Flüssigkeitshaushalt unter besonderer Berücksichtigung der Flüssigkeitsbilanzen und NT-proBNP vor, während und nach thermoneutraler Immersion

Abstract

Einleitung: In den letzten 40 Jahren wurde die Immersion, d.h. das Eintauchen des Körpers in Wasser bis zum Hals (head-out water immersion, HOWI) in vielen Studien als anerkanntes Versuchsmodel angewandt, um die physiologischen Adaptationsvorgänge des Menschen in der Schwerelosigkeit zu untersuchen. In der “Aquaporin Water Immersion Study 2004” wurde der Effekt der HOWI auf den NT-proBNP-Spiegel, einem inaktiven Metaboliten des BNP (brain-derived natriuretic peptide) untersucht. Es ist bekannt, dass BNP bei einer erhöhten kardialen Volumenbelastung vermehrt freigesetzt wird. Ob das immersionsbedingte venöse Pooling eine vermehrte Sekretion von BNP auslöst, galt es in dieser Studie zu überprüfen. Es wurde auch der Flüssigkeitshaushalt untersucht unter besonderer Berücksichtigung der Postimmersionsphase. Methoden: An der Studie nahmen 12 gesunde männliche Probanden (Alter 24,1±1,7 Jahre, Körpergewicht 74,6±7,2 kg, Körpergröße 180,5±5,7 cm) teil. Die Studie bestand aus zwei Teilen: der 6-stündigen thermoneutralen Immersion bis zum Hals (Wassertemperatur 34-36 °C) sowie dem Kontrollversuch, der sitzend auf einem Stuhl unter vergleichbaren Bedingungen stattfand. Jeder Proband nahm an beiden Interventionen teil, wobei zwischen beiden Versuchen ein Zeitraum von mindestens drei Wochen lag. Jeder Teilnehmer diente damit als seine eigene Kontrolle. Die Flüssigkeitszufuhr wurde während des 6-stündigen Versuches reguliert (200ml•h-1). Blutentnahmen fanden vor und während den Versuchen statt. Es wurden unter anderem NT- proBNP, ANP, Aldosteron und Elektrolyte im Blut bestimmt. Urinproben wurden gesammelt ab 24h vor, während und bis 24h nach den Versuchen. Es wurden unter anderen Albumin und Aquaporin-2 im Urin bestimmt. Körpergröße und Körpergewicht, Blutdruck, Herzfrequenz, Körperkerntemperatur und Körperzusammensetzung mit Hilfe einer Bioimpedanzanalyse wurden ebenfalls gemessen. Ergebnisse: Während der Immersion konnte bei den Probanden eine bis zu vierfach erhöhte Diurese im Vergleich zur Kontrolle beobachtet werden. In den ersten 6 Stunden nach der Immersion sank das Urinvolumen auf die Hälfte des Kontrollwertes ab (I: 0,7 ml•kg-1•h -1 vs. K:1,4 ml•kg-1•h -1; p=0,004). In diesen ersten 6 Stunden der Postimmersionsphase, in der die Probanden Flüssigkeit ad libidum zu sich nehmen durften, konnte ein signifikanter Anstieg der Flüssigkeitszufuhr beobachtet werden (I: 1,8 ml•kg-1•h -1 vs. K: 1,4 ml•kg-1•h -1; p = 0,028). Nach diesem 6-Stunden-Intervall konnte bei den Versuchsgruppen keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Flüssigkeitshaushalts mehr beobachtet werden. Die Konzentration von NT-proBNP zeigte keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zur Kontrolle. Zusammenfassung: Die Postimmersionsphase scheint eine entscheidende Rolle in der Regulation des Flüssigkeitshaushaltes zu spielen. Die Probanden zeigten verschiedene Regulationsmechanismen in der Postimmersionsphase. Im Vergleich zur Kontrolle konnte eine höhere Flüssigkeitszufuhr und ein niedrigeres Urinvolumen bei den Probanden des Immersionsversuchs beobachtet werden. Obwohl die höhere Volumenbelastung durch HOWI dies hätte vermuten lassen, war zwischen beiden Gruppen kein Unterschied in der NT-pro BNP Konzentration im Blut zu verzeichnen. Ein möglicher Anstieg könnte jedoch durch die bei Immersion erhöhte renale NT-proBNP- Clearance verschleiert worden sein.

Purpose: In the last 40 years, head-out water immersion (HOWI) has been used in various studies as a model to simulate microgravity in humans and to study physiological mechanisms of the adaptation in the human body in space medicine. The “Aquaporin Water Immersion Study 2004” investigated the effects of six hour water immersion on the release of NT-proBNP (inactive metabolite of brain-derived natriuretic peptide). It is hypothesized that the ventricular volume-loading induced by HOWI leads to a release of BNP from cardiac myocytes. We also investigated the fluid balance with a special focus on the post-immersion period. Methods: Twelve healthy male subjects (age 24.1±1.7 years, weight 74.6±7.2 kg, height 180.5±5.7 cm) participated in this immersion study which consisted of two parts: six hours of thermoneutral water immersion (water temperature 34-36 °C) and six hours under appropriate control conditions of sitting on a chair in the same room with a interval of at least three weeks in between the two investigations. Liquid intake during the six- hour study period was regulated (200ml•h-1). Blood samples were taken before and during the intervention. Blood parameters measured during this immersion study included NT-proBNP, ANF, aldosterone and electrolytes. Urine samples were being collected from 24 hours before, during and up until 24 hours after the intervention. Urine parameters included urinary albumin and Aquaporin-2. Body weight and height, arterial blood pressure, heart frequency, body core temperature and body composition using bioelectrical impedance analysis were also measured. Results: During intervention, a nearly fourfold increase of urinary excretion in immersed persons compared to control was observed. In the first six hours after intervention, a decrease in urine volume of about 50 % in immersed subjects (0,7 ml•kg-1•h -1) compared to control (1,4 ml•kg-1•h -1) can be seen. Data analysis showed a significant change between both groups in the six-hour post-intervention period (p=0,004). Compared to control (1,4 ml•kg-1•h -1), there was a marked increase of fluid intake after immersion (1,8 ml•kg-1•h -1) during the six-hour post-intervention period, when water was offered ad libidum (p = 0,028). After this six-hour period in post- intervention time, the body’s fluid balance showed no significant differences between the two interventions. The concentration of NT-proBNP showed no significant change during immersion compared to control. Conclusions: Results show that after a six-hour immersion period, the post- immersion period seems to play an important role in the regulation of the body´s fluid balance. The subjects displayed different regulatory patterns in the post-immersion period, the immersed subjects showing higher water intake and lower urine output compared to the control intervention. Between the two groups, there were no differences in NT-proBNP concentrations during six hours of thermoneutral water immersion, even though HOWI - induced central hypervolemia should have increased them. This could be explained by a raised clearance of NT-proBNP via the kidneys during immersion.