Das akute Lungenversagen des Erwachsenen (acute respiratory distress sydnrome, ARDS) hat trotz über 50jähriger Erforschung eine anhaltend hohe Mortalität.
Die in dieser Habilitationsschrift vorgestellten Arbeiten untersuchten spezifische Fragestellungen zur Organdysfunktion und Anwendung extrakorporaler Organersatzverfahren im ARDS durch Anpassung bestehender experimenteller Modelle.
Nach Etablierung eines Modells prolongierter stabiler gemischter Azidämie und Hypoxämie ohne Induktion einer weiteren Pathologie gelang der experimentelle Nachweis, dass selbst eine kurzzeitige Exposition gegenüber einer Azidämie von nur wenigen Stunden in histologisch nachweisbaren Nierenschäden resultieren kann. Die zusätzliche Exposition gegenüber einer Hypoxämie verstärkte die beobachteten zellulären Schäden. Der Einfluss einer mögliche Inflammationsreaktion auf die Induktion der Azidämie wurde dabei durch u.a. umfangreiche immunhistochemische Analysen der Nieren bestmöglich ausgeschlossen. Die Ergebnisse der Experimente unterstützen die Hypothese, dass energieaufwendige renale Mechanismen der Protonenexkretion ursächlich für die Nierenschäden waren und wahrscheinlich zumindest ein Teil der komplexen Pathogenese des akuten Nierenversagens von kritisch Erkrankten darstellen.
Die Anpassung des Surfactantdepletionsmodells ermöglichte die Untersuchung der Validität thermodilutionsbasierter Messungen des Herzzeitvolumens während der Anwendung einer veno-venösen extrakoroporalen Membranoxygenierung (V-V ECMO). Die Ergebnisse demonstrierten zusammengefasst, dass thermodilutionsbasierte Messungen des HZV während einer V-V ECMO-Therapie nicht valide sind und um mehrere Liter pro Minute vom aortal gemessenen HZV abweichen können. Die Größe des Fehlers nahm dabei mit der Höhe der Rezirkulationsfraktion des extrakorporalen Blutflusses zu.
Auf Grund der steigenden Zahl mit ECMO therapierter ARDS-Erkrankter während der Covid-19 Pandemie untersuchte die letzte Arbeit der Habilitationsschrift den Zusammenhang zwischen der ECMO-Therapiedauer und dem intensivstationären Überleben von ARDS-Erkrankten mit Covid-19-Pneumonie. Die vorläufig ausgewerteten Daten einer laufenden Observationsstudie legten dabei nahe, dass ARDS-Erkrankte mit Covid-19-Pneumonie eine deutlich längere Unterstützung mit einer V-V ECMO benötigten als ARDS-Erkrankte, die das Lungenversagen auf Grundlage einer anderen Ätiologie erworben hatten, um von der ECMO-Behandlung zu profitieren.
The acute respiratory distress syndrome (ARDS) has a persistently high mortality despite over 50 years of research.
The work presented in this habilitation thesis investigated specific questions on organ dysfunction and the use of extracorporeal organ replacement therapies in ARDS by adapting existing experimental models.
After establishing a model of prolonged stable mixed acidemia and hypoxemia without induction of a further pathology, experimental evidence was obtained that even short-term exposure to acidemia of only a few hours can result in histologically detectable renal damage. The additional exposure to hypoxemia intensified the observed cellular damage. The influence of a possible inflammatory reaction due to the induction of acidemia was excluded as far as possible by, among other things, extensive immunohistochemical analyses of the kidneys. The results of the experiments support the hypothesis that energy-consuming renal mechanisms of proton excretion were the cause of the renal damage and probably represent at least part of the complex pathogenesis of acute renal failure in critically ill patients.
The adaptation of the surfactant depletion model enabled the investigation of the validity of thermodilution-based measurements of cardiac output during the application of veno-venous extracorporeal membrane oxygenation (V-V ECMO). In summary, the results demonstrated that thermodilution-based measurements of cardiac output during V-V ECMO therapy are not valid and can deviate by several liters per minute from aortically measured cardiac output. The magnitude of the error increased with the level of the recirculation fraction of the extracorporeal blood flow.
Due to the increasing number of ARDS patients treated with ECMO during the Covid-19 pandemic, the last work of the habilitation thesis investigated the relationship between the duration of ECMO therapy and the intensive care unit survival of ARDS patients with Covid-19 pneumonia. The preliminarily analyzed data from an ongoing observational study suggested that ARDS patients with Covid-19 pneumonia required significantly longer support with V-V ECMO than ARDS patients who had acquired respiratory failure due to another etiology in order to benefit from ECMO treatment.
