Aus dem Zentrum für Operative Medizin der Philipps – Universität Marburg
Klinik für Neurochirurgie

Die Wirkung intrathekaler Baclofenapplikation auf die Freisetzung 
von Adrenalin, Noradrenalin und Homovanillinsäure aus dem Nucleus
paraventricularis hypothalami der Ratte

Inaugural – Dissertation

zur Erlangung des Doktorgrades der
gesamten Medizin dem Fachbereich Humanmedizin
der Philipps – Universität Marburg

vorgelegt von

David Czell

Marburg 2003

Inhaltsverzeichnis

Verzeichnis der Abkürzungen ... 5

1. Einleitung ... 6
1.1. Die Ausgangshypothesen ... 6
1.2. Die anatomischen, physiologischen und pharmakologischen Grundlagen ... 6
1.2.1. Der Nucleus paraventricularis hypothalami ... 6
1.2.2. GABA – Rezeptoren ... 12
1.2.3. Baclofen ... 15
1.2.4. Noradrenalin, Adrenalin und Homovanillinsäure (HVA) ... 16

2. Material und Methoden ... 21
2.1. Materialien ... 21
2.1.1. Chemikalien ... 21
2.1.1.1. Chemikalien für die Mikrodialyse ... 21
2.1.1.2. Chemikalien für die HPLC ... 21
2.1.1.2.1. Chemikalien für die Herstellung der Standards für die Katecholamin/Hydroxyindol – Anlage ... 21
2.1.1.2.2. Chemikalien für die Mobile – Phase: elektrochemische Detektion ... 22
2.1.2. Materialien ... 22
2.1.2.1. Materialien für die Mikrodialyse ... 22
2.1.2.2. Materialien für die HPLC ... 22
2.1.3. Geräte ... 22
2.1.3.1. Geräte für die Mikrodialyse ... 22
2.1.3.2. Geräte für die HPLC ... 23
2.1.3.2.1. Geräte für die elektrochemische Detektion ... 23
2.1.4. Tiere und Tierhaltung ... 23
2.2. Methoden ... 24
2.2.1. Operationsverfahren ... 24
2.2.1.1. Narkose ... 24
2.2.1.2. Stereotaxie ... 26
2.2.1.3. Implantation der Kanülen ... 28
2.2.2. Mikrodialyse ... 29
2.2.2.1. Vorbemerkungen ... 29
2.2.2.2. Mikrodialyse im Ncl. paraventricularis hypothalami mit/ohne intraventrikuläre Baclofenapplikation ... 31
2.2.3. HPLC ... 35
2.2.3.1. Grundzüge ... 35
2.2.3.2. Untersuchungsmaterial ... 38
2.2.3.3. Elektrochemische Detektion zum Nachweis von Katecholamin/Hydroxyindol Transmittern ... 38
2.3. Auswertung der gewonnenen Daten der HPLC ... 39
2.4. Statistische Bearbeitung der Daten ... 39

3. Ergebnisse ... 41
3.1. Qualitätskontrolle HPLC ... 41
3.2. Ergebnisse der Transmitteruntersuchungen ... 44
3.2.1. Übersicht ... 44
3.2.2. Adrenalin ... 45
3.2.3. Homovanillinsäure ... 49
3.2.4. Noradrenalin ... 54

4. Diskussion ... 56
4.1. Zur Methode ... 56
4.1.1. Vergleich von in – vivo – Messmethoden ... 56
4.1.2. Narkoseverfahren ... 59
4.1.3. Tiermodell ... 59
4.2. Auswirkung der intrathekalen Baclofenapplikation auf Adrenalin, Noradrenalin und Homovanillinsäure ... 60
4.2.1. Noradrenalin und Adrenalin ... 61
4.2.2. Homovanillinsäure ... 62
4.3. Schlussfolgerung ... 63

5. Zusammenfassung ... 64

[...]

6. Literaturverzeichnis ... 65

8. Verzeichnis der akademischen Lehrer ... 79

1. Einleitung
1.1. Die Ausgangshypothesen
Den Anlass für das in dieser Arbeit dargestellte Untersuchungsprojekt gab die Beobachtung an Patienten, die durch cerebrale oder supranukleäre Schädigung an einer Spastik wie auch an vegetativen Regulationsstörungen in Form von arterieller Hypertonie, Tachykardie, Hyperhidrose, Hypersalivation, bronchialer Hypersekretion und motorischer Unruhe litten. Sowohl die Spastik, als auch die vegetativen Regulationsstörungen wurden durch intrathekale Baclofen-applikation gelindert (Becker, 1999). Dass diese positive Beeinflussung vor allem bei intra-ventrikulärer Injektion auftritt, lässt vermuten, dass vegetative Kerngebiete, darunter auch der Nucleus paraventricularis hypothalami, der weiter unten noch näher dargestellt wird, als Angriffspunkt eine wichtige Rolle spielen. Der genaue Mechanismus ist noch nicht ausreichend erklärt.

Da diverse Studien gezeigt hatten, dass Baclofen auch zu einer blutdrucksteigernden Wirkung im Tierversuch geführt hatte, was aber in der klinischen Beobachtung am Patienten nicht beobachtet wurde, war es wichtig, nochmals der Fragestellung nachzugehen, wie sich der Blutdruck bei intrathekaler Baclofenapplikation verhält.

Des weiteren sollten die exzitatorischen Neurotransmitter im Mikrodialysat auswertet werden, da experimentell ein inhibitorischer Einfluss von Baclofen nachgewiesen wurde (Goudreau, 1994; Wagner, 1994; Westerink, 1992).

Aus diesen klinischen Beobachtungen ergaben sich folgende Hypothesen:

• Intrathekale Baclofeninjektion (ITB) senkt den arteriellen Blutdruck der Ratte
• Intrathekale Baclofeninjektion (ITB) senkt im Mikrodialysat des Nucleus paraventricularis hypothalami exzitatorische Neurotransmitter.

Diese Ausgangshypothesen wollten der Verfasser et al. in einem Gemeinschaftsprojekt untersuchen. In der vorliegenden Arbeit geht es nun um die Frage, ob intrathekale Baclofeninjektion die Neurotransmitter Adrenalin, Noradrenalin und den Katecholaminmetaboliten Homovanillinsäure senkt.

1.2. Die anatomischen, physiologischen und pharmakologischen Grundlagen
1.2.1. Der Nucleus paraventricularis hypothalami
Der Nucleus paraventricularis hypothalami gehört zur vorderen (rostralen) Gruppe des Hypothalamus und liegt in enger Nachbarschaft zum 3. Ventrikel.

Die Abbildung 1.1 zeigt die anatomischen Verhältnisse im Gehirn der Ratte und die wichtigen Verbindungen des Nucleus paraventricularis hypothalami zu anderen Kerngebieten, die an der Steuerung des Blutdruckes teilhaben.

!! Im PDF-Dokument befindet sich an dieser Stelle eine Abbildung !!

Abbildung 1.1: Der Nucleus paraventricularis hypothalami der Ratte und seine Verbindungen aus Swanson, 1986

Histologisch besteht das Kerngebiet aus einem magnozellulären und einem parvozellulären Anteil. Aufgrund ihrer unterschiedlich Expression von Kalium- und Calciumkanälen an ihrer Oberfläche, werden die Neurone des magnozellulären Anteils als Typ I, die des parvozellulären Anteils als Typ II Neurone bezeichnet (Luther, 2000). In den Neuronen des magnozellulären Anteils werden die Hormone Oxytozin und Vasopressin produziert, wobei jede Zelle nur ein Hormon synthetisiert, welche die Neurohypophyse über den Tractus supraopticohypophysialis erreichen.

Die Informationen zur Vasopressinausschüttung erhält das Kerngebiet über Osmorezeptoren, aber auch über sympathische noradrenerge Fasern, die aus den noradrenergen Gruppen A1, A2, A6 und C2 stammen (Saphier, 1993). Oxytozin regelt die Milchejektion, spielt eine Rolle beim Geburtsvorgang und weiterhin bei der Ejakulation des Mannes.

Die parvozellulären Neurone können in drei Untereinheiten gegliedert werden:
Als erstes ist die Gruppe der neurosekretorischen parvozellulären Neurone zu nennen, die mit ihren Axonen in die externe Zone des hypophysären portalen Kapillarkreislaufs projizieren und über Releasing und Inhibiting Faktoren die Freisetzung von Hormonen aus der Adeno-hypophyse kontrollieren. Als Releasing Faktoren werden das Corticotropin Releasing Hormon (CRH) und das Thyreotropin Releasing Hormon (TRH) produziert und sezerniert, ebenso Somatostatin (SOM) und Vasoaktives Intestinales Polypeptid (VIP).

Als zweite Untereinheit sind die Neuronen des parvozellulären Anteils zu nennen, die über absteigende Fasern zu autonomen Kerngebieten im Hirnstamm und Medulla projizieren und hier sympathische und parasympathische präganglionäre Zellen innervieren. In ihnen werden verschiedene Neurotransmitter, darunter die Katecholamine Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin synthetisiert. Sie gehören zu den sogenannten „autonomic upper motor neurons“. In diesem Kerngebiet ist die Konzentration dieser Neurone am höchsten und trägt dazu bei, dass bei Stimulation des Kerngebietes der Körper in einen Alarmzustand versetzt wird. Das heißt, dass eine Umschaltung der Organfunktionen auf erforderliche Leistungen in Zusammenhang mit Angriffs-, Flucht- oder Verteidigungsreaktion („defence reaction“) umgestellt werden:

somato-sensorische und vegetative Symptome wie beschleunigte Atmung, Erhöhung der Herzfrequenz und des Blutdruckes, Erweiterung der Pupillen, Piloerektion, erhöhte Durchblutung der Muskeln und Verminderung der Darmperistaltik und -durchblutung (Tibirica, 1993; Coote, 1973). Diesem Teil des Nucleus paraventricularis hypothalami galt unser Interesse in der vorliegenden Studie.

Eine weitere parvozelluläre Untereinheit projiziert in das Limbische System. Hier sind direkte Verbindungen zu dem Ventralen Septalen Bereich (VSA) zu nennen, denen eine Rolle in der Begrenzung des Fiebers zugeschrieben wird.

Das Kerngebiet übernimmt damit sowohl neuroendokrinologische als auch kardiovaskuläre Aufgaben (Kiss, 1988). Die Flexibilität in der Zusammensetzung der „Cocktails“ an Neurotransmittern und Hormonen spielt eine Ausnahmerolle in Hinsicht auf die Plastizität vielfältiger physiologischer Regelkreise (Swanson, 1980).

Funktionell wird der Nucleus paraventricularis hypothalami einem übergeordneten Steuerorgan des vegetativen Nervensystems, das als zentrales autonomes Netzwerk (CAN) bezeichnet wird, zugeordnet. Zu diesen funktionellen Steuerorgan gehören unter anderen der Nucleus amygdaloideus, die noradrenerge Gruppe A5, die rostrale ventrolaterale Medulla und der Tractus solitarius. Die einzelnen Kerngebiete und ihre Afferenzen und Efferenzen wurden in den letzten 20 Jahren entdeckt und untersucht (Loewy, 1990). Die Abbildungen 1.2 und 1.3 geben einen Überblick über diese Strukturen und deren Verbindungen.

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