Hämodynamische Effekte einer ventrikulo-zisternalen Perfusion mit Bupivacain im Tiermodell

Zusammenfassung

Die in vitro nachweisbaren kardiotoxischen Eigenschaften des Bupivacains sind weitgehend bekannt, eine weitere, über das Zentralnervensystem vermittelte Beeinflussung des Herzkreislaufsystems wird dagegen diskutiert. Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen der zentral vemittelten Bupivacainwirkung auf systemische Kreislaufparameter und deren Reversibilität durch Auswaschung mit künstlichem Liquor (m-CSF) tierexperimentell zu untersuchen.

Methodik: Dazu wurden nach Genehmigung durch die Tierschutzkommission 9 anästhesierte Jungschweine für eine ventrikulozisternale Perfusion (VCP) mit insgesamt 500 µg Bupivacain in m-CSF präpariert. Die Messungen umfaßten neben invasiv registrierten Blutdrücken im kleinen und großen Kreislauf Herzzeitvolumen, intrakraniellen Druck und Elektrokardiogramm. Der periphere Widerstand und das Schlagvolumen wurden berechnet. Zusätzlich wurde drei Tieren einer Kontrollgruppe Bupivacain 500 µg zum Ausschluß einer direkt kardialen Wirkung intravenös appliziert. Nach einer Stabilisierungsphase im Anschluß an die Präparation wurden Ausgangswerte unter einer VCP mit m-CSF erhoben (KO 1). Danach wurde die VCP über 20 min mit Bupivacain in m-CSF fortgeführt und eine weitere Messung angeschlossen (BU). Die dritte Messung erfolgte nach VCP nur mit m-CSF über 20 min (KO 2).

Ergebnisse: Die ventrikulo-zisternale Perfusion von 500 µg Bupivacain führte zu einem Anstieg des systolischen, diastolischen und mittleren arteriellen Bludrucks, der Herzfrequenz und des Herzzeitvolumens. Die rechts- und linksventrikulären Füllungsdrücke sowie der periphere Widerstand blieben unbeeinflußt. Das Schlagvolumen nahm signifikant ab. Mit der Auswaschung (KO 2) waren alle Kreislaufeffekte vollständig reversibel. Bei der intravenösen Infusion der gleichen Bupivacainmenge traten keine Änderungen in den gemessenen Variablen auf.

Schlußfolgerungen: Nach unseren Ergebnissen führte die VCP mit 500 µg Bupivacain im Gegensatz zur intravenösen Infusion zu einer signifikanten, zentral vermittelten Kreislaufstimulation, die unter Fortführung der VCP mit m-CSF durch eine Verdünnung oder Auswaschung innerhalb von 20 min vollständig reversibel ist. Den beobachteten Kreislaufeffekten könnte für die frühzeitige Erkennung einer unerwünschten Reaktion auf Bupivacain für die klinische Routine Bedeutung zukommen.

Abstract

Objectives: The cardiotoxic properties of bupivacain have been well documented under in-vitro, as well as under in-vivio conditions. A further mechanism of cardiovascular impairment by bupivacaine via the central nervous system gained investigational interest in animal studies. The aim of our study was to demonstrate the effect of a ventriculocisternal perfusion of bupivacain on systemic hemodynamic variabels and their reversability by wash-out with mock-CSF.

Methods: After obtaining animal investional commitee consent, nine anaesthetized and relaxated pigs were prepared for a ventriculocisternal perfusion (VCP). Hemodynamic data were obtained by invasive blood pressure measurements in the high and low pressure system as well as cardiac output (thermodilution technique), intracranial pressure and electrocardiogram. Systemic vascular resistance and stroke volume were calculated using standard formulas. A second group of three animals were exposed to an intravenous infusion of the same dose of bupivacain over the same period of time to rule out direct cardiac effects. After instrumentation baseline data were obtained (KO 1) under VCP with mock-CSF for 30 minutes. The mock-CSF was replaced by 0,05% bupivacaine in mock-CSF and VCP was continued with 3 ml · h^–1 for 20 minutes. After adminstration of 500 µg bupivacaine data were collected (BU). The bupivacaine solution was replaced by mock-CSF and after twenty minutes hemodynamic measurement were repeated (KO2).

Results: The intravenous adminstration of 500µg bupivacaine had no effect on all measured variables. VCP of the same dose resulted in significant increase in heart rate, systolic, diastolic and mean arterial blood pressures. Left and right heart filling pressures as well as systemic vascular resistance were not affected while the stroke volume decreased. After continuation of VCP with mock-CSF hemodynamic changes were reversed.

Discussion: Our results demonstrate that bupivacaine initiates an indirect cardiovascular stimulating effect of a VCP with 500 µg of bupivacaine via the central nervous system. The intravenous administration of the same dose had no effect. The centrally mediated cardiovascular effect of bupivacaine was reversed by wash-out with mock-CSF. The cardiovascular stimulation observed in this animal experiment may be of clinical relevance as a potential sign of toxic effects of bupivacaine on the CNS.