[Seite 15↓]

3. Probanden und Methoden

3.1. Anthropometrische Daten der Probanden

Wir untersuchten 11 gesunde Testpersonen (7 Männer, 4 Frauen, Alter 26.5±2 Jahre, Body-Mass-Index 23.1±0.7 kg/m2) (Tabelle1). Jeder Teilnehmer wurde vor dem Studienbeginn ausführlich über den Ablauf, die Hintergründe und mögliche Risiken der Untersuchung aufgeklärt. Kein Proband hatte anamnestisch und in der körperlichen Untersuchung Hinweise auf eine stattgehabte oder aktuelle systemische Erkrankung. Die Laborwerte und das EKG zeigten keine Abweichungen der für das Alter der Probanden typischen Norm. Es wurde im Rahmen der Voruntersuchung ein verkürzter Kipptischversuch durchgeführt, um die Probanden in den Ablauf einer solchen Untersuchung einzuführen. Der Prüfplan wurde von der Ethikkommission der Franz-Volhard-Klinik, medizinische Fakultät der Charité-Universitätsmedizin in Berlin, ohne Auflagen genehmigt.


[Seite 16↓]

Tab. 1: Anthropometrische Daten der Probanden

Proband

Alter/

Jahre

Größe/m

Gewicht/Kg

BMI Kg/m²

Rauchen

Sport

männlich

      

1

34

1.72

69

23

5/d

7d/Woche

2

25

1.91

82

23

nein

nein

3

38

1.78

79

25

nein

nein

4

24

1.77

73

23

nein

nein

5

33

1.72

64

22

5/d

nein

6

21

1.92

99

27

nein

7d/Woche

7

24

1.96

89

23

gelegentlich

1d/Woche

       

Mittel

28

1.83

79

24

  

SEM

2

0.04

4.5

0.7

  
       
       

weiblich

      

8

21

1.80

74

23

gelegentlich

nein

9

22

1.78

82

26

nein

nein

10

28

1.73

58

19

gelegentlich

nein

11

22

1.60

53

21

10/d

4d/Woche

       

Mittel

24

1.72

65

22

  

SEM

2

0.04

5

1.1

  

d = Tag


[Seite 17↓]

3.2.  Studienprotokoll

Abb. 1: Studiendesign

Die Studie wurde doppelt-blind, randomisiert und in einem Cross-Over Design durchgeführt. Jeder Teilnehmer wurde insgesamt an drei unterschiedlichen Tagen im Abstand von jeweils mindestens einer Woche untersucht.

Die Probanden nahmen entweder 26 Stunden (h) und 14h vor Untersuchungsbeginn 10mg Sibutramin (Reductil®, Abbott GmbH & Co. KG, Vertriebslinie Knoll) und 2h vor Studienbeginn 20mg Sibutramin ein oder zusätzlich zu der genannten Sibutramin-Dosis 200mg Metoprolol (Metoprolol Stada®, STADApharm GmbH) 2h vor der Untersuchung oder eine entsprechende Anzahl an Placebotabletten. Die Medikationen wurden nach einem randomisierten Verfahren den Studientagen 1-3 zugeordnet.

Die Probanden verpflichteten sich, 7 Tage vor jeder Untersuchung ihre Nahrungs- und Flüssigkeitszufuhr zu protokollierten. Sie sollten zwei Tage vor jedem Untersuchungstermin auf alle Substanzen verzichten, die einen Einfluss auf den Katecholaminmetabolismus haben. Dies waren Koffein in Kaffee, Tee und Schokolade, Nikotin und Alkohol. Außerdem sollten sie einen Tag vor jeder Untersuchung keinen Sport treiben und 12h vor jedem Studientag nüchtern bleiben [Seite 18↓](Abbildung1). Die Untersuchungen begannen um 8 Uhr in einem ruhigen Raum. Zwei Stunden vor Beginn jedes Studientages erfolgte die letzte Medikamenteneinnahme mit 50 ml Wasser in unserer Einrichtung. Die Probanden wurden aufgefordert, die Blase zu leeren. Eine halbe Stunde vor Beginn der Messungen wurde ein venöser Verweilkatheter (Vasocan® 20G, Braun, Deutschland) in eine große Vene der Fossa cubitalis des rechten Arms eingeführt. Daraus erfolgten später Blutentnahmen:

Nach einer Ruhephase von 30 Minuten (min) wurde die erste Blutprobe zur Bestimmung der Katecholamine entnommen. Es schlossen sich verschiedene autonome Funktionstests in liegender Position an. Der Reihenfolge nach waren dies die respiratorische Sinusarrhythmie, das Valsalva-Manöver, ein isometrischer Hand-Grip Test und ein Cold-Pressor Test. Es folgte eine weitere 30minütige Ruhephase im Liegen. In diesem Zeitraum erfolgte die Nüchtern-Ruheenergieumsatzmessung (NRE) mittels indirekter Kalorimetrie (Deltatrac II®, Datex - Ohmeda®, Helsinki, Finnland). (Abbildung2 und 3). Es schloss sich eine graduierte Kipptischuntersuchung an. An deren Ende erfolgte die zweite Blutentnahme durch den venösen Verweilkatheter zur Bestimmung der Katecholamine.

Abb. 2: Studienablauf


[Seite 19↓]

Abb. 3: Eine Probandin während des Kipptischversuchs bei einem Stehwinkel von 75°. Sie trägt die Haube der indirekten kalorimetrischen Messung. Das Kalorimeter steht rechts vom Kipptisch. An der linken Hand der Patientin ist das plethysmographische Blutdruckmessgerät für die Schlag-für-Schlag Fingerblutdruckmessung befestigt.


[Seite 20↓]

3.3.  Sibutramin und Metoprolol

Das razemische (RS)-Sibutramin, ist chemisch ein tertiäres Amin. Es hemmt die Wiederaufnahme der Monoamine Noradrenalin, Serotonin und in weitaus geringerem Ausmaß Dopamin.[7,8,9] Es führt bei einem großen Teil der Patienten zu einer Gewichtsreduktion von 5-10% des Körpergewichts, die mit der Zeit geringer wird.[15] Diese Wirkung wird vor allem durch die Metaboliten N-Di-Desmethyl-Metabolit (M1) und N-Mono-Desmethyl-Metabolit (M2) vermittelt.[8,9] Wesentliche pharmakokinetische Merkmale sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

In anderen Studien zeigten Plasmaproben von mit Sibutramin behandelten Probanden eine signifikante Hemmung sowohl der Wiederaufnahme von Noradrenalin und Serotonin, jedoch keine signifikante Hemmung der Wiederaufnahme von Dopamin.[7] Sibutramin und seine Metaboliten setzten weder Monoamine frei, noch wird die Monoaminooxidase beeinflusst.[41] Zu zahlreichen Neurotransmitterrezeptoren, wie serotonerge, adrenerge, dopaminerge, muskarinische und histaminerge besteht nur eine vernachlässigbare Affinität.[42,7,43]

Eine dosislineare Kinetik besteht in der Dosierbreite von 10-30mg. Nach wiederholter Gabe stellt sich ein Steady-State Spiegel der Metaboliten 1 und 2 nach etwa 4 Tagen mit einer ungefähr 2fachen Kumulation ein.[7]

Sibutramin ist eine razemische Substanz, wobei das (R,R)-Enantiomer die deutlich höhere Potenz und die stärkere gewichtsreduzierende Wirkung aufweist.[44]

Nach hepatischer Metabolisierung durch die hepatische Cytochrom-P450-Oxygenase CYP3A4 erfolgt die Ausscheidung von Sibutramin und seiner Metaboliten hauptsächlich renal.[45] Die Standarddosierung ist 1x 10-15mg/Tag.


[Seite 21↓]

Tab. 2: Sibutramin: Pharmakokinetische Daten [45,6,46]

Parameter

Sibutramin

M1

M2

Bioverfügbarkeit

77%

  

Tmax (Stunden)

1.2

2.5

3.2

Halbwertszeit (Stunden)

1.1

14

16

Plasmaproteinbindung(%)

97

97

94

Ki NET (nmol/l)

5451

20

15

Ki SERT (nmol/l)

289

15

20

Ki Dopamin Transporter

943

49

45

Hepatische Metabolisation

CYP3A4

CYP3A4, CYP2C9

CYP3A4

M1=Metabolit 1; M2=Metabolit 2; Tmax=Zeit, bis die maximale Wirkung eintritt; Ki=Dissoziationskonstante


[Seite 22↓]

Metoprolol blockiert adrenerge Beta-Rezeptoren. Die Selektivität für Beta1-Adenorezeptoren ist etwa 75fach höher als für adrenerge Beta2-Rezeptoren.[47] Metoprolol weist keine intrinsische agonistische Aktivität auf, und hat nur eine schwach ausgeprägte membranstabilisierende Wirkung.

Metoprolol wird fast vollständig in der Leber über die Cytochrom-P-450-Oxigenase CYP2D6 metabolisiert.[48] Sie weist eine Stereoselektivität bei der O-Demethylierung für das R-Enantiomer auf.[49] Dies führt dazu, dass einige Menschen, sog. „extensive Metabolizers“, die Substanz stereoselektiv verstoffwecheln.[50] 2 von 4 aktiven Metaboliten von Metoprolol weisen Beta1-Adrenorezeptor blockierende Wirkungen auf. Diese sind jedoch weitaus schwächer, als die der Muttersubstanz.

Metoprolol ist mäßig lipophil. Die Plasmaproteinbindung beträgt etwa 12%. Metoprolol passiert zu einem kleinen Teil die Blut-Hirn-Schranke.[51] Die Standarddosierung bei Behandlung mit Metoprolol ist 2x50–100mg pro Tag. Die wichtigsten pharmakokinetischen Merkmale sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

Tab. 3: Metoprolol: Pharmakokinetische Daten [52,53,51]

Parameter

Wert

Tmax (Stunden)

1,5-2

Bioverfügbarkeit

50%

Halbwertszeit (Stunden)

5

Plasmaproteinbindung

12%

Ki(β1)nmol/L

45

Ki(β2)nmol/L

3345

Hepatische Metabolisierung

CYP2D6

Tmax=Zeit bis maximale Wirkung erreicht ist; Ki(β1)=Dissoziationskonstante für den Beta1-Adrenorezeptor, Ki(β2)=Dissoziationskonstane für den Beta2-Adrenorezeptor.


[Seite 23↓]

3.4.  Instrumentierung

3.4.1. Blutdruck- und Herzfrequenzmessung

Der Blutdruck wurde mit zwei verschiedenen Methoden während aller Untersuchungen gemessen: Schnelle Blutdruckänderungen im Rahmen des Valsalva-Manövers und der respiratorischen Sinusarrhythmie sowie akute Blutdruckänderungen am Ende der Kipptischuntersuchung wurden mittels photoplethysmographischer Fingerblutdruckmessung (Finapres, Ohmeda, USA) bestimmt. Alle anderen Blutdruckwerte wurden mittels automatischer, oszillometrischer Methode (Dinamap®, Critikon, USA) am Oberarm alle 3-5 Minuten gemessen.

Die Herzfrequenz wurde aus dem kontinuierlichen EKG als Mittelwert über 20–60 Sekunden berechnet. Bei raschen Änderungen der Herzfrequenz, wie z.B. beim Valsalva-Manöver, wurde die Herzfrequenz aus Mittelwerten über 2-3 Sekunden bestimmt.

3.4.2. Thorakale Bioimpedanz

Während der gesamten Untersuchung wurde die thorakale Bioimpedanz aufgezeichnet (Cardioscreen, Medis, Deutschland). Es wird dabei kontinuierlich der transthorakale Widerstand bestimmt. Da das in den großen Gefäßen fließende Blut der beste, sich verändernde elektrische Leiter im Brustraum ist, gilt die elektrische Impedanz als grober Marker der thorakalen Blutvolumenänderungen.[54] Steigt das Blutvolumen in den großen Gefäßen, so fällt die Impedanz und umgekehrt. Daraus, und aus der Grundimpedanz zwischen den benutzten Elektroden, kann z.B., wie in der vorliegenden Arbeit, nach der Formel von Sramek das Schlagvolumen berechnet werden.[54,55] Das Herzzeitvolumen (HZV) und der totale periphere Widerstand (TPR) wurden anschließend nach folgenden Formeln berechnet:

1) HZV [Liter/Minute] = Schlagvolumen [Milliliter] x Herzfrequenz [Schläge/Minute].

2) TPR [Dyne-Sekunden x cm5] =

arterieller Mitteldruck [mmHg] / ( Herzzeitvolumen [Liter/Minute] x 80) . [54]


[Seite 24↓]

3.5.  Autonome Reflextests

3.5.1. Respiratorische Sinusarrhythmie

Die Herzfrequenz variiert rhythmisch mit der Atmung. Bei Inspiration steigt, bei Exspiration sinkt die Herzfrequenz.[56] Dieses Verhalten wird als respiratorische Sinusarrhythmie (SA) bezeichnet. Sie entsteht im Wesentlichen durch Modulationen der parasympathischen Nervenaktivität an Schrittmacherzellen des Sinusknotens.[56]

Um die respiratorische Sinusarrhythmie zu analysieren, lässt man einen Probanden kontrolliert mit einer Frequenz von 6 Atemzügen pro Minute atmen. Anschließend wird das Verhältnis aus dem kürzesten zu dem längsten RR-Intervall (SA Ratio) berechnet.[57]

3.5.2. Valsalva-Manöver

Es wird nach tiefer Inspiration ein exspiratorischer Druck von 40 mmHg über 15 Sekunden erzeugt. Dafür pressen die Probanden Ausatemluft in ein Mundstück, das mit einem Quecksilber-Manometer verbunden ist. Mit dem Valsalva-Manöver analysiert man verschiedene Komponenten des Baroreflexbogens. Barorezeptoren in den Sinus Carotici und fast allen anderen großen Arterien des Brust- und Halsbereichs, bemerken Änderungen des Blutdrucks durch eine Abweichung ihres Dehnungszustands. Über afferente Nervenstränge wird dies an das zentrale Nervensystem (ZNS) übermittelt.[58] Reaktiv moduliert das ZNS die sympathische und parasympathische Nervenaktivität zum Herz, den Blutgefäßen und der Nebennierenrinde.[59] Man unterteilt bei Gesunden vier Phasen:

In Phase I kommt es durch den Anstieg des intrathorakalen Drucks zu einer raschen Erhöhung des Blutdrucks. Dieser fällt in Phase IIa wegen des verminderten venösen Rückflusses zum Herz ab. Durch die daraufhin Baroreflex-vermittelte Zunahme der Herzfrequenz und des totalen peripheren Widerstands, steigt der Blutdruck in Phase IIb wieder an. Er fällt erneut kurzzeitig nach dem Ende der Exspiration in Phase III. In der letzten Phase IV kommt es zu einem überschießenden Blutdruckanstieg durch den starken venösen Rückfluss bei noch erhöhtem totalem peripherem Widerstand. In Phase IV ist beim Gesunden eine Reflex-vermittelte Abnahme der Herzfrequenz zu beobachten.[58]

Wir berechneten das Verhältnis aus der höchsten Herzfrequenz während Phase II zur [Seite 25↓]niedrigsten Herzfrequenz während Phase IV (Valsalva-Ratio),[60] sowie die Differenz des basalen Blutdrucks in Ruhe vor dem Valsalva-Manöver und den Phasen IIa und IV.(Abbildung 4)

Abb. 4: Valsalva-Manöver bei einem gesunden Probanden.
Oben: Fingerblutdruck für jeden Herzschlag mit dem für das Valsalva-Manöver typischen Blutdruckmuster.
Unten: Herzfrequenz: Anstieg in Phase I, der sich in Phase III fortsetzt, Reflexbradykardie in Phase IV.


[Seite 26↓]

3.5.3. Hand-Grip Test und Cold-Pressor Test

Mit dem Hand-Grip Test überprüft man die Reflexantwort des Blutdruckes auf isometrische Muskelarbeit.[61] Ein mit einer Hand isometrisch komprimierbarer Ball (Durchmesser 7cm) wird mit Wasser gefüllt. Der Ball ist mit einem Dynamometer verbunden. Zuerst wird die Maximalkraft durch kurzes, kräftiges Zusammendrücken ermittelt. Dann wird der Ball mit 30% der maximalen Kraft drei Minuten lang zusammengedrückt. Zur Auswertung berechnet man die Differenz aus der Herzfrequenz und dem Blutdruck am Ende des Versuchs und den Ruhewerten vor dem Test.

Der Blutdruck- und Herzfrequenzanstieg wird durch eine direkte, zentral-nervöse, sympathische Nervenaktivitätssteigerung ausgelöst.[62] Diverse andere Mechanismen, wie die Aktivierung von Muskelafferenzen und Stoffwechselprodukte,[57,63] tragen weiter zur sympathischen Stimulation bei. Bei Gesunden steigert der Sympathikus vorwiegend den Kontraktionsgrad peripherer Blutgefäße.[58]

Beim Cold-Pressor Test wird eine Hand eines Probanden für eine Minute in ein Eis-Wasser Gemisch (50% Wasser, 50% Eis) getaucht. Mit dem Cold-Pressor Test wird die Blutdruckantwort auf Schmerzreize überprüft. Der ausgelöste Reflex wird über afferente Schmerz- und Temperaturfasern initiiert, im ZNS in verschiedenen Zentren integriert und über efferente sympathische Fasern zu den peripheren Gefäßen und dem Herz vermittelt.[58] Die Differenzen von Blutdruck und Herzfrequenz am Ende des Versuchs zu den Ruhewerten vor dem Test wurden berechnet.

3.6. Kipptischversuch.

Bei passivem Stehen werden der Schwerkraft folgend bis zu einem Liter Blutvolumen in dehnbare venöse Kapazitätsgefäße unterhalb der Herzachse verschoben (venöses Pooling). Für den Kreislauf kommt es zu einem weiteren Blutverlust durch eine zunehmende Plasmatranssudation durch die Kapillaren in das umliegende Gewebe.[58] Ohne eine wirkungsvolle Adaptation des Blutdrucks an diese Situation wäre der für das zentrale Nervensystem notwendige arterielle Perfusionsdruck schnell unterschritten. Entsprechende hämodynamische Adaptationsvorgänge vermittelt das autonome Nervensystem. Dies geschieht durch eine Modulation der Aktivität kardialer, [Seite 27↓]vasaler und corticaler Efferenzen.[58] In der vorliegenden Untersuchung wurden die Probanden nach einer Ruhephase von 30 Minuten schrittweise in eine aufrechte Position (75°) gekippt. Dabei wurde der Kipptischwinkel jeweils nach 3 Minuten um 15° erhöht, bis ein maximaler Kipptischwinkel von 75° erreicht war (Abbildung 3). Dadurch konnte eine “Dosis-Wirkungskurve” zwischen Stehwinkel und den zirkulatorischen Parametern erstellt werden. Die Probanden standen bei 75° weitere 30 Minuten oder bis eine vasovagale Reaktion, mit einem typischen Abfall von Blutdruck und Herzfrequenz, auftrat, oder die Probanden so starke präsynkopale Symptome beklagten, dass der Versuch beendet werden musste.

Die Herzfrequenz zu jedem Kipptischwinkel (15°, 30°, 45°, 60°, 75°) wurde aus dem kontinuierlichen EKG berechnet. Wir verwendeten die Mittelwerte der Herzfrequenzen aus jeweils der letzten Minute jedes Kipptischwinkels. Eine oszillometrische Blutdruckmessung wurde jeweils am Ende eines jeden Winkels (nach drei Minuten) durchgeführt.

3.7. Plasmakatecholamine

Aus dem venösen Verweilkatheter (Vasocan® 20G, Braun, Deutschland) erfolgten zwei Blutentnahmen ohne venöse Stauung: Anfangs 30 Minuten nach der Katheterpunktion in liegender Position, und am Ende der Kipptischuntersuchung.

Die ersten 5ml jeder Blutprobe wurden verworfen, danach wurden 10ml Vollblut in EGTA-Röhrchen (Kabevette®, Kabe Labortechnik, Deutschland) entnommen und sofort auf Eis gelagert. Die Proben wurden 10 Minuten bei 4°C und 3000 Umdrehungen/Minute zentrifugiert, das Plasma in CryoTubes® (NUNC, Dänemark) gegeben und bei -80°C eingefroren. Die Analyse der Katecholamine erfolgte im biochemischen Labor der Vanderbilt University, USA, mittels der HPLC-Methode (High Performance Liquid Chromatography) mit elektrochemischer Detektion.[64]

3.8. Herzfrequenz- und Blutdruckvariabilität.

Auch unter Ruhebedingungen treten rhythmische Schwankungen der Herzfrequenz und des Blutdrucks auf. Diese sind zum Teil von der Atmung induziert, können aber auch durch neuroreflektorische Mechanismen entstehen, bzw. direkt im ZNS generiert werden.[65,66,67,68] Die Herzfrequenz- und Blutdruckschwankungen haben unterschiedliche Frequenzen. Sie können im Zeitbereich oder im Frequenzbereich genauer [Seite 28↓]charakterisiert werden. Für die Bewertung im Zeitbereich werden der Mittelwert, die Standardabweichung oder die Varianz verwendet. Spezifischere, häufig verwendete Parameter sind ferner der rmssd und pnn50. Der rmssd wird berechnet als die Wurzel der Mittelwerte der quadrierten Differenzen zwischen benachbarten RR-Intervallen.[65] Der pnn50 ist der Prozentsatz der RR-Intervalle, die mindestens 50msec Unterschied zum vorausgehenden Intervall aufweisen.[65]

Für die Bewertung im Frequenzbereich wurde eine Spektralanalyse durchgeführt. Dies geschah an mehreren Minuten langen Abschnitten des Blutdrucks und der Herzfrequenz mit der Fast-Fourier-Transformation (FFT). Es ergeben sich dabei im wesentlichen hochfrequente Bereiche (high frequency [hf] 0.15-0.4Hz) (Abbildung 5), niedrigfrequente Bereiche (low frequency [lf], 0.04-0.15Hz) und sehr niedrigfrequente Bereiche (very low frequency [vlf] ≤0.04Hz) [65]Sehr niedrigfrequente Bereiche wurden in der vorliegenden Arbeit aufgrund des zu seltenen Auftretens innerhalb der gewählten störungsfreien Intervalle nicht ausgewertet. Datenerfassung (EKG, kontinuierliche Blutdruckmessung), Auswahl und Länge der Zeitreihen, Statistik und Spektralanalyse erfolgte in der vorliegenden Arbeit in Übereinstimmung mit den derzeitig gültigen Empfehlungen[65]

Abb. 5: Oben Fingerblutdruck für jeden Herzschlag, unten Herzfrequenz.
„Mayer Wellen“, Oszillationen des Blutdrucks mit etwa 0,1 Hertz


[Seite 29↓]

3.9. Baroreflexsensitivität (BRS)

Schnelle Blutdruckänderungen werden durch eine Änderung des Dehnungszustandes der Barorezeptoren bemerkt. Barorezeptoren liegen an den Carotis Sinus und fast allen anderen großen Brust- und Hals-Arterien. Bei intaktem Baroreflex kommt es reflektorisch zu einer gegenläufigen Änderung der Herzfrequenz, des Gefäßtonus und der Ausschüttung von Katecholaminen aus der Nebennierenrinde.[58]

Die Empfindlichkeit des Reflexes lässt sich z.B. als Koeffizient aus dem systolischen Blutdruckanstieg und der dazugehörigen Zunahme des RR-Intervalls berechnen. Eine mathematische Methode dazu stellt die Sequenztechnik dar.[69] Es werden dabei Sequenzen von systolischen Blutdruckanstiegen bzw. -abfällen über ≥3 Herzschläge aufgesucht. Diese werden mit der Änderung des jeweiligen RR-Intervalls des darauf folgenden Herzschlags korreliert. War der Anstieg bzw. Abfall der linearen Regressionsgeraden >0.85, so berechneten wir die Baroreflexsensitivität (BRS) in msec/mmHg.[70,71] Analysiert wurden Abschnitte zwischen 90 und 180 Sekunden Länge ohne Herzrhythmusstörungen oder Messartefakte vor Beginn und am Ende des Kipptischversuchs.

3.10. Indirekte Kalorimetrie

Wir bestimmten den Nüchtern-Ruheenergieumsatz und die Substratoxidation währendeiner 30minütigen Ruhephase in liegender Position. Außerdem untersuchten wir den Energieverbrauch und die Substratutilisation während des Kipptischversuchs. Wie verwendeten ein halb offenes, indirekt kalorimetrisches System (Deltatrac II®, Datex - Ohmeda®, Helsinki, Finnland). Das System analysiert in- und exspiratorische Sauerstoff (O2)- und Kohlendioxid (CO2)-Konzentrationen. Überdies wird durch zu Hilfenahme eines Konstantflowgenerators das Volumen der Exspirationsluft bestimmt. Insgesamt kann so das Volumen des aufgenommenen O2 (VO2) und des abgegebenen CO2 (VCO2) berechnet werden.[72] Dadurch können durch folgende Annahmen der Energieumsatz und die Substratoxidation bestimmt werden:

Zur Bereitstellung frei nutzbarer Energie in Form von ATP werden im Citratzyklus alle degradierbaren Substrate zu CO2 und Wasser oxidiert.[72] Fast der gesamte zur Verfügung stehende Sauerstoff wird zur Substratoxidation herangezogen. Das entstehende CO2 wird abgeatmet. Durch Versuche in kalorimetrischen Behältern kann [Seite 30↓]die Substratoxidation durch folgende stöchiometrischen Gleichungen beschrieben werden:[72]

1 Gramm (g) Glukose + 0.746 Liter (L) O2 à 0.764 L CO2 + 0.6g Wasser (H2O)

1g Lipid + 2.029 L O2 à 1.430 L CO2 + 1.09g H2O

1g Protein + 0.966 L O2 à 0.782 L CO2 + 0.45g H2O

Der respiratorische Quotient (RQ) berechnet sich als Quotient aus aufgenommenem O2-Volumen und abgeatmetem CO2-Volumen. Er liegt dementsprechend bei reiner Kohlenhydratoxidation bei 1,0 und bei reiner Lipidutilisation bei 0,7. Der Anteil der Proteinoxidation an der Energiebereitstellung variiert in normalen Ernährungssituationen nicht.[73] Je nach vorherrschender Substratoxidation verändert sich die generierte Energiemenge pro verbrauchtem Liter O2. Durch das „kalorische Äquivalent“ lässt sich bei bekanntem RQ die umgesetzte Energiemenge berechnen.[72]

Den Probanden wurde eine luftdichte Plastikhaube über den Kopf gelegt. In sie strömt Außenluft entlang eines Konzentrationsanalysators ein. Die Exspirationsluft wird gegenüber dem Mund aufgefangen und analysiert (Abbildung 3 und 6). Eine Plastikfolie dichtet die Haube gegen die Unterlage ab.

Zur Datenerfassung werden vom kalorimetrischen System Mittelwerte von VO2 und VCO2 jeweils über eine Minute gebildet. Sie werden auf einem Bildschirm graphisch und in Ziffern dargestellt. Zeitgleich erfolgt der Ausdruck über einen handelsüblichen Tintenstrahldrucker.

Abb. 6: Indirekte Kalorimetrie-Haube im halboffenen System. 1=Eintritt von Außenluft, 2=Messung des Gesamtvolumens der Exspirationsgase, 3=Analyse der Sauerstoffkonzentration und Kohlendioxidkonzentration in der Exspirationsluft, nach[72].


[Seite 31↓]

3.11.  Datenerfassung und Datenanalyse

Die analogen Rohsignale von Fingerblutdruckmessung, thorakaler Bioimpedanz und EKG wurden digitalisiert (14 Bit A/D-Karte, DAS 410, Dataq Instruments Inc., USA) und bei einer Abtastrate von 500Hz auf einem IBM-kompatiblen Computer erfasst. Dafür wurde handelsübliche Software (Windaq pro+, Dataq Instruments Inc., USA) verwendet. Für die Auswertung der einzelnen Parameter wurde ein Auswertungsprogramm auf der Basis von PV-Wave (André Diedrich, Vanderbilt University, USA) (PV Wave gehört Visual Numerics Inc., USA) angewandt.

Die Rohdaten der indirekten Kalorimetrie wurden minütlich von einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker aufgezeichnet. Die weitere Analyse aller Daten erfolgte mittels kommerzieller Software (Excel2000, Microsoft, USA, GraphPad Prism V 3.00, GraphPad Software Inc., USA)

3.12. Statistik

Alle Daten sind als Mittelwert ± Standartfehler angegeben. Die Daten wurden mittels Varianzanalysen untersucht. Wenn sich ein signifikanter Unterschied ergab, wurde Tukeys Post Hoc Test durchgeführt. Statistische Signifikanz wurde ab einem p-Wert < 0.05 angenommen. In Abbildungen und Tabellen steht ns für nicht signifikant, * für p<0.05, ** für p<0.01 und *** für p<0.001

Alle Ruhewerte wurden im Liegen erfasst und sind Mittelwerte aus der 30minütigen Ruhephase (außer Herzfrequenz- und Blutdruckvariabilität und Baroreflexsensitivität, s. dort). Unter Sibutramin und Metoprolol musste aufgrund von vasovagalen Reaktionen bei zwei Testpersonen der Kipptischversuch bei 60° abgebrochen werden. Um die Daten statistisch vergleichbar zu machen, wurden von diesen Personen bei interindividuellen Vergleichen jeweils die Daten der letzten 30 Sekunden als Mittelwert verwendet, die noch nicht mit dem präsynkopalen Ereignis in Verbindung standen.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
DiML DTD Version 3.0Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML-Version erstellt am:
11.11.2004