nach oben

Gefässchirurgie

Erschienen in:

05.06.2020 | Krankheiten der Arterien | Leitthema

Hochauflösende Respirometrie zur Beurteilung der Mitochondrienfunktion bei PAVK

verfasst von: Dr. J. P. Frese, A. Gratl, B. Raude, F. Speichinger, D. Pesta, A. Greiner

Erschienen in: Gefässchirurgie | Ausgabe 4/2020

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Hintergrund

Bei Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit (PAVK) kommt es zu einer ischämiebedingten Myopathie mit Veränderung der Mitochondrienfunktion. Mit hochauflösender Respirometrie (HRR) kann die Mitochondrienfunktion untersucht werden.

Fragestellung

Überblick über In-vivo- und In-vitro-Untersuchungsmethoden der Mitochondrienfunktion. Ausführliche Beschreibung der Methodik der HRR. Darstellung der mitochondrialen Veränderungen bei PAVK.

Material und Methode

Für die HRR wird eine Muskelbiopsie von PAVK-Patienten mit Indikation zur invasiven Behandlung oder von gesunden Probanden entnommen. Der Mitochondriengehalt im M. gastrocnemius und im M. vastus lateralis wird durch die Citrat-Synthase-Aktivität bestimmt. Die HRR zeigt die Aktivität der mitochondrialen Atmungskette durch Messung der Abnahme der Sauerstoffkonzentration in der Reaktionskammer. Durch Zugabe von Inhibitoren oder Substraten können die einzelnen Komplexe der Atmungskette untersucht werden.

Ergebnisse

Bei Patienten mit PAVK im Stadium IIb nach Fontaine kommt es im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe zu einem verminderten Mitochondriengehalt im Versorgungsgebiet der kompromittierten Arterie bei gleichzeitig erhöhter Aktivität. Diese Veränderungen sind durch Revaskularisation reversibel.

Schlussfolgerungen

HRR erlaubt die differenzierte, quantitative Untersuchung der mitochondrialen Atmungskette. Bei PAVK kommt es zu pathologischen Veränderungen der Mitochondrienfunktion, die in vitro trotz Überangebot von Sauerstoff und Substraten bestehen und die durch eine erfolgreiche Revaskularisation reversibel sind. Die HRR kann zur Aufklärung der Pathophysiologie der PAVK beitragen.

Bergstrom J (1975) Percutaneous needle biopsy of skeletal muscle in physiological and clinical research. Scand J Clin Lab Invest 35:609–616CrossRef

Clark LC, Lyons C (2006) Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery. Ann N Y Acad Sci 102:29–45. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1962.tb13623.x CrossRef

Clyne CA, Weller RO, Bradley WG et al (1982) Ultrastructural and capillary adaptation of gastrocnemius muscle to occlusive peripheral vascular disease. Surgery 92:434–440PubMed

Gratl A, Frese J, Speichinger F et al (2020) Regeneration of mitochondrial function in gastrocnemius muscle in peripheral arterial disease after successful revascularisation. Eur J Vasc Endovasc Surg 59:109–115. https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2019.08.011 CrossRefPubMed

Greiner A, Esterhammer R, Bammer D et al (2007) High-energy phosphate metabolism in the calf muscle of healthy humans during incremental calf exercise with and without moderate cuff stenosis. Eur J Appl Physiol 99:519–531. https://doi.org/10.1007/s00421-006-0379-2 CrossRefPubMed

Greiner A, Esterhammer R, Messner H et al (2006) High-energy phosphate metabolism during incremental calf exercise in patients with unilaterally symptomatic peripheral arterial disease measured by phosphor 31 magnetic resonance spectroscopy. J Vasc Surg 43:978–986. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2006.01.020 CrossRefPubMed

Lundgren F, Dahllöf A‑G, Scherstén T, Bylund-Fellenius A‑C (1989) Muscle enzyme adaptation in patients with peripheral arterial insufficiency: spontaneous adaptation, effect of different treatments and consequences on walking performance. Clin Sci 77:485–493. https://doi.org/10.1042/cs0770485 CrossRefPubMed

Panth N, Paudel K, Parajuli K (2016) Reactive oxygen species: a key hallmark of cardiovascular disease. Adv Med. https://doi.org/10.1155/2016/9152732 CrossRefPubMedPubMedCentral

Paradis S, Charles A‑L, Meyer A et al (2016) Chronology of mitochondrial and cellular events during skeletal muscle ischemia-reperfusion. Am J Physiol 310:C968–C982. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00356.2015 CrossRef

10.

Pedersen BL, Bækgaard N, Quistorff B (2009) Muscle mitochondrial function in patients with type 2 diabetes mellitus and peripheral arterial disease: implications in vascular surgery. Eur J Vasc Endovasc Surg 38:356–364. https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2009.04.014 CrossRefPubMed

11.

Pesta D, Gnaiger E (2012) High-resolution respirometry: OXPHOS protocols for human cells and permeabilized fibers from small biopsies of human muscle. Humana Press, New York, S 25–58

12.

Pesta D, Hoppel F, Macek C et al (2011) Similar qualitative and quantitative changes of mitochondrial respiration following strength and endurance training in normoxia and hypoxia in sedentary humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 301:R1078–R1087. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00285.2011 CrossRefPubMed

13.

Pipinos II, Judge AR, Selsby JT et al (2008) The myopathy of peripheral arterial occlusive disease: part 1. Functional and histomorphological changes and evidence for mitochondrial dysfunction. Vasc Endovascular Surg 41:481–489. https://doi.org/10.1177/1538574407311106 CrossRef

14.

Pipinos II, Judge AR, Zhu Z et al (2006) Mitochondrial defects and oxidative damage in patients with peripheral arterial disease. Free Radic Biol Med 41:262–269. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2006.04.003 CrossRefPubMed

15.

Pizzimenti M, Riou M, Charles A‑L et al (2019) The rise of mitochondria in peripheral arterial disease physiopathology: experimental and clinical data. J Clin Med 8:2125. https://doi.org/10.3390/jcm8122125 CrossRefPubMedCentral

16.

Van Schaardenburgh M, Wohlwend M, Rognmo Ø, Mattsson E (2017) Calf raise exercise increases walking performance in patients with intermittent claudication. J Vasc Surg 65:1473–1482. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2016.12.106 CrossRefPubMed

17.

Schocke M, Esterhammer R, Greiner A (2008) High-energy phosphate metabolism in the exercising muscle of patients with peripheral arterial disease. Vasa 37:199–210. https://doi.org/10.1024/0301-1526.37.3.199 CrossRefPubMed

18.

Silva AM, Oliveira PJ (2018) Evaluation of respiration with Clark-type electrode in isolated mitochondria and permeabilized animal cells. Humana Press, New York, S 7–29

19.

Victor VM, Apostolova N, Herance R et al (2009) Oxidative stress and mitochondrial dysfunction in atherosclerosis: mitochondria-targeted antioxidants as potential therapy. Curr Med Chem 16:4654–4667. https://doi.org/10.2174/092986709789878265 CrossRefPubMed

20.

Wibom R, Hultman E, Johansson M et al (1992) Adaptation of mitochondrial ATP production in human skeletal muscle to endurance training and detraining. J Appl Physiol 73:2004–2010. https://doi.org/10.1152/jappl.1992.73.5.2004 CrossRefPubMed

Titel: Hochauflösende Respirometrie zur Beurteilung der Mitochondrienfunktion bei PAVK
verfasst von: Dr. J. P. Frese
A. Gratl
B. Raude
F. Speichinger
D. Pesta
A. Greiner
Publikationsdatum: 05.06.2020
Verlag: Springer Medizin
Schlagwörter: Krankheiten der Arterien
Periphere arterielle Verschlusskrankheit
Periphere arterielle Verschlusskrankheit
Myopathien
Erschienen in: Gefässchirurgie / Ausgabe 4/2020
Print ISSN: 0948-7034
Elektronische ISSN: 1434-3932
DOI: https://doi.org/10.1007/s00772-020-00652-1

Neu im Fachgebiet Chirurgie

23.04.2024 | Ablationstherapie | Nachrichten

Wie erfolgreich ist eine Re-Ablation nach Rezidiv?

23.04.2024 | Appendizitis | Nachrichten

Hinter dieser Appendizitis steckte ein Erreger

23.04.2024 | Operationsvorbereitung | Nachrichten

Mehr Schaden als Nutzen durch präoperatives Aussetzen von GLP-1-Agonisten?

19.04.2024 | EAU 2024 | Kongressbericht | Nachrichten

Ureterstriktur: Innovative OP-Technik bewährt sich

weitere anzeigen

Update Chirurgie

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.

Newsletter bestellen

Aktuelle BDC Leitlinien-Webinare

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske

Dr. med. Benjamin Meyknecht

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric

Springer Medizin

Zusammenfassung

Hintergrund

Fragestellung

Material und Methode

Ergebnisse

Schlussfolgerungen

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Weitere Artikel der Ausgabe 4/2020

Chronische Nierenkrankheit und periphere arterielle Verschlusskrankheit: eine retrospektive Kohortenanalyse

Multifokale arterielle Aneurysmen – eine eigene Entität?

Zugangswege in der Gefäßchirurgie Teil 3 – supraaortale Äste/obere Extremität

Experimentelle Atheroskleroseforschung am Groß- und Kleintiermodell in der Gefäßchirurgie

Mitteilungen der DGG

Die Carnochan’sche Operation zur Behandlung der Elephantiasis im 19. Jahrhundert

Neu im Fachgebiet Chirurgie

Wie erfolgreich ist eine Re-Ablation nach Rezidiv?

Hinter dieser Appendizitis steckte ein Erreger

Mehr Schaden als Nutzen durch präoperatives Aussetzen von GLP-1-Agonisten?

Ureterstriktur: Innovative OP-Technik bewährt sich

Update Chirurgie

Aktuelle BDC Leitlinien-Webinare

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“