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PraudShrilakshmi Hegde, You-Min Lin, … Xuan-Zheng ShiCorentine Alauzet, Lisiane Cunat, … Jean-Pol FrippiatScientific Reports Band 6, Artikelnummer: 20379 (2016 ) Diesen Artikel zitierenMassive Blasenbildung nach dem Tauchen kann zur Dekompressionskrankheit (DCS) führen.Bei Tauchgängen mit Wasserstoff als Verdünnungsmittel für Sauerstoff reduziert die Verringerung der H2-Belastung des Körpers durch die Inokulation von wasserstoffmetabolisierenden Mikroben in den Darm das DCS-Risiko.Also machten wir uns daran, zu untersuchen, ob die Darmfermentation, die zu einer endogenen Wasserstoffproduktion führt, DCS bei nüchternen Ratten fördert.Vier Stunden vor einem Versuchstauchgang wurden 93 nüchterne Ratten zwangsernährt, die Hälfte von ihnen mit Mannitol und die andere Hälfte mit Wasser.Der ausgeatmete Wasserstoff wurde vor und nach der Zwangsernährung gemessen.Nach der hyperbaren Exposition suchten wir nach Anzeichen von DCS.Eine höhere DCS-Inzidenz wurde bei Ratten gefunden, die mit Mannitol zwangsernährt wurden, als bei Ratten, die mit Wasser zwangsernährt wurden (80 %, [95 % KI 56, 94] gegenüber 40 %, [95 % KI 19, 64], p < 0,01 ).Bei Ratten, die mit Mannitol zwangsernährt wurden, reduzierte die Vorbehandlung mit Metronidazol die Inzidenz von DCS (33 %, [95 % CI 15, 57], p = 0,005), während es gleichzeitig die Kolonfermentation hemmte (14 ± 35 ppm versus 118 ± 90). ppm, p = 0,0001).Die Einnahme von Mannitol vor dem Tauchen erhöhte das Auftreten von DCS bei nüchternen Ratten, wenn die Gärung im Dickdarm während der Dekompressionsphase ihren Höhepunkt erreichte.Allgemeiner gesagt könnte die Dickdarmfermentation bei Ratten mit normaler Ernährung DCS durch endogene Wasserstoffproduktion fördern.Scuba-Tauchen (umluftunabhängiges Unterwasser-Atemgerät) wird immer beliebter, insbesondere bei älteren Personen, die möglicherweise nicht fit sind und sogar Medikamente einnehmen.Gerätetauchen kann zu Blasenbildung in peripheren Geweben führen, da gelöste Gase während der Dekompressionsphase die Phase wechseln.Wenn zu viele Blasen im Blutkreislauf und im Gewebe entstehen, können Anzeichen und Symptome auftreten, die auf Dekompressionskrankheit (DCS) hinweisen1.Es ist allgemein anerkannt, dass sich diese Blasen aus bereits bestehenden gasförmigen Kernen an Gefäßwänden bilden2 und dass die Menge an venösen Gasembolien mit dem DCS-Risiko verbunden ist3,4.Blasen im Blut aktivieren das vaskuläre Endothel, stimulieren prothrombotische Phänomene und induzieren Entzündungen;Blutplättchen- und Leukozytenaktivierung wurden zusammen mit einer Zunahme der Produktion von Zytokinen und Zelladhäsionsfaktoren beobachtet5,6.Es ist heute anerkannt, dass eine schwere DCS ein systemischer pathophysiologischer Prozess ist, der Reaktionen hervorrufen kann, die zu ischämischen Schäden im Rückenmark und Gehirn führen7.Neurologische Schäden im Rückenmark und Gehirn liegen den schwerwiegendsten Symptomen von DCS6 zugrunde.Selbst nach einer Standardbehandlung mit hyperbarem Sauerstoff erholen sich 20–30 % der Taucher, die an neurologischem DCS leiden, zum Zeitpunkt der Entlassung nicht vollständig8.Die Identifizierung und Bewältigung von Faktoren, die Entsättigungsunfällen zugrunde liegen, ist daher eine große Herausforderung.Es wurde vermutet, dass die Darmmikrobiota das Auftreten von DCS beeinflussen könnte9,10,11.Wasserstoff metabolisierende Mikroben (die humanen Colon-Archae Methanobrevibacter smithii) wurden in den Dickdarm von Schweinen oder Ratten eingeführt.M. smithii wandelt H2 und CO2 in Methan und Wasser um.Ziel war es, einen Teil des Wasserstoffs zu entfernen, der während der hyperbaren Exposition im Laufe von Tauchgängen mit H2 als Verdünnungsmittel zu O2 im Atemgasgemisch vom Körper aufgenommen wurde.Das Entfernen von etwa 5–10 % der H2-Belastung des Körpers verringerte das DCS-Risiko um etwa 50 %.Außerdem war das DCS-Risiko umso geringer, je höher die Aktivität der eingebrachten Mikroben war (logistische Regression, p < 0,05)10.Eine zusätzliche Auswaschung des Verdünnungsgases als Ergebnis des mikrobiellen Metabolismus korrelierte dosisabhängig umgekehrt mit dem DCS-Risiko12.Darüber hinaus kann der H2-Stoffwechsel durch die native Darmmikrobiota von Schweinen nach einem simulierten H2-Tauchgang vor DCS schützen13.Umgekehrt erzeugt die bakterielle Fermentation von unverdautem Zucker im Dickdarm Wasserstoff, von dem ein Teil im Körper diffundiert14.Dieser endogene Wasserstoff könnte DCS sogar bei Tauchgängen mit einem anderen Gas als Wasserstoff als Verdünnungsmittel verschlimmern.Es könnte die Inertgasbelastung während der hyperbaren Exposition direkt erhöhen und zur Blasenbildung während der Dekompressionsphase beitragen.Das Ziel dieser Studie war es zu beurteilen, ob die Stimulierung der Dickdarmfermentation bei nüchternen Ratten durch die Fütterung von Mannitol (MNL) vor dem Tauchgang das Auftreten von DCS erhöhen würde.Die Hemmung dieses Fermentationswegs durch die Verabreichung von oralem Metronidazol (MTZ) wurde ebenfalls getestet.Nach einer schnellen Dekompression wurden DCS-Zeichen und Zellzahlen (Blutplättchen, Leukozyten) bei mit MNL zwangsernährten Ratten und Kontrollen, die entweder mit MTZ konditioniert waren oder nicht, verglichen.Die Gewichte waren sechs Tage vor der Kompression in beiden Gruppen ähnlich (384 ± 36,5 g mit MTZ versus 406 ± 37 g; NS).Der Gewichtsverlust zwischen der Zeit der Zwangsernährung und dem Entfernen aus der Überdruckkammer war nicht unterschiedlich, ob die Ratten mit MNL oder Wasser zwangsernährt wurden (–0,5 ± 2,2 % gegenüber –0,6 ± 2,2 %; NS).In der Gruppe ohne MTZ wurde eine Stunde vor der Kompression von mit MNL zwangsernährten Ratten mehr Wasserstoff ausgeatmet als von Ratten, die mit Wasser zwangsernährt wurden (118 ± 90 ppm versus 3 ± 6 ppm; p = 0,0001).Bei mit MNL gefütterten Ratten war der Anstieg bei den mit MTZ behandelten Ratten signifikant geringer (14 ± 35 ppm gegenüber 118 ± 90 ppm; p = 0,0001).Bei mit Wasser gefütterten Ratten hatte MTZ keine Wirkung auf die Wasserstoffexhalation (Abb. 1).Wasserstoff in der ausgeatmeten Luft kurz vor und 3 Stunden nach Zwangsernährung bei Ratten.*bezeichnet p < 0,05 zwischen den Gruppen.In der Gruppe ohne MTZ war die Kohlendioxidproduktion eine Stunde vor der Kompression bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, dieselbe wie bei denen, die mit Wasser zwangsernährt wurden (9,9 ± 4,1 ml.min –1 gegenüber 8,8 ± 2,5 ml.min –1; NS).Bei mit MNL gefütterten Ratten war die Aufnahme von MTZ nicht von einer signifikanten Veränderung der Kohlendioxidproduktion begleitet (9,9 ± 5,0 ml.min –1 gegenüber 9,9 ± 4,1 ml.min –1; NS).In der Gruppe ohne MTZ war die Inzidenz von DCS aller Art (Tod, neurologische Symptome, Atemnot) bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, signifikant höher als bei denen, die mit Wasser zwangsernährt wurden (80 % ± [56,94] vs 40 % ± [19,64], p = 0,0098) (Abb. 2).Die Sterberaten waren nicht signifikant unterschiedlich (65 % ± [41,85] gegenüber 35 % ± [15,59]; p = 0,0578).Bei überlebenden Ratten war die Inzidenz neurologischer Symptome bei mit MNL gefütterten Ratten signifikant höher (43 % ± [10,82] versus 0 % ± [0,25]; p = 0,0307).Prozent der symptomatischen Ratten, die innerhalb von 30 Minuten nach dem Auftauchen an Dekompressionskrankheit (DCS) leiden.*bezeichnet p < 0,05 zwischen den Gruppen.Bei mit MNL gefütterten Ratten reduzierte die Einnahme von MTZ die Inzidenz von DCS signifikant (33 % ± [15,57] gegenüber 80 % ± [56,94]; p = 0,0026) (Abb. 2) und die Sterblichkeitsrate war signifikant niedriger ( 29 % ± [11,52] gegenüber 65 % ± [41,85], p = 0,0194).Die Inzidenz neurologischer Symptome bei überlebenden Ratten war nicht signifikant unterschiedlich (7 % ± [0,32] versus 43 % ± [10,82]; p = 0,0766).Bei mit Wasser gefütterten Ratten hatte MTZ keinen Einfluss auf die Inzidenz von DCS (20 % ± [6,44] versus 40 % ± [19,64]; NS) (Abb. 2), Todesfälle (15 % ± [3, 38] versus 35 % ± [15,59]; NS) oder neurologische Symptome.Schließlich wurden in der Gruppe mit Schein-Druckbeaufschlagung keine Todesfälle, neurologischen Anzeichen oder Atemnot festgestellt.In der Schein-Druckbeaufschlagungsgruppe gab es zum Zeitpunkt der Entnahme aus der Kammer keine signifikante Abweichung von der Zwangsernährung und keinen Unterschied in den hämatologischen Parametern zwischen Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, und solchen, die mit Wasser zwangsernährt wurden: Blutplättchen (-4,8 ± 18,2 % versus -3,8 ± 16,5 %; NS), weiße Blutkörperchen (-6,9 ± 37,4 % versus +5,1 ± 22,0 %; NS) oder Hämatokrit (-1,9 ± 21,7 % versus +9,2 ± 30,6 %; NS).In der Gruppe ohne MTZ wurde bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, im Vergleich zu denen, die mit Wasser zwangsernährt wurden, zum Zeitpunkt der Entnahme aus der Kammer eine signifikant stärkere Abnahme der Blutplättchenzahl beobachtet (-17,1 ± 11,0 % versus -5,0 ± 33,7 % ; p = 0,0358) (Abb. 3).Die vorherige Einnahme von MTZ hatte keinen Einfluss auf die Thrombozytenzahl bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden (-14,1 ± 25,2 % gegenüber -17,1 ± 11,0 %; NS) oder bei Ratten, die mit Wasser zwangsernährt wurden (-3,6 ± 12,6 % gegenüber -5,0 ± 33,7 %; k. A.).Prozent des Thrombozytenverbrauchs nach Dekompression von der Grundlinie.*bezeichnet p < 0,05 zwischen den Gruppen.Die Anzahl der weißen Blutkörperchen war zum Zeitpunkt der Entnahme aus der Kammer bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, ohne vorherige MTZ-Einnahme, etwas niedriger (-40,0 ± 30,0 %; p = 0,0781), was bei keiner der zwangsernährten Ratten beobachtet wurde mit Wasser (3,8 ± 65,4 %; NS) oder diejenigen, die nach MTZ-Behandlung mit MNL zwangsernährt wurden (-6,3 ± 51,3 %; NS).Variationsunterschiede zwischen diesen Untergruppen waren jedoch nicht signifikant.Der Hämatokrit zum Zeitpunkt der Zwangsernährung war zwischen den Gruppen mit und ohne MTZ nicht unterschiedlich (44,6 ± 6,6 % versus 47,3 ± 7,4 %; NS).Die Hämatokritvariation zwischen der Zeit der Zwangsernährung und der Zeit der Entfernung aus der Kammer unterschied sich nicht zwischen Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, und solchen, die mit Wasser zwangsernährt wurden (-0,4 % ± 30 gegenüber 21 ± 1,6, 1 %; NS).In der Gruppe ohne MTZ gab es keinen signifikanten Unterschied im pH-Wert zwischen Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, und solchen, die mit Wasser zwangsernährt wurden (7,38 ± 0,05 gegenüber 7,37 ± 0,07; NS) oder im Kohlendioxidpartialdruck (44,1 ± 6,5 mmHg gegenüber 45,8 ± 7,4 mmHg; NS).Wir haben bei Ratten gezeigt, dass die Einnahme von MNL vier Stunden vor einem Tauchgang – so dass die maximale Wasserstoffproduktion mit der Dekompression zusammenfällt – die Inzidenz von DCS sowohl nach klinischen Kriterien (Tod, neurologische Symptome, Atemnot) als auch in Bezug auf die Verringerung von Blutplättchen und erhöht Weiße Blut Zelle.Eine vorherige MTZ-Behandlung reduziert das DCS-Risiko auf ein Niveau, das mit dem vergleichbar ist, das wir bei Ratten gefunden haben, die kein MNL aufgenommen haben.Mehrere Hypothesen können diese Beobachtungen erklären.Frühere Studien haben gezeigt, dass die Blasenbildung und das Auftreten von DCS bei Ratten stark vom Körpergewicht abhängen15,16.Protokolle mit Ratten mit einem Körpergewicht über 350 g führten zu schweren neurologischen Symptomen und zum Tod.In unserer Studie waren die Gewichte in beiden Gruppen und Untergruppen ähnlich.Es ist bekannt, dass Dehydrierung DCS17 fördert.Mannit oder 1.2.3.4.5.6-Hexanhexol (C6H14O6) ist ein Polyol („Zuckeralkohol“).Nach der Einnahme wird es nicht im Magen oder Dünndarm verdaut, sondern im Dickdarm durch bakterielle Fermentation abgebaut.Wir wissen auch, dass 10%ige oder 20%ige MNL-Lösungen hypertonisch sind.Hohe Dosen von MNL können eine abführende Wirkung haben, wobei ein anschließender Flüssigkeitstransfer durch die Darmwand18 zu einer Dehydratation führt.Bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, wurde im Vergleich zu denen, die mit Wasser zwangsernährt wurden, kein größerer Gewichtsverlust beobachtet.Außerdem wurden keine signifikanten Unterschiede in der Hämatokrit-Variation zwischen Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, und solchen, die mit Wasser zwangsernährt wurden, beobachtet.Die abführende Wirkung von MNL reichte nicht aus, um eine Dehydratation als Ergebnis des Stuhlverlusts zu verursachen.Die in der ausgeatmeten Luft gemessene Wasserstoffmenge spiegelt die Geschwindigkeit der bakteriellen Fermentation im Dickdarm wider14.Wir haben gezeigt, dass die Einnahme von MNL vor dem Tauchen die Gärung signifikant erhöht und das DCS-Risiko verschlimmert.Wenn MTZ vor der Zwangsernährung verabreicht wird, wird die Fermentation gehemmt und das DCS-Risiko sinkt wieder auf den Ausgangswert.Um zu beweisen, dass das DCS-Risiko mit bakterieller Fermentation zusammenhängt, muss nachgewiesen werden, dass MTZ selbst das DCS-Risiko nicht beeinflusst.Mehrere Studien haben gezeigt, dass die orale Einnahme von MTZ vorteilhafte Wirkungen haben könnte, nicht nur lokale Wirkungen auf entzündliche Darmerkrankungen19, sondern auch systemische Wirkungen bei Personen wie Verbrennungsopfern20.Diese wohltuende Wirkung ist nicht nur auf die antibiotische Aktivität von MTZ zurückzuführen, sondern auch auf seine antioxidative Wirkung.Diese antioxidative Wirkung kann mit der Modulation der Darmmikrobiota zusammenhängen, insbesondere durch die Stimulierung des Wachstums der Population von Bifidobakterien im Caecum21.In dieser Studie wurde keine spezifische Wirkung von MTZ auf das Auftreten von DCS beobachtet, so dass es scheint, dass die bakterielle Fermentation im Dickdarm während der Dekompression nach Einnahme von MNL DCS fördert.Darüber hinaus deuten vorläufige Tests darauf hin, dass einige Ratten ohne Fasten eine hohe spontane Fermentationsrate in Abwesenheit von MNL-Aufnahme aufweisen.Die bakterielle Fermentation im Dickdarm könnte daher ein allgemeiner Risikofaktor für DCS bei Ratten sein, sogar bei Ratten mit normaler Ernährung.Es ist bekannt, dass Hyperkapnie (hoher Kohlendioxid-Partialdruck [PaCO2] im Blut) das DCS-Risiko verschlimmert22.Colonische MNL-Fermentation wird von der Bildung von Kohlendioxid begleitet;ein Teil davon wird über den Anus ausgeschieden, der Rest passiert die Darmbarriere und diffundiert durch den Körper, bevor er über die Atemwege ausgeschieden wird.Vor der Druckbeaufschlagung befand sich in der Ausatemluft von Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, nicht mehr CO2 als in der Ausatemluft von Ratten, die mit Wasser zwangsernährt wurden.Darüber hinaus gab es keinen PaCO2-Unterschied zwischen Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, und solchen, die mit Wasser zwangsernährt wurden.Die höhere Inzidenz von DCS bei Ratten, die mit MNL zwangsernährt wurden, kann daher nicht durch Hyperkapnie erklärt werden.Ein Bruchteil des durch MNL-Fermentation im Dickdarm erzeugten Wasserstoffs diffundiert über die Darmwand in den Körper, und dieser endogene Wasserstoff könnte das DCS-Risiko erhöhen.Es könnte die Inertgasbelastung während der hyperbaren Exposition direkt erhöhen und während der Dekompression Blasen bilden.Vor dem Tauchen könnte es auch hilfreich sein, die anfängliche Bildung von Inertgasblasen aus Kernen zu impfen – die Mikroblasen, die den Ursprung von Entsättigungsereignissen darstellen2.Die intraperitoneale Verabreichung von H2-reicher Kochsalzlösung 24 Stunden vor einem Tauchgang kann bei Ratten eine Schutzwirkung gegen DCS haben23.Kürzlich wurde gezeigt, dass aufeinanderfolgende tiefe Tauchgänge die Endothelfunktion beeinträchtigen und den oxidativen Stress beim Menschen verstärken24.Aufgrund seiner Fähigkeit, schnell durch Membranen zu diffundieren, könnte molekularer Wasserstoff (H2) zytotoxische reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erreichen und mit ihnen reagieren und so vor oxidativen Schäden schützen.H2 wurde als potenzieller Radikalfänger erkannt, der selektiv das Hydroxylradikal (OH∙) und das Peroxynitrit-Anion (ONOO-)25 reduzieren kann.Ohsawaet al.lieferten Beweise dafür, dass inhaliertes H2 antioxidative und antiapoptotische Aktivitäten hat, die das Gehirn vor Ischämie-Reperfusionsschäden und Schlaganfällen schützen25.Andere haben gezeigt, dass die H2-Inhalation Kaninchen vor Ischämie-Reperfusionsverletzungen des Rückenmarks schützt26.Obwohl eine Erhöhung der Inertgasbelastung zum Zeitpunkt der Dekompression schädlich zu sein scheint, bleibt somit der Platz von endogenem Wasserstoff bei der Prävention und Behandlung von DCS zu erforschen.Die Kolonfermentation von vor dem Tauchen aufgenommenem MNL erhöht das Auftreten von DCS bei nüchternen Ratten, wenn die maximale Fermentationsrate mit der Dekompressionsphase zusammenfällt.Allgemeiner gesagt, könnte die Dickdarmfermentation bei Ratten, die eine normale Ernährung ohne MNL erhalten, ausreichen, um das DCS-Risiko zu erhöhen.Die Erzeugung von Wasserstoff durch Fermentation und seine anschließende Diffusion durch den Körper könnte dieses Risiko erhöhen.Ob beim Menschen die Kolonfermentation während der Dekompression DCS fördert, bleibt abzuschätzen.Unterschiedliche Lebensmittel sind mit unterschiedlichen Fermentationsraten verbunden, sodass eine Ernährungsumstellung vor dem Tauchgang das Risiko, an DCS zu erkranken, verringern könnte.Es ist auch bekannt, dass die intestinale Mikrobiota – einschließlich ihrer Fermentationsfähigkeit – durch die Verabreichung von prä- oder probiotischen Wirkstoffen moduliert werden kann.Schließlich könnte es sich lohnen, die Wirkung der Verabreichung von Substanzen, die Darmgase absorbieren, kurz vor einem Tauchgang zu untersuchen.Alle Verfahren mit Versuchstieren standen im Einklang mit den Vorschriften der Europäischen Union (Richtlinie 86/609) und dem französischen Recht (Dekret 87/848).Diese Studie wurde von der IRBA-Ethikkommission genehmigt.Der Ermittler (NV) wurde von der Direktion für Gesundheit und Sicherheit unseres Departements gemäß den französischen Vorschriften R.214-93, R.214-99 und R.214-102 akkreditiert (Nummer 83.6).In diesem Experiment wurden nur männliche Sprague-Dawley-Ratten (Charles River Laboratories, Frankreich) verwendet, um Schwankungen aufgrund weiblicher Hormonzyklen zu vermeiden.Die Ratten wurden bei 22 ± 1 °C in einem 12:00/12:00-Hell/Dunkel-Zyklus (Licht an um 7:00 Uhr) mit Futter (Global Diet 2018, Harlan, Italien) und Wasser nach Belieben gehalten.Vor den Experimenten wurden die Ratten in einer akkreditierten Tierpflegeeinrichtung untergebracht.Insgesamt 93 Ratten wurden Druckluft ausgesetzt, um Dekompressionsstress und Blasenbildung zu induzieren.Die Ratten wurden nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt, die erste (n = 41) wurde vor der Druckbeaufschlagung sechs Tage lang mit MTZ behandelt, das als Lösung verabreicht wurde, die 250 mg MTZ und 6 g Saccharose pro 100 ml enthielt;die erwartete tägliche MTZ-Aufnahme betrug 40 mg pro Ratte oder 100 mg.kg-1.Diese Dosis ist höher als die Dosis, die eine signifikante Verringerung der pulmonalen Wasserstoffausscheidung nach Einnahme von Lactulose bei Menschen und Tieren bewirkt27,28,29.Der zweiten Gruppe (n = 52) wurde eine Kontrolllösung mit 6 g Saccharose pro 100 ml verabreicht.Zwölf Tiere in dieser zweiten Gruppe wurden einer Scheindruckbeaufschlagung (ohne Druckerhöhung in der Kammer) unterzogen.Jede Gruppe wurde weiter nach dem Zufallsprinzip in eine experimentelle Untergruppe und eine Kontrolluntergruppe aufgeteilt (Fig. 4).Vier Stunden vor der Druckbeaufschlagung wurden Ratten in der experimentellen Untergruppe mit einem Bolus von 2,5 ml 20%iger MNL-Lösung (0,5 g oder 0,125 g × 100 g –1 ) zwangsernährt, während die Kontrolluntergruppe mit 2,5 ml Wasser zwangsernährt wurde , so dass die Dekompression mit dem Höhepunkt der Wasserstoffausatmung zusammenfiel.Tatsächlich haben wir in einem vorläufigen Test festgestellt, dass der ausgeatmete Wasserstoff 4–6 Stunden nach der Einnahme von MNL seinen Höhepunkt erreichte (Abb. 5), während der Höhepunkt 8 Stunden nach der Einnahme von Lactulose bei gnotobiotischen Ratten beobachtet wurde30.Die Dosis wurde auch aus Vorversuchen bestimmt, in denen ein Anstieg des ausgeatmeten Wasserstoffs beobachtet wurde, der ziemlich ähnlich war – aber mit geringerer interindividueller Variabilität – wie bei nicht nüchternen Ratten, die mit 2,5 ml Wasser zwangsernährt wurden (135 ± 47 ppm vs 76 ± 126 ppm; NS) (siehe ergänzende Informationen).Verteilung der Ratten in Versuchsgruppen und Untergruppen (MTZ: Metronidazol, MNL: Mannitol, EXP: Druckbeaufschlagung ausgesetzt).Verteilung der Ratten in Versuchsgruppen und Untergruppen (MTZ: Metronidazol, MNL: Mannitol, EXP: Druckbeaufschlagung ausgesetzt).Chargen von 8 sich frei bewegenden Ratten in zwei verschiedenen Käfigen (4 pro Käfig) wurden einem Überdruckprotokoll in einer 200-Liter-Überdruckkammer unterzogen, die mit drei Öffnungen zur Beobachtung ausgestattet war.Jede Charge bestand aus einer heterogenen Probe von Ratten, die mit oder ohne MTZ behandelt und entweder mit MNL oder Wasser vorgefüttert worden waren.Wir verwendeten eine stufenweise Dekompression, die bei Ratten ischämische Beeinträchtigungen des Rückenmarks mit unterschiedlichem Schweregrad verursachen kann31,32.Dieses Modell ermöglicht daher eine Annäherung an die beim Menschen beobachtete DCS.Tatsächlich kommt es beim Sporttauchen häufig zu einer medullären DCS, die in den meisten Fällen ohne einen Verfahrensfehler oder einen schnellen Aufstieg an die Oberfläche auftritt8.Die Kompression wurde mit einer Rate von 100 kPa.min –1 bis zu einem Druck von 1000 kPa (90 msw) induziert und dann 45 Minuten lang in Luft gehalten.Am Ende des Expositionszeitraums wurden die Ratten auf 200 kPa mit einer Geschwindigkeit von 100 kPa.min−1 mit einem 5-minütigen Stopp bei 200 kPa, einem 5-minütigen Stopp bei 160 kPa und einem 10-minütigen Stopp dekomprimiert bei 130kPa.Die Dekompression zwischen 200 kPa und der Oberfläche wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 kPa.min−1 durchgeführt.Die Dekompressionsrate wurde automatisch von einem Computer gesteuert, der mit einem Analog/Digital-Wandler (NIUSB-6211®, National Instrument, USA) verbunden war, der wiederum mit einem Magnetventil (Belino LR24A-SR®, Schweiz) und einem Drucktransmitter (Pressure Transmitter 8314) verbunden war , Burket Fluid Control System, Deutschland).Das zur Steuerung der Dekompressionsrate verwendete Programm wurde intern auf DasyLab (DasyLab National Instrument, USA) entwickelt.Druckluft wurde unter Verwendung eines Tauchkompressors (Mini Verticus III, Bauer Comp, Deutschland) erzeugt, der mit einer 100-Liter-Überdruckkammer bei 3,104 kPa gekoppelt war.Der Sauerstoffanalysator basierte auf einer elektrochemischen MicroFuel-Zelle (G18007 Teledyne Electronic Technologies/Analytical Instruments, USA).Von den Tieren produzierter Wasserdampf und CO2 wurden jeweils mit Seccagel (relative Luftfeuchtigkeit: 40–60 %) bzw. Atemkalk (<300 ppm durch den Atemkalk gebunden) aufgefangen.Die Gase wurden durch einen elektrischen Ventilator gemischt.Der Tag-Nacht-Rhythmus wurde durchgehend eingehalten.Die Temperatur innerhalb der Überdruckkammer wurde mit einem Platin-Widerstandstemperaturfühler (Pt 100, Eurotherm, Frankreich) gemessen.Alle diese Variablen wurden von einem dedizierten Computer gesteuert.Der Wasserstoff in der ausgeatmeten Luft stammt aus der Vergärung von Kohlenhydraten im Dickdarm.Das Kohlendioxid stammt aus Stoffwechselprozessen sowie Fermentationsprozessen im Darm.Um Wasserstoff und Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft zu messen, nahmen wir an, dass die Ventilationsrate über die Zeit konstant und bei allen Ratten gleich war, dh 225 ml.min-1: ein Ruhewert von 27,27 ± 2,39 ml.min-1,100 g-1 (mittlere Standardabweichung) wurde für Sprague-Dawley-Ratten dokumentiert33.Für jede Messung wurden die Ratten einzeln unter Oberflächendruck in einen sauberen, trockenen Zylinder aus Polyvinylchlorid (PVC) (Innendurchmesser 75 mm, Länge 200 mm, Innenvolumen 883 ml) eingeführt.Beide Seiten wurden durch Plastikscheiben mit Löchern verschlossen.Auf der einen Seite wurde Luft eingeblasen und auf der anderen gesammelt.Luft wurde durch einen Belüfter (Rena Air 200®, Frankreich) mit einer konstanten Geschwindigkeit von 225 ml·min –1 zugeführt (überprüft durch das Aufsteigen einer Blase in einem umgedrehten 100-ml-Reagenzglas, das am Boden durchstochen wurde).Nach 5 Minuten, um das Mischen der Gase im Inneren des Zylinders zu ermöglichen (unter Berücksichtigung des Totraums, der nicht von der Ratte eingenommen wurde), wurden Wasserstoff (ppm) und Kohlendioxid (Prozent) in der aus dem Zylinder austretenden Luft gemessen.Wasserstoff wurde unter Verwendung eines tragbaren Analysators für abgelaufenen Wasserstoff (Gastrolyser®, Bedfont Scientific Ltd, UK) gemessen.Kohlendioxid wurde unter Verwendung eines tragbaren Gasaustausch-Analysesystems (Cosmed® K4b2, Italien) gemessen.Die Daten wurden vier Stunden vor der Kompression unmittelbar vor der Zwangsernährung und eine Stunde vor der Kompression aufgezeichnet.Am Ende der Dekompression wurde jede Ratte in einen individuellen Käfig gesetzt und nach Belieben 30 Minuten lang von Beobachtern beurteilt, die sich der Konditionierung des Tieres vor der Kompression nicht bewusst waren.Die folgenden Symptome wurden als Manifestationen von DCS angesehen: Atemnot, Parese oder Bewegungsschwierigkeiten (einschließlich Hinken, Gleichgewichtsstörungen, Seitwärtsgang, Stürze, Schwierigkeiten beim Aufstehen nach einem Sturz) oder Tod.Ratten wurden als gelähmt angesehen, wenn sie Grad 4 des von Gale et al. präsentierten „Motor Score“ nicht erreichten34.Die Zeitpunkte des Einsetzens wurden ebenfalls aufgezeichnet.Probleme mit den vorderen oder hinteren Gliedmaßen wurden als neurologisches DCS klassifiziert.Blutkörperchenzählungen wurden in einem automatischen Analysegerät (ABCvet®, SCIL, Frankreich) an Proben durchgeführt, die 4 Stunden vor dem Tauchgang und dann erneut 30 Minuten nach dem Auftauchen entnommen wurden.Rote Blutkörperchen, Leukozyten und Blutplättchen wurden in 20 &mgr;l-Proben gezählt, die der Schwanzspitze entnommen und in einem äquivalenten Volumen von 2 mM EDTA (Sigma, Frankreich) verdünnt wurden.Die Ratten wurden dann durch eine intraperitoneale Injektion einer Mischung aus 10 mg.kg –1 Xylazin (Rompum® 2%, Bayer Pharma, Deutschland) und 100 mg.kg –1 Ketamin (Imalgene®1000, Rhône Laboratory, Frankreich) anästhesiert.Eine arterielle Blutprobe wurde jeder Ratte durch direkte Aortenpunktion entnommen, und Blutgase wurden unter Verwendung eines i-STAT-Systems (Abbott Laboratories, Illinois, USA) gemessen.Die Ratten wurden durch Injektion von Pentobarbital (200 mg.kg –1 ip, Sanofi Santé, Frankreich) getötet.Die statistische Verarbeitung erfolgte mit XLSTAT-Pro® (Addinsoft, Paris, Frankreich).Numerische Ergebnisse wurden als mittlerer Interquartilbereich für quantitative Variablen und als prozentuales Konfidenzintervall [95 %] für dichotome Variablen ausgedrückt.Eine Kontingenztabelle wurde für Unabhängigkeits- und Assoziationstests verwendet, gekoppelt mit einem Fisher-Exact- oder Chi2-Signifikanztest.Unterschiede zwischen zwei Gruppen wurden mit einem Mann-Whitney-Test analysiert, und ein Wilcoxon-Test wurde für abgestimmte Vergleiche innerhalb der Gruppen verwendet.Bei p-Werten < 0,05 wurde ein Unterschied als signifikant angesehen.Zitierweise für diesen Artikel: de Maistre, S. et al.Darmfermentation fördert die Dekompressionskrankheit bei Ratten.Wissenschaft.Rep. 6, 20379;doi: 10.1038/srep20379 (2016).Bert, P. 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