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Hydrogen clearance and cochlear microcirculation at different levels of blood pressure

Zusammenfassung

Zum Studium der autoregulatorischen Fähigkeiten der Cochleagefäße wurden Wasserstoff (H2)-Clearancemessungen bei verschieden hohen Blutdrucken unter den Bedingungen einer haemorrhagischen Hypotension durchgeführt. Dabei kam das polarographische Mikroanalyseverfahren unter Verwendung palladinierter Platin-Nadelelektroden zur Anwendung. Die Messungen erfolgten in der Scala media narkotisierter, assistiert beatmeter Katzen unter Registrierung von Blutdruck und Blutgasen.

Die statistische Analyse der Meßergebnisse zeigt, daß zwischen H2-Clearance und aortalem Blutdruck ein linearer Zusammenhang nach Art einer Regressionsgeraden besteht. Entsprechend dieser Geraden bewirkt die haemorrhagische Blutdrucksenkung um 10 mm Hg in dem beobachteten Blutdruckbereich zwischen 150 und 40 mm Hg eine mittlere Verzögerung der H2-Clearance von 0,7 min, was quantitativ einer cochlearen Flußrate von 0,3 ml/100 g/min entspricht. Bei einem mittleren aortalen Blutdruck von 40 mm Hg beträgt die H2-Austauschgeschwindigkeit immer noch ca. 50% der Ausgangsclearance entsprechend einem Blutdruck von 150 mm Hg. Dies ist Ausdruck einer ausgeprägten autoregulatorischen Fähigkeit der Cochleagefäße. Die autoregulatorische Potenz der Cochleagefäße unterscheidet sich jedoch in charakteristischer Weise von den Sättigungskurven der noch extremer autoregulierten Hirn-, Herz- und Nierenkreisläufe. Hierin stimmen unsere Ergebnisse mit den Beobachtungen anderer Autoren (Hultcrantz, Angelborg und Linder, 1977) weitgehend überein. Unsere Untersuchungsergebnisse an der Katze machen, soweit Analogieschlüsse überhaupt möglich sind, es schlecht vorstellbar, daß ein Blutdruckabfall allein Funktionsstörungen des Hörorgans bewirken kann.

Summary

To study the autoregulative capabilities of the cochlear vessels, hydrogen clearance (HC) measurements were carried out by means of various blood pressure levels in hemorrhagic hypotension. H2-sensitive platinum — needle electrodes were applied and a polarographic microanalysis method was used. The measurements were performed in the scala media of anesthetized cats during measuring of blood pressure and blood gases. The statistical analysis of the experimental data shows that the relationship between the HC and aortic blood pressure represents a regression line. According to the regression line the half-life time of HC was delayed for 0.7 min, when the blood pressure was reduced by 10 mm Hg (40–150 mm Hg blood pressure range). This corresponds to a cochlea flow rate of 0.3 ml/100 g/min. By mean aortic blood pressure of 40 mm Hg, the speed of H2 exchange still remains about 50% of the initial clearance. This indicates that the cochlear vessels have autoregulative capability. This autoregulative capability differs from the saturation curves of most autoregulated blood flow in the brain, heart and kidney vessels. These findings are in accordance with the observations of other authors. As our experimental data show, and as long as an analogy can be drawn between man and cat, it is hardly possible to explain that the fall of the blood pressure alone could lead to a disturbance of the oxygen supply to the inner ear, as often discussed in certain inner-ear dysfunctions.

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References

  1. 1.

    Angelborg C, Hultcrantz E, Ågrup B (1977) The cochlear blood flow. Acta Otolaryngol (Stockh) 83: 92

  2. 2.

    Aukland K (1965) Hydrogen polarography in measurements of local blood flow: theoretical and empirical basis. Acta Neurol Scand [Suppl] 14: 42–45

  3. 3.

    Aukland K, Bower BF, Berliner RW (1964) Measurement of local blood flow with hydrogen gas. Circ Res 14: 164–187

  4. 4.

    Axelsson A (1968) The vascular anatomy of the cochlea in the guinea pig and in man. Acta Otolaryngol (Stockh) [Suppl] 243: 1–134

  5. 5.

    Baumgärtl H, Lübbers DW (1973) Platinum needle electrode for polarographic measurement of oxygen and hydrogen. In: Kessler M. Bruley DF, Clark LC Jr, Lübers DW, Silver IA, Strauss J (eds) Oxygen supply. Urban and Schwarzenberg, München, pp 130–132

  6. 6.

    Baumgärtl H, Lübbers DW (1983) Microcoaxial needle sensor for polarographic measurement of local O2-pressure in the cellular range of living tissue. Its construction and properties. In: Gneigeer E, Forstner D (eds) Polarographic oxygen sensors. Springer, Berlin Heidelberg New York

  7. 7.

    Clairmont AA, Wright R, Dempsey E (1973) Blood flow in otorhinologic tissue after histamine and papaverine. Ann Otol Rhinol 82: 69–74

  8. 8.

    Clark LC, Bargerson LM (1959) Detection and direct recording of right to left shunts with a hydrogen electrode catheter. Surgery 46: 797–804

  9. 9.

    Dürr UM, Kraft W (1975) Kompendium der klinischen Laboratoriumsdiagnostik bei Hund, Katze, Pferd. Verlag M & H Scharper, Hannover

  10. 10.

    Fieschi C, Bozzao L, Agnoli A (1965) Regional clearance of hydrogen as a measure of cerebral blood flow. Acta Neurol Scand [Suppl] 14: 46–52

  11. 11.

    Harper AM (1966) Autoregulation of cerebral blood flow: influence of the arterial blood pressure on the blood flow through the cerebral cortex. J Neurol Neurosurg Psychiatry 29: 398–403

  12. 12.

    Heiss WD, Traupe H (1981) Comparison between hydrogen clearance and microphere technique for rCBF measurement. Stroke 12: 161–167

  13. 13.

    Herrschaft H, Schmidt H (1973) Das Verhalten der globalen und regionalen Hirndurchblutung unter dem Einfluß von Propanidid, Ketamine und Thiopental-Natrium. Anaesthesist 22: 486

  14. 14.

    Høedt-Rasmussen K, Sveindsdottir E, Lassen NA (1966) Regional cerebral blood flow in man determined by intra-arterial injection of radioactive inert gas. Circ Res 18: 237

  15. 15.

    Hultcrantz E, Linder J, Angelborg C (1977) Sympathetic effects on cochlear blood flow at different blood pressure levels. INSERM 68: 271–278

  16. 16.

    Jung WK, Lutz A (1977) Eine neue Methode zur tierexperimentellen Kontrolle der cochleären Durchblutung. Arch Otorhinolaryngol 216: 520

  17. 17.

    Leniger-Follert E (1974) Die Messung der Mikrozirkulation im Kapillarbereich mit Hilfe von Wasserstoff-Austauschkurven. In: Ahnefeld FW, Burri C, Dick W, Halmágyi M (eds) Microzirkulation. Springer, Berlin Heidelberg New York

  18. 18.

    Lübbers DW, Baumgärtl H (1967) Herstellungstechnik von palladinierten Pt-Stichelektroden (1–5μ Außendurchmesser) zur polarographischen Messung des Wasserstoffdruckes für die Bestimmung der Mikrozirkulation. Pflügers Arch 294: R39

  19. 19.

    Lübbers DW (1968) Regional cerebral blood flow and microcirculation. In: Bain WH, Harper AM (eds) Blood flow through Organs and Tissues, Livingstone, Edinburgh, p 162

  20. 20.

    Maass B, Baumgärtl H, Lübbers DW (1976) Lokale pO2-Messungen mit Nadelelektroden zum Studium der Sauerstoffversorgung und Mikrozirkulation des Innenohres. Arch Otorhinolaryngol 214: 109

  21. 21.

    Maass B, Baumgärtl H, Lübbers DW (1977) Wirkung einer oberen zervikalen Sympathektomie auf den cochleären Sauerstoffpartialdruck (pO2) unter den Bedingungen einer haemorrhagischen Hypotension. Arch Otorhinolaryngol 216: 519

  22. 22.

    Maass B, Baumgärtl H, Lübbers DW (1978) Lokale pO2- und pH2-Messungen mit Mikrokoaxialnadelelektroden an der Basalwindung der Katzencochlea nach aktuter zervikaler Sympathektomie. Arch Otorhinolaryngol 221: 269

  23. 23.

    Maass B, Baumgärtl H, Lübbers DW (1979) Wirkung einer Sympathektomie auf den Sauerstoffpartialdruck (pO2) in der Cochlea unter haemorrhagischer Hypotension. Laryngol Rhinol Otol (Stuttg) 58: 665–670

  24. 24.

    Schnieder EA (1973) Innenohr- und Hirndurchblutung. Über die Wirkung gefäßerweiternder Mittel auf die cochleäre Durchblutung. Z Laryngol Rhinol Otol Ihre Grenzgeb 52: 186–195

  25. 25.

    Stossek K, Lübbers DW (1970) Determination of microflow of the cerebral cortex by means of electrochemically generated hydrogen. In: Ross Russel (ed) Brain and blood flow. Pitman Medical and Scientific Publ Co Ltd, London, pp 80–84

  26. 26.

    Wodick R (1973) Möglichkeiten und Grenzen der Bestimmung der Blutversorgung mit Hilfe der lokalen Wasserstoffclearance. Habilitationsschrift Bochum

  27. 27.

    Zierler KL (1965) Equations for measuring blood flow by external monitoring of radioisotopes. Circ Res 169: 309

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Correspondence to Prof. Dr. B. Maass.

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Maass, B., Kellner, J. Hydrogen clearance and cochlear microcirculation at different levels of blood pressure. Arch Otorhinolaryngol 240, 295–310 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00453385

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Key words

  • Inner ear function
  • Autoregulation cochlear blood flow
  • Cochlear microcirculation
  • Hydrogen-clearance-measurements
  • Polaro-graphic microanalysis
  • Aortic blood pressure
  • Blood gases analysis
  • Cats