Beeinflussung der Wirksamkeit von Herzglykosiden durch Pharmaka, körpereigene Substanzen und Fremdstoffe

58 Pages·1981·2.723 MB·German

by  Prof. Dr. med. Joachim Wagner (auth.)

FORSCHUNGSBERICHT DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
N r. 3 07 5 / Fachgruppe Medizin
Herausgegeben vom Minister für Wissenschaft und Forschung
Prof. Dr. med. Joachim Wagner
Pharmakologisches Institut
Universität - Gesamthochschule - Essen
Beeinflussung der Wirksamkeit von
Herzglykosiden durch Pharmaka,
körpereigene Substanzen und Fremdstoffe
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1981
Mitarbeiter am Forschungsprojekt:
Teil 1: Dr. rer. nat. Andreas Knorr
Teil 2: Dr. med. Norbert Rohm
Dr. med. Gerhard Groß
Dr. rer. nat. Andreas Knorr
Teil 3: Dr. rer. nat. Andreas Knorr
cand. med. Ursula Gevelmann
Teil 4: Dr. rer. nat Andreas Knorr
cand. med. Wolfgang Schmidt
CIP-Kurztitelaufnahrne der Deutschen Bibliothek
Wagner, Joachim:
Beeinflussung der Wirksamkeit von Herzglyko
siden durch Pharmaka, körpereigene Substan
zen und Fremdstoffe / Joachim Wagner. -
Opladen : Westdeutscher Verlag, 1981.
(Forschungsberichte des Landes Nordrhein
Westfalen ; Nr. 3075 : Fachgruppe Medizin}
ISBN 978-3-531-03075-3
NE: Nordrhein-Westfalen: Forschungsberichte
des Landes •••
© 19 81 by Springer Fachmedien Wiesbaden
Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen 1981
Herstellung: Westdeutscher Verlag GmbH
ISBN 978-3-531-03075-3 ISBN 978-3-663-19727-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-19727-0
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Inhalt
I • Einleitung 5
II. Methoden 7
II.l Versuche an isolierten Papillarmuskeln 7
des Kaninchenherzens
II.2 Versuche an der narkotisierten Katze 9
II.3 und 4 Versuche an isolierten Vorhof 10
präparaten von Meerschweinchenherzen
III.Ergebnisse 12
III.l,l Versuche an isolierten Papillarmuskeln 12
des Kaninchenherzens: Der Einfluß der
Stimulierung myokardialer a-Adrenozep-
toren auf die Wirkung des Digoxins
III.l,2 Der Einfluß der Stimulierung myokardialer 14
ß-Adrenozeptoren auf die Wirkung des Digoxins
III.2 Versuche an der narkotisierten Katze: Der 15
Einfluß des Calcium-Antagonisten Verapamil
auf die Wirksamkeit des Herzglykosids
Ouabain
III.3 Versuche an isolierten Vorhofpräparaten 20
des Meerschweinchenherzens: Der Einfluß
von Natriumlinolat auf Kontraktionskraft
und -frequenz sowie auf die Wirksamkeit
von Digoxin
III.4 Versuche an isolierten Vorhofpräparaten 27
des Meerschweinchenherzens: Der Einfluß
der Aminosulfonsäure Taurin auf Kontrak
tionskraft und -frequenz sowie auf die
Wirksamkeit der Herzglykoside Digoxin und
Ouabain
a. Versuche am rechten Vorhof 27
b. Versuche am elektrisch gereizten linken 27
Vorhof
IV. Diskussion 38
V. Zusammenfassung 47
VI. Literaturverzeichnis 51
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I. Einleitung
Die Therapie der krankhaft verminderten Pumpfunktion des
Herzens durch Reinsubstanzen aus dem Fingerhut - Herzglyko
side (Ubersicht bei Grosse-Brockhoff et al., 1977)- ist
einer der Gründe, die für die Erhöhung der Lebenserwartung
des Menschen unseres Jahrhunderts verantwortlich sind. Da
diese Therapie lebenslang durchgeführt werden muß, können
sich Wechselwirkungen mit anderen Pharmaka, mit körper
eigenen Substanzen, aber auch mit Fremdstoffen ergeben.
Für die Vermittlung einer positiv inotropen Wirkung d.h.
der Erhöhung der Kontraktionskraft durch Sympathomimetika
sind am Herzen neben ß-Adrenozeptoren auch
~-Adrenozeptoren
von Bedeutung, wie an isolierten Herzpräparaten verschiedener
Säugetierarten gezeigt werden konnte (Wagner et al., 1974;
Schümann et al. 1974; Endoh et al., 1975; Wagner und Brodde,
1978). Auchammenschlichen Herzen konnten diese ~-Adreno­
zeptoren nachgewiesen werden (Schümann et al., 1978; Wagner
et al., 1980 a). Es sollte daher am Beispiel des Herz
glykosids Digoxin an isolierten Herzpräparaten von Kaninchen
untersucht werden, ob die Stimulierung von ß- und
~-Adreno­
zeptoren einen unterschiedlichen Einfluß auf die Glykosid
wirkung ausübt.
In Versuchen an isolierten Vorhofpräparaten des Meerschwein
chenherzens konnte gezeigt werden, daß ein Pharmakon aus
der Gruppe der sogenannten organischen Calcium-Antagonisten -
Verapamil - das zur Langzeittherapie der Angina pectoris
eingesetzt wird, die Wirksamkeit von Digoxin verminderte,
d.h. Verapamil erhöhte konzentrationsabhängig diejenigen
Konzentrationen des Herzglykosids, die die maximal ino-
trope sowie die toxische Wirkung verursachten (Schümann et
al., 1977). Da eine Interaktion von Calcium-Antagonisten
und Herzglykosiden von eminenter klinischer Bedeutung sein
dürfte, weil eine solche Pharmakakombination in praxi durch
aus gehandhabt wird,sollten Versuche am Ganztier klären, ob
die Befunde, die am isolierten Herzvorhof erhoben worden
waren, auf das Herz in situ übertragen werden können, das
den Regulations- und Gegenregulationsmechanismen des
Gesamtorganismus unterliegt. Es wurde deshalb in einer
weiteren Versuchsserie der Einfluß des Verapamils auf die
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Wirksamkeit des Herzglykosids Ouabain (g-Strophanthin) an der
narkotisierten Katze untersucht.
Unter bestimmten pathologischen Bedingungen wird der Serum
spiegel nichtveresterter Fettsäuren beim Menschen erhöht ge
funden. Das ist z.B. der Fall beim Diabetes mellitus, der
Hyperthyreose, beim Phäochromozytom, bei M. Cushing, aber
auch bei der Akromegalie und der Fettsucht sowie in Stress
situationen. In der akuten Phase eines Myokardinfarktes
kommt es beispielsweise zu einem beträchtlichen Anstieg der
Werte freier Fettsäuren im Plasma (Hagenfeldt und Wester,
1973), die aufgrundihrer Membranwirkungen Arrhythmien am
Herzen auslösen können (Lüderitz et al., 1976). Die Häufig
keit des Auftretens von Arrhythmien durch freie Fettsäuren
konnte dabei dem Ausmaß des Anstieges der Linolsäure zuge
ordnet werden (Ravens und Jipp, 1972). Da Patienten, die
einen Myokardinfarkt erleiden, sich oft schon vor Eintritt
dieses akuten Ereignisses unter einer Therapie mit Digitalis
glykosiden befinden, ist es wichtig zu wissen, ob der
temporäre Anstieg der Serumspiegel freier Fettsäuren die
Wirksamkeit der Herzglykoside - hier interessiert ganz
besonders deren Toxizität-beeinflußt.Deshalb wurde der Ein
fluß des Natriumsalzes der Linolsäure auf die Wirkung des
Herzglykosids Digoxin untersucht.
Im Herzen des Menschen wurde eine Aminosulfonsäure - Taurin -
nachgewiesen, die in nicht geringen Konzentrationen dort vor
kommt (Kocsis et al., 1976). Darüberhinaus konnte gezeigt
werden, daß besonders hohe Konzentrationen dieser Aminosul
fonsäure in Herzen von Patienten gefunden wurden, die im
Verlaufe chronischer Herzfehler verstorben waren (Huxtable
and Bressler, 1974). Die in der Literatur dargelegten Vor
stellungen über Funktion und Wirkungsweise von Taurin diver
gieren, sodaß eine weitere Untersuchung zur Wirkungsweise
dieser interessanten Substanz sowie insbesondere über Inter
ferenzen mit der Glykosidwirkung erforderlich wurde. An
isolierten elektrisch gereizten Vorhofpräparaten des Meer
schweinchenherzens wurden daher Untersuchungen vorgenommen,
die weiteren Aufschluß über den Wirkmechanismus von Taurin
sowie seinen Einfluß auf die Wirksamkeit von Digoxin er
bringen sollten.
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II. Methoden
II.l.Versuche an isolierten Papillarmuskeln des Kaninchen
herzens
Papillarmuskeln wurden aus dem rechten Ventrikel von Kanin
chen beiderlei Geschlechts entnommen. Die Präparation er
folgte in erwärmter Krebs-Henseleit Lösung, die mit Garbogen
(95% 02, 5% co2) durchperlt wurde. Die Präparate wurden in
ein 50 ml fassendes Badgefäß bei 37°C gebracht und mit 0.5 g
vorbelastet. Die Kontraktionskraft wurde mit Hilfe von
Dehnungsmaßstreifen über TF-Verstärker auf einem HELLIGE
Direktschreiber registriert. Die Präparate wurden mittels
Feldstimulierung elektrisch über einen Stimulator II (HSE)
mit Frequenzen von 0.5, 1.0 und 2.0 Hz, 3 msec Dauer und
einer Spannung, die 20% über der Schwellenspannung lag, ge
reizt. Nach einer Äquilibrierungszeit von 60 Minuten wurde
durch wiederholte Applikation einer submaximalen Dosis von
Phenylephrin oder Isoprenalin bis zur Konstanz der Reaktion
eine gleichbleibende Empfindlichkeit der Präparate einge
stellt (Knorr und Wagner, 1979).
Das Herzglykosid Digoxin wurde kontinuierlich mit einer
Infusionspumpe (Unita I) von Braun, Melsungen mit einer Ge
schwindigkeit von 0.01 ml/Minute in das Badgefäß infundiert
bis der Herzstillstand eintrat. Nach unserer Definition war
Herzstillstand dann erreicht, wenn die Kontraktionsamplitude
auf 10% der Kontraktionskraft vor der Infusion, d.h. unter
Kontrollbedingungen reduziert war. Diese Konzentration ist
entsprechend unserer Definition die "toxische" Konzentration.
Daneben wurde zur Beurteilung der Wirksamkeit des Glykosids
die Konzentration bestimmt, die die maximal inotrope Wirkung
verursachte. Um den Herzstillstand unter allen Reizfrequenzen
nach etwa einer Stunde zu erreichen, mußten in Abhängigkeit
von der Reizfrequenz unterschiedliche Glykosidkonzentrationen
infundiert werden. Dabei kam es zu einer progressiven Ver
minderung der wirksamen Konzentrationen in dem Maß, in dem
die Frequenz erhöht wurde (Tab. 1,1).
Die Kontraktionskraft der Papillarmuskel zeigte die bekannte
Frequenzabhängigkeit.
In Anwesenheit des ß-Adrenolytik~Pindolol (lo-8mol/l) bzw.
des a-Adrenolytikums Phentolamin (3xlo-6mol/l) wurden unter
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Tabelle 1,1: Papillarmuskel des Kaninchens: Wirksame Kon
zentrationen von Digoxin in Abhängigkeit von der Reizfrequenz.
Reizfrequenz Konzentration von Zeit bis Herz N
(Hz) Digoxin stillstand
(umol/1) (min.)
I
maximal toxische I
inotrope
in Gegenwart von Pindolol (l0-8mol/l)
o. 5 18,2 ± 0,8 24,8 + 0,6 62,0 ± 1,5 7
1.0 11,7 ± 0,5 ** 20,0 ± 1 ,o* * 62,4 ± 3,0ns 5
2.0 6,9 ± 0,2 ** 13,4 ± o, 5* * 55,6 ± 2,lns 9
in Gegenwa~t von Phentolamin (3xlo-6mol/l)
0.5 15,5 ± 1,3 24,8 ± 1,5 61,9 ± 3,8 5
1.0 10,8 ± 0,6* 20,1 ± 0,6* 62,9 ± 1,9ns 5
2.0 6,6 ± 0, 4** 14,1 ± 0, 6** 58,7 ± 2,5ns 8
*p < 0,05; **p < 0,005 im Vergleich zu dem jeweils vorher
gehenden Wert.
=
Angegeben sind x ± sx , N Anzahl der Versuche.
Mit steigender Reizfrequenz nimmt die Wirksamkeit des Herz
glykosids Digoxin zu, d.h. beide Konzentrationen, die maximal
inotrope wie die toxische werden signifikant vermindert. Die
wirksamen Konzentrationen sind dabei fUr die einzelnen Reiz
frequenzen vergleichbar, unabhängig davon,ob die ß-Adreno
zeptoren blockiert sind (Pindolol), oder die a-Adrenozeptoren
(Phentolamin). Die Infusionszeiten sind nicht signifikant
voneinander verschieden.
den verschiedenen Reizfrequenzen (0.5, 1.0 und 2.0 Hz) fUr
Phenylephrin bzw. Isoprenalin Konzentrations-Wirkungs Kurven
ermittelt und die Konzentrationen bestimmt, die 25 und 75%
der entsprechenden Maximalwirkung verursachten (Ec25 und Ec75).
Nach Inkubation der verschiedenen Konzentrationen der
Sympathomimetika fUr jeweils 60 Minuten wurde Digoxin in das
Organbad infundiert und die wirksamen Konzentrationen des
Herzglykosids unter dem Einfluß des entsprechenden Sympatho
mimetikums wurden ermittelt. Dabei wurden in allen Versuchen
die jeweils nicht benötigten Adrenozeptoren blockiert.
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Verwendete Substanzen: (-)-Phenylephrinhydrochlorid, (±)-Iso
prenalinsulfat, (±)-Pindololbase, Phentolaminhydrochlorid,
Digoxin, Cocainhydrochlorid.
Die Stammlösung von Isoprenalin wurde in l%iger Ascorbin
säure angesetzt und bei 4°C bis zu 5 Stunden aufbewahrt.
Die verwendeten Konzentrationen wurden jeweils vor dem Ver
such frisch verdünnt.
Krebs-Henseleit Lösung (mmol/1): NaCl 119; KCl 4,8; CaC12 2,5;
Mgso4 1,2; KH2Po4 1,2; NaHco3 24,9; Glukose 10,0; Ascorbin
säure 0,057.
Berechnet wurden jeweils x ± sx; signifikante Unterschiede
wurden mit Hilfe des t-Tests nach STUDENT ermittelt.
II.2. Versuche an der narkotisierten Katze
Männliche Katzen (2,2 - 4,7 kg) wurden nach Narkoseeinleitung
mit Pentobarbital mit Chloralose (1%)-Urethan (33%), 1,23ml/kg
i.v. narkotisiert. Die Tiere wurden auf einem beheizten Opera
tionstisch temperaturkonstant gehalten. Zur Verhinderung der
Blutgerinnung wurden 15 mg/kg polyaethylensaures Natriumsulfat
in die V.femoralis injiziert. Die Herzfrequenz wurde durch
die R-Zacke der II. Ableitung des EKG von einem Kardietacho
meter ermittelt. Der arterielle Blutdruck wurde mit einem
Statham-Druckaufnehmer (P 23 db) aus der A. carotis comm.
sin. ermittelt und mit einem Hellige Registriergerät aufge
zeichnet.
Über die A. carotis comm. dextra wurde ein mit einem Druck
aufnehmer vom Typ P 23 db verbundener 189 mm langer Stahl
katheter via Aorta ascendens retrograd in den linken Ventrikel
eingeführt, ohne die Aortenklappe zu beschädigen (Wagner et
al., 1973). Die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit
-dp/dtmax- wurde mittels einer Differenziereinheit (ifd
Mescher) aus dem Ventrikeldruck elektronisch ermittelt. Mit
Hilfe eines Digital-Analog-Rechners (DAS 1, ifd Mescher), der
über die R-Zacke des EKG getriggert wird, erfolgte die Aus
wertung des Versuchsergebnisses. Über eine A. femoralis wurde
der pH, pC02 und p02 des arteriellen Blutes mittels des
BLOOD-MICRO-SYSTEMS BEU Radiometer Copenhagen kontrolliert
und, wenn nötig, korrigiert. Die Kontrollwerte betrugen für
den pH 7,43 ± 0,009, für den p02 117,5 ± 3,3 mm Hg und für
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den pC02 26,8 ± 1 mm Hg (N = 20). Die Tiere wurden mit einem
BIRD-Respirator, Mare 7, mit einer Frequenz von 24,8 ± 0,3
pro Minute mit Raumluft beatmet. (Einzelheiten zur Methode
siehe Wagner et al., 1980 b).
Verwendete Substanzen: g-Strophanthin (Ouabain-Merck),
Verapamilhydrochlorid (Knoll), Sotalolhydrochlorid
(Mead-Johnson),(-)-Isoprenalinsulfat (Boehringer und Sohn).
II.3 und 4 Versuche an isolierten Vorhofpräparaten von Meer
schweinchenherzen
Rechte und linke Vorhöfe wurden von den Herzkammern männ
licher Meerschweinchen (300 bis 500 g) abgetrennt und bei
Zimmertemperatur in mit Carbogen durchperlter Krebs-Hense
leit Lösung präpariert. Die linken Vorhofpräparate wurden
auf Platin-Nadelelektroden aufgezogen, die der Halterung
und der Reizung dienten und mit Rechteckimpulsen der doppel
ten Schwellenspannung, 3 msec Dauer und einer Frequenz von
2 Hz (HSE II-Stimulator) gereizt. Die rechten Vorhöfe wurden
auf einen Plexiglashalter aufgebunden. Beide Präparate
wurden unter einer Vorbelastung von 1 g bei 30°C in einem
50 ml mit Carbogen oxygenierten Badgefäß suspendiert. Die
Kontraktionskraft wurde mit Hilfe von DehnungsmeSstreifen
Uber TF-Verstärker auf einem Hellige-Direktschreiber re
gistriert. Die Frequenz der spontan schlagenden, rechten
Vorhofpräparate wurde aus dem Mechanogramm ermittelt, das
zu diesem Zwecke mit einer Transportgeschwindigkeit des
Schreibpapiers von 10 mm sec-l registriert wurde.
Nach einer Äquilibrierungsphase von 1 Stunde wurden
kumulative Konzentrations-Wirkungs Kurven filr Natrium
linolat ermittelt, indem die Konzentrationen um 0,5 log
Einheiten erhöht wurden.
Zur Beurteilung des Einflusses der Fettsäure auf die wirk
samen Konzentrationen der Herzglykoside Digoxin und Ouabain
wurden beide Glykoside mit einer Geschwindigkeit von 0,01
ml min-l in das Organbad infundiert (Unita I Braun, Melsun
gen). Ermittelt wurden die maximal inotrope, die arrhythmo
gene und die toxische Konzentration. Die Konzentration, die