Einfluss von N-Acetylcystein auf den Blutfluss im Hepatosplanchnikusgebiet während des normothermen, nicht-pulsatilen kardiopulmonalen Bypasses bei herzchirurgischen Klappenpatienten

Abstract

Fragestellung und Ziel: Lässt sich durch die perioperative Gabe von N-Acetylcystein (NAC) eine Verbesserung des hepatosplanchnischen Blutfluss und der systemischen und hepatosplanchnischen Sauerstoffbilanz während des normothermen, nicht-pulsatilem kardiopulmonalen Bypass (CPB) bei herzchirurgischen Klappenpatienten erzielen? NAC als Sulfhydril- Gruppendonator, der das körpereigene Glutathionsystem unterstützt, könnte das Risiko einer Entstehung eines Sytemic inflammatory response syndroms (SIRS) nach normothermen CPB minimieren. Wir untersuchten den hepatosplanchnischen Blutfluss (HBF), das Sauerstoffangebot und den Sauerstoffverbrauch, die systemische und splanchnische Sauerstoffextraktion und schliesslich die arteriogemischtvenösen und arteriohepatischen Energiedilutionsgradienten (nach Rakitzis) anhand derer die Qualität eines Kreislaufes chemisch dargestellt werden kann. Methodik: Es nahmen insgesamt 21 Patienten, die in eine Placebo (n= 11) und in eine NAC (n=10) Gruppe doppelblind randomisiert wurden, teil. Zu vier Messzeitpunkten (T1= vor CBP, T2= unter CPB, T3= 2h nach Aufnahme auf die Intensivstation (ITS), T4= 7 h nach Aufnahme auf die ITS), wurden arterielle, gemischtvenöse und hepatovenöse Blutproben synchron entnommen. Die Bestimmung des HBF erfolgte mittels der Methode der kontinuierlichen Infusion von Indocyanin-Grün (ICG). Zudem wurden die arteriogemischtvenösen und arteriohepatischen Energiedilutionsgradienten berechnet. Ergebnisse: In beiden Gruppen stieg der HBF gleichsinnig mit dem Herzindex (CI) unter CPB signifikant an und blieb im postoperativen Verlauf erhöht (HBF der Placebo- Gruppe von 0,6 über 0,9 auf 0,7 l/min/m², gegenüber NAC 0,47 über 0,65 auf 0,64 l/min/m²). Das Sauerstoffangebot in systemischen Kreislauf blieb in beiden Gruppen zu allen vier Messzeitpunkten konstant (Messungen zwischen 294 und 359 ml/min/m² ohne signifikante Unterschiede). Der systemische Sauerstoffverbrauch zeigte in der Placebo-Gruppe einen deutlichen Abfall von 102 auf 90ml/min/m² und in der NAC Gruppe von 102 auf 81ml/min/m², in beiden Gruppen gibt es im weiteren postoperativen Verlauf wieder ansteigende Sauerstoffsverbrauchswerte, die in der NAC-Gruppe einer Signifikanz unterliegen (p= 0,028). Die systemische Sauerstoffextraktion stieg in beiden Gruppen nach einem leichten Abfall unter der CPB postoperativ signifikant an (in der Placebogruppe von 21 auf 35%; p=0,005 versus von 22% auf 36% in der NAC-Gruppe; p= 0,047). Die splanchnische Sauerstoffextraktion der NAC-Gruppe war 2h nach ITS-Aufnahme deutlich (p=0,012) über den Werten der Placebo-Gruppe (52 versus 73%). In der NAC-Gruppe fiel der arteriogemischtvenöse Energiedilutionsgradient im Verlauf ab (initial 35cal/mol auf 28 cal/mol zu T4; p= 0,022), jedoch ohne signifikanten Gruppenunterschied. In der Placebogruppe stieg der arteriohepatovenöse Energiedilutionsgradient zum Messzeitpunkt T4 über den Ausgangswerten (37 auf 47 cal/mol), während die Werte in der NAC Gruppe zum Schluss unter den Ausgangswerten lagen (54 auf 47 cal/mol), ohne jede statistische Relevanz. Diskussion: Es gibt keine intra- und postoperative Veränderung des hepatosplanchnischen Blutflusses. Das systemische Sauerstoffangebot blieb während und nach normothermen, nicht- pulsatilen CBP bei allen Patienten konstant. Postoperativ kommt es zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch im Zuge einer inflammatorischen Antwort auf den CPB. NAC zeigte hierbei keinen Einfluss. Die arteriogemischtvenösen und –hepatischen Energiedilutionsgradienten deuteten in klinischen Verlauf aller Patienten auf stabile zirkulatorische Verhältnisse hin. Insgesamt liegen keine Hinweise vor, das NAC relevanten Einfluss auf den Blutfluss oder den Sauerstoffverbrauch im Hepatosplanchnikusgebiet während des normothermen, nichtpulsatilem Bypass bei herzchirurgischen Klappenpatienten hat.

Objective: Is there a benefit for the splanchnic blood-flow and systemic and hepatic oxygen transport using N-acetylcysteine (NAC) by patients undergoing cardiac valve replacement surgery under normothermic, non-pulsatile cardiopulmonary bypass (CPB)? NAC as a sulfhydrildonator supporting the body`s defences based on the Glutathion system should reduce the high risk of developing a systemic-inflammatory-response-syndrom (SIRS) following normothermic CPB. We studied the hepatic blood flow, oxygen delivery and consumption, systemic and splanchnic oxygen-extraction. Additionally we studied the free energy gradients between mixed venous and arterial as well as between hepatic venous and arterial blood samples (using the method of Rakitzis), presenting chemical parameters for the quality of circulation. Methods: The study was prospective, randomized and double-blind. We examined 21 patients, one placebogroup containing 11 patients and one group with10 patients, who received NAC preoperative. Arterial, mixed venous and hepato- venous blood samples were taken synchronously after induction anesthesia (preCPB), during CPB, and 2 and 7 h after admission to the intensive care unit (ICU+2, ICU+7). The splanchnic (=hepatic) blood-flow (HBF) was measured by the constant infusion of indocyanin-green (ICG) using a hepatic-venous catheter. Free energy change gradients between mixed venous and arterial (-∆∆ G(v-a)) und hepatic-venous and arterial (-∆∆ G(hv-a)) compartiments were calculated. Measurements and Results: Cardiac Index (CI) increased significantly in both groups during CPB and remained high thereafter (HBF in the placebogroup: from 0,6 via 0,9 to 0,7 l/min/m², versus NAC-Group from 0,47 via 0,65 to 0,64 l/min/m²). The systemic oxygen delivery remained constant to all measurement points (between 294-359 l/min/m without statistical significance). The systemic oxygen consumption decreased in the Placebo-group from 102 to 90 and in NAC-group from 102 to 81 l/min/m², in both groups the oxygen consumption decreased furthermore, in the NAC-group even significantly (p= 0,028). In both groups the systemic oxygen-extraction increased under CPB, but decreased significantly after CPB (from 21 to 35% in placebogroup; p= 0,005 versus 22 to 36% in NAC-group; p= 0,047). 2 h after ICU admission the splanchnic oxygen- extraction of the NAC-group was clearly higher (p=0,012) compared to the placebogroup (52 versus 73%). In the NAC-group free energy gradients between mixed venous and arterial increased time dependent however without significantly difference between the groups (initially 35 cal/mol to 28 cal/mol to ICU+7; p= 0,022). 4h after ICU admission the free energy gradients between hepatic venous and arterial increased in comparison with preCPB measurements in placebogroup (from 37 to 47 cal/mol) while the values in the NAC-group finally decreased (54 to 47 cal/mol), once again without significance. Discussion: There is no change of hepatic blood flow intra- or postoperative. In all patients the systemic oxygen delivery while CPB stayed constant. Postoperative we observed higher oxygen consumption as an inflammatory answer to CPB. There was no impact by the use of NAC. The free energy gradients between mixed venous and arterial as well as between hepatic venous and arterial indicated stable circulatory parameters during clinical progress. Altogether there is no evidence that using NAC has a relevant impact on splanchnic blood-flow or oxygen consumption during normothermic, non- pulsatile cardiopulmonary bypass by patients undergoing cardiac valve replacement surgery.