The assessment of endothelial function in the cardiac catheterization laboratory in patients with risk factors for atherosclerotic coronary artery disease

Abstract

In the last 2 decades the endothelium has emerged as an active modulator of many local and systemic functions. The intact endothelium synthesizes and releases a variety of autocrine and paracrine substances that affect cell growth and proliferation, platelet aggregation and adhesion, inflammatory processes, and vascular tone.

The aims of the present review are to present the current technique for the assessment of coronary artery endothelial function in the cardiac catheterization laboratory and to describe the current knowledge regarding risk factor modification on endothelial dysfunction.

Zusammenfassung

In den letzten Jahren hat die Analyse der Endothelfunktion an Bedeutung gewonnen, weil das Endothel als wichtiges Organ erkannt wurde, das zahlreiche autokrine und parakrine Substanzen synthetisiert und freisetzt, die die Zellfunktion beeinflussen, die das Zellwachstum stimulieren und die Plättchenaggregation sowie die Adhäsion aktivieren können.

Ludmer et al. haben 1986 erstmalig darüber berichtet, daß die Infusion von Acetylcholin eine Konstriktion der Koronararterien verursachen kann. Dies stand im deutlichen Gegensatz zu dem bekannten Effekt der Vasodilatation der Acetylcholin-Wirkung bei normalen Arterien. Acetyl-cholin hat einen Effekt sowohl auf die glatten Muskelzellen als auch auf das Endothel. Ist das Endothel intakt, dominiert der vasodilatatorische Effekt des Acetylcholins. Dieser Effekt wird hervorgerufen durch den Vasodilatator Stickoxyd (NO). Der direkte vasokonstriktorische Effekt von Acetylcholin wird durch die glatten Gefäßmuskelzellen hervorgerufen, wenn die Endothelfunktion gestört oder die Wirkung von Acetylcholin durch Substanzen wie die Superoxyd-Dismutase neutralisiert oder verändert wird.

Basierend auf diesen Erkenntnissen, hat die Mayo-Klinik für das Herzkatheterlabor ein spezielles Protokoll zur Analyse der Endothelfunktion bei Patienten entwickelt. Die Patienten werden katheterisiert, nachdem eine 48stündige Pause aller Medikationen durchgeführt wurde. Liegen allerdings Stenosen von über 50% vor, eine unkontrollierte Hypertonie, eine signifikante periphere vaskuläre Erkrankung, eine schwere linksventrikuläre Hypertrophie oder andere signifikante endokrine, hepatische, renale oder inflammatorische Erkrankungen, so werden die Patienten nicht in diese Untersuchungen eingeschlossen. Die Patienten erhalten 5000 bis 7500 IE Heparin, die Koronararterien werden mit einem Doppeldraht sondiert, über den ein 2,2-F-Infusionskatheter vorgeschoben wird. Untersucht wird der Ramus interventricularis anterior. Nachdem ein Steady State erreicht worden ist, wird eine Koronarographie durchgeführt und Acetylcholin in der Dosis von 10⁻⁶, 10⁻⁵ und 10⁻⁴ M infundiert, um eine maximale Dilatation unter einer Blutkonzentration von 10⁻⁸ bis 10⁻⁶ zu erreichen. Jede Infusionsstufe dauert 3 min. Herzfrequenz und Blutdruck, Doppelflußmessungen und eine Koronarographie werden durchgeführt. Diese Untersuchung wird nach einigen Monaten wiederholt, wenn die Risikofaktoren der Patienten behandelt worden sind. Aus dem Koronarogramm und der Doppler-flußanalyse wird der koronare Blutfluß bestimmt und die endothelabhängige Koronarfunktion bestimmt. Ein Anstieg des koronaren Blutflusses um mehr als 50% wird für eine Konzentration von 10⁻⁴M Acetylcholin erwartet.

Bei 203 untersuchten Patienten fand sich bei 50% eine gestörte Endothelfunktion. Eine lipidsenkende Therapie konnte eine deutliche und rasche Verbesserung der endothelabhängigen koronaren Vasomotion erreichen, wodurch der günstige Effekt dieser Therapie auf die kardiovaskuläre Morbidität und Letalität erklärt wird.

Im Gegenstatz zur Lipidtherapie ist die antihypertensive Therapie nicht reversibel gewesen. Wird ein Nikotinabusus eingestellt, kann die endothelabhängige Vasodilatation zum Teil wiederhergestellt werden. Bisher existieren keine eindeutigen Zahlen zur Frage, ob die strenge Kontrolle einer Hyperglykämie bei Diabetes mellitus die Endothelfunktion normalisieren kann.

Mittels ausgefeilter Kathetertechnologie kann heute eine Endothelfunktion bei Patienten mit Dysfunktion aufgedeckt werden. Da dies bei 50% der Patienten mit Nachweis einer Risikofaktorkonstellation vorliegt, bedeutet dies eine sehr wichtige Information, da durch Einstellung der Risikofaktoren die endothelabhängige Vasodilatation normalisiert oder korrigiert werden kann.