Prädiktion von Organdysfunktionen nach herzchirurgischem Eingriff anhand von TNF-α, IL-6, IL-10 sowie präoperativer Darmfunktion

Abstract

Einleitung Eine überschießende Inflammationsreaktion, wie sie beispielsweise nach herzchirurgischen Eingriffen auftritt, kann zu einem Multiorgandysfunktionssyndroms führen. Eine gestörte gastrointestinale Barrierefunktion mit konsekutiver bakterieller Translokation und Endotoxinämie spielt im Rahmen einer solchen überschießenden Inflammation möglicherweise eine zentrale Rolle. Wir untersuchten den Zusammenhang zwischen der sequentiellen Beeinträchtigung des Magen-Darm-Traktes, den Plasmaspiegeln von inflammatorischen Markern und dem Auftreten von Organdysfunktionen innerhalb der ersten 24 Stunden nach herzchirurgischen Eingriffen mittels normothermen Kardio-Pulmonalem-Bypass. Methodik In die vorliegende klinische prospektive Beobachtungsstudie wurden 73 Patienten mit elektiven herzchirurgischen Eingriffen eingeschlossen. Nach der präoperativen Durchführung von standardisierten oralen Inertzuckertests (Saccharose, Lactulose, Mannitol, Sucralose) konnte anhand der Exkretion dieser Moleküle die Permeabilität und Funktionalität des GIT in verschiedenen Abschnitten beurteilt werden. Mittels Enzyme-linked-Immunosorbent-Assays wurden die Plasmaspiegel von Interleukin-6, Interleukin-10 sowie Tumornekrosefaktor-alpha als Marker des inflammatorischen Status bestimmt. Die Patienten wurden postoperativ nach standardisierten klinischen Beurteilungkriterien evaluiert und in zwei Gruppen aufgeteilt, wobei bei Gruppe 1 (n = 63) keine bzw. eine Organdysfunktion und bei Gruppe 2 (n = 10) mehrere Organdysfunktionen innerhalb der ersten 24 Stunden postoperativ auftraten. Ergebnisse Insgesamt konnte in dieser prospektiven Untersuchung kein Einfluss der präoperativen gastrointestinalen Permeabilität auf die Entwicklung multipler Organdysfunktionen 24 Stunden nach herzchirurgischem Eingriff festgestellt werden. Eine reduzierte funktionelle Schleimhautoberfläche, gemessen anhand einer verminderten Mannitol Absorption und konsekutiv Exkretion im Urin bei Gruppe 2 (p = 0,039), konnte als ein prädiktiver Parameter für früh postoperativ auftretende multiple Organdysfunktionen identifiziert werden (p = 0,078; OR = 0,636). Die Inzidenz multipler Organdysfunktionen postoperativ ist außerdem mit einer präoperativ erhöhten TNF-α-Konzentration (p = 0,046) und einer erhöhten IL-10-Konzentration am ersten postoperativen Tag (p = 0,003) assoziiert. Weiterhin zeigte sich, dass ein Anstieg des Zytokins IL-10, bei gleichzeitiger Abnahme des Zytokins IL-6, am ersten postoperativen Tag mit einem vermehrten Auftreten eines postoperativen MODS in Zusammenhang stehen (p = 0,001). Die IL-6/IL-10 Ratio ist ebenfalls als prädiktiver Marker hinsichtlich der Entwicklung multipler Organdysfunktionen innerhalb der ersten 24 Stunden postoperativ nutzbar (p = 0,027; OR = 0,441). Schlussfolgerung Eine verminderte präoperative funktionelle Schleimhautoberfläche und die vermehrte Produktion von IL-10 im Verhältnis zu IL-6 waren in unserem Patientenkollektiv prädiktiv für ein MODS nach normothermen Kardio-Pulmonalem-Bypass. Es sollten weitere Outcome-Studien durchgeführt werden um die Rolle des Gastrointestinaltraktes bei kritisch kranken Patienten zu untersuchen.

Introduction An excessive inflammatory response, as occurs for example after cardiac surgery is considered to be one of the causes for the occurrence of a multiple organ dysfunction syndrome. An impaired gastrointestinal barrier function with consequent bacterial translocation and endotoxemia can be associated with such excessive inflammation. We investigated the relationship between the sequential degradation of the gastrointestinal tract, the inflammatory status and the risk of developing a multiple organ dysfunction within the first 24 hours after cardiopulmonary bypass. Methods In the present prospective observational clinical study 73 patients undergoing elective cardiac surgery were included. After the implementation of standardized preoperative oral inert-sugar tests (sucrose, lactulose, mannitol, sucralose), the permeability and functionality of the GIT in different sections could be judged by the excretion of these molecules. By enzyme-linked immunosorbent assay, the plasma levels of interleukin-6, interleukin-10 and tumor necrosis factor-alpha were determined as a marker of the inflammatory state. The patients were postoperatively evaluated by standardized clinical assessment criteria and divided into two groups, with group 1 (n = 63) with one or no organ dysfunction and in group 2 (n = 10) with multiple organ dysfunction within the first 24 hours postoperatively. Results In this study, no effect of preoperative gastrointestinal permeability on the development of multiple organ dysfunction 24 hours after cardiac surgery was observed. A reduced functional mucosal surface, measured by a decreased mannitol absorption and consecutive excretion in urine in group 2 (p = 0.039), could be identified as a predictive parameter for early postoperative multiple organ dysfunction (p = 0.078, OR = 0.636). The incidence of postoperative multiple organ dysfunction is also associated with a higher preoperative TNF-α concentration (p = 0.046) and increased IL-10 concentration on the first postoperative day (p = 0.003). Furthermore, the increase of IL-10, with a simultaneous decrease of IL-6, on the first postoperative day was associated with an increased incidence of postoperative MODS (p = 0.001). The IL-6/IL-10 ratio can also be used as a predictive marker for postoperative multiple organ dysfunction within the first 24 hours (p = 0.027, OR = 0.441). Conclusion In our patients a lack of preoperative functional mucosal surface and overproduction of IL-10 compared to IL-6 are predictors of MODS after cardiac surgery. Further outcome studies should be performed to investigate the role of the GIT in critically ill patients.