Der Einfluss von alveolarer Hyperoxygenierung, inhalativem Stickoxid und intravenösem Sildenafil auf die zerebrale Oxygenierung bei Patienten mit pulmonalarterieller Hypertonie nach kardiochirurgischen Operationen: eine Nahinfrarotspektroskopiestudie

Abstract

Inhalatives Stickoxid (iNO) und der PDE-5-Inhibitor Sildenafil bewirken als pulmonale Vasodilatatoren eine effektive Reduktion des pulmonalvaskulären Widerstandes und des pulmonalarteriellen Drucks und werden zunehmend zur Therapie postoperativer pulmonalhypertensiver Krisen eingesetzt. Da NO in weitem Ausmaß an der physiologischen Regulation der zerebralen Gefäße beteiligt ist und auch die PDE-5 in zerebralen Arterien nachgewiesen werden konnte, wäre ein Einfluss der beiden Medikamente auf die zerebrale Hämodynamik denkbar. Klinische Studien diesbezüglich sind selten und liefern widersprüchliche Ergebnisse, sind aber angesichts der steigenden therapeutischen Wichtigkeit der beiden Medikamente von großer klinischer Bedeutung. Methodik: Mithilfe der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) untersuchten wir den Einfluss von iNO und intravenösem Sildenafil auf die zerebrale Oxygenierung bei 14 Patienten (mittleres Alter 4,3 ± 2,0 Monate, mittleres Gewicht 4,9 ± 0,9 kg) mit postoperativer pulmonalarterieller Hypertonie nach operativer Korrektur eines angeborenen Shuntvitiums. Die Veränderungen der zerebralen Parameter (oxygeniertes Hämoglobin (O2Hb), desoxygeniertes Hämoglobin (HHb), Gesamthämoglobin (tHb) und Tissue Oxygenation Index (TOI)) wurden während acht Teststufen, in denen 65%iger Sauerstoff, 20 ppm iNO und intravenöses Sildenafil in drei ansteigenden Dosierungen (0,025 mg/kg; 0,1 mg/kg; 0,25 mg/kg) appliziert wurden, gemessen. Ergebnisse: Während der alleinigen Sauerstoffapplikation stiegen das O2Hb und der TOI als Ausdruck der gesteigerten Blutoxygenierung initial an. Der im Verlauf der Teststufe einsetzende Abfall der beiden Parameter ist möglicherweise Ausdruck einer hyperoxiebedingten zerebralen Vasokonstriktion, wobei das Ausmaß der gesteigerten Oxygenierung diese zu Beginn der Sauerstoffapplikation wahrscheinlich überstiegen hat. Die gemeinsame Inhalation von 65%igem Sauerstoff und 20 ppm Stickoxid bewirkte nur minimale Veränderungen, wobei gegen Ende der Teststufe ein Anstieg aller zerebralen Parameter beobachtet werden konnte, was durch eine im Verlauf der iNO-Applikation einsetzende Vasodilatation der kleinen venösen Gefäße erklärt werden könnte. Die Applikation von intravenösem Sildenafil führte in allen drei Dosierungsstufen zu einem initialen Anstieg des O2Hb, des tHb und des TOI, im weiteren Verlauf der Teststufen fielen die Parameter jeweils wieder ab. Die beobachteten Veränderungen sprechen am ehesten für eine direkte gefäßerweiternde Wirkung von Sildenafil an den Zerebralarterien. Diese waren reversibel und bereits zum Ende der Sildenafilapplikation – bei noch wirkendem Medikament – nicht mehr nachweisbar. Schlussfolgerung: Sowohl inhalatives Stickoxid als auch intravenöses Sildenafil scheinen eine direkte Wirkung auf die zerebralen Gefäße zu haben. Da die mithilfe der NIRS gemessenen Veränderungen der zerebralen Oxygenierung jedoch alle sehr gering ausgeprägt und unmittelbar reversibel waren, erscheint eine klinische Relevanz sehr unwahrscheinlich.

Inhaled nitric oxide (iNO) and the PDE 5 inhibitor sildenafil have been shown to be effective pulmonary vasodilators and are increasingly used in patients with pulmonary hypertension. Their effects on the cerebral circulation are unclear and have not yet been described. Methods: We investigated the effect of inhaled nitric oxide and intravenous sildenafil treatment on cerebral oxygenation in 14 children (median age 4.3 ± 2.0 months, median weight 4.9 ± 0.9 kg) with elevated pulmonary vascular resistance due to congenital heart defects after cardiac surgery using near-infrared spectroscopy (NIRS). Changes of cerebral parameters (oxygenated hemoglobin (O2Hb), deoxygenated hemoglobin (HHb), total hemoglobin (tHb) und tissue oxygenation index (TOI)) were measured during eight steps including the application of oxygen (FiO2 0.65), iNO (20 ppm) and intravenous sildenafil. Sildenafil was administered in three steps of 15 min each with cumulative doses of 0.025, 0.1, and 0.25 mg/kg. Results: During alveolar hyperoxygenation an initial increase of O2Hb and TOI due to the elevated blood oxygenation was observed. The following decrease of the two parameters is possibly the effect of a hyperoxia caused cerebral vasoconstriction. During inhalation of nitric oxide only minimal changes of cerebral hemodynamics could be observed. All cerebral parameters tended to increase towards the end of the step, which could be explained by a vasodilation of small venous vessels. A significant increase in O2Hb, tHb and TOI at the beginning of i.v. sildenafil administration was observed in all three dosage steps indicating a direct vasodilating effect of sildenafil on cerebral arteries. Conclusion: Both iNO and intravenous sildenafil might have a direct effect on the cerebral vessels. As the changes of cerebral hemodynamics measured by NIRS were all very small and reversible, clinical significance seems to be unlikely.