Serielle Messung der Plasmacholinkonzentration bei Patienten nach kardiopulmonaler Reanimation unter besonderer Berücksichtigung der milden therapeutischen Hypothermie

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde Plasmacholin (PLCHO) als möglicher zerebraler Biomarker nach kardiopulmonaler Reanimation untersucht. Seit Einführung der milden therapeutischen Hypothermie (MTH) sind die etablierten Biomarker hinsichtlich der Prädiktion des zu erwartenden neurologischen Ergebnisses nicht mehr ausreichend zuverlässig. Cholin erwies sich in experimentellen Studien als Hypoxiemarker, da es aus den Zellmembranen nekrotischer und apoptotischer Zellen freigesetzt wird. In Form von Phosphatidylcholin ist es in den Membranen aller Zellen des Körpers vorhanden und kann für diesen und andere Zwecke vom Organismus nicht in ausreichender Menge de novo synthetisiert werden. Es ist deshalb ein essentieller Nahrungsbestandteil. In der Studie erfolgte die serielle Messung von Plasmaproben mittels einer Normalphasen - Hochleistungsflüssigchromatografie gekoppelt an ein Triple - Quadrupol - Massenspektrometer. Die Kopplung wurde durch Elektrospray Ionisation erreicht. 16 Blutproben wurden über den Zeitraum einer Woche je Patient akquiriert, um die Kinetik des Cholins bestimmen zu können. Die initialen Abnahmen erfolgten dreißigminütig mit fortlaufender Vergrößerung der Intervalle, da Cholin eine kurze Halbwertszeit von circa 10 Minuten aufweist. Parallel erfassten wir den Verlauf der Köpertemperatur, das Alter, das Geschlecht, den initialen Rhythmus, die verabreichte Adrenalindosis, die Dauer der Reanimation, die Respiratorstunden, den APACHE II Score, die NSE an Tag 3, die Aufenthaltsdauer, den Ort der Reanimation sowie das neurologische Ergebnis bei Entlassung mit Hilfe der „Cerebral Performance Category“ (CPC), um das Patientenkollektiv zu charakterisieren. Aus dem Gesamtkollektiv von 26 Patienten wurden 20 Patienten ausgewählt und anhand des neurologischen Ergebnisses in zwei Gruppen geteilt (Gruppe 1: gutes Ergebnis, n=8, CPC 1-2; Gruppe 2: schlechtes Ergebnis, n=12, CPC 3-5). Fast alle Patienten wiesen erhöhte Cholinkonzentrationen bei Aufnahme auf. Patienten mit schlechtem neurologischem Ergebnis (Gruppe 2) hatten initial höhere Plasmacholinkonzentrationen als Gruppe 1. Der Unterschied zwischen beiden Gruppen war statistisch nicht signifikant. Die Plasmakonzentrationen näherten sich im Verlauf zwischen beiden Gruppen an. Daher war eine Outcomeprädiktion mittels Cholin nicht möglich. Es kam bei allen Patienten zu einem signifikanten Abfall der Konzentration unter die 5. Perzentile des Referenzbereichs 48-96 Stunden nach Reanimation (p=0,001), gefolgt von einem signifikanten Wiederanstieg (p=0,002). Diese niedrigen Konzentrationen könnten durch metabolische Veränderungen im Rahmen der MTH bedingt sein, da Cholin enzymatisch freigesetzt wird. Es bestand jedoch keine enge zeitliche Korrelation zur Veränderung der Körpertemperatur unter MTH, sodass eine Kausalität diesbezüglich nicht belegt werden kann. Eine niedrige Plasmacholinkonzentration könnte auch für ein Cholindefizit während der Zellregeneration nach Reanimation sprechen. Eine Untersuchung zur Cholinsubstitution nach Reanimation könnte daher sinnvoll sein, um ein mögliches Cholindefizit zu bekämpfen, die Zellerneuerung zu fördern und so das neurologische Ergebnis zu verbessern.

We studied the kinetics of plasma choline (PLCHO) in patients after cardiac arrest undergoing mild therapeutic hypothermia (MTH). PLCHO has been investigated as a marker for global tissue ischemia in several studies. In addition to that choline is an essential nutrient for humans because its de novo synthesis is insufficient to cover the human body’s needs. It is necessary for correct neuronal development and it is an essential part of all cell membranes. We used high-performance-liquid-chromatography in combination with mass spectrometry to determine the PLCHO levels. 26 patients were primarily enrolled in the study. 20 patients were used for PLCHO analyses and separated into two groups according to their neurological outcome (group 1: good recovery, cerebral performance category (CPC) 1-2, n=8; group 2: bad outcome, CPC 3-5, n=12). 16 blood samples have been collected throughout the course of one week. At the beginning of the study samples were collected every 30 minutes due to choline's short half-life. The intervals have been enlarged consecutively reaching one sample per day after the second day of the study for the rest of the week. Most of the patients showed elevated choline levels on admission. Group 2 patients showed slightly higher PLCHO levels. 48 hours after the resuscitation the PLCHO levels had decreased to subnormal concentrations (< 5 µmol/L) in all patients and stayed low until 96 hours after resuscitation. The decrease was statistically significant (p=0,001). At the end of the study the patients had reached normal PLCHO concentrations again due to a significant increase (p=0,002). Metabolic changes during MTH might be a possible reason for the low PLCHO levels seen throughout the study because PLCHO is released enzymatically. On the other hand there was no close time correlation between the PLCHO changes and changes in body temperature during MTH. That is why MTH does not seem to be the main cause of changes in PLCHO levels. Low levels in PLCHO could also be a result of choline deficiency during neuronal regeneration after cardiac arrest and hypoxia. Choline is essentially needed to form new cell membranes so additional choline administration could help to facilitate cell regeneration and improve neurological outcome after cardiac arrest. Further investigations are necessary to prove this hypothesis.