Vergleich der Kontraktilität retinaler Arteriolen bei Sauerstoffatmung und Blutdruckerhöhung[*]

Zusammenfassung

Hintergrund: Mit dem Retinal Vessel Analyzer (RVA) kann bei Blutdrucksteigerung die myogene Antwort der retinalen Arteriolen gemessen werden. Eine weitere Provokationsmethode, die Kontraktilität des Gefäßes zu testen, stellt die Sauerstoffatmung dar. In der vorliegenden Studie soll an den gleichen gesunden Probanden ein Vergleich beider Provokationsmethoden erstellt werden. Methodik: Nach einer 3-minütigen Ausgangsmessung atmeten 20 gesunde Normalprobanden über 5 Minuten 100 % Sauerstoff. Mit dem RVA wurde über die gesamte Versuchsdauer eine retinale Arteriole vermessen. Die gleichen Personen wurden in einem 9-minütigen Versuchsablauf einer standardisierten isometrischen Belastung ausgesetzt, um über eine Erhöhung des mittleren arteriellen Blutdrucks (MAP) eine Vasokonstriktion (Bayliss-Effekt) auszulösen. Ergebnisse: An allen 20 Probanden zwischen 22 und 58 Jahren konnten beide Messungen durchgeführt werden. Während der 5-minütigen Sauerstoffatmung konnte eine Vasokonstriktion von durchschnittlich - 7,45 (± 2,1) % gemessen werden. Die gleichen Probanden zeigten bei einer MAP-Steigerung um 24,0 (± 5,9) mm Hg eine Vasokonstriktion von - 5,3 (± 2,1) %. Die Ergebnisse beider Testverfahren korrelierten untereinander auf signifikantem Niveau. Schlussfolgerung: Obwohl beide Provokationsverfahren unterschiedliche autoregulatorische Antworten der Arteriole triggern, korreliert die Vasokonstriktion auf Blutdrucksteigerung (Bayliss-Effekt) bei den gleichen Probanden auf signifikantem Niveau mit der durch Sauerstoffatmung ausgelösten Vasokonstriktion.

Abstract

Background: By the use of the retinal vessel analyzer (RVA) it is possible to measure the myogenic response of retinal arterioles to blood pressure increases. Pure oxygen breathing is another method to test the contractility of vessels. The presented study compares these two methods in the same healthy volunteers. Methods: After a 3-minute baseline measurement 20 healthy volunteers (age: 22 - 58 years) were exposed to 100 % oxygen breathing for 5 minutes. The diameter of an retinal arteriole was measured continuously during that period of time. The very same persons were tested in a 9-minute experiment with isometric exercise to cause a vasoconstriction by an increase in mean arterial blood pressure (MAP). Results: Oxygen breathing resulted in a vasoconstriction of - 7.45 (± 2.1) % on average. The same individuals reacted with an MAP rise of 24.0 (± 5.9) mm Hg to isometric exercise, answered by a vasoconstriction of - 5.3 (± 2.1) %. Both tests were significantly correlated to each other. Conclusions: Although the two tests trigger different autoregulative responses in the arteriole vasoconstriction due to MAP increases and vasoconstriction as an answer to 100 % oxygen breathing they do correlate at a significant level in the same subjects.

Schlüsselwörter

Retinal Vessel Analyzer - Sauerstoffatmung - Gefäßkontraktilität - myogene Antwort - Autoregulation

Key words

Retinal vessel analyzer - pure oxygen breathing - contractility - myogenic response - autoregulation

01 OphthalmoInnovation Thüringen, (BMBF Förderkennzeichen 13N8001).

Literatur

• 1 Bayliss W M. On the local reactions of the arterial wall to changes in internal pressure.  J Physiol. 1902;  28 220-231
• 2 Blum M, Bachmann K, Wintzer D. et al . Noninvasive measurement of the Bayliss-effect in retinal autoregulation.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 1999;  237 296-300
• 3 Blum M, Kubetschka U, Hunger-Dathe W. et al . Autoregulation retinaler Arteriolen bei Patienten mit Diabetes mellitus und Normalprobanden.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000;  216 40-44
• 4 Blum M, Scherf C, Bachmann K. et al . Alterskorrelierte Kontraktilität retinaler Arteriolen bei Sauerstoffatmung.  Ophthalmologe. 2001;  98 265-268
• 5 Blum M, Vollrath D, Bachmann K. et al . Kontraktilität retinaler Arteriolen unter Sauerstoffatmung bei Diabetischer Retinopathie.  Ophthalmologe. 2003;  100 306-309
• 6 Cioffi G A, Granstam E, Alm A. Ocular Circulation. Kaufmann PL, Alm A Adler’s Physiology of the eye St. Louis; Mosby 2003: 747-784
• 7 Dumskyj M J, Eriksen J E, Doré C J. et al . Autoregulation in human retinal circulation: Assessment using isometric exercise, Laser-Doppler velocimetry, and computer-assisted image analysis.  Microvas Res. 1996;  51 378-392
• 8 Evans D W, Harris A, Garrett M. et al . Glaucoma patients demonstrate faulty autoregulation of ocular blood flow during posture change.  Br J Ophthalmol. 1999;  83 809-813
• 9 Frayser R, Hickham J B. Retinal vascular response to breathing increased carbon dioxide and oxygen concentrations.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1964;  3 427-431
• 10 Garhöfer G, Zawinka C, Huemer K H. et al . Flicker light induced vasodilation in the human retina: effect of lactate and changes in mean arterial pressure.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2003;  44 5309-5314
• 11 Grunwald J E, Riva C E, Brucker A J. et al . Altered retinal vascular response to 100 % oxygen breathing in diabetes mellitus.  Ophthalmology. 1984;  91 1447-1452
• 12 Haeflinger I O, Meyer P, Flammer J. et al . The vascular endothelium as a regulator of the ocular circulation: a new concept in ophthalmology?.  Surv Ophthalmol. 1994;  39 123-132
• 13 Hickham J B, Frayser R. Studies of the retinal circulation in man.  Circulation. 1966;  33 302-316
• 14 Klein R, Klein B EK, Moss S E. et al . The relation of retinal vessel calibre to the incidence and progression of diabetic retinopathy.  Arch Ophthalmol. 2004;  122 76-83
• 15 Klemm M, Zeitz O, Matthiessen E T. et al . Abschätzung der okulären Perfusion: Ein praxisorientierter Vergleich aktueller Methoden.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2003;  220 257-261
• 16 Lanzl I M, Witta B, Kotliar K. et al . Reaktion retinaler Gefässdurchmesser auf 100 % O2-Atmung - funktionelle Messung mit dem Retinal Vessel Analyzer an 10 Probanden.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000;  217 231-235
• 17 Nagel E, Vilser W, Lanzl I. Age, blood-pressure and vessel diameter as factors influencing the arterial flicker response.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;  45 1486-1492
• 18 Pache M, Nagel E, Flammer J. Reproduzierbarkeit der Messungen mit dem Retinal Vessel Analyzer unter Optimalbedingungen.  Klin Monatsbl Augenheilkd. 2002;  219 523-527
• 19 Paulson O B, Strandgaard S, Edvinsson L. Cerebral autoregulation.  Cerebrovasc Brain Metab Rev. 1990;  2 161-192
• 20 Pillunat L E, Stodtmeister R, Marquardt R. et al . Ocular perfusion in different types of glaucoma.  Int Ophthalmol. 1989;  13 37-42
• 21 Polak K, Dorner G T, Kiss B. et al . Evaluation of the new Zeiss retinal vessel analyzer.  Br J Ophthalmol. 2000;  84 1285-1290
• 22 Porsaa K. Experimental studies on the vasomotor innervation of the retinal arteries.  Acta Ophthalmol. 1941;  18 1-201
• 23 Prünte C, Orgül S, Flammer J. Abnormalities of microcirculation in glaucoma: facts and hints.  Curr Opin Ophthalmol. 1998;  9 (II) 50-55
• 24 Rassam S M, Patel V, Kohner E M. The effect of experimental hypertension on vascular autoregulation in humans: A mechanism for the progression of diabetic retinopathy.  Exp Physiol. 1995;  80 53-68
• 25 Riva C E, Grunwald J E, Sinclair S H. Laser Doppler velocimetry of the effect of pure oxygen breathing on retinal blood flow.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1983;  24 47-51
• 26 Roy C, Sherrington C. On the regulation of blood supply of the brain.  J Physiol. 1890;  11 85-108
• 27 Schüttauf F, Cobet U, Klemenz A. et al . Duplexsonographische Untersuchungen zur retinalen Durchblutung nach Inhalation verschiedener Atemgasgemische.  Ophthalmologe. 1998;  95 225-228
• 28 The fifth report of the Joint National Committee on detection, evaluation, and treatment of high blood pressure (JNC V).  Arch Intern Med. 1993;  153 154-183
• 29 Weiller C, Ringelstein E B, Reiche W. et al . Clinical and hemodynamic aspects of low-flow infarcts.  Stroke. 1991;  22 1117-1123

01 OphthalmoInnovation Thüringen, (BMBF Förderkennzeichen 13N8001).