der Myozyten und des Moyokards und zu einer allgemeinen Verbesserung der kardialen Leistung (Hetzer et al., 2000). Nun wird zwar bei der alleinigen Verwendung eines VAD ein strukturelles Remodeling und eine funktionelle Verbesserung des Herzens, was eine Explantation des Unterstützungssystems bei 5-24% der Patienten erlaubt, beschrieben, jedoch wird dabei von einer hohen Rezidivrate ausgegangen (Dandel et al., 2005). Um die Erfolgsquote zu erhöhen, hat man eine Kombinationstherapie (Harefield protocol) mit Arzneimitteln wie β-Blocker, ACE-Hemmer, Angiotensin-1 Rezeptor Antagonisten und Aldosteronantagonisten, die fähig sind das „reverse remodeling“ zu steigern, entwickelt. Ein maximaler Effekt konnte allerdings mit dem β₂-Rezeptor Agonisten Clenbuterol erreicht werden, der unter anderem sowohl für die 22 Literaturübersicht Induktion einer kardialen Hypertrophie als auch für die Effekte auf die skelettale Muskelmasse und Funktion bekannt ist (Yacoub, 2001; Yacoub et al., 2001). Mit einer begleitenden zweistufigen pharmakologischen Therapie versucht man zunächst in der ersten Stufe durch die Verabreichung von Lisinopril (ACEHemmer), Carvedilol (β-Blocker), Spironolacton (Aldosteronantagonist) und Losartan (AT₁-Antagonisten) eine maximale Reduzierung des linksventrikulären diastolischen Durchmessers zu erreichen und diesen Zustand für 2 Wochen aufrechtzuerhalten, um dann in der zweiten Stufe mit der Clenbuterol Applikation mit einer Initialdosis von 40µg 2x tägl. zu beginnen. Die Dosis wird im Folgenden auf 3x tägl. 40 µg erhöht, um schließlich eine Dosierung von 700 µg 3x tägl. zu erreichen. Eine Anpassung in der Dosierung wird erforderlich, wenn die Herzfrequenz über 100 Schläge pro Minute ansteigen sollte. Von Bedeutung ist, dass während der Clenbuterol Gabe weiterhin kontinuierlich ein selektiver β₁Blocker verabreicht wird, um die Negativwirkungen einer möglichen β₁ Stimulation zu minimieren, zu denen neben einer Herzfrequenz- und Blutdruckerhöhung auch eine pathologische Hypertrophie mit Fibrose und Apoptose zählt (Zaugg et al., 2000). Erstrebenswert ist es dabei mit Hilfe von Clenbuterol eine physiologische kardiale Hypertrophie, wie sie durch intensives körperliches Training erreicht wird, zu induzieren (Bersohn, 1977), um letztlich durch eine Verbesserung der ventrikulären Funktion und einer reduzierten Wandspannung (Fazio et al., 1996) eine Explantation des Systems zu ermöglichen. Auch der durch Clenbuterol hervorgerufene Skelettmuskelzuwachs ist bei den häufig kachektischen Patienten von Vorteil (Jimmy et al., 2003). Emma et al. (2006) konnten nach 320+/-186 Tagen nach der Implantation mit kombinierter Arzneimitteltherapie eine Explantation des Unterstützungssystems bei 11 von 15 Patienten verzeichnen. 88,9% davon waren auch nach 4 Jahren rezidivfrei und ihre Lebensqualität wurde nach einem Scoresystem als nahezu normal eingestuft. Folglich wird die Kombinationstherapie als erfolgsversprechende Behandlungsmethode bei Herzinsuffizienz im Endstadium angesehen (Jimmy et al., 2003). Bekannt ist unter anderem, dass eine chronische mechanische Entladung eine linksventrikuläre Atrophie induziert, welche die funktionelle Wiederherstellung mit Hilfe eines LV-assist device erschwert. In einem Nagermodell, in dem die mechanische Entladung durch eine heterotrope Herztransplantation in transgenen Mäuse nachgestellt wurde, konnte durch eine Literaturübersicht 23 14-tägige Clenbuterol Applikation (2mg/kg KM) zumindestens eine reduzierte Apoptoserate nachgewiesen werden (Tsuneyoshi et al., 2005). Bei einer durch eine Ligation der linksseitigen Koronararterie induzierten linksventrikulären Dysfunktion wurde nach 6 Wochen eine reduzierte linksventrikuläre Ejektionsfraktion (LVEF), ein erniedrigtes LV fractional shortening (FS), eine LV-Wandverdünnung und eine LV-Ventrikeldilatation beobachtet. Bei Tieren die gleichzeitig mit 2mg/kg KM Clenbuterol behandelt wurden konnte eine um 16% erhöhte LVEF, eine um 6% verbesserte FS und eine Dickenzunahme der posterioren Wand um 20% verzeichnet werden (Soppa et al., 2008). Viele Studien berichten allerdings auch über eine Reduktion der kardialen Funktion und über potentielle Kardiomyopathien infolge einer Clenbuterol Applikation (Moore et al., 2008; Burniston et al., 2007; Sleeper et al., 2002; Suzuki et al., 1997). Wie der weniger selektive β-Adrenorezeptor Agonist Isoprenalin, ist auch Clenbuterol in der Lage eine Nekrose bzw. Apoptose der Kardiomyozyten und der Myozyten des M. soleus von Laborratten selbst nach einmaliger Injektion (5mg/kg KM) zu induzieren. Die auftretende Nekrose ist nicht einheitlich sondern überwiegend im linken Subendokard vorzufinden, mit den Höchstwerten im Apexbereich. Der Untergang der Kardiomyozyten wird durch eine infolge von Clenbuterol hervorgerufener Neuromodulation des sympathischen Systems und einer Stimulation der kardialen β₁-Adrenorezeptoren vermittelt (Burniston et al, 2005; Burniston et al. 2002). Burniston et al. (2007) betonen eine Dosisabhängigkeit, wodurch eine Separierung der erwünschten kardialen Hypertrophie von unzuträglichen myotoxischen Effekten ermöglicht wird. Dabei wurden Ratten über 14 Tage unterschiedliche Dosen Clenbuterol (1µg, 10µg, 100µg, 1mg/kg KM) zugeführt und der Muskelproteingehalt, der Myofibrillenquerschnitt sowie der Myozytentod des Herzens, des Diaphragmas und der Mm. Soleus, plantaris und tibialis anterior ermittelt. Der Proteingehalt stieg dabei signifikant bei allen Gruppen die ≥10µg/kg erhielten. Bei einer Dosierung von 1µg/kg konnte hingegen kein signifikanter anaboler Effekt erzielt werden. Bei einer Dosierung von 1µg/kg und 10µg/kg noch ausbleibend, konnten mittels immunhistochemischen Untersuchungen bei Dosen ≥100µg/kg sowohl eine Apoptose als auch eine Nekrose der Myozyten nachgewiesen werden. Der erhöhte Kollagengehalt im linksventrikulären Subendokard bei hohen verabreichten Dosen von Clenbuterol (100µg, 1mg/kg KM) wird als reperative 24 Literaturübersicht Fibrose resultierend aus dem Myozytentod erklärt. Aufgrund der potentiellen Gefahr eine Nekrose oder Apoptose auszulösen folgern die Autoren einen limitierten Einsatz des β₂-Agonisten zu therapeutischen Zwecken (Burniston et al., 2007). In einer Studie von Moore et al. (2008) wurde der kardiale Effekt von Clenbuterol bei Mäusen mittels echokardiographischen und histologischen Untersuchungen ermittelt. Dabei konnten schon bei einer Dosierung von 2,4µg/kg KM über 7 Tage funktionelle und strukturelle Veränderungen beobachtet werden. Bereits nach einer Woche kam es zu einer linksventrikulären Massenzunahme um 15%. Herzfrequenz, kardialer Output und Ejektionsfraktion waren im Vergleich zur Kontrollgruppe unverändert, allerdings zeigte sich beim Herzultraschall in einem standardisierten Schnitt neben einem um 16% vergrößerten linken Atrium auch eine linksventrikuläre posteriore Wanddickenzunahme um 10%, eine Erhöhung des linksatrialen Drucks (E/Ea) um 22% sowie ein um 11% bzw. 22% vergrößertes linksventrikuläres systolisches und diastolisches Volumen. Eine verlängerte isovolumetrische Relaxationszeit (IVRT) um 23% war ebenfalls messbar. Zudem wurde histologisch ein erhöhter linksventrikulärer extrazellulärer Kollagengehalt ermittelt, wobei die ventrikuläre Fibrosierung von einer veränderten diastolischen Funktion begleitet war, die sich durch ein reduziertes Verhältnis von Ee/Aa um 45% im Gewebedoppler darstellen ließ. Insgesamt lassen die Messwerte darauf schließen, dass die Clenbuterol Applikation in der gewählten Dosierung zu einer erhöhten Rigidität und zu einer reduzierten Dehnbarkeit des Herzmuskels führt, woraus eine diastolischen Dysfunktion resultieren kann. Auch bei Ratten wurde infolge einer 10-tägigen Verabreichung des β₂-Agonisten (2mg/kg KM) eine Gewichtszunahme des Herzens und eine Querschnittsvergrößerung der Muskelfasern, unter anderem im linken Ventrikel, verzeichnet. Auffällig war darüber hinaus eine Abnahme der Kapillardichte im linken Herzen sowie in allen Skelettmuskeln, was zu einer reduzierten Sauerstoffversorgung und somit zu einer schnelleren Ermüdung führte (Suzuki et al., 1997). Für das Pferd existieren bisher keine histopathologischen Daten für den Einsatz von Clenbuterol. Die kardiale Funktion infolge einer Langzeitapplikation wurde allerdings von Sleeper et al. (2002) echokardiographisch untersucht: 20 Pferde erhielten über 8 Wochen entweder ausschließlich 2x tägl. 2,4µ/kg Clenbuterol Literaturübersicht 25 bzw. wurden zusätzlich einem Trainingsprogramm unterzogen. Bei allen Pferden wurde zu Beginn und am Ende der Studie eine zweidimensionale Echokardiographie und eine M-Mode Untersuchung durchgeführt. Auffällig war bei den Tieren beider Gruppen insbesondere ein nach körperlicher Anstrengung um 24%-39% vergrößerter Aortenwurzeldurchmesser, sowie ein signifikant vergrößerter enddiastolischer und endsystolischer Durchmesser, aufgrund dessen vermutlich sofort nach dem Training auch ein erhöhtes Schlagvolumen und ein erhöhtes kardiales Output messbar war. Eine Dickenzunahme des enddiastolischen interventrikulären Septums und der linksventrikulären freien Wand war ebenfalls zu verzeichnen. Die Autoren betonen vor allem infolge der festgestellten Veränderungen das Risiko einer akuten Aortenwurzelruptur, insbesondere bei Sportpferden. In einer vergleichbar aufgebauten Studie konnte in der mit Clenbuterol behandelten Pferdegruppe unmittelbar nach Belastung eine erhöhte Herzfrequenz, ein erhöhter pulmonalarterieller Druck sowie ein erhöhter rechtsventrikulärer Druck gemessen werden, was einen negativen Einfluss von Clenbuterol auf die Erholungswerte nach einer Belastung wiederspiegelt (Kearns et al., 2002). In Bezug auf die Gewebeverteilung von Clenbuterol wurden bei Pferden nach einer 14-tägigen oralen Behandlung in einer Dosierung von 1,6µg/kg KM neben Leber (16,21ng/g), Lunge, Nieren und Bronchien im linken Ventrikel (4,99ng/g) vergleichsweise höhere Gewebekonzentrationen als im rechten Ventrikel (2,08ng/g) nachgewiesen (Soma et al., 2004). Dies korreliert mit den histopathologischen und echokardiographischen Ergebnissen anderer Clenbuterolstudien (Moore et al., 2008; Burniston et al. 2007; Burniston et al, 2005; Burniston et al. 2002). Diese widersprüchlichen Ergebnisse deuten einerseits auf einen erfolgsversprechenden Einsatz von Clenbuterol hin, betonen andererseits aber auch die möglichen toxischen Wirkungen auf das Myokard, insbesondere bei hoher Dosierung und/oder chronischer Anwendung. 26 3. Literaturübersicht Kardiale Hypertrophie Die Hypertrophie des Herzens stellt einen Anpassungsmechanismus des Myokards an erhöhte hämodynamische Belastung über einen längeren Zeitraum dar, einerseits verursacht durch physiologische Stimuli wie Training, postnatales Wachstum oder Schwangerschaft und andererseits durch pathologische Zustände, wie Hypertension und Klappeninsuffizienzen. Der hämodynamische Overload resultiert in einer mechanischen Belastung des Herzens, was zu einer Dehnung der Myozyten führt und eine Genexpression von kardialen Wachstumshormonen induziert (Catalucci et al., 2008). Es kommt zu einer Vergrößerung der Einzelzellen, was insgesamt zu einer Vergrößerung des Organs und zu einer Erhöhung des physiologischen Herzgewichtes führt. 3.1 Pathologische Hypertrophie Herzerkrankungen stellen eine häufige Todesursache in den westlichen Industrienationen dar. Für das Auftreten einer Herzinsuffizienz ist eine linksventrikuläre Hypertrophie ein wichtiger Prädiktor (Ghali et al., 1992). Die kardiale Hypertrophie stellt zunächst eine physiologische Antwort auf eine erhöhte hämodynamische Belastung dar. Die Arbeitsleistung des Herzens überschreitet dabei die für die normale Muskelmasse des Herzens typische Herzarbeit. Eine Hypertension bzw. eine Aortenstenose führen zu einem vergrößerten Kammerdurchmesser und/oder einem erhöhten Druck, was zu einer erhöhten Wandspannung führt. Um wieder eine normale Wandspannung zu erreichen, kommt es nach dem Gesetz von Laplace (Burton, 1957) zu einer Herzwandverdickung (konzentrische Hypertrophie). Aorten- und Mitralklappeninsuffizienzen, die zu einer erhöhten Volumenbelastung führen, erfordern zur Kompensation neben einer Wanddickenzunahme eine gleichzeitige Vergrößerung des Ventrikels (exzentrische Hypertrophie). In dieser Phase der Kompensation ist das Verhältnis von Herzmuskelmasse zu Herzarbeit trotz des belastungsinduzierten Herzwachstums ausgeglichen. Im fortgeschrittenen Stadium ist ein Ausgleich nicht mehr möglich, das Herz dilatiert progredient und ist nicht mehr in der Lage ein normales Herzzeitvolumen zu fördern, was schließlich im Herzversagen endet (Catalucci et al., 2008). Literaturübersicht 27 In der Vergangenheit wurden viele Tierstudien zur experimentellen Induktion einer Herzhypertrophie vor allem an Ratten durchgeführt. Zum Einsatz kamen dabei eine Konstriktion der Aorta ascendens oder Pulmonalarterie sowie körperliche Aktivität in Form von Schwimm- oder Lauftraining. Auch mit bestimmten Pharmaka konnten unterschiedliche Formen der Hypertrophie provoziert werden (Dorn et al., 1994; Kaplan et al., 1994; Weinberg et al., 1994; Hickson et al., 1979). Es ist bekannt, dass auch eine chronische Drucküberlastung zu einer ventrikulären Dysfunktion führt. Früh wird eine diastolische Dysfunktion durch eine Verschlechterung der myokardialen Relaxation bzw. durch eine Versteifung des Herzmuskels (Compliancestörung) deutlich. Hierfür wird unter anderem eine herabgesetzte Zahl von intrazellulären Calcium-Kanal Proteinen, vor allem von SERCA2a (Sarcoplasmic/endoplasmic reticulum calcium ATPase = Calciumpumpe des sarcoplasmatischen und endoplasmatischen Reticulums) und von PLB (Phospholamban) welche die Ca²+ Homeostase regulieren, verantwortlich gemacht. Eine reduzierte Expression korreliert mit der Schwere der Hypertrophie und einer Entwicklung von einer kompensierten Herzinsuffzienz zum Herversagen (Kiss et al., 1995; de la Bastie et al., 1990). Auch im Versuchsaufbau von Wong et al. (1997) konnte dies bei einer hochgradigen Hypertrophie von >55% mit einer deutlich reduzierten Expression von SERCA2a mRNA bestätigt werden. Eine Hypertrophie (>50%) war zudem mit einem signifikanten Anstieg der Kollagenkonzentration assoziiert. Im pathologisch hypertrophierten Herzen zeigt sich außerdem ein Isoformen-switch der kontraktilen Proteine von der adulten α-MHC (α-myosin heavy chain) zur fetalen β-MHC (β-myosin heavy chain) Isoform. Das Verhältnis von β-MHC zur gesamten MHC mRNA Expression war bei den hypertensiven Ratten signifikant erhöht (Wong et al., 1997). Zur Beurteilung der linksventrikulären Funktion wurde das Herz entnommen und der linksventrikuläre Druck mittels eines intraventikulären Ballons gemessen. Das Verhältnis von maximaler Druckentwicklung zu dem gerade bestehenden Druck [(dP/dtmax)/P] als Maß für die systolische Funktion war bei der hochgradigen Hypertrophie signifikant erniedrigt. Ebenso war das diastolische Druck-Volumen Verhältnis (dP/dV) als Zeichen für eine zunehmende Versteifung des Herzmuskels reduziert. Entsprechende Ergebnisse wurden auch durch eine dreiwöchige Verabreichung 28 Literaturübersicht von Isoproterenol, einem β₁- und β₂-Agonisten, das bekannt ist eine pathologische Hypertrophie zu induzieren, erzielt (Wong et al., 1998). Eine Hypertrophie, eine interstitielle Fibrose und auch eine Myozytennekrose, konnten Benjamin et al. (1989) durch den β-Agonisten auslösen. 3.2 Physiologische Hypertrophie Im Gegensatz zu einer pathologischen Herzhypertrophie kommt es beispielsweise bei Sportarten, die auf Hochleistungsniveau über einen längeren Zeitraum betrieben werden, zu physiologischen Adaptionsmechanismen des Herzens, was gemeinhin als „Sportlerherz“ bezeichnet wird (Rich et al., 2004; Shapiro, 1997). Um den Anforderungen einer erhöhten Skelettmuskelarbeit gerecht zu werden, bedarf es einer Erhöhung des kardialen Outputs (Catalucci et al., 2008). Um das zu gewährleisten, kommt es zu einer Modifizierung der ventrikulären Struktur. Infolge einer symetrischen, homogenen Verbreiterung der Herzwände und einer Vergrößerung des linksventrikulären enddiastolischen Ventrikeldurchmessers kommt es zu einer Zunahme der linksventrikulären Masse bei physiologisch bleibender Ventrikelkonfiguration; das kritische Herzgewicht wird dabei nur selten überschritten (Pelliccia, 2000; Shapiro, 1997). Diese und zusätzliche molekulare und biochemische Veränderungen gewährleisten eine verbesserte funktionelle Leistungsfähigkeit mit größerem Schlagvolumen, erhöhtem Herzminutenvolumen, erhöhten Sauerstoffangebot und verbesserter Kontraktilität (Raskoff et al., 1976). Die physiologische Organisation der Sarkomere sowie eine normale Expression der kardialen Gene bleiben erhalten. Auf histologischer Ebene bleibt das Herzparenchym vom Sportlerherz physiologisch strukturiert und es kommt im Unterschied zur pathologischen Hypertrophie nicht zu einer Zellhyperplasie, einer Kollagenzunahme oder einer interzellulären Fibrose. Eine erhöhte Apoptoserate ist ebenfalls nicht zu verzeichnen (Pelliccia et a., 1997; Medugorac, 1980). Eine Hypertrophie der Kardiomyozyten, eine Muskelfaserverlängerung sowie eine Vermehrung der Mitochondrien, Endothelzellen und Kapillaren kann jedoch beobachtet werden (Weber, 1993). Colan (1997) weist auf funktionelle Veränderungen wie eine verminderte linksventrikulären Kontraktiongeschwindigkeit in der Wandspannung, Systole und auf Auswurffraktion in Folge eines verminderten Afterloads hin. eine erhöhte eine gesteigerte Literaturübersicht 29 Untersucht wurde in der Vergangenheit auch die kardiale Wirkung von endogenen Katecholaminen, welche in Folge von Stress, neurohumeralen Faktoren und auch als Reaktion auf mechanische Belastung ausgeschüttet werden und zu einer Erhöhung der Herzfrequenz und Kontraktilität führen (Yamazaki et al., 1995). Infolge einer subhypertensiven Norepinephrin Infusion über 63 Wochen konnte an Hunden eine linksventrikuläre Hypertrophie ohne eine sich gleichzeitig entwickelnde Drucküberlastung gezeigt werden (Laks et al., 1973). Morgan et al. (1991) demonstrierten, dass eine erhöhte sympathische Aktivität bei überwiegend isometrischen Sportarten für die Induktion einer physiologischen Hypertrophie verantwortlich ist. Darüber hinaus werden unterschiedliche Agenzien wie Thyroxin, Wachstumshormone, Insulin-like growth factor-1 (IGF1) oder auch Clenbuterol in vielen Studien zur Induktion einer physiologischen Hypertrophie angewendet (Catalucci et al., 2008; Tivesten et al., 2000). Petrou et al. (1995) induzierten an Ratten, denen über einen Zeitraum von 5 Wochen 1 x tägl. 2µg/g KM Clenbuterol verabreicht wurde, eine moderate kardiale Hypertrophie (18-20%). Die RNA-Analyse ergab dabei eine erhöhte Expression der m-RNA für den atrialen natriuretischen Faktor, ohne gleichzeitigen Anstieg der schweren β- Myosin Ketten (β-MHC) und des skelettalen α-Aktin, was charakteristische Merkmale für eine physiologische Hypertrophie sind. Die Induktion einer physiologischen kardialen Hypertrophie durch Clenbuterol in Hinblick auf Funktion, Struktur und Genexpression konnte auch Wong (1998) bei Ratten nach dreiwöchiger subkutanen Applikation von täglich 2µg/g KM Clenbuterol zeigen. Als Positivkontrollen wurden Thyroxin und Isoproterenol zur pathologischen Hypertrophieinduktion herangezogen. Die Tiere wiesen nach der Behandlung von Clenbuterol, ähnlich wie bei Tyroxin, einen vergrößerten linksventrikulären Massenindex von 26,3+/-2,9% auf. Isoproterenol verursachte mit 42,8+/-3,8% den höchsten Grad an Hypertrophie. Die durch Clenbuterol induzierte Hypertrophie zeigte keine signifikante Erhöhung in der Kollagenkonzentration. Bei Isoproterenol hingegen kam es zu einem 65%igen Anstieg. Die Druckgradienten, die ventrikuläre Elastizität sowie das Verhältnis von β-MHC zu α-MHC bei der RNA-Analyse waren in der Clenbuterol und Thyroxingruppe im Gegensatz zur Isoproterenol-Gruppe im physiologischen 30 Literaturübersicht Bereich. Die mRNA Expression von SERCA2a sowie von PLB, welche die ventrikuläre Kontraktion beeinflussen, waren ebenfalls im Normalbereich. Auch bei der histologischen Untersuchung entsprach die Zellmorphologie dem Normalbild, wohingegen bei Isoproterenol ein Myozytenuntergang zu erkennen war. Wong et al. (1997) zeigten zudem, dass Veränderungen in der Funktion, der Genexpression und der Kollagenkonzentration, die durch eine Hypertension induzierte linksventrikuläre Hypertrophie erzeugt wurden, durch die gleichzeitige Applikation von Clenbuterol oder Tyroxin reguliert wurden, und es zu einer verbesserten systolischen und lusitropen Funktion kam. Die Evaluierung der systolischen Funktion durch [(dP/dtmax)/P] und der maximale Grad des Druckabfalls (dP/dtmin), als Maß für die aktive Relaxation während der Diastole, zeigten keine Unterschiede zu den Werten der Kontrollgruppe. Zudem war bei einer Kombination mit Clenbuterol keine erhöhte Myokardversteifung erkennbar. Das verdeutlicht, dass Clenbuterol vor einer interstitiellen Fibrosierung in der Induktionsphase einer hypertensiven Hypertrophie bewahren kann. Für die Unterscheidung einer pathologischen von einer physiologischen Hypertrophie, insbesondere im Frühstadium, gibt es nur wenige im klinischen Alltag einsetzbare nichtinvasive Untersuchungsmethoden. Anwendung findet deshalb in der Humanmedizin neben der Magnet-Resonanz-Darstellung, der Computertomographie und nuklearmedizinischen Techniken die gut durchführbare und wenig kostenintensive Gewebedopplerechokardiographie (Sutherland et al., 2002; Weidemann et al., 2001). Literaturübersicht 4. 31 Echokardiographie Eine Ultraschalluntersuchung kann je nach Anforderung mit unterschiedlicher Auswertung und Darstellung der Messergebnisse durchgeführt werden (Mode = Methode). 4.1 Grundlagen der konventionellen Echokardiographie Bei der konventionellen Echokardiographie wird in der eindimensionalen M-Mode (M = Motion) Technik die Bewegung des zu untersuchenden Objekts gemessen und in Relation zur Zeit gesetzt, was in der Pferdemedizin sowohl zur Beurteilung des Aorten- und Mitralklappenbewegungsmusters als auch zur Bewertung der myokardialen Kontraktilität (prozentuale Verkürzungsfraktion, FS%) herangezogen wird. (Gehlen, 2010; Flachskampf, 2002). Im B-Mode (B = Brightness) werden die reflektierten Schallwellen als Leuchtpunkte dargestellt, wodurch das angeschallte Medium zweidimensional in den Signalstärken korrelierenden Graustufen abgebildet wird, und eine Evaluation der kardialen end-diastolischen Dimensionen, gemessen von der linken und rechten Thoraxseite des Pferdes, sowie die Echogenität und Bewegung der kardialen Strukturen, ermöglicht wird (Gehlen, 2010, Flachskampf, 2002). Im Unterschied dazu kann in der konventionellen Doppler-Echokardiographie die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung von Objekten gemessen werden. Verändert sich das angeschallte Objekt in seiner Position in Bezug auf den Schallkopf, so unterscheidet sich die Frequenz der ausgesandten Ultraschallwelle von der der reflektierten. Diese Frequenzänderung wird gemessen und mittels der Dopplerformel wird eine Bestimmung von Blutflussgeschwindigkeiten und somit eine Aufdeckung sowie Beurteilung von Herz(klappen)-fehlern ermöglicht (Flachskampf, 2002): vt = 1/cosα x c/2f0 x ∆f Gleichung 1: = vt cosα = c = f0 = ∆f = tatsächliche Geschwindigkeit Winkel zwischen Schallwelle und Bewegungsrichtung des Blutflusses mittlere Geschwindigkeit des Ultraschalls im Gewebe Frequenz des vom Objekt reflektierten Ultraschallstrahles Frequenzänderung 32 Literaturübersicht Zu beachten ist die Abhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeit vom Anschallwinkel, weshalb die tatsächliche Geschwindigkeit unter Berücksichtigung des Winkels cos α berechnet wird. Die reale Geschwindigkeit wird im Idealfall bei einem Anschallwinkel von 0° gemessen, ein Winkel zwischen Schallstrahl und angeschalltem Objekt von 90° ergibt die gemessene Geschwindigkeit Null (Sutherland et al., 2002). Drei verschiedene Modi ermöglichen die Darstellung der Geschwindigkeit mittels Ultraschall (Continous wave Doppler, Pulsed-Wave-Doppler und Farbdoppler). Beim Continuous Wave Doppler- Verfahren (CW-Doppler) arbeiten ein Sender und ein Empfänger im Schallkopf gleichzeitig und kontinuierlich. Die eingegangenen Signale werden nach Frequenz und Amplitude analysiert und die registrierten Geschwindigkeiten werden in Bezug zur Zeit in einem Spektrogramm dargestellt. Auf den Schallkopf sich zu bewegende Signale werden oberhalb, sich vom Schallkopf wegbewegende Signale unterhalb der Nulllinie aufgetragen. Der CW-Doppler ermöglicht eine Messung von Maximalgeschwindigkeiten, allerdings können keine Informationen über den Tiefenbereich der Signale gewonnen werden. Beim Pferd dient diese Technik der Bestimmung der maximalen Geschwindigkeiten bei pathologischen Klappeninsuffizienzen (Gehlen, 2010; Sutherland et al., 2002). Im Unterschied dazu fungieren beim Pulsed-Wave Doppler (PW-Doppler) die gleichen Kristalle als Sender und Empfänger. Daher können die Ultraschallsignale nur während eines bestimmten Zeitfensters empfangen werden, die Variation dieses Zeitfensters (sample volume) ermöglicht es einen bestimmten Tiefenbereich der reflektierten Ultraschallwellen zu wählen. Beim Pferd kann damit das Schlagvolumen an der Aorten - bzw. Pulmonalklappe gemessen werden (Gehlen, 2010; Flachskampf, 2002). Mittels Farbdoppler wird die Geschwindigkeit durch ein farbkodiertes Graustufenbild dargestellt. Gemäß Definition wird Bewegung auf den Schallkopf zu mit roter Farbe, Bewegung vom Schallkopf weg mit blauer Farbe kodiert. Ein breites Dopplerspektrum mit stark variierenden Geschwindigkeiten der Einzelsignale wird grün dargestellt und weist auf Turbulenzen hin. In der Pferdekardiologie findet der Farbdoppler bei der Bewertung der Ausdehnung und der Richtung pathologischer Rückflüsse seine Anwendung (Gehlen, 2010). Literaturübersicht 4.2 33 Gewebedoppler Als nicht-invasive Untersuchungsmethode kommt die Gewebedopplertechnologie in der Humanmedizin bei unterschiedlichen Erkrankungen zur Evaluierung der systolischen und diastolischen Funktion zum Einsatz. Vorteile bestehen darin, dass sie zum einen weniger abhängig von Vor- und Nachlast ist (Galderesi et al., 2006) und zum anderen geeignet ist regionale Funktionsstörungen bereits zu einem Zeitpunkt darzustellen, zu dem bei herkömmlichen Ultraschallmethoden noch keine Veränderungen zu erkennen sind (Sutherland et al. 2002). Basierend auf der gleichen Datenerhebungstechnik wie die konventionelle Doppler-Untersuchung wird allerdings bei der Gewebedoppler-Technik ein anderer Filter verwendet, der Objekte mit hoher Geschwindigkeit und geringer Reflektion, wie beispielsweise korpuskuläre Bestandteile des Blutes, die Geschwindigkeiten von 100-150cm/s erreichen, herausfiltert. Dadurch wird die Darstellung des stark reflektierenden, sich langsam (5-15cm/s) und mit höherer Amplitude bewegenden Myokards ermöglicht (Abb. 1) (Sutherland et al., 2002). Abb. 1: Im Vergleich zum Blutfluss (Blood) stark reflektierendes, mit hoher Amplitude und geringer Geschwindigkeit sich bewegendes Myokard (Tissue) (Sutherland et al., 2004a). 34 Literaturübersicht Aufgrund der unterschiedlichen Faserorientierung im Herzmuskel ist eine Myokarddeformation in drei Dimensionen zu erfassen (Abb. 2). Während der Systole kommt es zu einer longitudinalen und zirkumferenziellen Verkürzung sowie zu einer radialen Verdickung; in der Diastole ist ein gegenläufiges Verhalten zu erkennen. Abb. 2: Myokarddeformation in longitudinaler, zirkumferenzieller und radialer Richtung (Sutherland et al., 2002). Wie beim konventionellen Dopplerverfahren werden die Gewebedoppler Parameter größtenteils nur entlang des Ultraschallstrahls, d.h. parallel dazu gemessen. Nach Nikitin et al. (2004) soll der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des untersuchten Myokardbereichs und des Ultraschallstrahls 20° nicht übersteigen. In der Humanmedizin erfolgt die Erfassung der radialen und zirkumferenziellen Myokardbewegung von parasternal, longitudinale Messungen werden hingegen von apikal durchgeführt (Abb. 3). Abb.3: A, B parasternale Anschallposition zur Darstellung der radialen und zirkumferenziellen Myokardbewegung; C apikale Anschallposition zur Darstellung der longitudinalen Myokardbewegung (Sutherland et al., 2002). Beim Pferd kann allerdings aufgrund des störenden Schallschattens des Sternums Literaturübersicht 35 das Herz nicht von apikal in der langen Achse (Vierkammerblick) dargestellt werden. Erst Stahl (2010) konnte durch einen neu definierten Rechtsherzschnitt (durch Absenken der von parasternal dargestellten rechten kaudalen langen Achse = RKDLA, bis sich das Myokard parallel zum Schallkopf bewegt) die longitudinale Myokardfunktion des Pferdes am basalen Segment der rechtsventrikulären freien Wand vergleichbar mit der humanmedizinischen Anschallposition des Trikuspidalklappenannulus darstellen (Abb. 4). Abb.4: Anschallposition des rechtsventrikulären basalen Segments (Trikuspidalklappenannulus) durch „Absenken“ des Schallkopfs aus dem Vierkammerblick (RKDLA) B Korrespondierendes Ultraschallbild im B-Mode nach Absenkung C Farbkodiertes rechstventrikuläres basales Myokard, nach Verringerung der Eindringtiefe auf 12 – 14 cm und Verkleinerung des Winkels auf 45°, RVW = rechtsventrikuläre Wand, CV = Arteria coronaria dextra, TV = Trikuspidalklappe (A.Stahl, 2010). Eine weitere Anforderung, die eine optimale Bildauflösung garantiert, stellt das Erreichen einer hohen Bildrate dar. Erreicht wird dies durch einen möglichst kleinen Bildwinkel und eine geringe Eindringtiefe. In der Humanmedizin werden Bildraten von mindestens 100 Bildern pro Sekunde (bps) gefordert (Sutherland et al., 2002). Beim Pferd konnten bisher allerdings aufgrund der Größe des Herzens bei vollständiger Darstellung des linken Ventrikels nur Bildraten von 60bps erreicht werden (Schwarzwald et al., 2009a; Iversen, 2008). 36 Literaturübersicht Um die myokardiale Funktion, definiert als die Fähigkeit des Herzmuskels Kraft zu entwickeln, zu quantifizieren, werden Parameter der Bewegung (Tissue Velocity, Displacement) und Deformationsparameter (Strain, Strain Rate) zu Hilfe genommen (Langeland, 2003; D´Hooge et al., 2000a). 4.2.1 4.2.1.1 Parameter Displacement Das Displacement in der Einheit Millimeter angegeben beschreibt die Ortsänderung bzw. die räumliche Verlagerung des Myokards während des Herzzykluses (Sutherland et al., 2002). 4.2.1.2 Tissue Velocity Tissue velocity oder die Gewebegeschwindigkeit ist als Displacement bzw. als Ortsänderung pro Zeiteinheit definiert, wobei die Einheit cm/s verwendet wird. Da der Schallkopf bei der Geschwindigkeitsmessung den Bezugspunkt darstellt, spielt nicht nur die Eigenbewegung des Herzens, sondern auch die Globalbewegung des Herzens im Thorax bei der Messung eine Rolle. Eine Bewegung auf den Schallkopf zu wird als positiver Wert angegeben, eine Bewegung vom Schallkopf weg als negativer Wert (Sutherland et al., 2002). Als Nachteil dieser Methode wird auch der so genannte Tethering-Effekt genannt, der das Phänomen beschreibt, dass passive Myokardsegmente von benachbarten aktiv kontrahierenden Segmenten mitgezogen werden und somit eine Unterscheidung zwischen aktiver Kontraktion und passiver Mitbewegung nicht möglich ist. Myokardiale Geschwindigkeiten können somit Auskunft über die Globalfunktion des Herzens liefern, jedoch wenig über die regionale Funktion des Herzmuskels (Voigt u. Flachskampf, 2004; D´Hooge et al., 2000a). Da die Herzspitze, im Unterschied zur frei beweglichen Herzbasis durch die Fixierung an Sternum und Diaphragma kaum beweglich ist, ist bei der Gewebegeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitsgradienten von basal (höhere Geschwindigkeiten) nach apikal (niedrigere Geschwindigkeiten) zu rechnen. 4.2.1.3 Strain Unter dem Deformationsparameter Strain wird ein dimensionsloser Wert, der Informationen über das Ausmaß der lokalen Verformung eines Objekts durch eine auf das Objekt einwirkende Kraft liefert, verstanden (D´Hooge et al., 2000). Mit Literaturübersicht 37 positiven Werten wird eine regionale longitudinale Verlängerung bzw. eine radiale Verdickung angegeben, eine longitudinale Verkürzung bzw. eine radiale Verschmälerung wird mit negativen Werten gezeigt (Weidemann et al., 2001). Eine Möglichkeit Strain zu berechnen ist der „Lagrangian Strain“, welcher die Verformung des Objekts bezogen auf die Ausgangslage errechnet. Mathematisch bedeutet dies (Sutherland et al., 2002): εL(t) = [L(t)-L(t0)]/L(t0) Gleichung 2: εL = lagrangian Strain, t = bestimmter Zeitpunkt während der Deformation, to = Zeitpunkt initial, L = Länge des Objekts Mit dem üblicherweise verwendeten „natural Strain“ wird hingegen die Anzahl aller unendlich kleinen Deformationen zu bestimmten unendlich kleinen Zeitintervallen addiert, was die gemessenen Werte weniger abhängig von der exakten Messung der ursprünglichen Länge (L0) macht (Sutherland et al., 2002; D´Hooge et al., 2000): Gleichung 3: εN = Natural Strain, t = Zeitpunkt bei Messung, t0 = Referenzzeitpunkt, SR = Strain Rate, dt = unendlich kleines Zeitintervall 4.2.1.4 Strain Rate Mittels „Strain Rate“ kann die Geschwindigkeit mit der Einheit (1/s) dieser Gewebsverformung ausgedrückt werden (Sutherland et al., 2002): Gleichung 4: SR = Strain Rate, v1 = Geschwindigkeit Myokardpunkt 1, v2 = Geschwindigkeit Myokardpunkt 2, L = Abstand zwischen Punkt 1 und 2 38 Literaturübersicht Als positive SR wird eine Wandverdickung in radialer Richtung sowie eine longitudinale Wandverlängerung in der Diastole angegeben, eine Wandverdünnung in radialer Richtung und eine regionale longitudinale Wandverkürzung in der Systole wird negativ dargestellt (Weidemann et al., 2001). Mit den Deformationsparametern kann im Unterschied zu den Gewebegeschwindigkeiten tatsächlich die Eigenbewegung des Herzens dargestellt werden, da die Bewegung zweier Punkte zueinander und nicht die Bewegung eines Punktes in Bezug auf den Schallkopf als Berechnungsgrundlage genutzt wird. Für Strain und Strain Rate existiert darüber hinaus kein Geschwindigkeitsgradient (Voigt u. Flachskampf, 2004; D´Hooge et al., 2000a). 4.2.2 Messmethoden für Tissue Velocity, Strain und Strain Rate Die Gewebedopplerparameter können in verschiedenen Modalitäten wie unter anderem PW-Gewebedoppler und Farbgewebedoppler gemessen werden. 4.2.2.1 Spektral-Gewebedoppler Der gepulste Spektraldoppler, auch als PW-Doppler bezeichnet, stellt wie der Blutflussdoppler Bewegungen auf den Schallkopf zu oberhalb, Bewegungen vom Schallkopf weg unterhalb der Nulllinie dar. Mit seiner Hilfe können augenblickliche Spitzengeschwindigkeiten eines Myokardbereiches, das sich in dem Moment durch den Analysebereich (Messzelle/ sample volume) bewegt, in Kurvenform dargestellt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass sich das sample volume während des gesamten Herzzykluses im Zentrum der zu untersuchenden Region befindet und sich dieser Myokardabschnitt möglichst parallel zum Ultraschallstrahl bewegt (Sutherland et al., 2002). Angesichts dessen, kann bei dieser Methode immer nur ein kleiner Myokardbereich zu einem bestimmten Zeitpunkt untersucht werden und es bedarf mehrerer Messungen um vollständige Segmente zu untersuchen (Nikitin et al., 2004). Der PW-Gewebedoppler bietet zudem nur die Möglichkeit Gewebegeschwindigkeiten zu messen, Strain und Strain Rate können nicht gemessen werden. Positiv ist allerdings die gute zeitliche Auflösung und die Möglichkeit der sofortigen qualitativen Interpretation der Kurve ohne notwendige off-line Analyse (Voigt, 2002). Literaturübersicht 4.2.2.2 39 Farbgewebedoppler Entsprechend zum konventionellen Farbdoppler wird hier das gesamte Myokard farbkodiert. Rote Farbe bedeutet dabei eine Bewegung des Herzmuskels auf den Schallkopf zu, blau hingegen eine Bewegung vom Schallkopf weg (Voigt, 2002; Gehlen, 2010). Mit dieser Methode können neben der Gewebegeschwindigkeit auch zusätzlich Strain und Strain Rate gemessen werden, und sie erlaubt eine schnelle Erfassung und einen unmittelbaren Vergleich regionaler Bewegung und Deformation im ganzen Sektorbereich. Außerdem gewährleistet sie eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung, sie bedarf allerdings einer nachträglichen Datenauswertung, was aber auch im Unterschied zum PW-Doppler ein spezifisches Tracking (Nachverfolgen eines Myokardsegments) über den gesamten Herzzyklus ermöglicht. Notwendig ist dabei ebenfalls eine hohe Bildrate, die durch Winkelverkleinerung des Sektors gegebenenfalls auf eine Größe, die nur noch den zu untersuchenden Myokardabschnitt im Sektor zeigt, ermöglicht wird. In der Humanmedizin erscheint ein Winkel von 45° und eine Bildrate von 120-140 bps realisierbar (Sutherland et al., 2002). 4.2.2.3 Zweidimensionales Speckle Tracking Nicht auf Dopplerdaten, sondern auf der zweidimensionalen Echokardiographie basierend, können hierbei im Graubild für eine Myokardregion charakteristische Pixel akustisch verfolgt, und Gewebegeschwindigkeiten, Strain und Strain Rate ermittelt werden. Während der Myokardbewegung kommt es zu keiner Veränderung des Pixelmusters. Ein Suchalgorithmus ermöglicht von einem Ultraschallbild zum nächsten eine Wiedererkennung des gleichen bzw. ähnlichen Musters und berechnet über die Ortsänderung dieser Region die lokale Myokardbewegung (automatisches Tracking) (Rappaport et al., 2006; Sutherland et al., 2002). Wichtig ist dabei eine hohe Bildrate; bei niedrigen Bildraten wird das Tracking schlechter und es werden unter Umständen nur noch ähnliche, aber nicht mehr gleiche Muster aufgesucht. Ein Vorteil des Speckle Trackings stellt zum einen die Winkelunabhängigkeit und zum anderen die Möglichkeit, die radiale und longitudinale Bewegung und Deformation gleichzeitig darzustellen, dar (Langeland et al., 2005). 40 Literaturübersicht 4.2.3 Kurvenverläufe für Tissue Velocity, Strain und Strain Rate Die gemessenen Parameter ergeben in einem Diagramm gegen die Zeit aufgetragen und mit dem EKG korreliert einen charakteristischen Kurvenlauf mit einer systolischen und einer diastolischen myokardialen Welle, die je nachdem ob longitudinale, radiale oder zirkumferenzielle Bewegungen dargestellt werden, dementsprechend variiert (Sutherland et al., 2002; Weidemann et al., 2000). 4.2.3.1 Tissue Velocity Das Geschwindigkeitsprofil in Abbildung 5 zeigt eine systolische Kurve bestehend aus der die Anspannungsphase wiederspiegelnde, isovolumetrischen Kontraktions-geschwindigkeit (IVV = isovolumic velocity) und der systolischen Spitzengeschwindigkeit (S = systolic velocity) während der Ejektionsphase. Zwischen Semilunarklappenschluss und AV-Klappenöffnung kommt es zur isovolumetrischen Relaxation, der die frühe diastolische Füllung als erste Welle (E-Welle) und die zweite, für die Vorhofentleerung stehende Welle (A-Welle), folgt (Abb. 5) (Voigt, 2002). Der Quotient E/A unterscheidet sich von Segment zu Segment, ist jedoch bei gesunden jungen und bei Personen mittleren Alters immer kleiner als 1 (Voigt, 2004). Da Veränderungen der lokalen radialen und longitudinalen frühdiastolischen Spitzgeschwindigkeiten sowie des E/A Verhältnisses zur Beurteilung abnormaler Relaxation herangezogen werden, muss differenziert werden, ob diese krankheitsassoziiert sind und auf ein verändertes Schlagvolumen oder auf eine erhöhte Atemfrequenz zurückzuführen sind, oder ob sie altersbedingt physiologischer Natur sind (Wilkenshoff et al., 2001). Zu den gemessenen Zeitintervallen zählt die isovolumetrische Kontraktionszeit (IVCT = isovolumic contraction time), die während der Anspannungsphase zwischen Mitral- bzw. Trikuspidalklappenschluss und Aorten- bzw. Pulmonalklappenöffnung gemessen werden kann. Vom Beginn bis zum Ende der systolischen Welle andauernd folgt die Austreibungsphase (ET = ejection time). Dem schließt sich die vom Ende der S-Welle bis zum Beginn der E-Welle dauernde, isovolumetrische Relaxationszeit (IVRT = isovolumic relaxation time) an (Abb. 5). Aus diesen Messwerten lässt sich als Marker für die diastolische, systolische und globale Myokardfunktion der Tei-Index (Tei = (IVRT+IVCT)/ET) Nikitin et al.; 2004; Voigt, 2002). berechnen Literaturübersicht 41 Abb. 5: TVI-Kurve mit Geschwindigkeitsprofil und gemessenen Zeitintervallen (Lind et al., 2004). 4.2.3.2 Strain Die longitudinale und zirkumferenzielle Strain ist charakterisiert durch einen einphasigen Kurvenverlauf mit einer negativen systolischen Welle und einem endsystolischen Maximum (Abb. 6). Das Erreichen der Nulllinie zeigt das Ende der Diastole an. Die Kurve der radialen Strain verläuft hingegen spiegelverkehrt (Sutherland et al., 2004; D´Hooge et al., 2002a). Abb. 6: Strain Kurve longitudinal (D´Hooge et al., 2000). 4.2.3.3 Strain Rate Bei der longitudinalen Strain Rate wird die Systole als negativer Ausschlag dargestellt. In der Diastole werden hingegen die früh- und spätdiastolische Welle im positiven Bereich angezeigt (Abb. 7). Die entsprechenden radialen Werte verlaufen wiederum genau gegensätzlich (Voigt u. Flachskampf, 2004). 42 Literaturübersicht Abb. 7: Strain Rate-Kurve, longitudinal (D´Hooge et al., 2000). 4.3 Anwendung des Gewebedopplers In der Humanmedizin stellt der Gewebedoppler seit den 90er-Jahren ein häufig angewendetes nicht invasives Tool zur Frühdiagnostik und Therapieüberwachung und für Prognostikaussagen bei verschiedenen primären und sekundären Herzerkrankungen dar. Es wird eine Evaluierung der systolischen und diastolischen Funktion ermöglicht. Insbesondere wird eine Differenzierung der linksventrikulären Hypertrophie, zum einen durch pathologische Druckbelastung verursacht, zum anderen physiologisch bei Hochleistungssportlern auftretend oder einer hypertrophen Infarktdiagnostik Kardiomyopathie, können ischämische ermöglicht. Speziell Myokardregionen bei aufgrund der eines veränderten Bewegungs- und Verformungsmusters erkannt werden (Weidemann et al., 2003). Auch bei der Diagnostik von Arrhythmien und der Erfolgskontrolle einer kardialen Resynchronisationstherapie, sowie bei der Ermittlung kongenitaler Kardiomyopathien, kommt der Gewebedoppler zum Einsatz. In der Tiermedizin sind ebenfalls erste Untersuchungen zu Einsatzmöglichkeiten dieser neuen Technik, wie Validierungsstudien zur TVI Untersuchung bei Hund und Katze durchgeführt worden (Killich 2006; Chetboul, Sampedrano et al., 2004; Chetboul, Athanassiadis et al., 2004b). Auch existieren bereits Ansätze zu einer möglichen Frühdiagnostik der „Golden Retriever Muscular Dystrophy“ (GRMD), die im Laufe der Erkrankung zu einer dilatativen Kardiomyopathie (DCM) führt. In Fällen, bei denen in der konventionellen Echokardiographie noch keine Veränderungen erkennbar waren, konnten bereits mit der Gewebedopplertechnologie reduzierte radiale und longitudinale systolische sowie diastolische Geschwindigkeiten gemessen werden (Chetboul et al., 2004a). Auch Literaturübersicht 43 bei Katzen mit hypertropher Kardiomyopathie, v.a. bei genetisch prädisponierten Main Coon Katzen, konnte in verschiedenen Studien eine diastolische Dysfunktion mittels Gewebedoppler frühzeitig nachgewiesen werden (Koffas et al., 2006). Die bisher in der Pferdemedizin durchgeführten Untersuchungen (Stahl 2010; Klaus 2009; Schwarzwald et al., 2009a; Schwarzwald et al., 2009b; Iversen et al., 2008; Iversen, 2008; Schwarzwald et al., 2007b; Spieker, 2006; Sepulveda et al., 2005), beschäftigten sich mit der generellen Anwendbarkeit des Gewebedopplers, da beim Pferd das große Herzgewicht mit durchschnittlich 4,5kg, dessen Lage im Brustkorb mit der schräg verlaufenden Herzachse und das breite schallundurchlässige Brustbein einige Einschränkungen darstellen (Stadler u. Rubine, 1996). Eine erste Studie beschreibt den Kurvenverlauf an definierten Myokardregionen auf der Papillarmuskelebene aus der rechten kaudalen parasternalen Achse mit der Farb- und Spektralgewebedopplertechnik (Sepulveda et al., 2005). Spieker (2006) konnte in der rechten parasternalen kurzen Achse bei Pferden mit einer Aortenklappeninsuffizienz eine signifikant höhere systolische Geschwindigkeit im Bereich des Interventrikularseptums (IVS), sowohl im Farbals auch im Spektralgewebedoppler, feststellen. Bei Pferden mit Vorhofflimmern war zudem ein Fehlen der spätdiastolischen atrialen Kontraktionswelle und eine verlängerte isovolumetrische Kontraktionsgeschwindigkeit im IVS zu verzeichnen (Spieker, 2006). Bei einer Gruppe von 94 Pferden, zusammengesetzt aus Gesunden, aus Pferden mit unterschiedlichen Klappeninsuffizienzen mit und ohne Dimensionsveränderungen und Vorhofflimmerern, konnte auf Seiten der Klappeninsuffizienzen aus der rechten kaudalen parasternalen kurzen Achse - im Farb- und Spektralgewebedoppler - in der linksventrikulären septalen Wand, eine signifikant erhöhte systolische und früdiastolische Geschwindigkeit gemessen werden. Bei Pferden mit Vorhofflimmern konnte hier zusätzlich ein Fehlen der AWelle und eine erhöhte frühdiastolische Geschwindigkeit festgestellt werden. Signifikante Unterschiede vor und nach einer standardisierten Belastung waren innerhalb der Gruppen allerdings nicht zu erkennen (Iversen, 2008). Klaus (2009) untersuchte die Übertragbarkeit der humanmedizinischen Messpunkte gemäß des standardisierten 16-Segment Modells der American Society of Echocardiography auf die Schnittebenen beim Pferd und fand eine Übereinstimmung für die rechte 44 Literaturübersicht kaudale parasternale kurze Achse für die radiären Bewegungsgeschwindigkeiten. Dabei wurde auf drei Messebenen (Basalebene, Papillarmuskelebene, apikale Ebene) jeweils eine ROI in der linksventrikulären freien Wand und eine ROI im Interventrikularseptum im Farb- und im Sektralgewebedoppler untersucht. Eine zuverlässige Bestimmung der longitudinalen Myokardbewegung war ihm allerdings nicht möglich. Stahl (2010) nahm erstmals eine Untersuchung der rechtsventrikulären Myokardfunktion an gesunden und an RAO erkrankten Pferden aus unterschiedlichen rechtsventrikulären Anschallpositionen vor. Zum Einsatz kamen dabei neben Farb- und Spektralgewebedoppler auch die Strain und Strain Rate Technik. Durch die Definition einer neuen Schnittebene (abgesenkter Vierkammerblick / Trikuspidalannulus), war ihr darüber hinaus eine Evaluierung der rechtsventrikulären longitudinalen myokardialen Funktion möglich, womit signifikante Unterschiede zwischen RAO Patienten und gesunden Tieren festgestellt werden konnten. 4.3.1 Pathologische Kardiale Hypertrophie versus physiologische Hypertrophie Da eine nicht diagnostizierte hypertrophe Kardiomyopathie bzw. eine arterielle Hypertension eine häufige Todesursache von jungen Athleten darstellt, ist die Unterscheidung einer physiologischen von einer pathologischen Hypertrophie in der Humanmedizin von großer Bedeutung (Zipes et al., 1998). Ein Ansatz für die Differenzierung der unterschiedlichen Hypertrophieformen stellt die genaue Erfassung der regionalen systolischen und diastolischen Funktion des hypertrophierten Myokards dar. Über die Messung der Bewegung bzw. der Deformation im Myokard können somit Rückschlüsse über die Funktion, d.h. über die Fähigkeit des Herzmuskels Kraft aufzubauen, gezogen werden (Sutherland et al., 2002). Die ersten funktionalen Veränderungen einer pathologischen linksventrikulären Hypertrophie betreffen die longitudinale Kontraktion und Relaxation, da die strukturellen Veränderungen (kontraktile Dysfunktion der Myozyten, Apoptose, interstitielle und perivaskuläre Fibrose) hauptsächlich im Subendokard, welches eine longitudinale Faserorientierung aufweist, lokalisiert sind (Pearlman et al., 1982). Die reduzierte subendokardiale Funktion korreliert außerdem mit dem Grad der subendokardialen Fibrose (Derumeaux et al., 2002). Die Literaturübersicht 45 subendokardiale Funktion bei Athleten hingegen ist unverändert. Ein umgekehrtes E/A Verhältnis im Mitralflussprofil, eine verlängerte Decelerationszeit der E-Welle, eine erhöhte linksventrikuläre Wanddicke (>16mm) und ein vergrößertes Verhältnis von der (septalen + posterioren) Wanddicke zum endiastolischen Durchmesser auf >0,6 dienen als Marker für eine pathologische Hypertrophie. Sie besitzen allerdings eine weitaus geringere Sensitivität (40-73%) als der Gewebedoppler (Vinereanu et al., 2001; Lewis et al., 1992). Eine Reduktion der longitudinalen frühdiastolischen Geschwindigkeit wird als früher Indikator einer Relaxationsstörung und verschlechterten Funktion im Krankheitsfall angesehen. Oftmals ist dies zusätzlich mit einer erniedrigten longitudinalen, systolischen Geschwindigkeit verbunden. Die gleiche Tendenz, wenn auch weniger ausgeprägt, zeigen die radialen Geschwindigkeiten (Naqi et al., 2001; Pai et al., 1998). Andere Autoren hingegen verweisen darauf, dass radiale Geschwindigkeiten im Normalbereich liegen oder sogar aufgrund von Kompensationsmechanismen erhöht sein können (Fang et al., 2004; Sutherland et al., 2002). Ein mit dem Gewebedoppler gemessenes reduziertes Ee/Aa Verhältnis tritt im Vergleich zu den entsprechenden Transmitralparametern früher in Erscheinung und gilt somit als sensitiver und frühzeitiger Marker für eine mögliche Erkrankung (Wilkenshoff et al., 2001). Allerdings wird ein erniedrigter Quotient auch bei gesunden Probanden mit zunehmendem Alter beobachtet, weshalb Alters-gematchte Kontrollgruppen empfohlen werden (Yamada et al., 1999). Die frühdiastolische Myokardgeschwindigkeit ist zwar im Unterschied zu den Mitralflussparametern ladungsunabhängiger, bei einem ausgeprägt erhöhten Schlagvolumen, wie beispielsweise bei einer Mitralinsuffizienz, kann sie allerdings infolge des Regurgitationsvolumens erhöht sein und die bestehende abnormale Relaxation maskieren (Ohte et al., 2002). Ähnliches ist auch auf Seiten des rechten Ventrikels zu beobachten. Im Falle einer pulmonären Hypertension bzw. einer rechtsventrikulären Hypertrophie kommt es ebenfalls zu einer erniedrigten E-Welle, deren Geschwindigkeit aber infolge einer zusätzlich bestehenden hochgradigen Regurgitation an der Trikuspidalklappe wiederum erhöht sein kann (Hatle et al., 2000). Desweiteren kann eine signifikant erhöhte Nachlast bei Hypertensionspatienten ohne bestehende Hypertrophie ebenfalls neben erniedrigten systolischen und 46 Literaturübersicht erhöhten spätdiastolischen Geschwindigkeiten zu reduzierten frühdiastolischen Geschwindigkeiten führen (Oki et al., 1999). Systolische, linksventrikuläre Geschwindigkeiten mittels off-line Analyse der Farbgewebedoppler Daten oder dem PW-Gewebedoppler ermittelt, sind ein sensitiver, aber unspezifischer Marker für eine subendokardiale Dysfunktion. Reduzierte Geschwindigkeiten reflektieren eine subendokardiale Ischämie bzw. Fibrose und verweisen auf eine pathologische Hypertrophie (Sutherland et al., 2002). Ein weiterer Indikator für eine abnormale Relaxation sind verlängerte Zeitintervalle (IVCT = isovolumic contraction time) aufgrund Hypertrophiebedingter verlängerter Überleitungszeiten innerhalb des Herzmuskels, verlängerte Beschleunigungswerte der ventrikulären Kontraktion (IVA = isovolumic acceleration) sowie verlängerte elektromechanische Kopplungszeiten (= Zeitintervalle, die vom Einsetzen des QRS-Komplexes im EKG bis zur ventrikulären Myokardbewegung bzw. vom Einsetzen der P-Welle im EKG bis zur atrialen Myokardbewegung vergehen). Der daraus berechenbare Tei-Index ist umso höher, je schlechter die globale Myokardfunktion ist (Sohn et al., 2004; Rivas-Gotz et al., 2003). Verzögerte sowie erniedrigte Strain und Strain Rate Parameter in der Systole und frühen Diastole (radial als auch longitudinal) weisen ebenfalls auf eine pathologische Form der Hypertrophie hin. Zudem erscheinen die von der Globalbewegung des Herzens unabhängigen Deformationsparameter vielversprechend beim Monitoring verschiedener Behandlungsmethoden von vererbten bzw. erworbenen linksventrikulären Hypertrophien zu sein (Sutherland et al., 2002). Manche Studien können keine signifikanten Differenzen zwischen Athleten mit einer physiologischen linksventrikulären Hypertrophie (LVH) und Kontrollpersonen feststellen (Derumeaux et al., 2002; Palka et al., 1997). Dem stehen Untersuchungen, die zu anderen Ergebnissen kamen, entgegen: Palka et al. (1999) konnten beispielsweise bei Athleten im Vergleich zu Normalpersonen höhere Geschwindigkeiten Geschwindigkeitsgradienten und (MVG) einen in der höheren frühen myokardialen Diastole mit der Gewebedopplertechnik messen, was für bessere Relaxationseigenschaften auf Seiten der Athleten spricht. Auch mittels konventioneller Echokardiographie konnte bei Athleten im Vergleich zu Kontrollpersonen in einer Studie von Literaturübersicht 47 Palazzuoli et al. (2004) eine Dickenzunahme von Septum und LV posterioren Wand, ein vergrößerter LV Massen Index, eine erhöhte LV Ejektions Fraktion (EF%) und eine erhöhte LV Verkürzungsfraktion (FS%) sowie ein erhöhtes Schlagvolumen festgestellt werden. Im Mitralflussprofil waren bei den Sportlern höhere frühdiastolische Geschwindigkeiten und ein vergrößerter E/A Quotient (Quotient aus früh- (E) und spätdiastolischer (A) Geschwindigkeit der Ventrikelfüllung) zu verzeichnen, was insgesamt für eine bessere systolische und diastolische Leistung bei Athleten spricht. Weitere Studien bestätigen genannte Veränderungen in der konventionellen Echokardiographie und konnten darüber hinaus bei Athleten mit dem PW-Gewebedoppler ein größeres Ee/Aa Verhältnis (Quotient aus früh- (Ee) und spätdiastolischer (Aa) Geschwindigkeit der myokardialen Relaxation) und höhere frühdiastolische und systolische Geschwindigkeiten, verkürzte myokardiale Decelerationszeiten und verkürzte isovolumetrische Kontraktionszeiten (IVRT) im basalen Septum und den inferioren Wänden des linken Ventrikels feststellen. Auch im rechten Ventrikel konnte bei Athleten im Vergleich zu Kontrollpersonen mittels PW- und Farbgewebedoppler ein erhöhter Ee/Aa Quotient und eine erhöhte systolische Geschwindigkeit gemessen werden (Galanti et al., 2009; Koc et al., 2007; Tumuklu et al. 2007; Caso et al., 2000). Auch in der Kleintiermedizin kommt der Gewebedoppler mittlerweile bei der Untersuchung von heriditären und erworbenen Kardiomyopathien zum Einsatz. Bei der Katze steht die hypertrophe Kardiomyopathie als häufigste Herzerkrankung im Zentrum des Interesses. Einerseits vererbt bei Maine Coone Katzen, Persern, Ragdoll Rex und Amerikanischen Kurzhaar Katzen, andererseits sekundär durch eine Hyperthyreose bedingt, äußert sie sich in Form einer Myokardfibrose und einer konzentrischen linksventrikulären Hypertrophie, was zu einer diastolischen Dysfunktion führt. Bei den klinisch gesunden und in der konventionellen Echokardiographie unauffälligen Tieren konnte allerdings mittels Farbgewebedoppler im apikalen Vierkammerblick eine signifikant erniedrigte longitudinale und aus der parasternalen kurzen Achse eine erniedrigte radiale frühdiastolische Myokardgeschwindigkeit festgestellt werden. Bei einem ähnlichen Versuchsaufbau war zusätzlich die isovolumetrische Relaxationszeit verlängert (Sampedrano et al., 2006; Koffas et al., 2006; Mac Donald et al., 2006). Therapieversuche mit Spironolazeton, das in einigen HCM Modellen die 48 Literaturübersicht myokardiale Fibrose reduzierte, konnten allerdings die diastolische Funktion im Sinne einer ansteigenden frühdiastolischen Geschwindigkeit nicht verbessern (Mc Donald et al., 2008). Eine bei Golden Retrievern auftretende heriditäre Kardiomyopathie, induziert durch einen genetisch bedingten Dystrophinmangel des Myokards, führt zu einer progressiven Dilatation und letztlich zum kongestiven Herzversagen. Auch hier konnten bereits im Initialstadium im Vergleich zu Kontrollhunden reduzierte systolische und frühdiastolische Geschwindigkeiten Verschlechterung festgestellt der werden diastolischen (Chetboul Funktion et al., infolge 2004a). einer Eine 7-tägigen Clenbuterolapplikation (2,4µg/kgKM/Tag) konnte durch eine Gewebedoppleruntersuchung bei Ratten gezeigt werden. In einem Längsachenschnitt des linken Ventrikels war der Ee/Aa Quotient am Ende der Behandlung um 45% erniedrigt. Diese Daten zusammen mit veränderten Parametern in der konventionellen Echokardiographie sprechen für eine erhöhte Rigidität und eine reduzierte Dehnbarkeit des Myokards infolge einer Clenbuterol Verabreichung (Moore et al., 2008). 4.3.2 Auswirkung der COB/RAO auf die Myokardkinetik Humanmedizinische Studien, die sich mit Auswirkungen einer pulmonalen Hypertonie infolge einer COPD bzw. Lungenembolie auf die Myokardfunktion beschäftigten, konnten neben reduzierten longitudinalen systolischen Spitzengeschwindigkeiten auch reduzierte isovolumetrische Accelerationszeiten (IVA) als Zeichen einer systolischen Dysfunktion zeigen. Eine erhöhte Volumenund Druckbelastung, resultierend aus der COPD, hatte eine Verschlechterung der myokardialen Compliance zur Folge und äußerte sich im Gewebedoppler in einer reduzierten frühdiastolischen Geschwindigkeit (E). Für die spätdiastolische Geschwindigkeit (A) wurden im Gegensatz dazu kompensatorisch erhöhte Werte gefunden, was zu einer Umkehr des E/A Quotienten führte (Funk et al., 2008; Melek et al., 2006; Ruan u. Nagueh, 2007; Sutherland et al., 2002). Bei einer hochgradigen Dyssynchronität COPD-Erkrankung der Erregung wurde des zudem eine Interventrikularseptums zunehmende und der rechtsventrikulären freien Wand festgestellt (Kalogeropoulos et al., 2008; LopezCandales et al., 2005). Erniedrigte systolische Strain und Strain Rate Werte konnten in allen rechtsventrikulären Segmenten im Zusammenhang mit einer pulmonalen Hypertonie festgestellt werden. Literaturübersicht Bei einer im 49 Anschluss an eine Lungenembolie durchgeführten Lungentransplantation konnten sechs Wochen nach dem Eingriff erste Erfolge einer verbesserten RV Funktion - im Sinne erhöhter Strain und Strain Rate Werte - verzeichnet werden. Die Myokardgeschwindigkeiten waren zu diesem Zeitpunkt nur geringgradig angestiegen (Ritchie et al., 1993; McConnell et al., 1996). Erste Gewebedopplerechokardiographische Untersuchungen der RV Funktion bei gesunden und an RAO erkrankten Pferden nahm Stahl (2010) vor. Im Rahmen einer Vorstudie, in der unterschiedliche Anschallpositionen und darauf anwendbare Gewebedopplertechniken evaluiert wurden, stellte sich der abgesenkte Vierkammenblick / Trikuspidalannulus als Schnitt mit der geringsten intra-individuellen Variabilität (1-15%) dar. Darüber hinaus waren bei ihm die Unterschiede in der longitudinalen Myokardfunktion zwischen gesunden und RAO-kranken Pferden signifikant. Der Myokardabschnitt der rechtsventrikulären basalen freien Wand am Trikuspidalannulus wurde mit der Spektral- und Farbgewebedopplertechnik untersucht. Im PW - Doppler war die frühdiastolische Geschwindigkeit (E) bei RAO Pferden im Vergleich zu gesunden als Zeichen einer abnormalen Relaxationsfähigkeit, infolge Hypoxie bedingten gestörten Zellzusammenhalts, signifikant erniedrigt (p = 0,037; 23,9 vs. 27,7 cm/s). Hinweisend für eine Rechtsherzbeeinflussung durch RAO wurde ein Wert ≤25,5 cm/s mit einer Sensitivität von 82,9% und einer Spezifität von 60,0% angesehen. Auch zwischen hochgradig und mittelgradig (p = 0,002; mittlere Differenz = -4,36 cm/s), sowie hochgradig und geringgradig (p = 0,001; mittlere Differenz = -6,58 cm/s) erkrankten Pferden war ein signifikanter Unterschied von E zu verzeichnen. Die tendenziell höhere spätdiastolische Geschwindigkeit bei RAO Pferden wies auf eine Erhöhung des atrialen Drucks infolge einer pulmonalen Hypertonie hin. Der daraus berechnete E/A Quotient war bei kranken Tieren im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant niedriger und deutete mit einem Wert von ≤1,3 mit einer Sensitivität von 46,3% und einer Spezifität von 95% auf eine diastolische Dysfunktion infolge einer RAO eingetretenen Rechtsherzbeeinflussung hin. Eine isovolumetrische Relaxationszeit war bei keinem der Kranken zu messen und die elektromechanischen Kopplungszeiten vom Einsetzen der Q-Welle im EKG bis zur systolischen Spitzengeschwindigkeit waren bei ihnen signifikant verlängert. Der berechnete Tei-Index zur Beurteilung der globalen rechtsventrikulären Funktion blieb unverändert (Stahl, 2010). 50 Literaturübersicht Beim Farbgewebedoppler fiel außerdem eine signifikant erhöhte spätdiastolische Geschwindigkeit sowie eine tendenziell höhere isovolumetrische Geschwindigkeit (IVV) und Beschleunigung (IVA) bei RAO Pferden auf, die kompensatorisch den rezidivierenden pulmonalen Drucksteigerungen und damit verbundenen Volumenbelastungen des rechten Ventrikels entgegenwirken könnten. Bei den Deformationsparametern wies die signifikant erniedrigte systolische Strain auf eine verschlechterte Myokardkontraktilität hin. Stahl (2010) führte im Querschnitt auf Papillarmuskelebene ausschließlich eine Untersuchung der systolischen Geschwindigkeiten und der Deformationsparameter Strain und Strain Rate im Farbgewebedopplermodus durch und konnte dabei keine Unterschiede zwischen gesunden und lungenkranken Tieren erkennen. Die Evaluierung einer möglichen Dyssynchronität aus dieser Schnittebene erschien der Autorin ungeeignet, da nur in der linksventrikulären Wand eine radiale Verkürzung im Sinne einer positiven systolischen Nettobewegung (Bewegung auf den Schallkopf zu) zu verzeichnen war – in der rechten freien Wand und im Septum dominierten hingegen eine zirkumferenzielle Verkürzung mit einer negativen systolischen Nettobewegung (Bewegung vom Schallkopf weg). Mögliche Auswirkungen auf die links -bzw. rechtsventrikuläre Funktion einer RAO Therapie, insbesondere mit dem Bronchospasmolytikum Clenbuterol, dessen kardiale Wirkung in vorangegangen Studien bereits beschrieben worden ist, wurden bisher mit der Gewebedopplerechokardiographie in der Pferdemedizin nicht untersucht. Material und Methoden III 1. 51 Material und Methoden Probandengut Im Rahmen dieser Arbeit wurden 45 Warmblutpferde untersucht. 20 Pferde stammten aus dem Patientengut der Klinik für Pferde der tierärztlichen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München, die aufgrund bereits bekannter RAO oder mit dem Verdacht auf eine bestehende RAO in der Klinik vorgestellt wurden. 15 der 25 vorberichtlich gesunden Tiere wurden vom Haupt und Landgestüt Schwaiganger, 10 von der Universitätsreitschule München zur Verfügung gestellt. Das Probandengut setzte sich aus 23 Wallachen und 22 Stuten zusammen. Bei allen 25 vorberichtlich klinisch unauffälligen Pferden wurde eine allgemeine klinische Untersuchung, eine Herzauskultation, eine Lungenauskultation, eine Perkussion des Lungenfeldes und eine arterielle Blutgasuntersuchung durchgeführt. Waren diese Werte im Normbereich wurden die Tiere in die lungengesunde Kontrollgruppe eingeschlossen. Die 20 in der Universitätsklinik aufgrund bereits bekannter RAO bzw. mit dem Verdacht auf eine bestehende RAO vorgestellten Tiere wurden ebenfalls einer allgemeinen klinischen Untersuchung, einer Auskultation des Herzens und darüberhinaus einer speziellen Untersuchung der Lunge einschließlich arterieller Blutgasanalyse, einer Röntgenuntersuchung der Lunge und einer Bronchoskopie mit TBS –bzw. BAL-Analyse unterzogen. Aufgrund der Ergebnisse erfolgte eine Zuordnung in die lungenkranke-Gruppe und eine Einteilung in unterschiedliche RAO- Schweregrade. Alle in die Studie eingeschlossenen Pferde erhielten zwei Monate vor den durchgeführten Untersuchungen keinerlei Medikamente. 52 2. 2.1 Material und Methoden Voruntersuchungen Anamnese und klinische Allgemeinuntersuchung Bei allen 45 Pferden wurde ein ausführlicher Vorbericht der Informationen über die Aufstallung, Fütterung, Leistungsbereitschaft der Pferde und über eventuelles Vorhandensein von Husten oder Atmungsproblemen, insbesondere im Zusammenhang mit Staubexposition oder Fütterungs- bzw. Haltungswechsel enthielt, aufgenommen. Bei der klinischen Allgemeinuntersuchung wurde besonders auf eventuell vorhandenen Nasenausfluss und dessen Qualität und Quantität, auf die Atemfrequenz und Herzfrequenz (HF) sowie auf eine veränderte kapilläre Füllungszeit (KFZ) geachtet (Tab. 1, Anhang). 2.2 Spezielle Untersuchung des Herz-Kreislaufsystems Unter Beachtung der im Anhang (Tab. 2, Anhang) im Untersuchungsprotokoll aufgeführten Parameter wurde bei allen 45 Pferden eine Evaluierung des HerzKreislaufsystems durchgeführt. 2.3 Spezielle Untersuchung des Atmungsapparates Nach Bestimmung des Atmungstyps, einer Prüfung auf das Vorhandensein einer Ruhedyspnoe, einer Lungenauskultation auf beiden Thoraxseiten, einer Perkussion des Lungenfeldes und einer Prüfung auf das Vorhandensein von spontanen bzw. auslösbaren Husten, wurde bei allen Pferden eine arterielle Blutgasuntersuchung mit Berechnung der arterio-alveolären Sauerstoff- partialdruckdifferenz durchgeführt (Tab. 3, Anhang). Lagen bis zu diesem Zeitpunkt alle Werte im physiologischen Bereich (AF ≤ 16/min, kein oder ein einzelner Hustenstoß auslösbar, costoabdominaler Atmungstyp, Abwesenheit einer Ruhedyspnoe, beidseits geringgradiges peripheres Atmungsgeräusch, voller und lauter Lungenschall, PaO₂ = 100 ± 5 mmHg, PaCO₂ = 40 ± 5 mmHG, AaPO₂ = 0-7 mmHg) wurden die Probanden der lungen- und herzgesunden Kontrollgruppe zugeordnet. Bei den RAO verdächtigen bzw. den bekannt lungenkranken Pferden wurde darüber hinaus eine röntgenologische Untersuchung der Lunge und eine Bronchoskopie mit anschließender TBSAnalyse durchgeführt. Aufgrund der Ergebnisse erfolgte eine Zuordnung in die lungenkranke-Gruppe und eine Einteilung in unterschiedliche RAO Schweregrade nach einem Scoresystem (Tab. 4) (Ohnesorge et al., 1998; May u. Gehlen, 2009). Material und Methoden 2.3.1 53 Arterielle Blutgasanalyse Die in der Klinik für Pferde vorgestellten Pferde wurden soweit möglich am Vortag eingestallt, um am nächsten Morgen in ruhiger Umgebung die arterielle Blutentnahme und weitere Untersuchungen durchzuführen. Den Pferden der Kontrollgruppe, die sich bei der Durchführung der Untersuchungen im gewohnten Heimatstall befanden, wurde ebenfalls am Morgen arterielles Blut nach aseptischer Vorbereitung aus der A. carotis communis an der rechten Halsseite eine handbreit über der Apertura thoracis entnommen. Mit Kapillarröhrchen wurden drei Proben gewonnen und ein Mittelwert aus den drei Messungen mit dem Blutgasgerät (NPT 7 Series, Firma Radiometer Copenhagen, bzw. portables Blutgasanalysegerät IDEXX VetstatTM, Firma IDEXX Vetlab Systems) gebildet. Dabei wurde auf eine schnelle Bearbeitung der Proben (< 3min) und auf eine Körpertemperaturkorrektur geachtet (Tab. 4) (Deegen, 1983). 2.3.2 Röntgenologische Untersuchung der Lunge Für die Anfertigung der Lungenaufnahmen stand eine digitale Röntgenanlage (stationärer Multipuls-Röntgengenerator: Polydoros® 80, Firma Siemens; Detektorsystem: XDR1-M® der Firma Veterinärmedizinisches Dienstleistungszentrum GmbH (VetZ), Flachdetektor, CXDI-50G®, Firma Canon, Hannover) zur Verfügung. Im latero-lateralen Strahlengang wurde jeweils in der Phase der maximalen Inspiration eine kranioventrale (Abb. 8A) und eine kaudodorsale (Abb. 8B) Aufnahme der Lunge angefertigt. Bei einem Film-Fokus Abstand von 1,2 m wurde eine Aufnahmespannung von 125kV bei einer Belichtungszeit von 16 bis 20 mAs gewählt. Bei der Beurteilung wurde insbesondere auf eine vorhandene interstitielle Lungenzeichnung bzw. auf Bronchienwandverdickungen geachtet (Ohnesorge et al., 1998; May u. Gehlen, 2009). 54 Material und Methoden Abb. 8: A kranioventrale Aufnahme, B kaudodorsale Aufnahme eines an RAO erkrankten Pferdes Material und Methoden 2.3.3 55 Bronchoskopie und TBS-Analyse Bei der unter Sedation (Sedivet, Boehringer Ingelheim, 0,04mg/kg KGW i.v.) durchgeführten Bronchoskopie wurde insbesondere auf vorhandenes Sekret, dessen Verteilung, Menge und Konsistenz sowie auf Veränderungen im Sinne von Verdickung oder Rötung der Bifurcatio tracheae geachtet. Gegebenenfalls vorhandenes Tracheobronchialsekret wurde mit Hilfe eines TBS-Katheters aspiriert und sofort nach Entnahme auf einem Objektträger ausgestrichen. Nach einer 30minütigen Trocknungszeit wurde das Probenmaterial mit einer Diff Quick® Färbung (Dade Behring Marburg GmbH, Marburg) angefärbt und lichtmikroskopisch beurteilt. Bei einer 500-fachen Vergrößerung wurden pro Objektträger 400 Zellen ausgezählt und das Verhältnis und die Anzahl von Alveolarmakrophagen, neutrophilen Granulozyten, Curschmannspiralen sowie eosinophilen Granuloyten bestimmt (Abb. 9) (May u. Gehlen, 2009). Abb. 9: Charakteristisches Tracheobronchialsekret eines an RAO leidenden Pferdes nach Diff Quick® Färbung A Curschmann Spirale, B Alveolarmakrophagen, C neutrophile Granulozyten, D Riesenzelle. 56 Material und Methoden Tab. 4 Graduierung der COB mittels Bewertungsschlüssel (Ohnesorge et al., 1998; May u. Gehlen, 2009). Atemwegsbefunde Punkteschlüssel Spontaner Husten 1 Erhöhte Atemfrequenz (>16/min) 1 Nasenausfluss vorhanden 1 Lungenauskultationsbefunde: Rasseln, Giemen vorhanden 2 AaDO2 > 6 mmHg 1 AaDO2 > 14 mmHg 2 Verbreiterte Bifurkation 1 Vermehrtes TBS 1 > 25 % Neutrophile im TBS 1 Curshmann – Spiralen im TBS 1 Gesamtpunktzahl Grad der COB 0–1 Gesund 2–4 Geringgradig 5–7 Mittelgradig >7 Hochgradig Nach einem von Ohnesorge et al. (1998) erstellten und von May und Gehlen (2009) modifizierten Bewertungsschlüssel (Tab. 4) wurden 7 Pferde der hochgradigen, 7 der mittelgradigen und 6 der geringgradigen Gruppe von an RAO erkrankten Pferden zugeteilt. 3. 3.1 Echokardiographische Untersuchung Technische Ausstattung Die echokardiographische Untersuchung aller Pferde erfolgte in der Box mit dem portablen „Vivid i“® (Vivid i, GE Medical Systems, Ultrasound Tirat Carmel, Application Software 6.1.1.110; Systemsoftware: 1.36.18; 3S-RS Sonde, GE Medical Systems), was über eine maximale Eindringtiefe von 30 cm und einen maximalen Sektorwinkel von 90° verfügt. Als Sonde wurde ein 2,5 MHz Annular Phased-Array Schallkopf verwendet. Es wurden drei aufeinanderfolgende Herzzyklen als Cineloops (Bildschleifen) auf der Festplatte des Gerätes gespeichert. Die anschließende Analyse der aufgezeichneten Daten erfolgte offline (EchoPac Software Only©, Firma GE Healthcare, Horton, Norway). Material und Methoden 3.2 57 Standardechokardiographische Untersuchung Bei der standardechokardiographischen Untersuchung wurden die nach Stadler et al. (1988) definierten Standardanschallpositionen (Abb. 10, 11, 12, 13, 14) im B- und M-Mode dargestellt, um Aussagen über die Herzdimensionen und die Kontraktionsfähigkeit des Herzens treffen zu können. Dabei wurde insbesondere Wert auf die Myokarddicke der linken Herzwand, des Interventrikularseptums und der Verkürzungsfraktion (FS%) (Abb. 14) gelegt. Die dafür notwendigen Messungen wurden aus der rechten kaudalen kurzen Achse (RKDKA) auf Höhe des Mitralklappenannulus sowie aus der rechten kaudalen langen Achse (RKDLA) durchgeführt. Darüber hinaus wurde aus der kranialen Achse der Quotient aus dem Pulmonalarterien- und Aortendurchmesser berechnet (PA/Ao). Um Blutflussgeschwindigkeiten und pathologische Rückflüsse an den vier Herzklappen zu diagnostizieren, erfolgte eine Untersuchung mittels Farb- und CW-Doppler. Parallel wurde ein EKG (bipolare Brustwandableitung) aufgezeichnet. Sowohl die standardechokardiographische Untersuchung als auch die elektrokardiographische Untersuchung dienten dem Ausschluss einer bestehenden Herzerkrankung und wurden jeweils vor und nach der 14-tägigen Clenbuterol Applikation durchgeführt. In die Studie wurden ausschließlich herzgesunde Probanden aufgenommen. 58 Material und Methoden Abb. 10: Im B-Mode dargestellte Messlokalisationen in der langen Herzachse von rechts kaudal (RKDLA). Legende zu Abb. 10: 1 LA: linkes Atrium 2 MV: Mitralklappe 3 LV u MV: linker Ventrikel unterhalb der Mitralklappe 4 LV HS: linker Ventrikel apexnah 5 RA: rechtes Atrium 6 LVW u MV: linke freie Ventrikelwand unterhalb der Mitralklappe 7 LVW HS: linke freieVentrikelwand apexnah 8 IVS u MV: Interventrikularseptum unterhalb der Mitralklappe 9 IVS HS: Interventrikularseptum apexnah 10 RVW: rechte freie Ventrikelwand Material und Methoden Abb. 11: Im B-Mode dargestellte Messlokalisation in der langen Herzachse von rechts kaudal mit Aorta (RKDLA-AO). Legende zu Abb. 11: 1 AO: Aorta 59 60 Material und Methoden Abb. 12: Im B-Mode dargestellte Messlokalisationen in der langen Herzachse von rechts kranial (RKRLA). Legende zu Abb. 12: 1 RA: rechtes Atrium 2 PULM: oberhalb der Pulmonalklappe 3 RV: rechter Ventrikel Material und Methoden 61 Abb. 13: Im B-Mode dargestellte Messlokalisationen in der langen Herzachse von links kaudal (LKDLA). Legende zu Abb. 13: 1 LA: linkes Atrium 2 MV: Mitralklappe 62 Abb. 14: M-Mode zur Bestimmung der Verkürzungsfraktion (fractional shortening = FS%). Legende zu Abb. 14: 1 IVSd: Interventrikularseptum, enddiastolisch 2 LVd: linker Ventrikel, enddiastolisch 3 LVWd: linke freie Ventrikelwand, enddiastolisch 4 IVSs: Interventrikularseptum, endsystolisch 5 LVs: linker Ventrikel, endsystolisch 6 LVWs: linke freie Ventrikelwand, endsystolisch Material und Methoden Material und Methoden A B Abb. 15: A Im B-Mode mittels CW-Doppler dargestellter pathologischer Rückfluss an der Aortenklappe in der langen Herzachse von rechts kaudal mit Darstellung der Aorta (RKDLA-AO) B Darstellung der pathologischen Rückflussgeschwindigkeit mittels CW-Doppler. 63 64 3.3 Material und Methoden Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung Auch die Gewebedoppleruntersuchung wurde bei allen Pferden in der Box in Ruhe vor und nach der 14-tägigen Clenbuterolbehandlung stets am Morgen durchgeführt. 3.3.1 Querschnitt auf Höhe Mitralklappenannulus Bei der Darstellung des Herzens in der rechten kaudalen kurzen Achse (RKDKA) wurde von rechts im 3. Intercostalraum auf Basalebene geschallt, wofür der Schallstrahl soweit nach basal gelenkt wurde bis das Mitralklappensignal in der Diastole gerade noch sichtbar war. Bei einer Eindringtiefe von 21- 22 cm und einem Sektorwinkel von 60° und einer durchschnittlichen Bildrate von 64,5 Bildern pro Sekunde wurde versucht, den linken Ventrikel in der Mitte des Sektors zu platzieren. Mittels der verschiedenen, im Folgenden aufgeführten Messmethoden wurden jeweils 3 „regions of interest“ (ROI) untersucht. Die erste Messung wurde in der linksventrikulären freien Wand (LVW), die zweite im Interventrikularseptum (IVS) und die dritte in der rechtsventrikulären freien Wand (RVW) vorgenommen (Abb. 16). Material und Methoden 65 Abb. 16: Platzierung der verschiedenen regions of interest (ROI) auf der Basalebene. Legende zu Abb. 16: 1 LVW: 2 IVS: 3 RVW: 3.3.1.1 linksventrikuläre freie Wand Interventrikularseptum rechtsventrikuläre freie Wand Spektralgewebedoppler Nach Einstellung der gewünschten Schnittebene wurde das Messvolumen (Sample volume) nacheinander an den oben beschriebenen ROI´s platziert und die PW-Gewebedopplermodalität zugeschaltet (Abb. 17A, B, C). Bei drei aufeinanderfolgenden Herzzyklen, die als Standbilder digital abgespeichert wurden, wurde insbesondere darauf geachtet, dass das „sample Volume“ während des gesamten Herzzykluses innerhalb des Myokards liegt. Die Aufzeichnung der Spitzengeschwindigkeit im untersuchten Myokardbereich erfolgte in einem Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm, wofür der Messbereich für jeden Probanden individuell angepasst wurde. Die Analyse und Erhebung der Geschwindigkeitsund Zeitparameter wurde im Anschluss offline mit Hilfe der Echopac Software (GE-Vingmed, Horten, Norwegen) durchgeführt. 66 Material und Methoden Abb.17: Darstellung der Spitzengeschwindigkeit mittels PW-Gewebedopplermodalität in den definierten Ventrikelabschnitten. A linksventrikuläre Wand, B Interventrikularseptum, C rechtsventrikuläre Wand. Material und Methoden 3.3.1.2 67 Farbgewebedoppler Die Ermittlung der durchschnittlichen Myokardgeschwindigkeiten in den definierten Myokardabschnitten erfolgte durch eine Farbkodierung des Herzmuskels im 2D-Schnittbild, wobei jedem Farbpixel anhand einer Farbskala eine digitale Geschwindigkeitsinformation aufeinanderfolgende, rhythmische und zugeteilt artefaktfreie wurde. Herzzyklen Drei wurden aufgezeichnet. Bei der folgenden offline-Analyse wurde die 10 x 10 mm große ROI endokardnah in der zu untersuchenden Ventrikelwand auf einer Lotebene zwischen den Papillarmuskeln positioniert (Abb. 18A, B, C). Dabei wurde sie über den gesamten Herzzyklus manuell nachverfolgt (tracking), um über die gesamte Zeitspanne eine sichere Verankerung der ROI innerhalb des Myokards zu gewährleisten. Neben den Myokardgeschwindigkeiten wurden verschiedene Zeitparameter gemessen. 68 Material und Methoden Abb. 18: Darstellung der durchschnittlichen Myokardgeschwindigkeiten mittels Farbgewebedopplermodalität in den definierten Ventrikelabschnitten. A linksventrikuläre Wand, B Interventrikularseptum, C rechtsventrikuläre Wand. Material und Methoden 3.3.1.3 69 Zweidimensionales Speckle-Tracking Bei dieser Messmethode zur Evaluierung der Deformationsparameter Strain und Strain Rate wurden drei aufeinanderfolgende rhythmische und artefaktfreie Herzzyklen der 2D-Graubild-Schnittbilder der Basalebene aufgenommen und gespeichert. Bei jedem Herzzyklus wurde offline endsystolisch das Endokard des gesamten linken Ventrikels umfahren und im Anschluss automatisch eine zirkuläre ROI in diesem Bereich erstellt. Mittels der Echopac-Software erfolgte eine Aufteilung des Myokards des linken Ventrikels in 6 Segmente, für welche nachfolgend jeweils Mittelwerte für die radiale Strain (%) und Strain Rate (%/s) angegeben wurden, was eine Bestimmung der systolischen Spitzengeschwindigkeit, der frühdiastolischen E- und der spätdiastolischen A-Welle in der linksventrikulären Wand und im Interventrikularseptum ermöglichte (Abb. 19, 20). Abb. 19: Radiale Strain (%) für die 6 Segmente des linken Ventrikels. 70 Material und Methoden Abb. 20: Radiale Strain Rate (%/s) für die 6 Segmente des linken Ventrikels. 3.3.2 Trikuspidalannulus Bei der Definition von rechtsventrikulären Anschallpositionen zur Anwendung der Gewebedopplertechnologie kristallisierte sich bei Stahl (2010) der abgesenkte Schnitt der RKDLA sowohl im Farb- als auch im Spektral-Gewebedoppler als Schnitt mit der größten Reproduzierbarkeit und der geringsten Variabilität bei der Untersuchung der longitudinalen Myokardfunktion heraus. Nach Einstellen der konventionellen RKDLA wurde durch Absenken des Schallkopfendes bis auf Höhe des Olecranons bei vorgestellter rechter Gliedmaße und gleichzeitigem Halten des Kontakts zur Brustwand die rechtsventrikuläre freie Wand soweit im Schallsektor bewegt, bis eine Parallelbewegung des Myokards im Bezug zum Schallkopf erreicht wurde (Abb. 21A). Im Anschluss wurde ein Winkel von 45° eingestellt und eine Reduktion der Eindringtiefe auf 12-14 cm vorgenommen, wobei darauf geachtet wurde, dass während des gesamten Herzyklus die rechtsventrikuläre freie Wand mit Trikuspidalklappe und der Anschnitt der Arteria coronaria dextra sichtbar waren. Dabei wurde eine durchschnittliche Bildrate von 82,8 Bilder/sec erreicht (Abb. 21B). Material und Methoden 71 Abb. 21: A Abgesenkter Vierkammerblick B Darstellung der rechtsventrikulären freien Wand im Farbgewebedopplermodus nach Absenken des Schallkopfendes (Stahl, 2010). Legende zu Abb. 20: IVS: Interventrikularseptum RVW: rechtsventrikuläre freie Wand CV: Arteria coronaria dextra TV: Trikuspidalklappe 72 Material und Methoden 3.3.2.1 Um Spektralgewebedoppler die Myokardgeschwindigkeiten und Zeitparameter mittels Spektralgewebedoppler zu erfassen, wurde das Sample Volume mit einer Breite von 12 x 12 mm am Ende der Diastole mittig im rechtsventrikulären basalen Myokard platziert. Die Dopplerkurven wurden über drei Herzzyklen zur nachträglichen Auswertung gespeichert (Abb. 22). Abb. 22: Geschwindigkeitsprofil im Spektralgewebedopplermodus am Trikuspidalannulus. Material und Methoden 3.3.2.2 73 Farbgewebedoppler Für die Region of Interest (ROI) wurde, um sie möglichst der Lage der rechtventrikulären basalen Wand anzupassen, eine elliptische 12 x 24 mm große, um 9° nach links geneigte Form gewählt. Verankert zwischen dem Trikuspidalklappenansatz und der Arteria coronaria dextra im basalen Myokard, wurde sie off-line über drei Herzzyklen manuell nachverfolgt und eine Messung der myokardialen Geschwindigkeiten und Zeitparameter vorgenommen (Abb.23). Abb. 23: Geschwindigkeitsprofil im Farbgewebedopplermodus am Trikuspidalannulus. 74 3.4 Material und Methoden Clenbuterol Applikation Nach Einteilung in die lungengesunde bzw. in die unterschiedlichen Schweregrade der lungenkranken Gruppe erhielten alle Pferde über 14 Tage 2x täglich 0,8µg/kg KM Clenbuterol (Abb. 24) (Ventipulmin®, Gel zum Eingeben für Pferde, 25µg/ml, Boehringer Ingelheim). Um eine sichere Aufnahme zu gewährleisten, wurde den Probanden das Medikament jeweils morgens und abends mit Hilfe einer Spritze oral eingegeben. Im Anschluss erfolgte nach zwei Wochen eine erneute Standard- und Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung. Abb. 24: Ventipulmin® Gel, Boehringer Ingelheim. Material und Methoden 3.5 75 Statistische Auswertung Die statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe der Software SPSS Statistics 19.0. Bei allen Probanden wurden die gemessenen myokardialen Geschwindigkeiten, die Zeitintervalle, die elektromechanischen Kopplungszeiten, die Strain und Strain Rate Werte von drei Herzzyklen gemittelt und im Anschluss wiederrum der Mittelwert berechnet. Mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test wurden die Daten auf Normalverteilung geprüft und eine deskriptive Datenanalyse mit Angabe des Medians, der Standardabweichung, der Spannweite und des Interquartilsabstandes (25. und 75. Perzentile) eingeleitet. Um Veränderungen infolge der Clenbuterol Applikation feststellen zu können, wurde im Falle von normalverteilten „vorher-nachher“-Daten ein T-Test für gepaarte Stichproben, im Falle von nicht normalverteilten Daten der WilcoxonTest durchgeführt. Darüber hinaus erfolgte mit der Varianzanalyse eine Untersuchung auf Zusammenhänge der ermittelten Werte mit dem Alter und der Atemfrequenz der Pferde. Die kardiale Wirkung von Clenbuterol zwischen lungengesunden und lungenkranken Pferden wurde mit Hilfe einer einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) mit anschließender Bonferronikorrektur verglichen. Auch die Ausgangswerte der gesunden und kranken Gruppen wurden mit derselben Methode verglichen. Folgende Signifikanzstufen wurden für die Irrtumswahrscheinlichkeit p aufgestellt: p ≤ 0,001 = hoch signifikant (***) p ≤ 0,01 = sehr signifikant (**) p ≤ 0,05 = signifikant (*) p > 0,05 = nicht signifikant (n.s.) 76 Material und Methoden Um darüber hinaus eine Aussage über die Genauigkeit der angewandten Messmethoden treffen zu können, wurde der relative Variationskoeffizient (CV% = coefficient of variation) aus dem Quotienten der Standardabweichung und des Mittelwertes der einzelnen gemessenen Parametern berechnet. Bei einem Wert von < 5% wurde die interindividuelle Variabilität als sehr gering, bei 5-15% als gering und bei 16-25% als mittelgradig und bei > 25% als hochgradig eingestuft. Ergebnisse IV 1. 77 Ergebnisse Probandengut Die Gruppe der 25 lungen- und herzgesunden Pferde setzt sich aus 14 Stuten und 11 Wallachen zusammen. Bei der Gruppe der 20 lungenkranken Tiere handelt es sich um 7 Stuten und 13 Wallache. Die exakte Zuordnung in die unterschiedlichen Schweregrade, sowie die Alters-, Gewichts-, und Größenverteilung lässt sich aus den folgenden Tabellen entnehmen (Tab. 5, Tab. 6, Anhang). Tab. 5: Geschlechts-, Alters-, Gewichts- und Größenverteilung des Probandenguts. Numerische Werte für das Geschlecht. Mittelwert ± Standardabweichungen bei Alter, Gewicht und Größe. Gruppen Wallache Stuten Alter (J) Gesund ggr. RAO mgr. RAO hgr. RAO 11 3 5 5 14 3 2 2 9±1 11±2 14±2 17±4 2. 2.1 Gewicht (kg) 589±38 571±39 565±34 581±42 Größe (cm) 168±5 165±5 165±7 164±7 Voruntersuchungen Anamnese und klinische Allgemeinuntersuchung Vorberichtlich war insbesondere bei den mittel- und hochgradig an RAO erkrankten Tieren eine Überempfindlichkeit gegenüber Staub von den Besitzern festgestellt worden, weshalb in der Vergangenheit eine Haltungsoptimierung mit Umstellung auf Späne und/oder nasses Heu erfolgte. Zwei mittelgradig und ein hochgradig erkranktes Tier wiesen bei der klinischen Allgemeinuntersuchung einen seromukösen Nasenausfluss auf. Darüber hinaus war bei drei mittelgradig und bei fünf hochgradig erkrankten Pferden Husten auslösbar, drei der Tiere zeigten zusätzlich spontanen Husten. Eine erhöhte Atemfrequenz war bei allen RAO-Pferden feststellbar. Alle Pferde der lungenkranken Gruppe wurden in der Vergangenheit schon ein bis mehrere Male mit Ventipulmin® (Clenbuterol) behandelt. Probanden mit hochgradiger Symptomatik erhielten regelmäßig bei akuten Schüben Ventipulmin® oder Venti-Plus® (Kombination von Clenbuterol und Dembrexin) bzw. zwei Tiere wurden darüber hinaus bereits über mehrere Wochen mit Prednisolon behandelt. Alle in die Studie eingeschlossenen Pferde 78 Ergebnisse erhielten allerdings über einen Zeitraum von zwei Monaten vor Versuchsbeginn keinerlei Medikamente. Bei den 25 Tieren der gesunden Gruppe wurden hingegen weder bei der Anamnese noch bei der klinischen Allgemeinuntersuchung Hinweise auf eine Erkrankung der tiefen Atemwege gefunden. 2.2 Spezielle Untersuchung des Herz-Kreislaufsystems Mit Ausnahme von zwei Pferden waren alle 45 untersuchten Tiere bei der speziellen Untersuchung des Herz-Kreislaufsystems unauffällig und es lag ein physiologischger Auskultationsbefund vor. Bei zwei Probanden wurde ein diastolisches Herzgeräusch mit Punctum maximum über der Aortenklappe Grad 2-3/6 auskultiert. Bei der konventionellen Echokardiographie wurde eine ggr. Aorteninsuffizienz festgestellt. Es lagen allerdings keine Dimensions- veränderungen vor. 2.3 Spezielle Untersuchung des Atmungsapparates Ein veränderter Atmungstyp in Richtung abdominal verstärkt und eine Ruhedyspnoe in Form einer überwiegend gemischten Dyspnoe (verlängerte ein und Ausatmung, Einsinken der Intercostalräume, Nüsternblähen, Doppelschlägigkeit, Dampfrinnenbildung und Afteratmen) waren gehäuft bei der mittel- bzw. der hochgradigen RAO Gruppe zu verzeichnen. Bei der Lungenauskultation war bei allen geringgradig Erkrankten ein verschärftes inspiratorisches Atemgeräusch, bei den mittelgradig- hochgradig eingestuften Tieren zusätzlich ein charakteristisches Rasseln bzw. Giemen zu auskultieren. Ein um bis zu zwei handbreit nach kaudoventral verbreitertes Lungenfeld fiel darüber hinaus bei der mittelgradig und hochgradig erkrankten Gruppe bei der Perkussion des Lungenfeldes auf (Tab. 7, Anhang). 2.3.1 Arterielle Blutgasanalyse Im Gegensatz zu der lungenkranken Gruppe, bei der zum Teil hochgradige Veränderungen bei den Blutgasparametern PaO2, PaCO2 und AaDO2 auffielen, zeigten die 20 Pferde der gesunden Gruppe keinerlei Abweichungen von den Normwerten (Tab. 7, Anhang). Ergebnisse 2.3.2 79 Röntgenologische Untersuchung der Lunge 15 der RAO verdächtigen Pferde wiesen röntgenologische Veränderungen der Lunge in Form einer interstitiellen Verdichtung (n=11) und/oder einer Bronchienwandverdickung (n=15) auf. 2.3.3 Bronchoskopie und TBS Analyse Bei der zur Tracheobronchialsekret-Gewinnung durchgeführten Bronchoskopie, konnte bei 17 der 20 RAO verdächtigen Pferde eine verbreiterte Bifurkation beobachtet werden. Bei 15 Tieren war eine vermehrte TBS Menge sichtbar, in der bei 14 Pferden eine erhöhte Neutrophilenzahl und bei 9 Pferden zusätzlich Curschmann Spiralen im Lichtmikroskop ausgezählt wurden (Tab. 7, Anhang). 3. 3.1 Echokardiographische Untersuchung Standardechokardiographische Untersuchung Mit Hilfe der standardechokardiographischen Untersuchungen im B- und M-Mode wurden mit Ausnahme der zwei Pferde mit einer ggr. Aorteninsuffizienz ohne Dimensionsveränderungen ausschließlich herzgesunde Patienten, die frei von Dimensionsveränderungen und Klappeninsuffizienzen waren, für die Studie ausgewählt. Die gemessenen enddiastolischen Diameter des linken und rechten Ventrikels lagen sowohl bei den gesunden als auch den lungenkranken Pferden vor und nach der Clenbuterol Applikation im Normbereich (Tab. 8, Anhang). Bei den hochgradig RAO-kranken Pferden war allerdings bei der Erstuntersuchung ein erniedrigter PA/Ao Medikamentengabe Quotient nicht feststellbar, signifikant der veränderte sich aber (Tab. durch 8, die Anhang). Untersuchungen mittels CW-Doppler lieferten mit Ausnahme des geringgradigen pathologischen Rückflusses an der Aortenklappe bei den beiden bereits erwähnten Pferden keinen Hinweis auf vorliegende Klappeninsuffizienzen. Vor der Clenbuterolgabe durchgeführte Messungen im M-Mode zur Bestimmung der Verkürzungsfraktion (FS%) zeigten, wie auch nach zweiwöchiger Behandlung, Werte im physiologischen Bereich (Tab. 8, Anhang). 80 Ergebnisse 3.2 Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung bei lungengesunden Pferden 3.2.1 Querschnitt auf Höhe Mitralklappenannulus Bei allen Pferden konnte für den Querschnitt auf Mitralklappenebene eine ausreichende Bildqualität mit einer durchschnittlichen Bildrate von 68,3bps erzielt werden. Waren im Geschwindigkeitsprofil Doppelpeaks zu erkennen, wurde sowohl beim Farbgewebedoppler als auch in der später beschriebenen Spektralgewebedopplertechnik die erste jeweils höchste Spitze gemessen. Die Messung der Geschwindigkeiten, der elektromechanischen Kopplungszeiten sowie der Zeitintervalle, jeweils vor und nach der Medikamentengabe, zeigten in den einzelnen untersuchten Myokardabschnitten die im Folgenden aufgeführten Ergebnisse. 3.2.1.1 Farbgewebedoppler Die endokardnah positionierte ROI konnte bei allen Probanden sowohl in der linksventrikulären Hinterwand als auch im Interventrikularseptum und in der rechtsventrikulären Wand über die gesamten drei aufgenommenen Herzzyklen bei der Offline-Analyse manuell nachverfolgt werden (tracking) (Abb. 25). Abb. 25: Endokardnah positionierte ROI in der linksventrikulären Hinterwand (LVHW). Ergebnisse 81 Tab 9: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) Gruppe Mittelwert ± SD Min Max Median P 0,048 Signifikanzstufen * prä 7,69 ± 0,75 6,30 8,70 7,77 post 7,94 ± 0,62 6,47 8,93 8,13 E (cm/s) prä -18,22 ± 2,80 -26,18 -13,59 -18,21 0,001 *** A (cm/s) post prä post -21,40 -7,74 -8,20 ± 3,55 ± 1,61 ± 1,71 -26,89 -12,60 -11,72 -15,21 -5,40 -5,11 -21,96 -7,69 -8,02 0,246 n.s. E/A prä 2,37 ± 0,52 1,56 3,48 2,28 0,004 ** post 3,00 ± 0,70 2,19 4,58 2,79 IVC (cm/s) prä 5,58 ± 1,07 3,30 7,68 5,72 0,049 * IVR (cm/s) post prä post 6,01 -6,01 -4,30 ± 0,91 ± 0,62 ± 1,84 4,09 -7,12 -7,88 7,69 -5,38 -2,67 6,19 -5,7 -3,81 0,081 n.s. IVCT (s) prä 0,14 ± 0,05 0,08 0,25 0,15 0,051 n.s. IVRT (s) post prä post 0,13 0,07 0,07 ± 0,05 ± 0,03 ± 0,03 0,06 0,04 0,03 0,24 0,13 0,13 0,12 0,06 0,06 0,244 n.s. TpeakA (s) prä 1,75 ± 0,08 1,60 1,94 1,75 0,006 ** post prä post prä post prä post prä post prä post prä post 1,70 0,11 0,10 0,66 0,63 0,23 0,24 0,44 0,43 0,46 0,43 1,29 1,26 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 0,09 0,03 0,03 0,07 0,05 0,04 0,03 0,05 0,04 0,12 0,14 0,17 0,16 1,56 0,06 0,06 0,57 0,56 0,16 0,16 0,37 0,34 0,33 0,23 1,00 0,98 1,92 0,16 0,15 0,86 0,77 0,28 0,34 0,56 0,55 0,71 0,73 1,79 1,77 1,70 0,11 0,10 0,64 0,63 0,24 0,24 0,43 0,43 0,43 0,41 1,29 1,24 0,093 n.s. 0,009 ** 0,168 n.s. 0,163 n.s. 0,289 n.s. 0,149 n.s. prä 0,63 ± 0,05 0,54 0,75 0,62 0,047 * post 0,61 ± 0,05 0,52 0,73 0,62 QS_time (s) A_Etime (s) E.M.C.P. (s) ET (s) Tei-Index Dt (s) St (s) Legende zu Tab. 9: S = systolische Spitzengeschwindigkeit, E = frühdiastolische Füllung, A = Vorhofentleerung, E/A = Quotient aus frühdiastolischer Füllung und Vorhofentleerung, IVC = isovolumetrische Kontraktion, IVR = isovolumetrische Relaxation, IVCT = isovolumetrische Kontraktionszeit, IVRT = isovolumetrische Relaxationszeit, TpeakA = Zeitdauer von Q-Welle des EKGs bis Beginn der Vorhofentleerung, QS-time = Zeitdauer von Q-Welle des EKGs bis Beginn systolische Spitzengeschwindigkeit, A_Etime = Zeitdauer von Ende der Vorhofentleerung bis Beginn frühdiastolische Füllung, E.M.C.P. = Zeitdauer von Q-Welle des EKGs bis Peak der systolischen Spitzengeschwindigkeit, ET = Zeitdauer der Austreibungsphase, Tei-Index = (IVRT+IVCT)/ET, Dt = Diastolendauer, St = Systolendauer. 82 Ergebnisse Die höchsten Myokardgeschwindigkeiten waren sowohl vor als auch nach der Medikamentengabe in der linksventrikulären Wand zu verzeichnen (Tab. 9). Bei den positiven systolischen Spitzengeschwindigkeiten (Abb. 26) kam es dort zu einer signifikanten Zunahme infolge der Clenbuterol Applikation (p = 0,05). Abb. 26: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), systolische Geschwindigkeit vor (Sprä) und nach (Spost) Clenbuterol Applikation. Ergebnisse 83 Bei der negativen frühdiastolischen Geschwindigkeit E (Abb. 27), die als Marker für die Relaxationsfähigkeit des Myokards angesehen wird, kam es ebenfalls zu einer hoch signifikanten Steigerung (p = 0,001). Abb. 27: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation. Durch den lediglich tendenziellen Anstieg der spätdiastolischen Geschwindigkeit A kam es nach der zweiwöchigen Behandlung zu einem sehr signifikanten Anstieg des die diastolische Herzfunktion widerspiegelnden E/A Quotienten (Abb. 28, p = 0,004). 84 Ergebnisse Abb. 28: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), E/A Quotient vor (EAprä) und nach (EApost) Clenbuterol Applikation. Die isovolumetrische Kontraktion (IVC) zeigte ebenfalls einen signifikanten Anstieg (p = 0,049), die isovolumetrische Relaxation hingegen eher eine tendenzielle Abnahme der Geschwindigkeit. Vom Einsetzen der Q-Welle im EKG bis zur systolischen Spitzengeschwindigkeit (elektro-mechanische Kopplungszeit = E.M.C.P.) war im Vorher-Nachher-Vergleich kaum ein Unterschied erkennbar. Bei allen Zeitintervallen war eine tendenzielle Verkürzung messbar, insbesondere bei der Zeitdauer vom Ende der Vorhofentleerung bis zum Beginn der frühdiastolischen Füllung [A_E time (p = 0,009)], bei der isovolumetrischen Kontraktionszeit [IVCT (p = 0,051)], bei der Zeitdauer von der Q-Welle des EKG´s bis zum Beginn der Vorhofentleerung [TpeakA (p = 0,006)] und der Systolendauer [St (p = 0,047)] (Abb. 29, Abb. 30). Der Tei-Index als Indikator für die globale tendenziell ab. linksventrikuläre Funktion nahm infolge von Clenbuterol Ergebnisse Abb. 29: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Zeitintervall A_Etime (s), St (s) vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation. Abb. 30: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Zeitintervall TpeakA (s) vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation. 85 86 Ergebnisse Wie auch in der linksventrikulären Wand war im Interventrikularseptum (Tab. 10) ein sehr signifikanter Anstieg der frühdiastolischen Geschwindigkeit E messbar (Abb. 31, p = 0,007). Aufgrund einer zusätzlich signifikanten Erhöhung der spätdiastolischen Geschwindigkeit A (Abb. 32, p = 0,026) wurde auch in dieser Lokalisation eine signifikante Erhöhung des E/A Quotienten nach Clenbuterolgabe sichtbar (Abb. 33, p = 0,045). Tab. 10: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVR (cm/s) IVCT (s) IVRT (s) TpeakA (s) QS_time (s) A_Etime (s) E.M.C.P. (s) ET (s) Tei-Index Dt (s) St (s) Gruppe Mittelwert ± SD prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post Prä post prä post -5,35 -5,49 15,54 17,49 2,45 3,58 5,16 7,47 -2,34 -1,46 6,86 7,50 0,05 0,05 0,12 0,14 1,77 1,70 0,08 0,04 0,61 0,68 0,12 0,10 0,38 0,41 0,57 0,55 1,35 1,31 0,50 0,47 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 1,51 1,74 1,70 1,15 1,05 0,90 1,29 3,32 2,33 1,69 1,28 1,73 0,07 0,07 0,06 0,03 0,16 0,12 0,09 0,03 0,22 0,05 0,12 0,09 0,12 0,09 0,61 0,42 0,18 0,20 0,03 0,08 Min -7,21 -7,58 12,84 16,12 1,29 2,52 3,55 3,59 -6,54 -4,64 5,09 5,61 0,00 0,00 0,00 0,10 1,56 1,56 0,00 0,00 0,00 0,63 0,00 0,00 0,16 0,22 0,00 0,23 0,99 0,93 0,45 0,28 Max -3,43 -3,32 17,31 19,64 4,68 5,37 7,41 13,42 0,00 0,00 10,01 10,93 0,22 0,18 0,20 0,20 2,05 1,94 0,32 0,09 0,76 0,76 0,38 0,33 0,53 0,52 2,16 1,73 1,62 1,68 0,55 0,55 0,635 Signifikanzstufen n.s. 0,007 ** 0,026 * 0,045 * 0,251 n.s. 0,248 n.s. 1,000 n.s. 0,207 n.s. 0,129 n.s. 0,272 n.s. 0,084 n.s. 0,582 n.s. 0,405 n.s. 0,924 n.s. 0,425 n.s. 0,203 n.s. Median P -5,24 -5,32 16,44 17,39 2,11 3,46 5,07 7,31 -2,77 -0,64 6,38 6,70 0,04 0,02 0,13 0,14 1,76 1,67 0,07 0,05 0,68 0,68 0,07 0,09 0,43 0,45 0,45 0,39 1,37 1,29 0,51 0,51 Ergebnisse 87 Abb. 31: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum, frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation. Abb. 32: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), spätdiastolische Geschwindigkeit A vor (Aprä) und nach (Apost) Clenbuterol Applikation. 88 Ergebnisse Abb. 33: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), E/A Quotient vor (EAprä) und nach (EApost) Clenbuterol Applikation. Die elektro-mechanische Kopplungszeit war im Interventrikularseptum tendenziell nach zwei Wochen reduziert. Die Diastolen- und Systolendauer sowie QS-time und TpeakA nahmen wie auch in der linken Wand tendenziell ab. Ergebnisse Die 89 Myokardgeschwindigkeiten in der rechtsventrikulären Wand verhielten sich, wenn auch weniger deutlich ausgeprägt, ähnlich wie in den bereits beschriebenen Ventrikelwänden (Tab. 11). Die systolische und spätdiastolische Geschwindigkeit hat sich tendenziell erhöht, bei der frühdiastolischen E-Welle kam es auch hier im Anschluss an die Clenbuterol Gabe zu einem signifikanten Anstieg (Abb. 34, p = 0,041). Eine isovolumetrische Relaxation (IVR) und eine isovolumetrische Relaxationszeit (IVRT) konnten nicht gemessen werden. Tab. 11: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Wand (RVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVCT (s) TpeakA (s) QS_time (s) A_Etime (s) E.M.C.P. (s) ET (s) Tei-Index Dt (s) St (s) Gruppe Mittelwert ± prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post -3,76 -4,42 5,66 6,53 3,47 3,98 1,86 1,82 -1,36 -1,64 0,11 0,10 1,76 1,66 0,08 0,05 0,65 0,63 0,23 0,16 0,49 0,49 0,22 0,22 1,27 1,20 0,63 0,64 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± SD Min Max Median P 1,46 1,70 2,29 2,08 1,23 1,49 0,68 0,48 0,65 0,76 0,03 0,02 0,10 0,09 0,09 0,03 0,04 0,05 0,11 0,10 0,05 0,05 0,07 0,05 0,13 0,11 0,06 0,05 -6,75 -7,26 2,48 2,79 1,18 2,32 1,01 1,15 -2,20 -2,65 0,05 0,08 1,64 1,52 0,00 0,00 0,60 0,55 0,08 0,04 0,36 0,36 0,11 0,15 1,09 1,00 0,48 0,56 -1,72 -1,37 8,87 9,30 4,77 7,40 3,03 2,72 -0,33 -0,43 0,13 0,14 1,89 1,83 0,23 0,11 0,72 0,70 0,38 0,35 0,57 0,59 0,36 0,33 1,58 1,41 0,71 0,77 -3,64 -4,03 5,48 7,01 3,77 3,99 1,85 1,84 -1,33 -1,59 0,12 0,11 1,73 1,66 0,03 0,05 0,64 0,63 0,18 0,13 0,50 0,50 0,23 0,21 1,23 1,21 0,64 0,64 0,068 Signifikanzstufen n.s. 0,041 * 0,326 n.s. 0,843 n.s. 0,197 n.s. 0,787 n.s. 0,003 ** 0,357 n.s. 0,062 n.s. 0,061 n.s. 0,889 n.s. 0,787 n.s. 0,027 * 0,380 n.s. 90 Ergebnisse Abb. 34: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation. Bei TpeakA kam es in der rechten Wand zu einer sehr signifikanten Verkürzung (Abb.35, p = 0,003). Die Diastolendauer verkürzte sich ebenfalls sehr signifikant (Abb. 35, p = 0,027). Die übrigen Zeitintervalle zeigten eine Tendenz in Richtung Verkürzung. Ergebnisse 91 Abb. 35: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Farbgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW), Zeitintervalle TpeakA (s), Dt (s) vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation. Infolge der Clenbuterol Applikation war somit in allen untersuchten Myokardabschnitten in der TVI-Modalität eine signifikante bis hoch signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit E feststellbar (Abb. 36). Eine Erhöhung des E/A Quotienten war in der linksventrikulären Hinterwand und im Interventrikularseptum messbar (Abb. 37). Abb. 36: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, frühdiastolische Geschwindigkeit (E) in der Linksventrikulären Hinterwand (LVHW), im Interventrikularseptum (IVS), in der rechtsventrikulären Wand (RVHW). Mittelwert (cm/s) vor (prä) und nach (nach) Clenbuterol Applikation im Vergleich. 92 Ergebnisse Abb. 37: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, E/A Quotient in der Linksventrikulären Hinterwand (LVHW) und im Interventrikularseptum (IVS), Mittelwert vor und nach Clenbuterol Applikation im Vergleich. Insgesamt war bei der Farbgewebedopplertechnik im Vergleich zu der im Folgenden aufgeführten Spektralgewebedopplertechnik, insbesondere bei den gemessenen Zeitintervallen, ein höherer relativer Variationskoeffizient zu beobachten (CV% ≥ Interventrikularseptum 20). sowie Auch die die systolische systolische Geschwindigkeit und im spätdiastolische Geschwindigkeit in der rechtsventrikulären Wand waren von einem hohen Variationskoeffizienten (≥25%) gekennzeichnet (Tab. 27, Anhang). Ergebnisse 3.2.1.2 93 Spektralgewebedoppler Das Sample Volume konnte in allen untersuchten Myokardabschnittten über drei Herzzyklen im Bereich des Endokards platziert werden. Im Bereich des Interventrikularseptums war allerdings nur eine Messung der systolischen und diastolischen Geschwindigkeiten Kopplungszeit und die möglich. Zeitintervalle konnten Die aus elektro-mechanische dem schwierig zu interpretierenden Kurvenverlauf nicht exakt ermittelt werden (Abb. 38). Abb. 38: Darstellung des Kurvenverlaufs im Interventrikularseptum im Spektralgewebemodus, S = systolische Spitzengeschwindigkeit, E = frühdiastolische Geschwindigkeit, A = spätdiastolische Geschwindigkeit. Wie schon bei der Farbgewebedopplermodalität kam es auch bei der Spektralgewebedopplertechnik in der linksventrikulären Wand zu einem signifikanten Anstieg der frühdiastolischen Geschwindigkeit E (Abb. 39, p = 0,013) und des E/A Quotienten (Abb. 40, p = 0,034) nach der Clenbuterol Behandlung (Tab. 12). Bei den restlichen gemessenen Parametern wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede im Vorher-Nachher-Vergleich festgestellt. 94 Ergebnisse Tab. 12: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVR (cm/s) IVCT (ms) IVRT (ms) TpeakA (ms) QS_time (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index Dt (ms) St (ms) Gruppe Mittelwert± SD Min Max Median P 0,071 Signifikanzstufen n.s. 0,013 * 0,480 n.s. Prä 10,04 ± 1,09 11,78 11,78 9,45 Post 10,49 ± 1,13 12,45 12,45 10,23 Prä -23,29 ± 2,88 -26,22 -19,45 -23,92 Post -28,65 ± 1,34 -30,67 -27,47 -28,02 Prä -8,86 ± 0,42 -9,33 -8,22 -8,89 Post -9,01 ± 0,52 -9,67 -8,32 -9,02 Prä Post 2,81 3,19 ± ± 0,25 0,29 2,37 2,96 3,00 3,69 2,91 3,06 0,034 * Prä 8,93 ± 1,20 7,79 10,23 8,32 0,288 n.s. Post 9,04 ± 1,09 8,12 10,41 8,41 Prä -7,20 ± 0,84 -9,02 -7,03 -7,21 0,503 n.s. Post -8,14 ± 0,53 -8,57 -7,32 -8,34 Prä 97 ± 31 67 138 87 0,860 n.s. Post 100 ± 36 64 154 105 Prä 53 ± 7 42 60 55 0,897 n.s. Post 52 ± 14 28 65 58 Prä 1817 ± 133 1674 2008 1765 0,200 n.s. Post 1592 ± 247 1216 1878 1580 Prä 109 ± 13 93 123 106 0,570 n.s. Post 113 ± 25 90 154 102 Prä 681 ± 36 640 731 678 0,058 n.s. Post 662 ± 29 632 691 669 Prä 201 ± 37 176 267 190 0,738 n.s. Post 199 ± 28 172 241 190 Prä 443 ± 27 405 469 450 0,188 n.s. Post 479 ± 57 420 554 474 Prä 0,34 ± 0,10 0,25 0,49 0,29 0,822 n.s. Post 0,33 ± 0,13 0,18 0,51 0,36 Prä 1270 ± 152 1101 1457 1200 0,260 n.s. Post 1182 ± 174 922 1390 1238 Prä Post 599 632 ± ± 47 25 553 610 664 669 586 619 0,327 n.s. Ergebnisse 95 Abb. 39: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation. Abb. 40: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), E/A Quotient vor (EAprä) und nach (EApost) Clenbuterol Applikation. 96 Ergebnisse Auch im Interventrikularseptum (Tab. 13) zeigte sich eine signifikante Zunahme der systolischen (Abb. 41, p = 0,048) und eine sehr signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit (Abb. 42, p = 0,003). Tab. 13: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable Gruppe Mittelwert ± SD S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A Prä Min -9,43 Max -7,29 0,048 Signifikanzstufen * 0,003 ** 0,311 n.s. 0,101 n.s. Median P -8,45 ± 0,68 -8,54 Post -8,56 ± 0,60 -9,51 -7,56 -8,63 Prä 16,00 ± 1,06 14,34 17,45 15,99 Post 17,84 ± 1,66 15,21 19,73 17,92 Prä 5,42 ± 1,24 3,21 6,98 5,20 Post 5,67 ± 0,77 4,67 6,65 5,78 Prä 3,08 ± 0,68 2,25 4,54 3,15 Post 3,18 ± 0,42 2,46 3,72 3,15 Ergebnisse 97 * Abb. 41: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), systolische Geschwindigkeit vor (Sprä) und nach (Spost) Clenbuterol Applikation. Abb. 42: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation. 98 Ergebnisse In der rechtsventrikulären Wand ergaben sich bis auf eine signifikante Zunahme der Ejektionszeit (ET) (p = 0,038) keine statistisch signifikanten Unterschiede vor und nach Clenbuterolgabe hinsichtlich der Myokardgeschwindigkeiten und der gemessenen Zeitintervalle (Tab. 14). Auffällig war allerdings ein sehr signifikanter Abfall des Tei-Indexes (Abb. 43, p = 0,006). Eine isovolumetrische Relaxation (IVR) sowie QS_time konnten in diesem Myokardabschnitt nicht gemessen werden. Tab. 14: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Wand (RVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVCT (ms) TpeakA (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index Dt (ms) St (ms) Gruppe Mittelwert ± SD SignifikanzStufen 0,804 n.s. Min Max Median P prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä -9,97 ± -9,86 ± 12,65 ± 14,37 ± 9,61 ± 10,06 ± 1,32 ± 1,44 ± -6,04 ± -5,70 ± 107 ± 106 ± 1642 ± 1640 ± 677 ± 676 ± 115 ± 119 ± 514 ± 543 ± 0,21 ± 0,20 ± 1375 ± 1181 ± 637,08 ± 1,50 0,68 1,53 0,98 0,54 1,13 0,19 0,08 0,40 0,57 3 3 117 124 72 72 45 41 22 34 0,01 0,01 356 64 32,58 -11,32 -10,45 10,48 13,39 9,12 8,57 1,09 1,38 -6,36 -6,47 103 102 123 1511 626 626 54 58 498 503 0,20 0,18 1078 1097 599,67 -8,21 -9,13 14,21 15,99 10,37 11,29 1,56 1,56 -5,47 -5,14 111 109 1803 1809 779 779 153 145 545 586 0,22 0,20 1858 1244 675,33 -10,18 -9,93 12,45 14,22 9,48 10,19 1,32 1,40 -6,17 -5,59 108 108 1621 1620 650 650 125 136 506 541 0,22 0,20 1282 1190 636,67 post 660,50 ± 47,19 618,67 719,00 652,17 0,083 n.s. 0,274 n.s. 0,168 n.s. 0,247 n.s. 0,105 n.s. 0,683 n.s. 0,581 n.s. 0,724 n.s. 0,038 * 0,006 ** 0,304 n.s. 0,075 n.s. Ergebnisse 99 Abb. 43: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Tei-Index vor (TEIprä) und nach (TEIpost) Clenbuterol Applikation. 100 Ergebnisse Auch bei der Erhebung der myokardialen Spitzengeschwindigkeiten fielen sowohl eine signifikante (LVHW) als auch eine sehr signifikante (IVS) und eine tendenzielle Erhöhung (RVHW) der frühdiastolischen Welle E infolge der Medikamentengabe auf (Abb. 44). * Abb. 44: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Interventrikularseptum (IVS), frühdiastolische Geschwindigkeit E, Mittelwert (cm/s) vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation im Vergleich. Der relative Variationskoeffizient war mit Ausnahme der Zeitparameter IVCT und IVRT sowie dem Tei-Index in der linken Wand, der Diastolendauer und der elektromechanischen Kopplungszeit in der rechtsventrikulären Wand (CV% ≥ 25) in den untersuchten Myokardabschnitten mit Werten von CV% ≤ 15 als gering anzusehen (Tab. 27, Anhang). Ergebnisse 3.2.1.3 101 Zweidimensionales Speckle Tracking Die Deformationsparameter Strain und Strain Rate konnten bei allen 25 gesunden Probanden in der linksventrikulären Hinterwand und im Interventrikularseptum erhoben werden (Tab. 15). Die durchschnittliche Bildrate betrug dabei 65,4 bps. Tab. 15: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Messwerte der Messungen der Strain (SS) und Strain Rate (SR) bei gesunden Pferden vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable IVS_SS (%) Gruppe Mittelwert ± SD prä 58,80 ± 11,4 Sig. Min Max Median P Niv. 44,98 76,75 57,7 0,108 n.s. post 65,53 ± 14 45,78 93,7 64,7 prä 1,33 ± 0,11 1,23 1,55 1,49 post 1,47 ± 0,09 1,26 1,59 1,49 prä -2,07 ± 0,41 -2,49 -1,36 -2,2 post -2,12 ± 0,35 -2,78 -1,6 -2,16 prä -1,31 ± 0,32 -1,86 -0,88 -1,3 post -1,35 ± 0,26 -1,72 -1,02 -1,38 prä 62,17 ± 14,76 38,38 87,65 62,81 post 64,87 ± 13,99 41,57 83,41 62,39 prä 1,54 ± 0,21 1,25 1,86 1,52 post 1,44 ± 0,19 1,09 1,7 1,5 prä -2,04 ± 0,44 -2,61 -1,36 -2,1 post -1,93 ± 0,34 -2,56 -1,41 -1,93 prä -1,44 ± 0,40 -2,07 -0,93 -1,39 post -1,40 ± 0,33 -1,9 -1,37 IVS_SR_Systole (%/s) IVS_SR_E (%/s) IVS_SR_A (%/s) LVHW_SS (%) LVHW_SR_Systole (%/s) LVHW_SR_E (%/s) LVHW_SR_A (%/s) -0,92 0,009 ** 0,761 n.s. 0,785 n.s. 0,466 n.s. 0,219 n.s. 0,527 n.s. 0,84 n.s. In der linken Wand (LVHW) war vor der Medikamentengabe im Vergleich zum Interventrikularseptum (IVS) eine höhere Kontraktilität (Strain) zu beobachten. Infolge der 2-wöchigen Behandlung nahm in beiden Myokardabschnitten die Kontraktilität tendenziell zu, im IVS allerdings stärker als in der LVHW. Darüber hinaus war mit dieser Messmethode eine signifikante Erhöhung der systolischen Strain Rate im Interventrikularseptum messbar (p = 0,009). Auffällig war bei dieser Methode allerdings der hohe relative Variationskoeffizient (CV% ≥ 20) mit Ausnahme der systolischen Strain Rate in der LVHW und im IVS mit CV% ≤ 10 (Tab. 29, Anhang). 102 Ergebnisse Abb. 45: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Speckle Tracking, systolische Strain Rate im Interventrikularseptum (IVS) vor (IVS_SR_Sys_prä) und nach (IVS_SR_Sys_post) Clenbuterol Applikation. 3.2.2 3.2.2.1 Trikuspidalannulus Spektralgewebedoppler Bei allen untersuchten 25 gesunden Pferden war eine Auswertung der Spektralgewebedopplerdaten möglich (Tab. 16). Eine isovolumetrische Relaxationszeit war lediglich bei 2 Pferden messbar. Bei der frühdiastolischen longitudinalen Myokardgeschwindigkeit E war im Vergleich zu der radialen Geschwindigkeit im Querschnitt eine signifikante Zunahme zu verzeichnen (Abb. 46, p = 0,002). Auch der E/A Quotient nahm infolge der Medikamentengabe signifikant zu (Abb. 47, p = 0,016). Insgesamt wiesen die mittels Spektralgewebedoppler erhobenen Daten mit Ausnahme von QS_time und E.M.C.P (CV% ≥ 25) einen niedrigen relativen Variationskoeffizienten (CV% ≤ 15) auf (Tab. 27, Anhang). Ergebnisse 103 Tab. 16: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Spektralgewebedoppler, 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable Gruppe S (cm/s) Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVCT (ms) TpeakA (ms) QS_time (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index Dt (ms) St (ms) IVV (cm/s) Mittelwert ± SD Min Max Median P 17,26 18,26 -25,89 -29,28 -17,23 -17,93 1,52 1,65 10,66 10,71 134 134 146 1467 28 28 635 631 149 136 521 481 0,26 0,28 1205 1177 672 636 11,21 11,43 1,21 1,48 1,41 1,35 2,08 1,93 0,16 0,17 1,07 1,12 4 4 75 81 7 7 30 30 65 48 53 27 0,02 0,01 186 220 67 40 2,41 2,28 15,73 16,28 -28,02 -31,02 -19,23 -20,41 1,38 1,42 9,47 9,43 127 128 1352 1349 20 20 612 613 79 81 471 460 0,22 0,26 1063 891 597 580 8,23 8,21 18,60 20,05 -24,7 -27,82 -14,21 -16,03 1,78 1,87 12,21 12,32 137 138 1334 1556 36 35 684 682 236 210 611 525 0,27 0,30 1501 1488 779 678 13,98 13,32 17,34 18,37 -25,32 -28,93 -17,43 -17,65 1,47 1,60 10,32 10,42 134 135 1489 1490 29 31 620 615 148 135 503 469 0,27 0,28 1111 1128 658 630 11,43 11,36 0,126 Signifikanz -stufe n.s. 0,002 ** 0,151 n.s. 0,016 * 0,570 n.s. 0,179 n.s. 0,607 n.s. 0,749 n.s. 0,190 n.s. 0,458 n.s. 0,633 n.s. 0,053 n.s. 0,493 n.s. 0,12 n.s. 0,824 n.s. ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 104 Ergebnisse Abb. 46: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Spektralgewebedoppler, frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation. Abb. 47: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Spektralgewebedoppler, E/A Quotient vor (E/Aprä) und nach (E/Apost) Clenbuterol Applikation. Ergebnisse 3.2.2.2 105 Farbgewebedoppler Bei acht der 25 untersuchten gesunden Pferde war eine Auswertung der Farbgewebedopplerdaten aufgrund unzureichender Bildqualität nicht möglich (Tab. 17). Hier soll insbesondere der hohe relative Variationskoeffizient (CV% ≥ 25) bei der gemessenen systolischen sowie frühdiastolischen Geschwindigkeit und bei dem E/A Quotienten betont werden (Tab. 27, Anhang). Auch im Vorher-NachherVergleich konnten keine signifikanten Unterschiede beobachtet werden. IVR und IVRT waren mit dieser Messmethode ebenfalls nicht darstellbar. Tab. 17: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Farbgewebedoppler, 17 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVCT (ms) TpeakA (ms) QS_time (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index IVV (cm/s) Gruppe Mittelwert ± SD prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post 9,71 10,66 -17,44 -18,05 -7,68 -8,93 2,47 2,36 141 143 1453 1424 56 56 680 669 224 195 489 481 0,29 0,30 5,31 5,40 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 2,59 2,73 1,01 1,01 2,47 3,78 0,72 1,08 16 15 110 106 5 5 39 36 45 27 28 32 0,04 0,05 0,75 0,72 Min Max 7 8,09 -18,68 -19,25 -11,03 -13,08 1,69 1,4 114 121 1298 1253 49 50 625 619 171 170 450 430 0,22 0,24 4,34 4,22 13,85 14,46 -16,41 -16,47 -5,21 -5,19 3,34 3,51 153 161 1568 1511 62 60 720 709 290 229 519 510 0,34 0,37 6,21 6,03 0,18 Signifikanz -stufe n.s. 0,451 n.s. 0,427 n.s. 0,679 n.s. 0,473 n.s. 0,135 n.s. 0,799 n.s. 0,336 n.s. 0,254 n.s. 0,095 n.s. 0,26 n.s. 0,756 n.s. Median P 9,1 10,41 -17,42 -18,21 -7,24 -8,72 2,42 2,27 148 142 1482 1472 56 58 687 670 221 184 498 490 0,3 0,3 5,31 5,48 106 Ergebnisse 3.2.3 Einfluss von Alter und Atemfrequenz auf die ermittelten Daten Um festzustellen, ob das Alter und die Atemfrequenz einen Einfluss auf die ermittelten Daten haben, wurde eine Kovarianzanalyse durchgeführt. Da es sich allerdings bei den gesunden Pferden, bezogen auf das Alter um eine überwiegend homogene Gruppe handelte, wurde kein signifikanter Einfluss ermittelt. Auch die Atemfrequenz lag bei allen Tieren im physiologischen Bereich und hatte keinen signifikanten Einfluss auf die erhobenen Werte (Tab.18, Anhang). 3.3 Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung bei an RAO erkrankten Pferden Innerhalb der lungenkranken Gruppe erfolgte eine separate Auswertung der unterschiedlichen Schweregrade (ggr, mgr., hgr.). Bei der einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA), mit welcher die Messwerte der gesunden und der kranken Gruppe vor und nach der Behandlung miteinander verglichen wurden, stellten sich allerdings nur zwischen den gesunden und den hochgradig an RAO erkrankten Pferden teilweise signifikante Unterschiede dar, weshalb im Folgenden insbesondere auf diese beiden Gruppen eingegangen wird. Die Werte der geringgradig und mittelgradig kranken Pferde verhielten sich vergleichbar zu den der Gesunden. 3.3.1 3.3.1.1 Querschnitt auf Höhe Mitralklappenannulus Farbgewebedoppler 3.3.1.1.1 Linksventrikuläre Hinterwand Bei der hochgradig an RAO erkrankten Gruppe fiel, wie auch schon bei der gesunden Gruppe, im Vorher-Nachher-Vergleich in der linksventrikulären Hinterwand eine hoch signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit auf (Abb. 48, Tab. 19, Anhang, p = 0,001). Verglich man die Ausgangswerte beider Gruppen, so war bei der kranken Gruppe ein tendenziell niedrigerer Wert zu beobachten (p = 0,059), welcher sich allerdings infolge der zweiwöchigen Behandlung bei beiden Gruppen annäherte (E_gesund_post = -21,4cm/s; E_krank_post = -21,57 cm/s) (Abb. 48). Ergebnisse 107 Im Unterschied zu den gesunden Pferden war bei den hochgradig lungenkranken Pferden die spätdiastolische Geschwindigkeit vor (p = 0,004) und nach (p = 0,003) Clenbuterolgabe höher (Abb. 48). Auch der E/A Quotient, der im Vergleich zur gesunden Gruppe zu Beginn der Studie sehr signifikant niedriger war (p = 0,004), erhöhte sich nach zwei Wochen bei der hochgradig kranken Gruppe sehr signifikant (p = 0,003). Er konnte aber infolge der Behandlung keine vergleichbar hohen Werte wie die gesunde Gruppe erreichen (Abb. 48). ** ** ** ** Abb. 48: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E (cm/s), spätdiastolische Geschwindigkeit A (cm/s), E/A Quotient vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation bei Gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. Die isovolumetrische Kontraktion (IVC) war bei der hochgradigen RAO Gruppe hoch signifikant niedriger (p = 0,001) als bei der gesunden Gruppe, und erfuhr, wie auch bei den gesunden Pferden eine signifikante Erhöhung (p = 0,035) infolge der Behandlung. Ein signifikanter Unterschied zwischen gesund und hochgradig krank konnte auch bei dem Zeitintervall TpeakA zu Beginn der Studie beobachtet werden (p = 0,025). Wie auch bei den gesunden Probanden kam es infolge von Clenbuterol zu einer signifikanten Reduktion der gemessenen Zeit (p = 0,014). 108 Ergebnisse Darüber hinaus fiel bei der hochgradig kranken Gruppe infolge der Behandlung eine signifikante Abnahme des Tei-Indexes auf (Abb. 49, p = 0,015). Auch bei der Diastolendauer war eine signifikante Reduktion messbar (p = 0,028). Abb. 49: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), hochgradig RAO, Tei-Index vor (TEIprä) und nach (TEIpost) Clenbuterol Applikation. 3.3.1.1.2 Interventrikularseptum Im Gegensatz zur linksventrikulären Wand, bei der der relative Variationskoeffizient bis auf die isovolumetrische Kontraktion und dem Zeitintervall QS_time (CV% ≥ 25) sehr gering war (CV% ≤ 15), fiel im Interventrikularseptum insbesondere bei den Zeitintervallen ein hoher Wert von CV% ≥ 25 auf (Tab. 28, Anhang). Bei den hochgradig RAO kranken Pferden wurde im Vergleich zu den Gesunden keine signifikante Veränderung infolge der Behandlung festgestellt (Tab. 20, Anhang). Bei der frühdiastolischen E-Welle ergab sich allerdings eine deutliche Tendenz einer Geschwindigkeitserhöhung infolge von Clenbuterol (p=0,052). Auffällig war im Vergleich zur gesunden Gruppe eine niedrigere frühdiastolische Geschwindigkeit der hochgradig RAO kranken Tiere sowohl vor (p=0,003) als auch nach (p=0,001) der Clenbuterol Behandlung (Abb. 50). Ergebnisse 109 Abb. 50: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), frühdiastolische Geschwindigkeit E (cm/s) gesunder und hochgradig RAO kranker Pferde vor (Eprä Clen.) und nach (Epost Clen.) Clenbuterol Applikation im Vergleich. Auch der E/A Quotient war bei den RAO Pferden vor (p = 0,043) und nach (p = 0,033) der Medikamentengabe signifikant niedriger als bei den Gesunden, allerdings muss hierbei ein hoher relativer Variationskoeffizient (CV% = 25 u. 44) betont werden. 3.3.1.1.3 Rechtsventrikuläre Hinterwand In der rechtsventrikulären Wand konnte bei den geringgradig RAO kranken Pferden eine signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit E gemessen werden (p = 0,043), bei den mittelgradig und hochgradig kranken Tieren konnten hingegen keine signifikanten Veränderungen infolge der Clenbuterol Applikation dargestellt werden (Tab. 21, Anhang). Auch der Vergleich zwischen gesunden und hochgradig kranken Probanden vor und nach der Clenbuterol Gabe lieferte keine signifikanten Unterschiede bezüglich der radialen Geschwindigkeiten bzw. der Zeitintervalle. Wie auch bei der gesunden Gruppe war innerhalb der hochgradig kranken Gruppe in der rechtsventrikulären Hinterwand, sowohl bei den Myokardgeschwindigkeiten als auch bei den Zeitintervallen, ein hoher relativer Variationskoeffizient messbar (CV% = 7-48) (Tab. 28, Anhang). 110 3.3.1.2 Ergebnisse Spektralgewebedoppler 3.3.1.2.1 Linksventrikuläre Hinterwand Wie bereits mittels Farbgewebedoppler dargestellt, konnte bei der Spektralgewebedopplertechnik infolge der Clenbuterol Behandlung ebenfalls eine signifikante Zunahme der frühdiastolischen Geschwindigkeit E verzeichnet werden (Abb. 51, Tab. 22, Anhang, p = 0,018). Bei den übrigen Parametern war kein signifikanter Unterschied im Vorher-Nachher-Vergleich messbar (Tab. 22, Anhang). Allerdings fiel auch hier auf Seiten der RAO Pferde eine sehr signifikant höhere spätdiastolische Geschwindigkeit (Abb. 51) vor (p = 0,003) und nach (p = 0,012) Behandlung sowie ein vergleichsweise hoch signifikant niedrigerer E/A Quotient vor Clenbuterolgabe auf (Abb. 52, p = 0,001). Abb. 51: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E (cm/s), spätdiastolische Geschwindigkeit A (cm/s), E/A Quotient vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation bei Gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. Die diastolischen Geschwindigkeiten waren dabei von einem niedrigen relativen Variationskoeffizienten (CV% < 15) geprägt, wohingegen bei der systolischen Geschwindigkeit und den Zeitintervallen hohe Werte (CV% = 15-47) auffällig waren (Tab. 28, Anhang). Ergebnisse 111 3.3.1.2.2 Interventrikularseptum Da wie bei der gesunden Kontrollgruppe auch innerhalb der kranken Gruppe eine exakte Ermittlung der Zeitintervalle und der elektromechanischen Kopplungszeiten mittels Spektralgewebedoppler nicht möglich war, standen ebenfalls die systolischen und diastolischen Geschwindigkeiten im Zentrum des Interesses (Tab. 23, Anhang), welche innerhalb aller Gruppen einen niedrigen relativen Variationskoeffizienten von CV% < 15 aufwiesen (Tab. 28, Anhang). Auch die hochgradig RAO kranken Tiere zeigten infolge der Behandlung einen sehr signifikanten Anstieg der E-Welle (Abb. 52, p = 0,005) und eine signifikante Erhöhung des E/A Quotienten (Abb. 52, p = 0,016). Zudem waren beide Parameter, sowohl vor als auch nach der Clenbuterol Applikation, bei den RAO Pferden signifikant niedriger als bei den gesunden Probanden (Abb. 52). Abb. 52: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), frühdiastolische Geschwindigkeit E (cm/s), E/A Quotient vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. 112 Ergebnisse 3.3.1.2.3 Rechtsventrikuläre Hinterwand In der rechtsventrikulären Hinterwand konnte mit dem PW-Doppler im Gegensatz zum Farbgewebedoppler eine signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit dargestellt werden (Abb. 53, Tab. 24, Anhang, p = 0,045). Zudem war sie bei den hochgradig Kranken vor und nach Behandlung tendenziell niedriger als bei den Gesunden (Abb. 53). Die restlichen Parameter blieben von signifikanten Veränderungen unberührt. Auch in diesem Myokardabschnitt war die spätdiastolische Geschwindigkeit bei den hochgradig RAO kranken Pferden zu Studienbeginn vergleichsweise höher (p = 0,034) als bei den Gesunden und der E/A Quotient signifikant niedriger (Abb. 53, p = 0,050). Der relative Variationskoeffizient war auf Seiten der Gesunden mit Ausnahme der elektro-mechanischen Kopplungszeit (CV% > 25) gering (CV% < 15) (Tab. 27, Anhang). Bei den an RAO erkrankten Tieren war hingegen bei den systolischen und diastolischen Geschwindigkeiten sowie bei den Zeitintervallen ein höherer relativer Variationskoeffizient (CV% = 15-25) zu beobachten (Tab. 28, Anhang). Abb. 53: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E (cm/s) vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation, spätdiastolische Geschwindigkeit A (cm/s) und E/A Quotient vor Clenbuterol Applikation bei Gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. Ergebnisse 3.3.1.3 113 Zweidimensionales Speckle Tracking Auch bei den hochgradig lungenkranken Probanden wurde im Anschluss an die 2-wöchige Behandlung eine tendenzielle Erhöhung der Kontraktilität in beiden untersuchten Myokardabschnitten (LVHW, IVS) deutlich (Tab. 25, Anhang). Eine signifikante Erhöhung bewirkte die Clenbuterol Verabreichung bei der frühdiastolischen Strain Rate in der linksventrikulären Wand (LVW_SR_E) (Abb. 54, p = 0,011). Darüber hinaus war im Interventrikularseptum zu Studienbeginn bei den hochgradig lungenkranken Pferden eine signifikant niedrigere frühdiastolische Strain Rate nachweisbar (Abb. 54, p = 0,040). Im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe waren innerhalb der RAO Gruppe mit dieser Methode höhere relative Variationskoeffizienten der einzelnen Parameter (CV% = 11-36) messbar (Tab. 29, Anhang). Abb. 54: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Speckle Tracking, frühdiastolische Strain Rate in der linksventrikuläre Hinterwand vor (LVW_SR_E_prä) (%/s) und nach (LVW_SR_E_post) (%/s) Clenbuterol Applikation bei hochgradig RAO kranken Pferden, frühdiastolische Strain Rate vor (IVS_SR_E_prä) (%/s) Clenbuterol Applikation bei Gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. 114 Ergebnisse 3.3.2 3.3.2.1 Trikuspidalannulus Spektralgewebedoppler Bei den longitudinalen Geschwindigkeiten und Zeitintervallen (Tab. 26, Anhang) fiel im Vergleich zu den gemessenen radialen Werten, mit Ausnahme von QS_time (CV% = 16 u. 18) und E.M.C.P. (CV% = 18 u. 26), ein sehr niedriger relativer Variationskoeffizient auf (CV% < 15) (Tab. 28, Anhang). Wie schon bei den gesunden Pferden war auch hier eine signifikante Erhöhung von E (Abb. 55, p = 0,021) und eine signifikante Zunahme des E/A Quotienten (Abb. 56, p = 0,029) nach der 2-wöchigen Clenbuterol Applikation auffällig. Die frühdiastolische Geschwindigkeit war bei der hochgradig kranken Gruppe vor der Behandlung zudem hoch signifikant niedriger (p = 0,001), und nach Clenbuterolgabe immer noch sehr signifikant niedriger (p = 0,004) als bei den vergleichbaren Kontrolltieren. Auch der E/A Quotient war bei den kranken Probanden sowohl vor als auch noch nach der Medikamentengabe vergleichsweise niedriger als bei den Lungengesunden (Abb. 55, Abb. 56). Bei den Zeitintervallen und den elektro-mechanischen Kopplungszeiten konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Abb. 55: Trikuspidalannulus – Spektralgewebedoppler, frühdiastolische Geschwindigkeit E (cm/s) vor (E prä Clen.) und nach (E post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. Ergebnisse 115 Abb. 56: Trikuspidalannulus – Spektralgewebedoppler, E/A Quotient vor (E/A prä Clen.) und nach (E/A post Clen.) Clenbuterol Applikation bei Gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich. 3.3.2.2 Farbgewebedoppler Da bereits bei den gesunden Kontrolltieren die Untersuchung der longitudinalen Geschwindigkeit im Farbgewebedopplermodus bei acht Tieren aufgrund unzureichender Bildqualität nicht möglich war und die Auswertung von hohen relativen Variationskoeffizienten geprägt war (Tab. 27, Anhang), wurde bei den RAO Pferden auf eine Datenerhebung verzichtet. 3.3.3 Einfluss von Alter und Atemfrequenz auf die ermittelten Daten In der rechten kaudalen kurzen Achse war bei den hochgradig an RAO erkrankten Pferden eine höhere spätdiastolische Geschwindigkeit sowohl im Farb- als auch im Spektralgewebedoppler mit einem höheren Alter korreliert. Bei der Untersuchung des Trikuspidalannulus war eine positive Korrelation mit der frühdiastolischen Geschwindigkeit E festzustellen. Ein signifikanter Einfluss einer erhöhten Atemfrequenz auf die ermittelten Werte konnte in dieser Studie nicht beobachtet werden (Tab. 18, Anhang). 116 Diskussion V Diskussion Die Gewebedopplertechnologie, die in der Humanmedizin als nicht-invasive Untersuchungsmethode zur Evaluierung der systolischen und diastolischen Funktion mittlerweile routinemäßig zur Frühdiagnostik eingesetzt wird (Sutherland et al. 2004), findet in den letzten Jahren auch langsam Einzug in die Tiermedizin (Stahl, 2010; Klaus, 2009; Iversen, 2008; Schwarzwald et al., 2007b, Killich 2006; Chetboul, Sampedrano et al., 2004). Bei Pferden wurden bisher mit der Gewebedopplertechnik verschiedene Schnittebenen und unterschiedliche Parameter evaluiert, die die Auswirkungen von Belastung und Herzerkrankungen auf die Myokardfunktion, sowie die Folgen einer RAO auf die rechtsventrikuläre Funktion gezeigt haben (Stahl, 2010; Klaus, 2009; Schwarzwald et al. 2009b, 2007b; Iversen, 2008; Spieker, 2006). Die Auswirkung eines in therapeutischer Dosierung verabreichten, mit kardialen Nebenwirkungen behafteten Medikamentes wurde bisher bei Pferden mit der Gewebedopplerechokardiographie nicht untersucht. Ziel der vorliegenden Studie war einerseits mit dieser sehr sensitiven Methode mögliche Auswirkungen einer zweiwöchigen Clenbuterol Behandlung bei einer therapeutischen Dosierung von 0,8 µg/kg auf die kardiale Funktion bei gesunden Pferden zu untersuchen. Andererseits sollte eruiert werden, ob durch eine RAO Therapie mit dem β₂-Symphatomimetikum Clenbuterol die bereits von Stahl (2010) beschriebenen Veränderungen der rechtsventrikulären Myokardfunktion bei RAO-Patienten beeinflusst werden können. 1. Probandengut und Voruntersuchungen Das Probandengut setzte sich aus 25 lungengesunden Pferden und aus sechs geringgradig, sieben mittelgradig und sieben hochgradig RAO kranken Tieren, deren Zuordnung über weiterführende Untersuchungen der tiefen Atemwege erfolgte, zusammen. Die gesunden Pferde wurden regelmäßig im Dressur- und Springsport eingesetzt, wohingegen bei der RAO Gruppe lediglich fünf Pferde regelmäßig geritten wurden, 11 Pferde 2-3 x wöchentlich freizeitmäßig bewegt, und vier ausschließlich als Begleitpferde im Offenstall gehalten wurden. Diskussion 117 In die Studie wurden mit Ausnahme von zwei Pferden mit einer geringgradigen Aorteninsuffizienz ohne Dimensionsveränderungen nur herzgesunde Pferde aufgenommen, um eine möglichst homogene Probandenpopulation zu gewährleisten und um eine zusätzliche Beeinflussung der Myokardkinetik durch eine Herzerkrankung auszuschließen. Um einen Einfluss der Rasse auf die Myokardkontraktilität auszuschließen, wurden vornehmlich Warmblutpferde in die Studie integriert (Iversen, 2008; Spieker, 2008). Die Evaluierung erfolgte mittels Standardechokardiographie im M- und B-Mode (Gehlen, 2010). Bei allen Pferden waren die enddiastolischen Dimensionen, mit Ausnahme des Aortendurchmessers, im Referenzbereich (Gehlen et al. 2005; Slater u. Herrtage, 1995; Stadler et al., 1988). Der Aortendurchmesser war bei den hochgradig kranken Pferden im Vergleich zu den gesunden Tieren, wie auch bereits von Stahl (2010) beschrieben, signifikant größer, was einen niedrigeren PA/Ao Quotient zur Folge hatte und auf eine ebenfalls bestehende Beeinflussung der linksventrikulären Myokardfunktion infolge der RAO hinweist (Terzana, 2009; Sutherland et al., 2004b). Clenbuterol hatte auf keinen in der Standardechokardiographie erhobenen Wert einen signifikanten Einfluss, was im Gegensatz zu Studien, die beispielsweise eine Massenzunahme, eine Myokarddickenzunahme oder eine linksventrikuläre Volumenzunahme (Moore et al., 2008; Soppa et al., 2008) verzeichneten, durch die vergleichsweise niedrige Dosierung und die kurze Anwendungszeit im vorliegenden Fall erklärt werden kann. Die Standardechokardiographie wird darüber hinaus als eine weitaus weniger sensitive Untersuchungsmethode Gewebedopplertechnologie angesehen, im die Vergleich Erkrankungen zur bzw. Funktionsstörungen erst in einem wesentlich fortgeschritteneren Stadium erkennt (Sutherland et al., 2004a). 2. Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung In der Humanmedizin können mit den unterschiedlichen Messmethoden (PW- und Farbgewebedoppler, Speckle Tracking) und den verschiedenen Parametern (Displacement, Tissue Velocity, Strain, Strain Rate) neben der Global- und Torsionsbewegung auch die radiale, longitudinale und zirkumferentielle Bewegung des Herzmuskels evaluiert werden (Sutherland et al., 118 Diskussion 2004). In der Pferdemedizin kommt es aufgrund der Größe des Herzens sowie wegen des störenden Schallschattens des Sternums zu einer eingeschränkten Anwendbarkeit. Bisher war nur eine Beurteilung der radialen und zirkumferentiellen Bewegung aus der parasternalen Anschallposition möglich. Erst 2010 hat Stahl die longitudinale Bewegungsrichtung beim Pferd erstmalig untersucht. In der vorliegenden Studie wurde zum einen die radiale Verdickung und die zirkumferentielle Verkürzung aus der kurzen Achse von rechts (RKDKA) und zum anderen die longitudinale Verkürzung aus der rechten kaudalen langen Achse (RKDLA), durch Absenken des Schallkopfes, untersucht. 2.1 Auswahl der Schnittebene Für die Untersuchung der radialen und zirkumferentiellen Myokardfunktion wurde die von Stadler et al. (1988) definierte und mittlerweile etablierte Standardschnittebene, die so genannte rechte kaudale kurze Achse (RKDKA = rechte kaudale kurze Achse) gewählt. Klaus (2009) evaluierte unter anderem die drei verschiedenen Schnittebenen (apikale Ebene, mediale Ebene, Basalebene) und stellte die Vor- und Nachteile dar. Die mediale Ebene, bei der der Ansatzpunkt der Chordae tendinae am Papillarmuskel als Orientierungshilfe genutzt wurde, war bei allen Pferden problemlos aufzufinden. Betont wurde dabei allerdings die mögliche anatomische Varianz der Ansatzpunkte, was den Einsatz der Ebene eventuell limitiert (Klaus, 2009). Bei der apikalen Ebene konnte Klaus (2009) hingegen keine eindeutigen reproduzierbaren Anhaltspunkte definieren, einerseits aufgrund einer deutlich variierenden Papillarmuskellänge, andererseits wegen einer grundsätzlich unterschiedlichen Bemuskelung und Fettansammlung in diesem Bereich. Im Gegensatz dazu ist das in der Diastole gerade noch sichtbare Mitralklappensignal in der Human- und Kleintiermedizin als ein zuverlässiges Merkmal zur Bestimmung der basalen Messebene zu sehen (Wess, 2008; Voigt, 2007), was sich auch in der vorliegenden Studie bestätigte. Obwohl in vergangenen Studien bei Ratten höchstgradige Nekrosen infolge einer Clenbuterol Gabe insbesondere im Apexbereich induziert wurden (Burniston et al. 2005), wurde in der vorliegenden Studie die Schnittebene auf Höhe der Mitralklappenebene gewählt, um eine Reproduzierbarkeit der Schnittebene zu Diskussion 119 gewährleisten und um eine mögliche Medikamentenauswirkung im vorhernachher Vergleich exakt evaluieren zu können. Auch aufgrund des bestehenden Geschwindigkeitsgradienten von basal nach apikal ist eine genaue Definition der Schnittebene im vorher-nachher Vergleich sehr wichtig. Eine variierende Höhe der Messebene könnte ansonsten veränderte Ergebnisse liefern, die nicht auf die Medikamentenwirkung zurück zu führen sind (Killich, 2006; Hoffmann, 2002). Aufgrund dessen wurde in der vorliegenden Studie die Basalebene in der rechten kaudalen kurzen Achse als Untersuchungsebene ausgewählt. In dieser Anschallposition bewegt sich, wie bereits von Stahl (2010) beschrieben, die linksventrikuläre Wand radial auf den Schallkopf zu, das Interventrikularseptum und die rechtsventrikuläre Wand bewegen sich aufgrund der zirkumferentiellen Verkürzung vom Schallkopf weg. In einigen in der Vergangenheit durchgeführten Studien wurde auf eine Datenerhebung in der rechten Wand verzichtet, da der rechte Ventrikel mit seiner sichelförmigen Gestalt über eine mehr oder weniger plastische Verformbarkeit verfügt und somit eine reproduzierbare Auswertung erschwert (Patteson, 1995a/b; Kroker, 1994). In dieser Studie waren allerdings alle zu analysierenden Myokardabschnitte (linksventrikuläre Hinterwand, Interventrikularseptum, rechtsventrikuläre Hinterwand) gut darstellbar. Aufgrund des breiten und schallundurchlässigen Brustbeins und der schrägen Herzachse war bisher eine apikale Anschallposition und somit eine Evaluierung der longitudinalen Myokardfunktion in der Pferdemedizin nicht möglich (Stadler, 1996). Da allerdings in der Humankardiologie fast alle diagnostischen und prognostischen Aussagen der Beurteilung der longitudinalen Wandbewegung zu Grunde liegen, stellt dies einen erheblichen Nachteil dar (Pörner, 2006). Darüber hinaus zeigen Studien aus der Human- und Kleintiermedizin, dass im Falle eines pathologischen Prozesses die longitudinale Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund des strukturellen Aufbaus des Myokards eine Veränderung vor der radialen erfährt und somit als sensitiver zu beurteilen ist (Sutherland et al., 2004; Naqi et al., 2001; Vinereanu et al., 2001). Stahl (2010) konnte durch das Absenken des Schallkopfes bei eingestellter RKDLA (rechte kaudale lange Achse) erstmals das basale, longitudinal ausgerichtete Myokard der rechten Wand untersuchen (abgesenkte RKDLA). Sie betonte sowohl bei der PW- als auch bei der TVITechnik eine geringe Variationsbreite der Messwerte mit einem relativen 120 Diskussion Variationskoeffizienten (CV%) von < 15. In der vorliegenden Studie war allerdings bei den Farbgewebedopplerdaten ein hoher relativer Variationskoeffizient zu beobachten (CV% > 25), weshalb hier das Augenmerk auf die Spektralgewebedopplerdaten gelegt wurde. Diese Differenzen können möglicherweise dadurch erklärt werden, dass im Farbgewebedoppler eine größere ROI (12x24mm) untersucht wurde (Stahl, 2010) und die teilweise unzureichende Schallqualität wegen der im Folgenden aufgeführten Gründe unzureichend war und demnach zu Verfälschungen der Ergebnisse führte. Um durch die Absenkung den Kontakt zwischen Schallkopf und Brustwand nicht zu verlieren, war teilweise ein größerer Druck notwendig. Dem und auch der Berührung des Pferdeellbogens mit dem Schallkopfende begegneten einige Pferde oftmals mit Abwehrbewegungen, was bei acht Pferden dazu führte, dass die Daten überhaupt nicht in die Auswertung mit einbezogen werden konnten. Aus diesem Grund wird sich diese echokardiographische Schnittebene voraussichtlich nicht in der Routinediagnostik etablieren. 2.2 Lage der Messvolumina Das Messfeld (sample volume) wurde in der RKDKA, um einen Winkelfehler zu vermeiden, so in die region of interest (ROI) der linksventrikulären Wand, des Interventrikularseptums und der rechtsventrikulären Wand platziert, dass die radiale Bewegung möglichst exakt auf den Schallkopf zu erfolgte (Voigt, 2007; Sutherland et al., 2004). Wegen der aus der Humanmedizin bekannten Tatsache, dass die subendokardiale Geschwindigkeit aufgrund dreifach schneller kontrahierender Muskelfasern höher ist als die subepikardiale Geschwindigkeit (Sutherland et al., 2004; Müller, Bartle et al., 1997), wurde in den bisherigen in der Tiermedizin durchgeführten Studien das Sample Volume mittig zwischen epi- und endokardialer Myokardgrenze platziert (Stahl, 2010; Klaus 2009; Iversen, 2008, Spieker, 2006). Da aber bei histologischen Untersuchungen nach Clenbuterol-Applikation eine Myozytennekrose bzw. Apoptose vor allem im subendokardialen Bereich vorzufinden war (Burniston et al., 2007; Burniston et al., 2002; Kearns et al., 2002), wurde in den eigenen Untersuchungen das Sample Volume in der RKDKA endokardnah platziert. Diskussion 121 Um einen möglichen Effekt der Arzneimitteltherapie auf die von Stahl (2010) festgestellten Veränderungen der rechtsventrikulären Myokardfunktion bei RAOPferden beurteilen zu können, wurde bei der abgesenkten RKDLA das Messfeld entsprechend der Angaben von Stahl (2010) platziert, d.h. die offline-trackbare ROI wurde im Farbgewebedoppler direkt basal am Trikuspidalannulus platziert. Beim PW-Doppler hingegen wurde das sample volume mittig im rechtsventrikulären Myokard platziert (Stahl, 2010). 2.3 Auswahl der Messmethoden und Parameter Für die Diagnostik verschiedener Herzerkrankungen steht in der Humanmedizin ein großes Spektrum an Messmethoden und Parameter in der Gewebedopplerechokardiographie (GDE) zur Verfügung, welche allerdings in der Tiermedizin, wie vergangene Studien zeigen, nur begrenzt einsetzbar sind bzw. nur über eine geringe Reproduzierbarkeit verfügen. Bei der direkt während Gewebedopplermodalität der Untersuchung (Spektralgewebedoppler) zugeschalteten musste darauf PW- geachtet werden, dass sich während des gesamten Herzzyklus das sample volume nicht aus dem Myokard bewegte und möglichst immer am gleichen Myokardabschnitt verweilte, was eine wesentlich größere Herausforderung darstellte, als die Offlinebearbeitung der Farbgewebedopplerdaten. Da sich die PW-Technik der Fast-Fourier-Transformation (FFT) bedient und Maximalgeschwindigkeiten berechnet, ist hierbei von höheren Myokardgeschwindigkeitswerten auszugehen (Voigt, 2002; Hatle a. Sutherland, 2000; Voigt et al., 2000). Sepulveda et al. (2005) sehen die Spektralgewebetechnologie aufgrund einer um 10-15% geringeren Variation der Messwerte als geeignete Methode zur Beurteilung der frühdiastolischen Myokardfunktion beim Pferd. Diese höheren intra- und interindividuellen Schwankungen bei der Farbgewebedopplermodalität konnten allerdings bei Spieker (2006) und Iversen (2008) nicht nachvollzogen werden. Klaus (2009) konnte mit beiden Messmethoden konstante und reproduzierbare Ergebnisse ermitteln. In einer Studie des Royal Veterinary College, bei der allerdings nur drei Probanden eingeschlossen wurden, wurden bei der farbkodierten GDE im Vergleich zur gepulsten GDE inkonstantere Ergebnisse erzielt (Klaus, 2009). 122 Diskussion Auch in der vorliegenden Studie waren mit der Spektralgewebedopplertechnik höhere Myokardgeschwindigkeiten messbar als mit der Farbgewebetechnologie. Darüber hinaus stellte sich die PW-Modalität im Vergleich zur TVI-Modalität in beiden Anschallebenen (RKDKA, abgesenkte RKDLA) als Technik mit einem um 22-31% geringeren relativen Variationskoeffizienten dar, was sie in dieser Studie zu einer geeigneten Methode zur Beurteilung der Myokardfunktion beim Pferd machte. Lediglich im Interventrikularseptum in der rechten kaudalen kurzen Achse war die Auswertung wegen dem, schwierig zu interpretierenden Kurvenverlauf auf die Myokardgeschwindigkeiten beschränkt. Ursache hierfür ist womöglich die Beeinflussung des Interventrikularseptums durch die Myokardbewegung der rechten Wand und die fehlende Möglichkeit des Trackings während des Herzzyklus im Rahmen der Spektralgewebedopplertechnik. Bei der Farbgewebedopplermodalität wird die ROI nachträglich in der abgespeicherten farbkodierten Gewebedoppler Bildschleife - manuell in jeder Phase des Herzzykluses - positioniert. Dadurch wurde in der vorliegenden Studie eine Untersuchung der immer genau gleichen Myokardregion gewährleistet. Im Unterschied zur Humankardiologie wurde allerdings in der Pferdemedizin mit dieser Messmethode, mit Ausnahme von Stahl (2010), bisher lediglich der Parameter „tissue velocity“ untersucht. Das zweidimensionales Speckle Tracking wird vom 2D-Bild durch Graupixelanalyse abgeleitet und ist winkelunabhängig. Diese Methode setzt, um Verfälschungen der Messwerte zu vermeiden, eine gute Schallqualität und eine ausreichend hohe Bildrate (>60bps) voraus. Iversen (2008) sieht diese Methode aufgrund einer hohen Variabilität und einer geringen Reproduzierbarkeit zur Berechnung der Strain und Strain Rate des linken Ventrikels als wenig praktikabel. Schwarzwald (2009a, b; 2007b) erachtet hingegen die Speckle Tracking Technik als geeignete Methode zur Evaluierung der linksventrikulären Herzfunktion. In der vorliegenden Studie war mit Ausnahme der systolischen Strain Rate im IVS und in der LVHW (CV% < 10) ebenfalls ein hoher relativer Variationskoeffizient messbar (insbesondere innerhalb der Gruppe der hochgradig an RAO erkrankten Pferde). Ursache hierfür kann einerseits die verhältnismäßig geringe mögliche Bildrate von 65,4bps sein, andererseits die fehlende Altershomogenität innerhalb der RAO-Gruppe (Blazek et al., 1998). Diskussion 2.4 123 Messergebnisse 2.4.1 Auswirkungen von Clenbuterol auf die Myokardkinetik Sowohl bei der Untersuchung der radialen Bewegung im Querschnitt auf Mitralklappenebene aus der RKDKA, als auch bei der Ermittlung der longitudinalen Bewegung am abgesenkten Vierkammerblick (abgesenkte RKDLA) standen in unserer Studie die Geschwindigkeitserhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit E und die Zunahme des E/A Quotienten infolge der Clenbuterolgabe im Mittelpunkt. Durch Clenbuterol hervorgerufene Veränderungen in Form eines erhöhten extrazellulären Kollagengehalts, einer ventrikulären Fibrosierung, einer Apoptose oder auch Nekrose der Myozyten, wurden in Ratten- bzw. Mausmodellen überwiegend im linken Subendokard nachgewiesen (Burniston et al. 2007; Burniston et al., 2005). Auch eine Vergrößerung des systolischen und diastolischen Volumens sowie eine Massenzunahme um bis zu 15% bezogen sich auf den linken Ventrikel (Moore et al., 2008; Suzuki et al., 1997). Untersuchungen zur Gewebeverteilung von Clenbuterol zeigten wesentlich höhere Konzentrationen im linken Ventrikel als im rechten (Moore et al., 2007; Burniston et al., 2005). Studien, die die positiven Effekte von Clenbuterol, wie die einer dosisabhängigen linksventrikuläre physiologischen Ejektionsfraktion kardialen Hypertrophie, (LVEF%) oder eine eine erhöhte verbesserte Verkürzungsfraktion (FS%) hervorheben, nehmen ebenfalls Bezug auf den linken Ventrikel (Soppa et al., 2008). In der vorliegenden Studie wurde bei der frühdiastolischen Geschwindigkeit E in allen untersuchten Myokardabschnitten der RKDKA, mit Ausnahme der rechtsventrikulären Wand, im Spektralgewebedoppler eine signifikante Erhöhung festgestellt. Die deutlichste Geschwindigkeitserhöhung erfuhr innerhalb der gesunden Gruppe im PW-Doppler die LVHW mit 23,01% (TVI: 17,45%), gefolgt von der RVHW mit 14,21% im TVI-Modus und dem IVS mit 11,5% (TVI: 12,55%). Innerhalb der hochgradigen RAO-Gruppe konnte in der LVHW ebenfalls die deutlichste Zunahme verzeichnet werden, die dort mit der PWTechnik 18,07% betrug (TVI: 28,93%), in der RVHW 16,23% (TVI: 4,85%) und im IVS 10,24%. Der E/A Quotient verzeichnete bei den Gesunden (26,85%) und 124 Diskussion Kranken (25,79%) im TVI-Modus ebenfalls in der LVHW und im IVS (RAO: 4,53%, gesund: 30,92%) eine Erhöhung, im PW-Modus bei den Gesunden am deutlichsten in der linken Wand (13,52%) und bei den RAO Pferden im IVS (8,4%). Die systolische Geschwindigkeit S erfuhr in dieser Studie zwar nur in der LVHW im TVI-Modus und im IVS im PW-Doppler eine signifikante Änderung, aber auch hier war ein deutlicher Anstieg der Messwerte feststellbar. Damit wird ersichtlich, dass Clenbuterol in der hier angewandten Dosierung zu einer Steigerung der myokardialen Kontraktionsgeschwindigkeit, sowohl des linken als auch des rechten Herzens, führt. Am Trikuspidalannulus (abgesenkte RKDLA) war bei kranken und gesunden Probanden eine signifikante Erhöhung beider Parameter darstellbar. Bei den Gesunden war in dieser Myokardlokalisation allerdings der Anstieg mit 13,09% bei E und mit 8,55% bei E/A wesentlich ausgeprägter als bei den Kranken (E: 1,51%, E/A: 6,09%). Dies lässt sich bei den hochgradigen RAO-Pferden durch die schon lange bestehende Erkrankung erklären, die durch gestörte Zellverbindungen infolge der sich wiederholenden hypoxischen Zustände, wie bereits beim Menschen beschrieben, eine gestörte Relaxation des Myokards verursacht (Stahl, 2010; Hatle, 2006). Eine zweiwöchige Behandlung bewirkte zwar eine signifikante Verbesserung der kardialen Funktion, konnte aber in dieser kurzen Zeit einem vermutlich über Jahre entstandenen Remodeling des Myokards nicht vollständig entgegen wirken. Hier wären weitere Untersuchungen, bei denen Clenbuterol über einen längeren Zeitraum appliziert wird, sinnvoll. Vor allem beim abgesenkten Vierkammerblick (abgesenkte RKDLA) lag der relative Variationskoeffizient (CV%) im PW-Doppler im Gegensatz zu dem, in der rechten Wand aus der kurzen Achse gewonnenem Wert (CV% = 7-51), unter 10%. Da sich beim Trikuspidalannulus (abgesenkte RKDLA) im Vergleich zur kurzen Achse bei der Einstellung des optimalen Bildausschnitts nur auf eine Ventrikelwand konzentriert werden muss, ist es in diesem Fall leichter, das Myokard so im Bildsektor zu platzieren, dass es sich parallel zum Schallkopf bewegt. Außerdem wird am Trikuspidalannulus (abgesenkte RKDLA) in der Diastole tatsächlich vornehmlich die longitudinale Myokardausdehnung gemessen, wohingegen in der RKDKA in der rechten Wand vielmehr eine zirkumferentielle Ausdehnung, statt einer radialen (wie in der LVHW), gemessen wird (Stahl, 2010). Diskussion 125 Die Ergebnisse der vorliegenden Studie, dass sich Auswirkungen von Clenbuterol insbesondere auf das linke Herz konzentrieren (Soppa et al., 2008; Burniston et al., 2005), korrelieren somit mit den bisher gewonnenen Erkenntnissen aus der Literatur. Sie werden aber dahingehend erweitert, dass auch die rechtsventrikuläre Wand, vor allem die longitudinale Myokardbewegung, von Clenbuterol beeinflusst wird. Bisher wiesen in der Humanmedizin ein umgekehrtes E/A Verhältnis im Mitralflussprofil, eine verlängerte Decelerationszeit der E-Welle, eine erhöhte linksventrikuläre Wanddicke und ein vergrößertes Verhältnis von septaler und posteriorer Wanddicke zum enddiastolischen Durchmesser im B-Mode auf eine pathologische kardiale Hypertrophie hin. Zu betonen ist hierbei allerdings die verhältnismäßig geringe Sensitivität von 40-73% (Sutherland et al., 2002). Als weitaus sensitiver (89%) und spezifischer stellte sich die Bestimmung des Geschwindigkeitsgradienten zwischen Endokard und Epikard in der Hinterwand mit Hilfe des Gewebedopplers dar (Derumeaux et al., 1999; Palka et al., 1997). Zur Beurteilung der myokardialen Funktion, insbesondere zur Differenzierung zwischen physiologischer und pathologischer kardialer Hypertrophie, hat sich in der Humanmedizin allerdings mittlerweile die wesentlich einfacher und schneller durchzuführende Gewebedopplertechnologie etabliert (Fraser et al., 2003; Vinereanu et al., 1999). Im Falle einer pathologischen links- oder auch rechtsventrikulären Hypertrophie weist eine reduzierte und verspätet einsetzende frühdiastolische Geschwindigkeit und ein erniedrigter E/A Wert sowie auch eine in manchen Fällen messbare reduzierte systolische Geschwindigkeit, auf eine verschlechterte subendokardiale Funktion hin (Naqvi et al.,2001; Galderesi et al., 1999; Yamada et al., 1999). In der vorliegenden Studie war allerdings bei jeder messbaren Veränderung infolge der Clenbuterolgabe, sowohl bei der systolischen als auch bei der diastolischen Geschwindigkeit, ausnahmslos eine Erhöhung feststellbar, was gegen die Entwicklung einer pathologischen Hypertrophie spricht. Einige Untersucher sind allerdings der Meinung, dass auch eine Zunahme oder eine im Normalbereich bleibende radiale Geschwindigkeit E, aufgrund eines Kompensationsmechanismus, auf einen hypertrophierten und Volumen überlasteten Ventrikeln hindeuten kann (Fang et al., 2004). Auch wenn die frühdiastolische Myokardgeschwindigkeit im Gegensatz zu den 126 Diskussion Mitralflussparametern ladungsunabhängiger ist, kann sie aufgrund eines ausgeprägt erhöhten Schlagvolumens, wie beispielsweise bei einer Mitralinsuffizienz infolge des Regurgitationsvolumens, erhöht sein und eine bestehende abnormale Relaxation maskieren (Ohte et al., 2002). Da allerdings in der vorliegenden Studie die Ausgangswerte der Myokardgeschwindigkeiten und der Zeitintervalle mit aus anderen Studien erhobenen Werten von gesunden Tieren übereinstimmten (Klaus, 2009; Iversen, 2008; Spieker, 2006) und ausschließlich herzgesunde Pferde in die Studie mit aufgenommen wurden, ist hier nicht von einem Kompensationsmechanismus, sondern von einer gesteigerten diastolischen Funktion durch Clenbuterolgabe auszugehen. Darüber hinaus wird eine pathologische Hypertrophie durch eine verlängerte isovolumetrische Kontraktionszeit (IVCT), verlängerte Beschleunigungswerte der ventrikulären Kontraktion (IVA), verlängerte elektromechanische Kopplungszeiten und durch einen erhöhter Tei-Index charakterisiert (Sutherland et al., 2004; Palka et al., 1999). In der vorliegenden Studie zeigt sich hingegen eine signifikante Verkürzung der Zeit bis zum Beginn der spätdiastolischen Welle A (TpeakA) in der LVHW und der RVHW der Gesunden, und in der LVHW der Kranken, im TVI Modus. Außerdem kam es in der LVHW der Gesunden-Gruppe zusätzlich zu einer signifikanten Verkürzung der Zeit vom Ende der A-Welle bis zum Beginn der E-Welle (A_Etime) und der Systolendauer (St). In der linken Wand der RAO-Pferde kam es sogar im TVI-Modus zu einer signifikanten Abnahme des Tei-Indexes, was für eine verbesserte globale Myokardfunktion spricht (Sutherland et al., 2004; Oki et al., 1998), und zu einer signifikanten Verkürzung der Diastolendauer. Diese Ergebnisse sprechen gegen die Induktion einer pathologischen kardialen Hypertrophie und unterstreichen stattdessen die Annahme einer physiologischen Hypertrophieentwicklung infolge der Clenbuterolgabe. In der Humanmedizin weisen eine erniedrigte Verformungsrate (Strain %) und eine reduzierte Verformungsgeschwindigkeit (Strain Rate %/s) der linksventrikulären Wand und des Interventrikularseptums ebenfalls auf eine pathologische Form der Hypertrophie hin (Sutherland et al., 2002). Yang et al. (2003) konnten beispielsweise im Falle einer asymmetrischen Hypertrophie, mit einem verdickten Septum, eine deutlich reduzierte Strain feststellen. Auch in einer Diskussion 127 Studie von Koyama et al. (2003) konnte diese sehr sensitive Methode zur Beurteilung einer sehr frühen systolischen Dysfunktion herangezogen werden, wohingegen für die Beurteilung der diastolischen Funktion kein Vorteil gegenüber der Geschwindigkeitsmessung gefunden wurde. In der vorliegenden Studie konnte bei den Gesunden ein signifikanter Anstieg um 10,53% und in der der RAO-Gruppe ebenfalls ein zumindestens tendenzieller Anstieg der systolischen Strain Rate im IVS nach der Clenbuterol Applikation gemessen werden. Auch der signifikante Anstieg (5,69%) der frühdiastolischen Strain Rate in der LVHW der Kranken verdeutlichten eine verbesserte Kontraktilität infolge des Sympathomimetikums. Betont werden muss bei dieser Technik allerdings die auch schon von Iversen (2008) angesprochene hohe individuelle Variabilität der Messwerte (CV% = 6-42). Die aufgrund der Größe des Pferdeherzens nur relativ geringe mögliche Bildrate von durchschnitllich 65,4bps kann unter Umständen dafür verantwortlich gemacht werden. All diese Ergebnisse stehen teilweise im Widerspruch zu Ergebnissen vergangener Clenbuterolstudien aus der Humanmedizin, bei denen Veränderungen bereits in der Standardechokardiographie in Richtung einer pathologischen Hypertrophie zu erkennen waren, und im Gewebedoppler reduzierte frühdiastolische Geschwindigkeiten und ein reduzierter E/A Quotient, auf eine erhöhte Rigidität und eine reduzierte Dehnbarkeit des Myokards, hindeuteten (Moore et al., 2008; Suzuki et al., 1997). Bei all diesen Studien, bei denen negative Folgen durch Clenbuterol nachweisbar waren, sei es auf histologischer, standardechokardiographischer oder gewebedopplerecho- kardiographischer Ebene, wurden allerdings wesentlich höhere Dosierungen (2,4µg/kg bis zu 2mg/kg) über einen meist längeren Zeitraum (14 Tage bis acht Wochen) angewendet, was die Wahrscheinlichkeit eines kardialen Remodelings begünstigt und eine Dosisabhängigkeit der kardialen Effekte unterstreicht (Moore et al., 2008; Soppa et al., 2008; Burniston et al., 2007; Sleeper et al., 2002). 128 Diskussion 2.4.2 Auswirkungen der RAO auf die Myokardkinetik und Therapieerfolg durch Clenbuterol In der Humanmedizin wird zwischen der selten auftretenden primären pulmonalen Hypertonie und der sekundären pulmonalen Hypertonie infolge von kongestiven Herzerkrankungen, chronischen Lungenembolien und chronischen Lungenerkrankungen unterschieden (Ventzislav u. Doberer, 2003). Unabhängig von den auslösenden Pathomechanismen zeigt sich im Endstadium ein einheitliches Bild, geprägt von Umbauvorgängen der kleinen präkapillären Lungenarterien (Remodeling), was zu einer Vasokonstriktion der Gefäße und zu Thrombosen führt. Der folglich erhöhte pulmonalvaskuläre Widerstand führt dann zu einer schweren Rechtsherzbelastung und letztlich zu einem Rechtsherzversagen (Olschewski, 2002). Im rechten Herzen finden demzufolge ebenfalls Umbauprozesse wie eine Myokardhypertrophie, eine Fibrose und eine interstitielle Entzündung (myokardiales Remodeling) statt (Janssen, 2009). In dieser Studie sollte deshalb einerseits überprüft werden, ob die in der Untersuchung von Stahl (2010) gewonnenen Erkenntnisse einer Beeinflussung der rechtsventrikulären longitudinalen Myokardfunktion infolge einer RAO nachvollzogen werden können, und andererseits ob auch ein Clenbuterol-Effekt auf die bisher nicht untersuchte rechtsventrikuläre radiale Myokardkinetik nachgewiesen werden kann bzw. ob im Zusammenhang mit einer RAO auch Veränderungen im linken Herzen stattfinden. Die Ausgangswerte der longitudinalen Myokardgeschwindigkeiten und der Zeitintervalle im Spektralgewebedoppler entsprachen sowohl bei den Gesunden als auch bei den RAO-Pferden den Ergebnissen von Stahl (2010). Auch hier konnte eine hoch signifikant niedrigere frühdiastolische Geschwindigkeit E und ein signifikant niedrigerer E/A Quotient auf Seiten der Kranken gemessen werden. Demnach kam es, ähnlich wie beim Menschen, durch eine hochgradige RAO zur Auslösung einer alveolären Hypoxie, die eine hypoxische pulmonale Vasokonstriktion induzierte und eine Relaxationsstörung des rechten Myokards mit Anzeichen einer diastolischen Dysfunktion auslöste (Janssen, 2009; Hatle, 2006). Eine verlängerte isovolumetrische Kontraktionszeit (IVRT), die nach Sutherland et al. (2004) und Huez ez al. (2007) mit dem Schweregrad der RAO Diskussion 129 korreliert, konnte in der vorliegenden Studie weder bei den Gesunden noch bei den unterschiedlichen Schweregraden der RAO-Probanden gemessen werden. Eine fehlende akute klinische Exazerbationsphase zum Zeitpunkt der Untersuchung und eine relativ geringe Anzahl an hochgradig Erkrankten können mögliche Erklärungen hierfür sein (Stahl, 2010). Nach der zweiwöchigen Clenbuterol Behandlung konnten zwar in der vorliegenden Studie nicht vergleichbar hohe Werte wie bei den Gesunden erreicht werden, aber es zeigte sich dennoch eine signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit E und des E/A Quotienten. Auf die langfristig erhöhte Nachlast, gegen die ein Herz bei einem hochgradigen RAO-Patienten anarbeiten muss, reagiert es mit einer Dickenzunahme der Muskulatur und einer konzentrischen Hypertrophie. Erst wenn es zu Versorgungsdefiziten bei Erreichen des kritischen Herzgewichts kommt dilatiert es und (Catalucci bildet eine et 2008). al., irreversible Da exzentrische allerdings bei Hypertrophie unserer Studie in aus der Standardechokardiographie noch keine Dimensionsveränderungen zu verzeichnen waren und es sich beim kardialen Remodeling nach Barbone et al. (2001) um einen bidirektionalen Prozess handelt, gibt es eine Chance auf eine Wiederherstellung der Myokardfunktion. In unserer Studie ist davon auszugehen, dass der pathologische Prozess des Remodelings noch nicht so weit voran geschritten war, dass durch Clenbuterol ein gewisser Therapieerfolg erreicht werden konnte. Nachfolgend wäre es interessant, RAO-Pferde mit Veränderungen der standardechokardiographischen Parameter vor und nach Clenbuterolgabe zu untersuchen, ob sich bei ihnen ebenfalls ein positiver Effekt auf das Myokard darstellen lässt. In der kurzen Achse konnte in unserer Studie im Vergleich zu den Gesunden, bei den hochgradigen RAO-Pferden eine signifikant niedrigere frühdiastolische Geschwindigkeit im IVS mit der Farbgewebedopplertechnik festgestellt werden, die durch die Clenbuterolgabe ebenfalls eine Erhöhung erfuhr. Da im Gegensatz zur Lateralwand die Druckverhältnisse des rechten Ventrikels auf das IVS einwirken, könnte dies eine mögliche Ursache für die ebenfalls erniedrigten Werte im IVS sein (Sutherland et al., 2004). Andere Ursachen für Anzeichen einer linksventrikulären Hypertrophie, wie eine systemische arterielle Hypertonie 130 Diskussion (Löw et al., 2004), können durch die Auswahl von bei der HerzKreislaufuntersuchung als unauffällig eingestufte Patienten ausgeschlossen werden. Wahrscheinlicher aber ist im Zusammenhang mit der auffällig erhöhten spätdiastolischen Geschwindigkeit A in der linken Wand bei beiden Gewebedopplermodalitäten und in der RVHW im PW Modus, sowie dem erniedrigten E/A Quotienten, eine Beeinflussung der Werte durch das Alter der Pferde (Blazek et al., 1998). 2.5 Korrelation von Alter und Atemfrequenz mit den gemessenen Gewebedopplerparametern Eine Altersabhängigkeit der myokardialen Geschwindigkeit wurde in der Humanmedizin bereits mehrfach beschrieben (Sutherland et al., 2002, Blazek et al., 1998). Ältere Menschen weisen dabei signifikant niedrigere frühdiastolische und höhere spätdiastolische Herzmuskelgeschwindigkeiten als jüngere Personen auf, was zu einem erniedrigten E/A Quotienten führt. Auch eine Zunahme der isovolumetrischen Kontraktionszeit (IVRT) konnte mit zunehmendem Alter festgestellt werden (Sutherland et al., 2002; Kukulski et al., 2000b; Blazek, Gessner et al., 1998). Blazek et al. (1998) beschrieb diese Veränderungen in allen untersuchten basisnahen Myokardsegmenten (LVHW, IVS, RVHW) sowohl in der longitudinalen als auch in der zirkumferentiellen Bewegungsachse und geht von einer physiologisch veränderten diastolischen Ventrikelfunktion mit ansteigendem Alter aus. Klaus (2009) konnte hingegen bei älteren Pferden deutlich höhere systolische Spitzengeschwindigkeiten als bei den jüngeren Probanden ermitteln und schloss daher darauf, dass das Alter keinen falsch positiven Effekt auf die ermittelten Werte hat. Im Gegensatz dazu ermittelte Stahl (2010) mit dem Spektralgewebedoppler bei älteren Pferden niedrigere isovolumetrische Geschwindigkeiten sowie einen geringeren E/A-Quotienten. Eine negative Korrelation fand sich darüber hinaus im Farbgewebedoppler ebenfalls bei dem E/A Quotienten, der isovolumetrischen Kontraktionszeit und dem Tei-Index. Um einen möglichen Einfluss des Alters auf die ermittelten Werte in dieser Studie zu vermeiden, wurde versucht, einheitliche Altersgruppen zu schaffen, was bei den gesunden Pferden weitestgehend möglich war (7-11 Jahre). Innerhalb dieser Gruppe war folglich auch kein signifikanter Einfluss des Alters auf die gemessenen Parameter zu beobachten. Hingegen handelte es sich Diskussion 131 insbesondere bei den hochgradig an RAO erkrankten Pferden um durchschnittlich ältere Tiere, was auch der Definition der RAO von Robinson (2001) entspricht und die bereits angesprochenen Ergebnisse der frühdiastolischen Geschwindigkeit in der kurzen Achse erklären kann. Eine erhöhte Atemfrequenz korreliert in der Humanmedizin ebenfalls mit einer erhöhten frühdiastolischen Geschwindigkeit (Sutherland et al., 2004). Stahl (2010) zeigte bei Pferden Farbgewebedopplertechnik sowohl eine mit der Korrelation Spektralzwischen als einer auch mit erhöhten Atemfrequenz bei RAO kranken Tieren und einer erniedrigten frühdiastolischen sowie einer erhöhten spätdiastolischen Geschwindigkeit und einem reduzierten E/A Quotienten. In der vorliegenden Studie lag die Atemfrequenz in der gesunden Gruppe im physiologischen Bereich und hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Messwerte. Im Gegensatz dazu bestand bei den RAO Pferden zwar eine wesentlich größere Inhomogenität bezogen auf die Atemfrequenz (12-36 Atemzüge/min), dennoch konnte in dieser Studie kein signifikanter Einfluss auf die erhobenen Parameter deutlich gemacht werden, was ebenfalls an der vergleichsweise niedrigeren Patientenzahl liegen kann. 3. Schlussfolgerung und Ausblick Die vorliegende Studie verdeutlicht, dass bei einer therapeutischen Dosierung von 0,8µg/kg Clenbuterol keine pathologischen Veränderungen des Myokards im Sinne einer pathologischen Hypertrophie entstehen. Auch liefern die Ergebnisse keinen Hinweis auf eine subendokardiale Fibrose, die mit einer diastolischen Dysfunktion, einer eingeschränkten Relaxation oder einer abnehmenden Compliance einhergehen würde. Vielmehr wird insbesondere bei der longitudinalen rechtsventrikulären Myokardfunktion, die bei hochgradig an RAO erkrankten Pferden eine diastolische Dysfunktion vorweist, eine Verbesserung der Myokardfunktion durch Clenbuterol erzielt. Dies bestätigt, dass das kardiale Remodeling, infolge einer pulmonalen Hypertonie, einen bidirektionalen Prozess darstellt und in gewisser Weise reversibel sein kann. Bei der RAO Therapie werden oftmals Dosiserhöhungen von Clenbuterol propagiert, da sich vor allem bei den hochgradig erkrankten Pferden ein Wirkungseintritt bzw. ein Behandlungserfolg erst bei einer Dosierung von 132 Diskussion 3,2µg/kg eingestellt hat. In Zukunft sollten gewebedopplerechokardiographische Untersuchungen mit schrittweise höheren Clenbuterol-Dosierungen durchgeführt werden, um die genaue Grenze zwischen therapeutischem Erfolg bezüglich der Atemwegsobstruktion und evtl. beginnender Myokardtoxizität zu differenzieren. Die Ergebnisse mit einem nur geringen relativen Variationskoeffizienten (CV%) der Messwerte, insbesondere bei der Spektralgewebedopplertechnik, zeigen, dass die Gewebedopplertechnologie auch in der Pferdemedizin ein hilfreiches und sensitives Tool darstellt. Trotz mancher Einschränkungen aufgrund der Größe des Herzens und einer nicht durchführbaren apikalen Anschallposition erscheint sie geeignet, in Zukunft Anwendung in der Diagnostik und Therapieüberwachung bei der Behandlung der RAO oder auch bei Herzinsuffizienzen zu finden. Zusammenfassung VI 133 Zusammenfassung Susanne Neukirch „Gewebedopplerechokardiographische Untersuchung der Wirkung des β₂-Sympathomimetikums Clenbuterol auf den Herzmuskel gesunder und an RAO erkrankter Pferde“ Im Rahmen dieser Sympathomimetikums Studie wurde Clenbuterol bei die kardiale einer Wirkung therapeutischen des β₂- Dosierung (0,8µg/kg, 2x tägl.) und einer Anwendungsdauer über 14 Tage mit der sensitiven Methode der Gewebedopplerechokardiographie untersucht. Die Gruppe der 45 untersuchten Pferde setzte sich aus 25 lungengesunden und 20 an RAO erkrankten Warmblutpferden zusammen. Eine Gruppeneinteilung und die anschließende Zuteilung in die unterschiedlichen RAO-Schweregrade erfolgten nach einer klinischen Allgemeinuntersuchung und einer speziellen Untersuchung des Atmungsapparates. Nach Ausschluss einer Herzinsuffizienz bzw. einer Herzdimensionsveränderung mit Hilfe der Standardechokardiographie wurde bei allen Pferden vor und im Anschluss an eine zweiwöchige Clenbuterol Behandlung eine gewebedopplerechokardiographische Untersuchung durchgeführt. Es erfolgte eine Evaluierung der radialen und zirkumferentiellen Myokardfunktion aus der rechten parasternalen longitudinalen kurzen Achse Myokardfunktion (RKDKA), aus dem sowie der abgesenkten rechtsventrikulären Vierkammerblick (abgesenkte RKDLA). Als Messmethoden fanden dabei sowohl die Spektral- und Farbgewebedopplermodalität zur Erhebung der Myokardgeschwindigkeiten, als auch die Methode des Speckle Trackings zur Bestimmung der myokardialen Deformation ihre Anwendung. 134 Zusammenfassung Die Spektralgewebedopplertechnik war dabei in beiden Schnittebenen die Untersuchungstechnik mit der geringsten interindividuellen Variabilität der Messwerte. Die signifikant erhöhte frühdiastolische Geschwindigkeit in allen untersuchten Myokardabschnitten, mit Ausnahme der rechtsventrikulären Hinterwand (RVHW) der gesunden Tiere in der kurzen Achse im PW-Modus, sowie der erhöhte E/A Quotient in der linken Wand (LVHW), im Interventrikularseptum (IVS) und am Trikuspidalannulus, deuten auf eine verbesserte diastolische Funktion infolge der Clenbuterolbehandlung hin. Verkürzte Zeitintervalle, insbesondere in der linksventrikulären Hinterwand und eine tendenzielle Erhöhung aller Deformationsparameter, unterstreichen die verbesserten Relaxationseigenschaften des Herzmuskels infolge der Medikamentengabe. Darüber hinaus wurde bei der veränderten rechtsventrikulären Myokardkinetik infolge der pulmonalen Hypertonie bei hochgradig an RAO erkrankten Pferden, ein positiver Effekt auf das Myokard durch Clenbuterol erzielt. Dies kam durch eine signifikante Erhöhung der frühdiastolischen Geschwindigkeit und des E/A Quotienten, die vor Behandlungsbeginn beide noch signifikant niedriger waren als bei den gesunden Kontrolltieren zum Ausdruck. Die vorliegende Studie verdeutlicht, dass die Gewebedopplertechnologie auch in der Tiermedizin sensibel genug ist, um myokardiale Umbauprozesse weit vor dem Auftreten manifester Veränderungen in der Standardechokardiographie zu erkennen. Insgesamt sprechen die Ergebnisse sowohl bei den Gesunden als auch bei den lungenkranken Pferden für eine durch Clenbuterol hervorgerufene physiologische kardiale Hypertrophie und deuten bei der angewandten Dosierung auf keine erhöhte Rigidität oder reduzierte Dehnbarkeit des Herzmuskels hin. In Zukunft sollte aber eine Evaluierung der Herzmuskelfunktion bei der oftmals diskutierten schrittweisen Erhöhung der Clenbuterol-Dosierung bis zum Wirkungseintritt bei der RAO Therapie vorgenommen werden, um eine Grenze zwischen der Steigerung der bronchodilatatorischen Wirkung einerseits und dem möglicherweise gleichzeitig beginnenden negativen Effekt auf das Myokard andererseits ziehen zu können. Summary VII 135 Summary Susanne Neukirch “Tissue Doppler echocardiographic investigation of the effect of the beta-2 sympathomimetic drug clenbuterol on the cardiac muscle of healthy horses and those with RAO” The cardiac effect of the beta-2 sympathomimetic drug clenbuterol at a therapeutic dose (0.8 µg/kg, twice daily), administered over a period of 14 days, was investigated by the sensitive method of tissue Doppler echocardiography. The group of 45 investigated horses consisted of 25 with healthy lungs and 20 warm-blooded diseased horses with RAO. Classification of groups and assignment to various severity grades of RAO were performed after a general clinical investigation and a detailed investigation of the horses' respiratory system. Once heart failure or a change in the dimensions of the heart had been ruled out by a standard echocardiography investigation, a tissue Doppler echocardiography investigation was performed in all horses before and after treatment with clenbuterol for two weeks. This was followed by an evaluation of radial and circumferential myocardial function from the right parasternal short-axis view and an assessment of right-ventricular longitudinal myocardial function from the lowered four-chamber view (tricuspid annulus). Spectral as well as the tissue Doppler investigation of tissue were used to determine myocardial velocities. The method of speckle tracing was used to establish myocardial deformation. In both planes the spectral tissue Doppler technique was the investigation technique that yielded the least variance of data. The significantly increased early-diastolic velocity in all investigated portions of the myocardium with the exception of the right-ventricular posterior wall of healthy horses on the short-axis view in the pulsed wave mode, and the increased E/A quotient in the left wall, the interventricular septum (IVS), and at the tricuspid annulus, indicate that diastolic function was improved by the treatment 136 Summary with clenbuterol. Shortened time intervals, especially in the left-ventricular posterior wall, and a slight increase in all deformation parameters emphasize the improved relaxation properties of the heart muscle following administration of the drug. Furthermore clenbuterol was found to exert a positive effect on the myocardium of horses with severe RAO, whose myocardial kinetics in the right ventricle were altered by pulmonary hypertension. This positive effect was manifested by a significant increase in early-diastolic velocity and the E/A quotient, both of which were significantly lower before the start of treatment than they had been in healthy control animals. The present study makes it clear that tissue Doppler technology is sensitive enough in veterinary medicine to identify myocardial changes (metaplastic processes) well before the appearance of obvious changes on standard echocardiography. In general the results indicate that clenbuterol causes physiological cardiac hypertrophy in healthy horses as well as those with pulmonary disease. The results reveal no sign of increased rigidity or reduced flexibility of the cardiac muscle when clenbuterol is administered at the above mentioned dose. However, cardiac muscle function should be evaluated during the frequently discussed stepwise increase in the dosage of clenbuterol until the onset of effect for the treatment of RAO, in order to make a distinction between enhancement of the bronchodilatory effect on the one hand, and the possibly simultaneous onset of a negative effect on the myocardium on the other. Abbildungsverzeichnis VIII 137 Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Im Vergleich zum Blutfluss (Blood), stark reflektierendes, mit S. 33 hoher Amplitude und geringer Geschwindigkeit bewegendes Myokard (Tissue) (Sutherland et. al., 2004a) Abb. 2: Myokarddeformation in longitudinaler, zirkumferenzieller S. 34 und radialer Richtung (Sutherland et al., 2002) Abb. 3: A, B parasternale Anschallposition zur Darstellung der S. 34 radialen und zirkumferenziellen Myokardbewegung; C apikale Anschallposition zur Darstellung der longitudinalen Myokardbewegung (Sutherland et al., 2002) Abb. 4: Anschallposition des rechtsventrikulären basalen Segments S. 35 (Trikuspidalklappenannulus) durch „Absenken“ des Schallkopfs aus dem Vierkammerblick (RKDLA) B Korrespondierendes Ultraschallbild im B-Mode nach Absenkung C Farbkodiertes rechstventrikuläres basales Myokard, nach Verringerung der Eindringtiefe auf 12 – 14 cm und Verkleinerung des Winkels auf 45°, RVW = rechtsventrikuläre Wand, CV = Arteria coronaria dextra, TV = Trikuspidalklappe (A. Stahl, 2010) Abb. 5: TVI-Kurve mit Geschwindigkeitsprofil und gemessenen S. 41 Zeitintervallen (Lind et al., 2004) Abb. 6: Strain Kurve longitudinal (D´Hooge et al., 2000) S. 41 Abb. 7: Strain Rate-Kurve, longitudinal (D´Hooge et al., 2000) S. 42 Abb. 8: A kranioventrale Thoraxaufnahme Abb. 9: Charakteristisches Tracheobronchialsekret eines an RAO S. 55 leidenden Pferdes nach Diff Quick® Färbung A Curschmann Spirale, B Alveolarmakrophagen, C neutrophile Granulozyten, D Riesenzelle Abb. 10: Im B-Mode dargestellte Messlokalisationen in der langen S. 58 Herzachse von rechts kaudal (RKDLA) Abb. 11: Im B-Mode dargestellte Messlokalisation in der langen S. 59 Herzachse von rechts kaudal mit Aorta (RKDLA-AO) Abb. 12: Im B-Mode dargestellte Messlokalisationen in der langen S. 60 Herzachse von rechts kranial (RKRLA) Abb. 13: Im B-Mode dargestellte Messlokalisationen in der langen S. 61 Herzachse von links kaudal (LKDLA) Abb. 14: M-Mode zur Bestimmung (fractional shortening = FS%) Aufnahme, der B kaudodorsale S. 54 Verkürzungsfraktion S. 62 138 Abbildungsverzeichnis Abb. 15: A Im B-Mode mittels CW-Doppler dargestellter S. 63 pathologischer Rückfluss an der Aortenklappe in der langen Herzachse von rechts kaudal mit Darstellung der Aorta (RKDLA-AO) B Darstellung der pathologischen Rückflussgeschwindigkeit mittels CW-Doppler Abb. 16: Platzierung der verschiedenen regions of interest (ROI) auf S. 65 der Basalebene Abb. 17: Darstellung der Spitzengeschwindigkeit mittels PW- S. 66 Gewebedopplermodalität in den definierten Ventrikelabschnitten. A linksventrikuläre Wand, B Interventrikularseptum, C rechtsventrikuläre Wand Abb. 18: Darstellung d. durchschnittlichen Myokardgeschwindigkeiten S. 68 mittels Farbgewebedopplermodalität in den definierten Ventrikelabschnitten. A linksventrikuläre Wand, B Interventrikularseptum, C rechtsventrikuläre Wand Abb. 19: Radiale Strain (%) für die 6 Segmente des linken Ventrikels Abb. 20: Radiale Strain Rate (%/s) für die 6 Segmente des linken S. 70 Ventrikels Abb. 21: Abgesenkter Vierkammerblick B rechtsventrikulären freien Farbgewebedopplermodus nach Schallkopfendes Abb. 22: Geschwindigkeitsprofil im Spektralgewebedopplermodus am S. 72 Trikuspidalannulus (Stahl, 2010) Abb. 23: Geschwindigkeitsprofil im Farbgewebedopplermodus am S. 73 Trikuspidalannulus (Stahl, 2010) Abb. 24: Ventipulmin® Gel, Boehringer Ingelheim Abb. 25: Endokardnah positionierte ROI in der linksventrikulären S. 80 Hinterwand (LVHW) Abb. 26: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 82 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), systolische Geschwindigkeit vor (Sprä) und nach (Spost) Clenbuterol Applikation Abb. 27: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 83 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation Abb. 28: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 84 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), E/A Quotient vor (EAprä) und nach (EApost) Clenbuterol Applikation Darstellung Wand Absenken S. 69 der S. 71 im des S. 74 Abbildungsverzeichnis 139 Abb. 29: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 85 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Zeitintervall A_Etime, St vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation Abb. 30: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 85 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Zeitintervall TpeakA vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation Abb. 31: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 87 Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum, frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation Abb. 32: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 87 Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), spätdiastolische Geschwindigkeit A vor (Aprä) und nach (Apost) Clenbuterol Applikation Abb. 33: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 88 Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), E/A Quotient vor (EAprä) und nach (EApost) Clenbuterol Applikation Abb. 34: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 90 Farbgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation Abb. 35: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 91 Farbgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW), Zeitintervalle TpeakA, Dt vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation Abb. 36: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 91 Farbgewebedoppler, frühdiastolische Geschwindigkeit (E) in der Linksventrikulären Hinterwand (LVHW), im Interventrikularseptum (IVS), in der rechtsventrikulären Wand (RVHW). Mittelwert vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation im Vergleich Abb. 37: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 92 Farbgewebedoppler, E/A Quotient in der Linksventrikulären Hinterwand (LVHW) und im Interventrikularseptum (IVS), Mittelwert vor und nach Clenbuterol Applikation im Vergleich Abb. 38: Darstellung des Kurvenverlaufs im Interventrikularseptum im S. 93 Spektralgewebemodus, S = systolische Spitzengeschwindigkeit, E = frühdiastolische Geschwindigkeit, A = spätdiastolische Geschwindigkeit 140 Abbildungsverzeichnis Abb. 39: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 95 Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation Abb. 40: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 95 Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), E/A Quotient vor (EAprä) und nach (EApost) Clenbuterol Applikation Abb. 41: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S.97 Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), systolische Geschwindigkeit vor (Sprä) und nach (Spost) Clenbuterol Applikation Abb. 42: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 97 Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation Abb. 43: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) - S. 99 Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Tei-Index vor (TEIprä) und nach (TEIpost) Clenbuterol Applikation Abb. 44: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 100 Spektralgewebedoppler, Linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), Interventrikularseptum (IVS). Mittelwert vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation im Vergleich Abb. 45: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Speckle S. 102 Tracking, systolische Strain Rate im Interventrikularseptum (IVS) vor (IVS_SR_Sys_prä) und nach (IVS_SR_Sys_post) Clenbuterol Applikation Abb. 46: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, S. 104 Spektralgewebedoppler, frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (Eprä) und nach (Epost) Clenbuterol Applikation Abb. 47: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, S. 104 Spektralgewebedoppler, E/A Quotient vor (E/Aprä) und nach (E/Apost) Clenbuterol Applikation Abb. 48: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 107 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E, spätdiastolische Geschwindigkeit A, E/A Quotient vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich Abb. 49: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 108 Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), hochgradig RAO, Tei-Index vor (TEIprä) und nach (TEIpost) Clenbuterol Applikation Abbildungsverzeichnis 141 Abb. 50: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 109 Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), frühdiastolische Geschwindigkeit E gesunder und hochgradig RAO kranker Pferde vor (Eprä Clen.) und nach (Epost Clen.) Clenbuterol Applikation im Vergleich Abb. 51: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 110 Spektralgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E, spätdiastolische Geschwindigkeit A, E/A Quotient vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich Abb. 52: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 111 Spektralgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS), frühdiastolische Geschwindigkeit E, E/A Quotient vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich Abb. 53: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – S. 112 Spektralgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW), frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (prä Clen.) und nach (post Clen.) Clenbuterol Applikation, spätdiastolische Geschwindigkeit A und E/A Quotient vor Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich Abb. 54: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Speckle S. 113 Tracking, frühdiastolische Strain Rate in der linksventrikuläre Hinterwand vor (LVW_SR_E_prä) und nach (LVW_SR_E_post) Clenbuterol Applikation bei hochgradig RAO kranken Pferden, frühdiastolische Strain Rate vor (IVS_SR_E_prä) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich Abb. 55: Trikuspidalannulus – Spektralgewebedoppler, S. 114 frühdiastolische Geschwindigkeit E vor (E prä Clen.) und nach (E post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich Abb. 56: Trikuspidalannulus – Spektralgewebedoppler, E/A Quotient S. 115 vor (E/A prä Clen.) und nach (E/A post Clen.) Clenbuterol Applikation bei gesunden und hochgradig RAO kranken Pferden im Vergleich 142 Tabellenverzeichnis IX Tab. 1: Tab. 2: Tab. 3: Tab. 4: Tab. 5: Tab. 6: Tab. 7: Tab. 8: Tab. 9: Tab. 10: Tab. 11: Tab. 12: Tab. 13: Tab. 14: Tabellenverzeichnis Protokoll der klinischen Allgemeinuntersuchung Protokoll der speziellen Untersuchung des HerzKreislaufsystems Protokoll der speziellen Untersuchung des Atmungsapparates Graduierung der COB mittels Bewertungsschlüssel (Ohnesorge et al., 1998; May u. Gehlen 2009) Geschlechts-, Alters-, Gewichts- und Größenverteilung des Probandenguts. Numerische Werte für das Geschlecht. Mittelwert ± Standardabweichungen bei Alter, Gewicht und Größe Grunddaten der lungengesunden und der an RAO erkrankten Pferde Graduierung der COB mittels Bewertungsschlüssel Ergebnisse (Ohnesorge et al., 1998; May u. Gehlen 2009) Mittelwerte und Standardabweichungen der standardechokardiographischen Parameter der lungengesunden und der an RAO erkrankten Pferde Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Wand (RVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Rechtsventrikuläre Wand (RVHW). 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe 0) und nach (Gruppe 0´) Clenbuterol Verabreichung S. 183 S. 183 S. 184 S. 56 S. 77 S. 184 S. 185 S. 186 S. 81 S. 86 S. 89 S. 94 S. 96 S. 98 Tabellenverzeichnis Tab. 15: Tab. 16: Tab. 17: Tab. 18: Tab. 19: Tab. 20: Tab. 21: Tab. 22: Tab. 23: Tab. 24: Tab. 25: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Messwerte der Messungen der Strain (SS) und Strain Rate (SR) bei gesunden Pferden vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Spektralgewebedoppler, 25 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Farbgewebedoppler, 17 gesunde Warmblutpferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Körperspezifische Einflussgrößen und Signifikanzniveaus in der rechten kaudalen kurzen Achse (RKDKA) und am Trikuspidalannulus im Farbund Spektralgewebedopplermodus Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Messwerte der Messungen der Strain (SS) und Strain Rate (SR) bei 7 hochgradig an RAO erkrankten Pferden vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung 143 S. 101 S. 103 S. 105 S. 187 S. 188 S. 189 S. 190 S. 191 S. 192 S. 192 S. 193 144 Tab. 26: Tab. 27: Tab. 28: Tab. 29: Tabellenverzeichnis Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Spektralgewebedoppler, 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Verabreichung Variationskoeffizient (CV%) der mit der Farb- und Spektralgewebedopplertechnik gemessenen Parameter bei 25 lungengesunden Warmblutpferden in den untersuchten Myokardabschnitten. Variationskoeffizient (CV%) der mit der Farb- und Spektralgewebedopplertechnik gemessenen Parameter bei 7 hochgradig an RAO erkrankten Pferden in den untersuchten Myokardabschnitten. Variationskoeffizient (CV%) der mit der Speckle Tracking Methode gemessenen Parameter, bei 25 lungengesunden Warmblutpferden und 7 hochgradig an RAO erkrankten Pferden in den untersuchten Myokardabschnitten. S. 194 S. 195 S. 196 S. 197 Literaturverzeichnis 145 X Literaturverzeichnis Abraham G., Brodde O. E., Ungemach F. R. (2002): Regulation of equine lymphocyte beta-adrenoceptors under the influence of clenbuterol and dexamethasone. Equine Vet. J.; 34(6): 587-593. Ahlquist R. P. (1948): A study of the adrenotropic receptors. Am. J. Physiol.; 153(3): 586-600. Altemose G. T., Gritsus V., Jeevanandam V., Goldman B., Margulies K.B. (1997): Altered myocardial phenotype after mechanical support in human beings with advanced cardiomyopathy. J. Heart Lung Transplant.; 16: 765–773. Ammann V. J., Vrins A. 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Intercostalräume) Knistern: 3 fingerbreite Dämpfung: Exspiratorisch: (Dampfrinne, Afteratmen, Doppelschlägigkeit) Rasseln: Handbreite Dämpfung: Giemen: Zweihandbreite Dämpfung: Tab. 6: Grunddaten der lungengesunden und der an RAO erkrankten Pferde. Nr. Pferd 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Gesundheitsstatus 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 3 3 1 1 Alter (Jahre) 7 8 10 7 11 8 8 8 9 10 10 11 10 9 7 7 8 11 10 9 8 9 9 11 7 11 9 13 14 9 10 Gewicht (kg) 635 600 620 598 565 570 610 645 603 589 586 572 605 612 558 589 590 674 512 623 541 554 562 512 601 511 589 621 620 609 613 Größe (cm) 172 168 173 170 163 166 173 170 169 171 168 167 170 171 165 166 169 179 167 172 159 162 165 156 171 153 162 164 173 169 173 Geschlecht Rasse W S S W S W W W W S S S W W S S S W S W W S S S S W S S S S W Hannoveraner WB Hannoveraner Hannoveraner WB Bayer. WB Holsteiner Bayer. WB Brandenburger Holsteiner Bayer. WB Bayer. WB WB WB Bayer. WB Bayer. WB Bayer. WB Holsteiner Bayer. WB WB Bayer. WB WB WB WB WB WB Bayer. WB Friese Hannoveraner Württemberger WB 184 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Anhang 2 2 2 3 3 1 2 3 1 1 2 2 3 3 16 14 17 17 12 13 12 23 11 12 15 13 19 21 567 579 610 599 540 521 547 598 563 531 542 598 510 578 169 170 176 165 162 160 163 170 162 163 160 164 151 161 W W S W W S W W W W S W W W Bayer. WB WB Hannoveraner Friese WB Traber Traber Oldenburger WB Bayer. WB WB WB Traber WB Legende zu Tab. 6: 0 = gesund 1 = ggr. RAO 2 = mgr. RAO 3 = hgr. RAO Tab. 7 Graduierung der COB mittels Bewertungsschlüssel - Ergebnisse (Ohnesorge et al., 1998; May u. Gehlen, 2009). Atemwegsbefunde Punkteschlüssel Anzahl der Pferde (n) Spontaner Husten 1 12 Erhöhte Atemfrequenz (>16/min) 1 15 Nasenausfluss vorhanden 1 8 Lungenauskultationsbefunde: Rasseln, Giemen vorhanden 2 13 AaDO2 > 6 mmHg 1 8 AaDO2 > 14 mmHg 2 5 Verbreiterte Bifurkation 1 17 Vermehrtes TBS 1 15 > 25 % Neutrophile im TBS 1 14 Curshmann – Spiralen im TBS 1 9 Gesamtpunktzahl Grad der COB 2–4 Geringgradig 7 5–7 Mittelgradig 7 >7 Hochgradig 6 Anhang 185 Tab. 8: Mittelwerte und Standardabweichungen der standardechokardiographischen Parameter der lungengesunden und der an RAO erkrankten Pferde vor (prä) und nach (post) Clenbuterol Applikation. Parameter RKDLA-LA (cm) RKDLA-MV (cm) RKDKA-u MV (cm) Gruppe prä post prä post Gesund 10,2 ± 0,5 10,3 ± 0,5 10,3 ± 0,4 10,4 ± 0,4 ggr. RAO 10,5 ± 0,4 10,5 ± 0,3 10,5 ± 0,4 10,5 ± 0,2 mgr. RAO 10,4 ± 0,5 10,5 ± 0,5 10,5 ± 0,3 10,4 ± 0,4 hgr. RAO 10,5 ± 0,6 10,4 ± 0,5 10,6 ± 0,3 10,5 ± 0,3 prä 12,7 ± 0,5 12,8 ± 0,5 12,7 ± 0,5 12,7 ± 0,4 post 12,9 ± 0,7 12,9 ± 0,6 12,7 ± 0,6 12,8 ± 0,5 RKDLA-LV HS (cm) prä 9,5 ± 0,7 9,6 ± 0,7 9,6 ± 0,5 9,7 ± 0,6 RKDLA-RA (cm) post prä post 9,7 ± 0,6 6,9 ± 0,5 6,9 ± 0,5 9,6 ± 0,8 6,8 ± 0,5 6,8 ± 0,3 9,7 ± 0,5 6,9 ± 0,4 6,9 ± 0,3 9,8 ± 0,4 6,9 ± 0,5 6,8 ± 0,5 RKDLA-LVW u MV (cm) prä 2,0 ± 0,2 2,1 ± 0,2 2,2 ± 0,2 2,1 ± 0,3 post 2,1 ± 0,3 2,1 ± 0,2 2,2 ± 0,2 2,2 ± 0,2 prä 2,3 ± 0,2 2,3 ± 0,1 2,4 ± 0,3 2,4 ± 0,2 post 2,3 ± 0,3 2,3 ± 0,2 2,4 ± 0,2 2,4 ± 0,2 prä 1,5 ± 0,2 1,6 ± 0,1 1,6 ± 0,2 1,6 ± 0,2 post prä post prä post 1,5 ± 0,2 8,0 ± 0,3 8,1 ± 0,4 7,4 ± 0,5 7,4 ± 0,4 1,6 ± 0,2 8,2 ± 0,4 8,2 ± 0,5 7,4 ± 0,4 7,5 ± 0,4 1,6 ± 0,1 8,2 ± 0,3 8,2 ± 0,3 7,5 ± 0,3 7,6 ± 0,5 1,6 ± 0,2 8,3 ± 0,4 8,3 ± 0,5 7,5 ± 0,5 7,5 ± 0,5 prä 5,6 ± 0,3 5,6 ± 0,4 5,6 ± 0,4 5,6 ± 0,3 post prä post prä post prä post prä post prä post 5,7 ± 0,3 7,2 ± 0,6 7,2 ± 0,5 12 ± 0,4 12,2 ± 0,4 11,0 ± 0,4 11,1 ± 0,3 41,2 ± 3,0 41,2 ± 4,0 1,1 ± 0,1 1,1 ± 0,1 5,6 ± 0,3 7,3 ± 0,7 7,3 ± 0,5 12,3 ± 0,4 12,3 ± 0,4 10,9 ± 0,4 10,9 ± 0,4 41,9 ± 4,2 41,0 ± 4,2 1,1 ± 0,1 1,1 ± 0,1 5,6 ± 0,4 7,3 ± 0,5 7,4 ± 0,6 12,3 ± 0,4 12,3 ± 0,4 10,7 ± 0,5 10,9 ± 0,3 42,0 ± 4,8 42,0 ± 3,8 1,0 ± 0,1 1,0 ± 0,1 5,7 ± 0,3 7,2 ± 0,6 7,2 ± 0,5 12,3 ± 0,5 12,3 ± 0,5 11,0 ± 0,4 11,0 ± 0,3 40,8 ± 3,6 40,8 ± 4,1 1,0 ± 0,1 1,0 ± 0,1 RKDLA-IVS u MV (cm) RKDLA-RVW (cm) RKDLA-AO (cm) RKRLA-RA (cm) RKRLA-PULM (cm) RKRLA-RV (cm) LKDLA-LA (cm) LKDLA-MV (cm) RKDKA-FS (%) PA/Ao 186 Anhang Tab 18: Körperspezifische Einflussgrößen und Signifikanzniveaus in der rechten kaudalen kurzen Achse (RKDKA) und am Trikuspidalannulus im Farb- und Spektralgewebedopplermodus. Parameter GesundheitsStatus RKDKA PWDoppler RKDKA TVI E 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 n.s. 0,004 - n.s. 0,021 - A E/A Legende zu Tab. 18 s. = signifikant n.s. = nicht signifikant TrikuspidalAnnulus (PWDoppler) 0,016 n.s. - Alter Atemfrequenz n.s. n.s. n.s. s. n.s. n.s. n.s. s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. Anhang 187 Tab. 19: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVR (cm/s) IVCT (s) IVRT (s) TpeakA (s) QS_time (s) A_E_time (s) E.M.C.P. (s) ET (s) Tei-Index Dt (s) St (s) Gruppe Mittelwert ± SD Min Max Median P 0,053 SignifikanzStufe n.s. 0,001 ** 0,357 n.s. 0,003 ** 0,035 * 0,121 n.s. 0,613 n.s. 0,102 n.s. 0,014 * 0,691 n.s. 0,12 n.s. 0,873 n.s. 0,182 n.s. 0,015 * 0,028 * 0,683 n.s. Prä 7,40 ± 0,88 5,45 8,37 7,65 Post 8,14 ± 0,35 7,46 8,52 8,15 Prä -16,73 ± 0,79 -17,84 -15,89 -16,53 Post -21,57 ± 3,47 -29,13 -18,51 -19,78 Prä -10,61 ± 1,14 -11,93 -8,49 -10,85 Post -10,82 ± 1,12 -12,96 -8,69 -8,69 Prä 1,59 ± 1,34 1,89 1,62 0,17 Post 2,01 ± 0,36 1,66 2,75 1,84 Prä 3,23 ± 1,11 2,09 5,32 2,66 Post 4,24 ± 1,35 1,11 6,21 4,56 Prä -4,48 ± 0,38 -4,90 -3,86 -4,59 Post -3,87 ± 0,83 -4,98 -3,17 -3,5 Prä 0,14 ± 0,01 0,12 0,16 0,14 Post 0,14 ± 0,02 0,13 0,19 0,13 Prä 0,06 ± 0,01 0,05 0,07 0,06 Post 0,05 ± 0,01 0,05 0,06 0,05 Prä 1,61 ± 0,10 1,39 1,68 1,65 Post 1,52 ± 0,13 1,35 1,72 1,48 Prä 0,11 ± 0,02 0,08 0,14 0,11 Post 0,11 ± 0,03 0,08 0,18 0,11 Prä 0,68 ± 0,07 0,62 0,79 0,68 Post 0,65 ± 0,05 0,56 0,72 0,64 Prä 0,23 ± 0,02 0,20 0,26 0,24 Post 0,23 ± 0,01 0,22 0,25 0,23 Prä 0,48 ± 0,05 0,38 0,55 0,49 Post 0,47 ± 0,04 0,40 0,51 0,48 Prä 0,42 ± 0,04 0,38 0,47 0,42 Post 0,4 ± 0,04 0,36 0,45 0,40 Prä 1,24 ± 0,13 1,10 1,46 1,18 Post 1,13 ± 0,13 0,93 1,28 1,16 Prä 0,61 ± 0,05 0,55 0,67 0,61 Post 0,61 ± 0,04 0,55 0,67 0,61 188 Anhang Tab. 20: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVR (cm/s) IVCT (s) IVRT (s) TpeakA (s) QS_time (s) A_E_time (s) E.M.C.P. (s) ET (s) Tei-Index Dt (s) St (s) Gruppe Mittelwert ± Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä Post Prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post -5,70 -5,96 13,42 14,72 4,19 4,35 3,53 3,69 -3,45 -3,53 6,05 6,19 0,20 0,21 0,15 0,13 1,67 1,65 0,09 0,09 0,72 0,70 0,12 0,11 0,32 0,30 0,62 0,62 1,29 1,28 0,45 0,43 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± SD Min Max Median P 0,45 0,78 2,63 1,83 1,53 1,44 1,15 1,17 1,28 1,04 0,96 0,73 0,25 0,29 1,15 1,09 0,17 0,10 0,02 0,01 0,03 0,02 0,02 0,02 0,07 0,06 0,19 0,17 0,17 0,12 0,15 0,12 -6,32 -6,96 10,97 12,58 2,33 2,62 2 2,23 -5,31 -5,07 4,59 5,31 0,05 0,05 2 2,23 1,41 1,48 0,07 0,07 0,68 0,68 0,08 0,08 0,24 0,21 0,46 0,51 1,03 1,12 0,20 0,25 -5,13 -4,85 17,32 17,49 6,00 6,31 4,97 5,15 -1,98 -2,35 7,21 7,08 0,70 0,80 4,97 5,15 1,84 1,75 0,12 0,11 0,76 0,73 0,14 0,12 0,41 0,37 0,90 0,86 1,49 1,41 0,62 0,56 -5,65 -6,11 12,96 14,18 4,44 4,54 3,68 3,72 -3,19 -3,41 6,16 6,19 0,11 0,10 3,68 3,21 1,70 1,68 0,09 0,08 0,71 0,70 0,12 0,12 0,32 0,31 0,56 0,54 1,32 1,29 0,49 0,46 0,454 SignifikanzStufe n.s. 0,052 n.s. 0,127 n.s. 0,081 n.s. 0,481 n.s. 0,289 n.s. 0,549 n.s. 0,14 n.s. 0,567 n.s. 0,203 n.s. 0,062 n.s. 0,102 n.s. 0,067 n.s. 0,067 n.s. 0,641 n.s. 0,196 n.s. Anhang 189 Tab. 21: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Farbgewebedoppler, rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVCT (s) TpeakA (s) QS_time (s) A_E_time(s) E.M.C.P (s) ET (s) Tei-Index (s) Dt (s) St (s) Gruppe Mittelwert ± prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post -3,71 -4,08 5,56 5,83 3,96 3,72 1,62 1,97 -1,49 -1,58 0,13 0,10 1,62 1,59 0,09 0,09 0,62 0,61 0,22 0,21 0,51 0,50 0,23 0,28 1,19 1,11 0,59 0,59 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± SD Min Max Median P 1,22 1,25 2,01 2,67 2,37 2,7 0,82 1,12 0,75 0,62 0,09 0,06 0,14 0,13 0,01 0,01 0,05 0,04 0,12 0,08 0,08 0,08 0,09 0,08 0,20 0,17 0,09 0,07 -5,35 -5,84 3,24 3,12 1,42 0,75 0,82 1,07 -2,76 -2,50 0,03 0 1,43 1,33 0,07 0,07 0,55 0,69 0,09 0,41 0,42 0,42 0,10 0,21 0,89 0,88 0,42 0,45 -2,45 -2,69 8,78 10,84 7,86 8,03 2,90 4,21 -0,62 -0,70 0,32 0,17 1,80 1,72 0,11 0,11 0,54 0,66 0,12 0,35 0,62 0,66 0,30 0,37 1,49 1,38 0,69 0,66 -3,16 -4,31 5,35 4,97 3,48 2,76 1,27 1,63 -1,36 -1,45 0,11 0,09 1,65 1,59 0,09 0,09 0,63 0,62 0,20 0,21 0,52 0,49 0,25 0,28 1,17 1,14 0,62 0,60 0,185 SignifikanzStufe n.s. 0,689 n.s. 0,547 n.s. 0,260 n.s. 0,573 n.s. 0,485 n.s. 0,485 n.s. 1 n.s. 0,419 n.s. 0,666 n.s. 0,658 n.s. 0,343 n.s. 0,105 n.s. 0,659 n.s. 190 Anhang Tab. 22: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, linksventrikuläre Hinterwand (LVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVR (cm/s) IVCT (ms) IVRT (ms) TpeakA (ms) QS_time (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index Dt (ms) St (ms) Gruppe Mittelwert ± SD Min Max Median 8 14 11 prä 11,44 ± 1,81 post 11,56 ± 2,55 9 17 11 prä -22,13 ± 4,64 -28 -15 -23 post -26,13 ± 6,26 -35 -18 -25 prä -13,48 ± 2,77 -19,66 -11,20 post -15,43 ± 5,58 -23,50 prä 1,69 ± 0,46 post 1,98 ± prä 5,65 post prä post -12,83 -7 -14 1,05 2,32 1,65 1,27 1,02 5 1,50 ± 1,40 3 7,50 6 6,15 ± 1,23 4 7,50 6,5 -6,44 ± 1,67 -10 -5 -6,08 -7,27 ± 1,87 -11 -5,50 -6,5 prä 63 ± 8 52 81 61 post 73 ± 16 41 88 78 prä 66 ± 34 26 128 63 post 72 ± 29 24 103 85 prä 1488 ± 268 1107 1882 1461 post 1547 ± 191 1252 1856 1542 prä 11 ± 5 4 20 11 post 17 ± 10 7 35 15 prä 692 ± 41 616 754 689 post 714 ± 41 660 762 724 prä 165 ± 22 133 192 166 post 181 ± 25 153 216 178 prä 516 ± 54 410 588 505 post 513 ± 37 456 556 520 prä 0,24 ± 0,07 0,12 0,35 0,25 post 0,26 ± 0,09 0,13 0,35 0,29 prä 984 ± 225 658 1399 1008 post 1013 ± 244 568 1349 1005 prä 604 ± 52 484 676 610 post 633 ± 37 582 689 630 SignifikanzStufe 0,892 n.s. P 0,018 * 0,232 n.s. 0,438 n.s. 0,265 n.s. 0,179 n.s. 0,066 n.s. 0,655 n.s. 0,513 n.s. 0,076 n.s. 0,177 n.s. 0,099 n.s. 0,905 n.s. 0,650 n.s. 0,795 n.s. 0,217 n.s. Anhang 191 Tab. 23: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, Interventrikularseptum (IVS). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable Gruppe Mittelwert ± S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A prä -8,61 SD Min Max Median P Signifikanzstufe ± 0,99 -9,69 -7,1 -8,97 0,113 n.s. 0,005 ** 0,176 n.s. 0,016 * post -8,75 ± 0,99 -10,01 -7,41 -9,15 prä 14,25 ± 0,51 13,54 15,01 14,21 post 15,71 ± 0,97 14,79 17,21 15,43 prä 5,74 ± 0,56 4,74 6,41 5,86 post 5,83 ± 0,54 5,01 6,61 5,95 prä 2,50 ± 0,25 2,11 2,90 2,45 post 2,71 ± 0,21 2,36 2,95 2,72 Tab. 24: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Spektralgewebedoppler, rechtsventrikuläre Hinterwand (RVHW). 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVCT (ms) TpeakA (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index Dt (ms) St (ms) Gruppe Mittelwert ± prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post -10,23 -10,59 11,83 13,75 10,66 10,86 1,13 1,32 -4,94 -5,19 85 95 1508 1418 702 688 107 11 513 537 0,17 0,18 1047 968 648 647 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± SD Min Max Median 1,92 1,55 1,13 1,96 1,72 2,46 0,20 0,35 0,99 1,43 18 25 260 176 68 65 28 24 38 34 0,04 0,05 230 140 52 36 -13 -12 11 10,66 8,5 6,5 0,85 0,84 -6,50 -7,33 61 65 1087 1183 623 619 67 85 473 502 0,11 0,12 686 787 597 597 -7 -8 14 15,50 13 13 1,35 1,85 -4 -3,50 107 139 1852 1576 800 796 150 155 569 602 0,23 0,26 1346 1129 749 697 -10,50 -11,50 11,50 14,66 10,75 11,50 1,13 1,34 -4,50 -5,60 85 90 1542 1479 680 658 114 109 512 536 0,17 0,16 1101 1014 643 651 SignifikanzStufe 0,741 n.s. P 0,045 * 0,786 n.s. 0,102 n.s. 0,677 n.s. 0,504 n.s. 0,142 n.s. 0,170 n.s. 0,711 n.s. 0,142 n.s. 0,731 n.s. 0,118 n.s. 0,948 n.s. 192 Anhang Tab. 25: Querschnitt auf Mitralklappenebene (RKDKA) – Messwerte der Messungen der Strain (SS) und Strain Rate (SR) bei 7 hochgradig an RAO erkrankten Pferden vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable IVS_SS (%) IVS_SR_Systole (%/s) IVS_SR_E (%/s) IVS_SR_A (%/s) LVHW_SS (%) LVHW_SR_Systole (%/s) LVHW_SR_E (%/s) LVHW_SR_A (%/s) prä post 58,13 65,2 ± 20,75 28,55 ± 10,56 50,14 85,25 80,61 55,33 67,5 0,372 SignifikanzStufe n.s. prä 1,53 ± 1,78 1,53 0,92 n.s. post prä post prä post prä post 1,54 -2,07 -2,12 -1,49 -1,53 61,39 65,43 ± 0,25 ± 0,41 ± 0,35 ± 0,41 ± 0,64 ± 8,66 ± 17,96 1,2 1,96 -2,49 -1,36 -2,78 -1,6 -2,28 -1,1 -2,54 -0,88 49,53 80,1 43,48 100,23 1,47 -2,2 -2,16 -1,33 -1,27 60,69 61,98 0,761 n.s. 0,819 n.s. 0,348 n.s. prä 1,51 ± 0,17 1,35 1,82 1,46 0,52 n.s. post prä post prä post 1,45 -1,84 -2,04 -1,31 -1,49 ± ± ± ± ± 0,23 0,32 0,29 0,55 0,42 1,12 -2,34 -2,55 -2,62 -2,11 1,71 -1,39 -1,69 -0,79 -0,9 1,56 -1,8 -1,93 -1,14 -1,49 0,011 * 0,083 n.s. Gruppe Mittelwert ± SD 0,2 Min Max Median P 1,23 Anhang 193 Tab. 26: Vierkammerblick (RKDLA) – Trikuspidalannulus, Spektralgewebedoppler, 7 hochgradig an RAO erkrankte Pferde im Vergleich vor (Gruppe prä) und nach (Gruppe post) Clenbuterol Applikation. Variable S (cm/s) E (cm/s) A (cm/s) E/A IVC (cm/s) IVCT (ms) TpeakA (ms) QS_time (ms) A_E_time (ms) E.M.C.P. (ms) ET (ms) Tei-Index Dt (ms) St (ms) Gruppe Mittelwert ± SD Min Max Median prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post 16,57 16,66 -21,14 -21,46 -17,51 -17,58 1,15 1,22 10,34 10,54 137 137 1447 1402 29 29 636 627 155 154 519 515 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 1,04 0,82 2,09 2,72 0,67 0,58 0,11 0,14 0,81 0,76 9 7 119 132 5 4 31 30 40 28 33 42 15,49 15,90 -23,62 -25,78 -18,32 -18,32 1,04 1,10 9,21 9,43 126 129 1289 1189 21 25 598 582 101 120 467 460 18,21 18,21 -17,31 -18,54 -16,58 -16,68 1,35 1,47 11,42 11,91 150 150 1599 1543 35 35 674 674 120 208 563 572 16,21 16,37 -20,32 -20,56 -17,54 -17,50 1,13 1,19 10,50 10,59 138 136 1487 1411 28 28 630 630 148 149 520 522 prä 0,26 ± 0,02 0,24 0,3 0,26 post prä post prä post 0,27 1190 1165 633 623 ± ± ± ± ± 0,02 162 147 63 77 0,24 954 948 534 512 0,29 1383 1298 720 734 0,26 1198 1245 621 623 SignifikanzStufe 0,432 n.s. P 0,021 * 0,351 n.s. 0,029 * 0,291 n.s. 0,845 n.s. 0,061 n.s. 0,658 n.s. 0,311 n.s. 0,830 n.s. 0,516 n.s. 0,936 n.s. 0,255 n.s. 0,590 n.s. 194 Anhang Tab. 27: Relativer Variationskoeffizient (CV%) der mit der Farb- und Spektralgewebedopplertechnik gemessenen Parameter bei 25 lungengesunden Warmblutpferden in den untersuchten Myokardabschnitten. Var. S E A E/A IVC IVR IVCT IVRT Tpeak A QS_ time A_E_ Time Gr. prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post LVHW IVS _TVI _TVI 10 28 8 32 15 11 17 7 21 21 21 23 22 24 23 25 11 43 8 52 19 19 15 23 10 53 43 48 36 50 38 21 RVHW LVHW IVS _TVI _ PW _PW 39 11 8 38 11 7 16 12 7 14 5 9 35 5 15 37 6 14 37 9 15 26 9 13 48 13 46 12 12 7 27 32 20 36 14 28 - RVHW Tri _PW _TVI 15 27 7 26 12 16 7 17 6 32 11 42 14 29 6 46 7 10 3 25 3 23 - Tri _PW 7 8 5 5 12 11 11 10 10 10 3 3 - prä 43 9 6 7 - 7 16 5 post 43 7 5 15 - 8 13 5 prä 5 45 52 12 - - 15 26 post 5 51 60 14 - - 17 25 prä 27 36 6 5 - 11 6 5 post 30 7 8 4 - 11 5 5 E.M.C. P. prä 17 45 48 15 - 39 20 44 ET post prä post 13 11 9 55 32 22 63 10 10 14 6 12 - 35 4 6 14 6 7 35 10 6 TeiIndex prä 26 35 32 29 - 5 14 8 post prä post prä post 33 13 13 8 8 42 13 15 6 17 23 10 9 10 8 39 12 15 8 4 - 5 26 5 5 7 17 14 13 - 11 15 15 10 6 Dt St Legende zu Tab. 27: Var. = Variable, Gr. = Gruppe, LVHW_TVI = linksventrikuläre Wand gemessen mit der Farbgewebedopplertechnik, _PW = gemessener Myokardabschnitt mit der Spektralgewebedopplertechnik, Tri = Trikuspidalannulus Anhang 195 Tab. 28: Relativer Variationskoeffizient (CV%), der mit der Farb- und Spektralgewebedopplertechnik gemessenen Parameter bei 7 hochgradig an RAO erkrankten Pferden in den untersuchten Myokardabschnitten. Variable S E A E/A IVC IVR IVCT IVRT TpeakA QS_time A_E_time E.M.C.P. ET Tei-Index Dt St Gruppe prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post prä post LVHW IVS _TVI _TVI 12 8 4 13 5 20 15 12 11 37 10 33 11 25 15 32 34 37 32 29 8 16 14 12 7 46 14 52 15 44 13 38 6 10 9 6 18 22 27 11 10 4 8 3 9 17 4 18 10 22 9 20 10 31 10 27 10 13 12 9 8 33 7 28 RVHW _TVI 33 31 36 32 36 38 45 46 48 39 32 37 9 8 11 11 8 7 44 38 16 16 39 29 17 15 15 12 LVHW _PW 16 22 15 14 13 14 15 15 25 20 26 26 12 21 36 40 18 12 47 44 6 6 14 14 10 7 29 35 23 24 9 6 IVS _PW 11 11 4 6 10 9 10 8 - RVHW _PW 19 15 10 14 16 23 18 25 20 25 21 24 17 12 10 9 25 21 7 6 24 25 22 14 8 6 Tri _PW 5 10 13 4 3 10 11 8 7 6 5 8 9 5 16 18 5 9 18 26 8 8 7 14 13 10 12 7 196 Anhang Tab. 29: Relativer Variationskoeffizient (CV%) der mit der Speckle Tracking Methode gemessenen Parameter bei 25 lungengesunden Warmblutpferden und 7 hochgradig an RAO erkrankten Pferden in den untersuchten Myokardabschnitten. Variable IVS_SS IVS_SR_Systole IVS_SR_E IVS_SR_A LVHW_SS LVHW_SR_Systole LVHW_SR_E LVHW_SR_A Gesund hgr. RAO 19 21 8 6 12 19 24 19 24 22 10 9 22 18 28 24 16 36 13 16 20 17 28 32 14 27 11 16 17 14 35 28 Legende zu Tab. 29: IVS = Interventrikularseptum, LVHW = Linksventrikuläre Hinterwand, SS = Strain, SR = Strain Rate 197 1. Danksagung • Besonderer Dank gilt Frau Prof. Dr. Heidrun Gehlen für die Überlassung des interessanten Themas, für ihre Unterstützung und Ihre Organisation, für ihre Geduld beim Erlernen des Schallens, für ihre stets freundliche und hilfsbereite Art und die zeitnahen Korrekturen. • Besonderer Dank gilt ebenfalls der Firma Boehringer Ingelheim, für Ihre freundliche Unterstützung und die Bereitstellung von Ventipulmin-Gel® für die Durchführung der Studie. • Ein „dickes“ Danke an alle Mitdoktoranden, insbesondere an Deborah Nagel, Wibke Walders, Barbara Berberich, Johnny Klier und Barbara Wärther für ihre Ratschläge, ihre ständige Unterstützung und Hilfe beim schallen bei den unmöglichsten Temperaturen und zu den unmöglichsten Tageszeiten! • Vielen Dank an alle meine Freunde, insbesondere an Steffie Möller, Roland Holzhauser, Petra Maier und Kristina Grunert für ihre Unterstützung, ihre aufbauenden Worte, einfach dafür, dass ihr da seid, wenn man „Freunde“ braucht… • Danke an Red Bull und Mark Zuckerberg, dass sie die endlosen Stunden am Rechner im wachen Zustand einigermaßen erträglich gemacht haben • Der größte Dank gilt meinen Eltern für ihre nie endende Fürsorge, ihre Unterstützung, all die guten Ratschläge, die tröstenden und aufbauenden Worte zu jeder Tages- und Nachtzeit. Danke Mama für all Deine Hilfe und dass Du immer für mich da bist! Ohne Euch wäre dieser lange Weg nie zu bestreiten gewesen. • Danke Oma, dass Du zwischendurch immer wieder für das „kulinarische Wohl“ deiner Enkelin gesorgt hast und Du immer mit Rat und Tat zur Seite standest. 198 Anhang • Danke Marcus für all Deine Geduld, das Ertragen meiner Launen, Deine stets ansteckend gute Laune, Deine innere Ruhe bei manchen mir ausweglos erscheinenden Situationen, für das Wiederbeleben von so manchen Rechnern, für das Retten von vielen Daten, Danke, dass Du immer für mich da bist, Danke für Deine Liebe… Wege entstehen dadurch, dass man sie geht. (Franz Kafka) 199 Selbstständigkeitserklärung Hiermit bestätige ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig angefertigt habe. Ich versichere, dass ich ausschließlich die vorgenannten Quellen und Hilfen in Anspruch genommen habe. München, den 19.12.2011 Susanne Neukirch
