– Ballongen kan påvirke flyten gjennom koronarårer, hvor i hjertet et infarkt oppstår, og størrelsen på infarktet. Områdene rundt ballongen har redusert gjennomstrømning og dermed høyere sannsynlighet for celledød. Samtidig øker ballongen fosforylering av proteinkinaser som kan beskytte hjertet. Dermed er det vanskelig å forutsi hvordan ballongen påvirker beskyttelsesmekanismer i hjerter som rammes av oksygenmangel, sier studiens sisteforfatter Kåre Olav Stensløkken.

Proteiner beskytter hjertet

I en Langendorff-modell opereres hjertet ut av dyrekroppen, for så å bli koblet til et system hvor det gjennomstrømmes av en oksygen- og næringsrik løsning. Løsningen skylles gjennom hjertet via hovedpulsåren, altså motsatt vei av den normale blodstrømmen, noe som sørger for at perfusjonsløsningen tvinges til å gå gjennom koronarårene. Slik holdes hjertet i live selv om det er atskilt fra dyret. I Langendorff-modellen er det nødvendig å måle hjertefrekvensen og trykket i hjertet ved hjelp av en ballong som plasseres inne i venstre hjertekammer.

Både mitogenaktiverte proteinkinaser (MAPK-er) og proteinkinase B (AKT) har egenskaper som kan beskytte hjertet mot reperfusjonsskade, altså celledød som oppstår etter at blodtilførselen er gjenopprettet etter en periode med oksygenmangel (iskemi). Langendorff-modellen brukes ofte som en del av eksperimenter som undersøker disse prosessene. Tidligere har forskere ved Oslo universitetssykehus vist at ballongen i seg selv forstyrrer balansen av de beskyttende proteinkinasene ved å aktivere fosforylering av MAPK og nedregulere fosforylering av AKT. Spesielt var aktiveringen av MAPK-fosforylering markant.

– Vår hypotese var derfor at ballongen ville føre til redusert infarktstørrelse gjennom å øke fosforyleringen av beskyttende proteinkinaser, sier Stensløkken. 

Større infarkter med ballong

Først bekreftet forskerne at fosforyleringen av beskyttende MAPK-er skjer raskt etter at hjertet kobles til Langendorff-systemet, mens defosforyleringen av AKT skjer mer gradvis. For de to MAPK-ene ERK 1/2 og JNK vedvarte den økte fosforyleringen ved perfusjon i 60 minutter, mens dette ikke gjaldt for P38-MAPK. Sistnevnte ble dessuten raskt forhøyet i en Langendorff-modell uten ballong til stede, noe som tyder på at en del av den økte fosforyleringen skyldtes perioden hjertet var uten oksygentilførsel før forskerne rakk å koble det til systemet.

Til tross for at ballongen aktiverte disse beskyttelsesmekanismene, ble forskernes hypotese om infarktstørrelse avkreftet. Hjerteinfarktet etter en lengre periode med oksygenmangel ble større med en ballong til stede enn uten ballong.

Den første forsøksserien viste større infarkter når ballongen kun var på plass i den 20 minutter lange stabiliseringsfasen før oksygentilførselen til hjertet ble kuttet, sammenlignet med ikke å ha ballongen i hjertet i det hele tatt. Også da ballongen var i hjertet under hele protokollen ble infarktet større enn da forskerne fjernet den da oksygentilførselen til hjertet ble gjenopprettet. I begge eksperimentene var hjertet uten oksygen i 35 minutter, og perfusjonen ble gjenopprettet i 60 minutter før størrelsen på infarktet ble undersøkt.

Ballong påvirket gjennomstrømning

Videre var det ingen forskjell på infarktstørrelse mellom musehjerter som fikk blokkert fosforyleringen av ERK 1/2 og musehjerter med normal fosforylering. I disse eksperimentene var ballongen til stede i stabiliseringsfasen før iskemi. Resultatene bekrefter dermed ikke den beskyttende effekten av ERK 1/2. Forskerne spekulerer i om det skyldes at ballongen enten ikke økte fosforyleringen tilstrekkelig til å ha en effekt, eller at økningen må skje som følge av såkalt iskemisk prekondisjonering, hvor hjertet utsettes for korte, gjentatte perioder med iskemi før oksygentilførselen stenges helt.

– Resultatene for infarktstørrelse var altså ikke i tråd med det vi trodde på forhånd. Vi tror den økte infarktstørrelsen kan skyldes at ballongen hindrer gjennomstrømningen gjennom koronarårene og dermed fører til at flere hjerteceller dør, sier Stensløkken.

I studien undersøkte de nemlig også flyten gjennom koronarårene, og det viste seg at ballongen reduserte oksygentilførselen til deler av hjertet. Disse delene av hjertet vil derfor kunne ta skade på grunn av oksygenmangel selv i stabiliseringsfasen når resten av hjertet har tilgang til oksygen, mens de ikke vil være utsatt for reperfusjonsskaden som oppstår når oksygentilførselen til resten av hjertet gjenopprettes etter iskemi.

Motsatt resultat ved iskemisk postkondisjonering

I et siste eksperiment viste imidlertid forskerne at en ballong til stede i stabiliseringsfasen før iskemi reduserte infarktstørrelsen i hjerter som ble behandlet med iskemisk postkondisjonering. Denne metoden innebærer å vekselvis åpne og blokkere oksygentilførselen til hjertet i korte perioder etter en lengre periode med iskemi. Iskemisk postkondisjonering har i mange studier vist seg å aktivere beskyttelsesmekanismer og redusere infarktstørrelse i musehjerter.

– Vi vet ikke hvorfor ballongen påvirket infarktstørrelsen positivt ved iskemisk postkondisjonering. Men det kan potensielt skyldes at nivåene av proteinkinaser før oksygentilførselen stenges er annerledes i hjerter som har en ballong til stede enn i hjerter uten ballong, antyder Stensløkken.

Forskerne konkluderer med at det er vanskelig å forutsi hvordan ballongen som måler trykk i hjertet ved Langendorff-perfusjon påvirker beskyttelsen av hjerter som utsettes for iskemi. De oppfordrer forskere til å ta nøye hensyn til denne problemstillingen når de skal velge metoder og design i framtidige eksperimentelle hjertestudier.

Del: Share on FacebookTweet about this on TwitterEmail this to someone

Leave a reply