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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001345-1

Vergleich des Einflusses verschiedener Hydroxyethylstärke-Lösungen auf die intestinale Mikrozirkulation bei experimenteller Endotoxinämie

  • Die Sepsis geht auch heute noch mit einer hohen Letalität einher und stellt besonders im ökonomischen Bereich große Anforderungen an die Intensivstationen in unseren Krankenhäusern. Die Volumensubstitution gilt als eine der Säulen in der Therapie der Sepsis, jedoch ist der Einsatz von kolloidalen Lösungsmitteln wie der Hydroxyethylstärke (HAES) umstritten. Wir untersuchten die Auswirkungen unterschiedlicher HAES-Lösungen auf die intestinale Mikrozirkulation bei experimenteller Endotoxinämie. Durch Applikation von LPS induzierten wir ein sepsisähnliches Krankheitsbild und beurteilten unter Zuhilfenahme der Fluoreszenzmikroskopie intravital die intestinale Leukozytenadhärenz und Kapillarperfusion. Ebenso evaluierten wir die Konzentrationen einiger Zytokine mittels der FACS-Analyse und bestimmten Parameter der Makrohämodynamik sowie Blutgase. Wir untersuchten sieben Gruppen mit jeweils 10 Tieren (Lewis Ratten): Kontrollgruppe (16ml/kg Ringer Laktat), endotoxinämische Kontrollgruppe (Lipopolysaccharid (LPS) 5mg/kg + 16ml/kg Ringer Laktat), LPS + 64ml/kg Ringer Laktat, LPS + 64ml/kg Jonosteril®, LPS + 16ml/kg 6% HAES (200/0.5), LPS + 16ml/kg 6% Voluven® (130/0.4), LPS + 16ml/kg 6% Volulyte® (130/0.4; in balancierter Elektrolytlösung). Die Intravitalmikroskopie der intestinalen Mikrozirkulation wurde zwei Stunden nach Induktion der Endotoxinämie durchgeführt. Der mittlere arterielle Blutdruck und die Herzfrequenz sanken in allen Gruppen kurz nach LPS-Applikation, stiegen danach an und zeigten im Versuchsablauf innerhalb der Behandlungsgruppen keine signifikanten Unterschiede. Es herrschten daher für alle Gruppen gleiche makrohämodynamische Konditionen zum Zeitpunkt der Intravitalmikroskopie. In den Venolen 1. Grades ließ sich die dauerhafte Leukozytenadhärenz durch Ringer Laktat 64ml, Jonosteril, HAES 6%, Voluven® und Volulyte® signifikant verringern. Die deutlichste Reduzierung der festen Leukozytenadhärenz manifestierte sich in der HAES 6%-Gruppe in der, gegenüber der Gruppe mit inadäquater Volumensubstitution mit 16ml Ringer Laktat, eine 30%-ige Reduktion erzielt wurde. In den Venolen mit geringerem Durchmesser (V3) zeigten sich für fest und temporär adhärente Leukozyten keine signifikanten Unterschiede zwischen den kristalloiden und kolloidalen Lösungen. In der Endotoxinämie fiel bei inadäquater Volumensubstitution mit Ringer Laktat 16ml eine Reduzierung der funktionellen Kapillardichte und eine Erhöhung der Anzahl dysfunktioneller Kapillaren in der Lamina muscularis longitudinalis et circularis auf. Es zeigte sich sowohl durch den Einsatz von Hydroxyethylstärke als auch von Kristalloiden eine Verbesserung der Mikrozirkulation in diesen beiden Schichten im Vergleich zur 16ml Ringer Laktat-Gruppe. Die FCD-Werte der Lamina muscularis circularis wurden mittels adäquater Volumensubstitution signifikant verbessert und auf Kontrollgruppen-Niveau angehoben, was einer Erhöhung der FCD um 25% entspricht. Einen signifikanten Unterschied zwischen den HAES-Lösungen konnten wir nicht finden. Der Vergleich der Blutgase zeigte keine Disparitäten zwischen den kristalloiden und kolloidalen Lösungen sowie zwischen den einzelnen HAES-Lösungen. Lediglich der pO2-Wert fiel in der HAES 6%-Gruppe signifikant höher aus als in den restlichen Gruppen. Während der Sepsis wird das Immunsystem aktiviert und die involvierten Zellen schütten Mediatoren aus, um Signalkaskaden zu regulieren. Wir evaluierten die Zytokine TNF-α, IL-1α, MCP-1, IFN-γ und GM-CSF. Es fanden sich Erhöhungen der Konzentrationen aller genannten Zytokine nach LPS-Applikation. HAES-Lösungen vermochten lediglich die Spiegel von MCP-1 signifikant gegenüber den kristalloiden Lösungen zu senken. Bei den restlichen Zytokinen verhielt es sich hingegen entgegengesetzt und unter Applikation von HAES-Lösungen zeigten sich signifikant höhere Werte von TNF-α, IL-1α, IFN-γ und GM-CSF als in den Kristalloid-Gruppen. Der Einfluss von Hydroxyethylstärke auf diese Mediatoren wird konträr beschrieben und bedarf weiterer Untersuchungen. Insgesamt ist festzuhalten, dass HAES in der Lage ist, die Leukozytenaktivierung zu reduzieren und die intestinale Perfusion zu verbessern und zeigte damit in einem Kurzzeitmodell positive Auswirkungen auf die intestinale Mikrozirkulation. Signifikante Unterschiede zwischen unterschiedlichen HAES-Lösungen konnten wir nicht finden.
  • The central subject of our research was sepsis, a disease that is still accompanied with a high lethality. One of the most important therapy goals is volume substitution, but it still remains unclear whether crystalloids or colloids are the solution of choice. In our research we investigated the effects of new hydroxyethyl starch (HES) solutions on the intestinal microcirculation during experimental endotoxemia. By intravital fluorescence microscopy we examined the intestinal leukocyte adherence and functional capillary density (FCD). Furthermore, we determined the concentration of different cytokines as well as parameters of the macrohemodynamic and blood gases. We studied seven groups of animals (Lewis rats, n=10 per group): healthy controls (fluid therapy: 16ml/kg Ringer’s lactate), endotoxemic control animals (5mg/kg lipopolysaccharide (LPS) + 16ml/kg Ringer’s lactate), LPS + 64ml/kg Ringer’s lactate, LPS + 64 ml/kg Jonosteril®, LPS + 16 ml/kg starch 6% HES (200/0.5), LPS + 16ml/kg starch 6% Voluven® (130/0.4), LPS + 16ml/kg starch 6% Volulyte® (130/0.4; balanced electrolyte composition). Intravital microscopy of the intestinal microcirculation was performed following 2 hours of endotoxemia in all animals. After LPS application mean arterial pressure and heart rate sank in all groups and increased after volume substitution and showed no significant differences between the treated groups. At the time point of intravital microscopy, macrohemodynamic conditions for all groups were alike. We found a significant reduction of firm adherent leucocytes in the submucosal collecting venules (V1) by the use of Ringers lactate 64ml, Jonosteril, HES 6%, Voluven® und Volulyte®. In comparison to the Ringers lactate 16ml group with an inadequate volume resuscitation, we documented a reduction of 30% in the HES 6% group. However, in the postcapillary venules (V3) there was no significant difference neither in firm nor temporary adherent leucocytes between crystalloids and colloids solutions. During endotoxemia we saw a reduction of functional capillary density and an increased number of dysfunctional capillaries in the lamina muscularis longitudinalis et circularis in the Ringer's lactate 16ml group. By the use of hydroxyethyl starch as well as crystalloids there was an improved microcirculation in these two layers compared to 16ml Ringers lactate group. The FCD of muscularis circularis was significantly enhanced by adequate fluid resuscitation to control group level, which represents an increase of 25%. We found no significant difference between the different HES solutions. By comparing the blood gases we saw no differences between crystalloid and the HES solutions. Only the pO2 showed a significant increase in the HES 6% group compared to the other groups. Furthermore, we evaluated the concentration of the cytokines TNF-α, IL-1α, MCP-1, IFN-γ und GM-CSF. There was an obvious increase in the concentration of all cytokines after LPS application. HES solutions were able to reduce the concentration of MCP-1, while we detected an increase in the concentration of the remaining cytokines by the use of HES. In literature the influence of hydroxyethyl starch on these mediators is described contradictory and requires further investigation. Overall, it is to be noted that HES is able to reduce the leukocyte activation and improve intestinal perfusion and in a short-term experiment showed positive effects on the intestinal microcirculation. No significant differences were detected between the newer HES solutions.

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Metadaten
Author: Ulrike Stitz, Elsie Jordan Pfeifer
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001345-1
Title Additional (English):Comparison of the influence of different hydroxyethyl starch solutions on intestinal microcirculation in experimental endotoxemia
Advisor:Prof. Dr. Christian Lehmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/12/19
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2012/11/19
Release Date:2012/12/19
GND Keyword:Endotoxin, Hydroxyethylstärke, Sepsis, Tierversuch, Volumensubstitution
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit