Der Einfluß blutdrucksteigernder und -senkender Substanzen auf die Schäden bei tierexperimenteller Mikroembolie des Gehirns

Summary

The effects of a hypertensive noradrenaline derivative (Novadral) and a hypotensive ganglion blocking agent (Arfonad) on brain lesions in cats with experimental microembolism were evaluated. The embolism was produced by injecting beads of synthetic material (Hostalen PP) and uniform size (30–37μ diameter) into one of the common carotid arteries. Subsequently the blood pressure was either raised with Novadral to a mean level of 170 mm Hg for 51/2 hours, or lowered with Arfonad to a mean level of 70 mm Hg. The results were as follows:

• 1. In control animals (receiving neither Novadral nor Arfonad) the production of microembolisms invariably resulted in a more or less transitory rise in blood pressure. Apart from that there was no characteristic pattern concerning blood pressure, pulse rate, and respiratory functions for the following 6 hours. Although there was usually a considerable increase of the surface area of the affected hemisphere (as determined by planimetry) no vagus pulse could be detected. Among the control animals those surviving the experiment were found to have a higher blood pressure and pulse rate during the measuring period than the animals succumbing to the embolism, apparently because of a larger cardiac output in the former. The extent of the morphologic lesions of the brain, however, was the same in both cases.

• 2. Hypertension produced with Novadral for several hours following the embolism not only failed to reduce the extent of the microembolic lesions of the cat brain but considerably increased the mortality rate. The more extensive morphologic damage might be either attributable to constriction of the cerebral vessels with reduced blood flow and to the hypertension, or to the cardiac insufficiency resulting from the marked hypertensive and overall metabolic effects of Novadral. In addition, Novadral may have directly affected the respiratory center.

• 3. When a hypotension was produced with the ganglion blocker Arfonad for several hours following the embolism of the brain, a markedly increased mortality rate was found due to disturbed respiratory functions. However, with the exception of distinct ischemic alterations of nerve cells in individual animals, histological lesions of the brain were less and, in particular, free edema of white matter did not develop. These effects can be explained by assuming that the hypotension prevents the development of brain edema even though low blood pressure and impaired cerebral circulation may cause the oxygen supply to drop below a critical level (nerve cell alterations, respiratory disturbances). Apparently, for free brain edema to arise both a certain blood and filtration pressure are required. Thus, the blood pressure appears to be more important for brain edema to develop than lack of oxygen.

Zusammenfassung

Es wurde die Wirkung des blutdrucksteigernden Noradrenalinderivats Novadral und des blutdrucksenkenden Ganglienblockers Arfonad auf die Schäden bei experimenteller Mikroembolie des Katzengehirns untersucht. Die Embolie wurde durch Injektion von 30–37 μ großen genormten Plastikkügelchen aus Hostalen PP in eine A. carotis communis erzeugt. Dabei wurde der Blutdruck bei je 10 Katzen für 51/2 Std nach der Embolisierung entweder durch Novadral auf etwa 170 mm Hg Mitteldruck erhöht oder durch Arfonad auf etwa 75 mm Hg Mitteldruck gesenkt.

Es ergab sich folgendes:

• 1. Die Mikroembolisierung des Katzengehirns führte in einerKontrollserie bei Tieren, die weder mit Novadral noch mit Arfonad behandelt wurden, stets zu einem mehr oder weniger kurzfristigen Blutdruckanstieg. Abgesehen davon ließ sich in den nach der Embolisierung folgenden 6 Std ein charakteristisches Verhalten hinsichtlich des Blutdrucks, der Pulsfrequenz und der Atemfunktion nicht feststellen. Trotz meist erheblicher (planimetrisch bestimmter) Flächenvergrößerung der embolisierten Hemisphäre wurde ein „Druckpuls“ nicht beobachtet. Die überlebenden Tiere der Kontrollserie zeigten während der Messung höheren Blutdruck und höhere Pulsfrequenz als die spontan verstorbenen, was offenbar als Ausdruck eines hohen Herzminutenvolumens zu deuten ist. Dabei kam es jedoch nicht zu einer Verminderung der morphologischen Schäden im Gehirn.

• 2. Eine für mehrere Stunden nach der Embolisierung durch Novadral erzeugteHypertonie führte in keinerlei Hinsicht zu einer Verminderung der durch Mikroembolisierung des Katzengehirns bedingten Schäden, sondern vielmehr zu erheblich erhöhter Mortalität. Die größeren morphologischen Veränderungen könnten einerseits der Constriction der Hirngefäße, der damit verbundenen Mangeldurchblutung und der Hypertonie, andererseits einer durch die erhebliche Hypertonie entstehenden Herzinsuffizienz und den allgemeinen Stoffwechselwirkungen des Novadrals, ferner einer direkten Beeinflussung des Atemzentrums durch Novadral zur Last gelegt werden.

• 3. Eine für mehrere Stunden durch den Ganglienblocker Arfonad erzeugteHypotonie führte bei der Embolisierung des Gehirns zu erheblich erhöhter Mortalität infolge von Atemfunktionsstörungen, jedoch — mit Ausnahme erheblicher ischämischer Ganglienzellveränderungen bei einzelnen Tieren — zu einer Herabsetzung der histologisch nachweisbaren Schäden im Gehirn und bewirkte insbesondere das Ausbleiben von freiem Marködem. Diese Auswirkungen können erklärt werden, wenn man annimmt, daß einerseits der durch die cerebrale Minderdurchblutung bedingte Sauerstoffmangel bei Hypotonie zu teilweise unterkritischen Versorgungsbedingungen führt (Ganglienzellveränderungen, Atemstörungen), daß aber andererseits die Hypotonie der Ausbildung des Hirnödems entgegenwirkt. Offenbar ist für die Entstehung des freien Ödems eine gewisse Blutdruckhöhe und ein bestimmter Filtrationsdruck erforderlich. Damit scheint bei der Entstehung des Hirnödems der Blutdruckhöhe eine größere Rolle zuzukommen als dem Sauerstoffmangel.