Hepatikus-Splanchnikus-Perfusion und Funktion: Relevanz auf postoperative Organ-Dysfunktionen nach nonpulsatilem, normothermem Kardio-Pulmonalem Bypass

Abstract

Zusammenfassung Das Perfusionsverfahren des Kardio-Pulmonale Bypass (CPB) hinsichtlich Temperatur oder Flussmuster hat wesentlichen Einfluss auf pathophysiologische Veränderungen der Hepatikus-Splanchnikus-Region nach dem Herzchirurgischen Eingriff. Der normotherme CPB birgt im Vergleich zum hypothermen CPB den Vorteil in sich, dass die Perfusionsveränderungen während und nach CPB nur sehr eingeschränkt durch Ereignisse der körpereigenen Thermogegenregulation beeinflusst werden. Die vorliegenden, durchweg am non-pulsatilen, normothermen CPB durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass der Blutfluss in der Hepatikus- Splanchnikus-Region während und nach CPB weder absolut noch im Verhältnis zum systemischen Blutfluss eingeschränkt ist. Eine erhöhte Sauerstoffextraktion aufgrund eines steigenden Sauerstoffverbrauches lässt sich in der Hepatikus- Splanchnikus-Region schon während CPB beobachten. Bezogen auf den Systemkreislauf wird diese Beobachtung erst nach dem CPB gemacht. Der fallende respiratorische Quotient und der fallende splanchnische Energiedilutionsgradient (nach dem Prinzip von Gibbs und Helmholz berechnet aus der freiwerdenden Energie der Reaktionen der Partner H+ und CO2 zwischen dem arteriellen und hepatovenösen Kompartiment) weisen eher auf ein primär inflammatorisches Geschehen während CPB, beginnend in der Hepatikus- Splanchnikus-Region, als auf eine Minderperfusion hin. Unter der Infusion von niedrig-dosiertem Epoprostenol, welches vasodilatierend und zugleich antiinflammatorisch wirkt, ist die erhöhte hepatosplanchnische Sauerstoffextraktion während CPB nicht mehr nachweisbar. Die systemischen Energiedilutionsgradienten lagen vor, während und nach dem CPB stets unter den splanchnischen Gradienten. Aufgrund der erhöhten Sauerstoffausschöpfung und aufgrund der erhöhten Energiedilutionsgradienten kommt der Hepatikus- Splanchnikus-Region eine besondere Frühwarnfunktion bei der Beurteilung von Perfusionsstörungen zu. Spezifische hepatozytäre Funktionen, wie die Extraktion von Indozyaningrün (ICG) und die Metabolisierung von Lidocain in Monoethylglycinxylidid (MEGX) sind während bzw. bach CPB nur vorübergehend leicht eingeschränkt. Die Metabolisierung von Laktat ist während und nach normothermen CPB nicht eingeschränkt. Steigende Laktatkonzentrationen nach normothermem CPB ohne begleitende Azidose in Verbindung mit steigenden Glukosekonzentrationen werden als nicht-ischämische Laktatämien interpretiert (B-Typ). Die Barrierefunktion des Gastrointestinaltrakts verändert sich nach dem non-pulsatilem, normothermem CPB. Nach dem operativen Eingriff kommt es maßgeblich zu einem Verlust von funktioneller Mukosaoberfläche, gemessen anhand der renalen Mannitolexkretion nach vorheriger oraler Applikation. Eine Korrelation der erhöhten Permeabilität des Darmes nach dem operativen Eingriff, insbesondere der Permeabilität des Kolons, mit dem postoperativen Verbrauch von Anti-Endotoxin-Antikörpern wird nicht nachgewiesen. Ein Zusammenhang der gestörten Barrierefunktion mit der Entstehung von Multiorgandysfunktionen kann nicht gefunden werden. Die Entstehung von Multiorgandysfunktionen in den ersten 48 Stunden nach non-pulsatilem, normothermem CPB korreliert mit der Dauer des operativen Eingriffes bzw. mit der Dauer des CPB. Der präoperativ bestehende Mangel an funktioneller Mukosaoberfläche zeigte von den untersuchten gastrointestinalen Funktionen als einziger prädiktiven Charakter in Hinblick auf die Entstehung von postoperativen Multiorgandysfunktionen mit protrahierter Behandlung auf der Intensivstation über 48 Stunden. Dieser Parameter sollte für präventive präoperative Ansätze zur Vermeidung von MOD in kontrollierten prospektiven Studien an Risikopatienten näher untersucht werden.

Summary Temperature and kind of flow of cardio-pulmonary-bypass (CPB) have an important impact with regard to pathophysiological changes in the hepatosplanchnic region in humans after cardiac surgery. Compared to hypothermic CPB almost normothermic CPB is favourable with regard to avoidance of chances of perfusion after CPB caused by thermoregulation of the body. All of the presented studies were performed using normothermic CPB. In every study hepatosplanchnic perfusions were not decreased during and following CPB neither compared to baseline values nor to values of systemic blood flow. During CPB hepatosplanchnic oxygen extraction begins to rise due to increased hepatosplanchnic oxygen consumption. In systemic circulation the increase of oxygen extraction or oxygen consumption starts following CPB. Decreasing respiratory quotient and decreasing splanchnic gradients of free energy change (according to the principle of Gibbs and Helmholz calculated by free energy of reaction of H+ and CO2 sen between arterial and venous compartiment) indicate more likely inflammatory reactions during CPB initiating in the hepatosplanchnic area than hypoperfusion. During infusion of Epoprostenol, which has vasodilating and anti-inflammatory properties, elevated oxygen extraction in the hepatosplanchic region on CPB has not observed any more. Systemic gradients of free energy change are allways below splanchnic gradients before, during, and following CPB. Due to increased oxygen extraction and increased gradients of free energy change splanchic region can detect hypoperfusion ealier compared to other regions of the body. During and following normothermic CPB specific hepatocellular functions like extraction of idocyaninegreen (ICG) and metabolisation of lidocaine into monoethylglycinxylidide (MEGX) are temporarily and slightly impared. Lactat metabolism is not reduced during and afer normothermic CPB. Following normothermic CPB increased plasma lactate levels without acidosis but with inparallel increased glucose levels are interpreted as non-ischemic lactatemia (B type). After non-pulsatile and normothermic CPB barrier fuction of the gastrointestinal tract is changing. Following surgery decreased excretion ratio of orally applicated mannitol indicates loss of functional surface of the mucosa. No correlation between increased permeability of the gut in particular of the colon and consumption of endotoxine core antibodies following surgery can be shown. Assocation of impared barrier function of the gut and development of multiple organ dysfunctions can not be detected. There is existing correlation between development of multiple organ dysfunctions in the early 48 hours after non-pulsatile normothermic CPB and duration of surgery respectively duration of CPB. Investigating pre-existing gastrointestinal dysfunction before surgery lack of functional surface of the mucosa is the only predictive parameter with regard to development of multiple organ dysfunctions in the early 48 hours after surgery. Further trials are needed to investigate treatment of decreased functional surface of the mucosa before surgery to prevent high risk patiens from multiple organ dysfunctions after surgery.