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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:9-002799-1

Zum Einfluss der kontrollierten Beatmung auf die intestinale Mikrozirkulation bei Lungenschädigung und Sepsis im Vergleich zur erhaltenen Spontanatmung

  • Mechanische Beatmung als lebensnotwendige intensivmedizinische Maßnahme kann die intestinale Mikrozirkulation schädigen und einen beatmungsassoziierten Lungenschaden verursachen. Der Einfluss von Pressure Support Ventilation (PSV) versus kontrolliert mechanischer Beatmung (CMV) auf die intestinale Mikrozirkulation, den alveolären Lungenschaden, den Gasaustausch und die Zytokinaktivierung in der bronchoalveolären Lavage (BAL) bei experimenteller Sepsis und experimenteller Lungenschädigung wurde untersucht. 60 männliche Sprague-Dawley Ratten wurden je einer Kontrollgruppe, einer Säuregruppe oder einer Sepsisgruppe randomisiert zugeteilt. 15 Stunden vor Beginn der Experimente wurde bei 20 Tieren zur Induktion einer experimentellen Sepsis die Colon Ascendens Stent Peritonitis (CASP) - Operation unter sterilen Bedingungen durchgeführt. 20 Tiere dienten als Kontrolltiere und bei 20 Tieren wurde ein Lungenschaden mittels intratrachealer Applikation von 2,5 ml/kg HCL pH 1,25 induziert. Pro Versuchsreihe wurde je eine Gruppe mit 10 Tieren druckunterstützt (PSV) und die andere Gruppe volumenkontrolliert (CMV) beatmet. Die Hämodynamik und der Gasaustausch wurden überwacht. Mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie im Bereich des terminalen Ileums wurden die Leukozytenadhärenz (n/mm2) und die funktionelle Kapillardichte (mm/mm2) analysiert. Nach der Tötung der Versuchstiere mittels KCl erfolgte die Autopsie mit Entnahme der BAL zur Zytokinbestimmung und Gewinnung von Gewebeproben für die Bestimmung des alveolären Lungenschadens. Bei den CASP-Tieren zeigte sich eine signifikante Einschränkung der intestinalen Mikrozirkulation, jedoch ohne Entwicklung eines indirekten Lungenschadens. Tiere mit Säure-induzierter Lungenschädigung zeigten eine steigende Elastance und einen signifikanten Abfall des Oxygenierungsindex, der jedoch stets bei Werten oberhalb 300 mmHg lag. Trotz der nur milden Reduktion des Oxygenierungsindex bei den Tieren der Säuregruppe kam es zu einer ähnlich ausgeprägten Schädigung der intestinalen Mikrozirkulation wie bei den Sepsistieren. Im Vergleich zur PSV zeigte sich für die CMV ein protektiver Effekt auf das Ventilations-Perfusion-Verhältnis. Bei Tieren der Säuregruppe ließen sich unter kontrollierter Beatmung niedrigere Zytokinkonzentrationen in der bronchoalveolären Lavage nachweisen. Die erhaltene Spontanatmung (PSV) zeigte einen positiven Effekt bezogen auf die Dehnbarkeit des Lungengewebes. Zusätzlich zeigte sich ein Trend zu einer milderen Ausprägung des alveolären Lungenschadens. Verglichen mit CMV, konnte bei Tieren mit PSV eine niedrigere Leukozytenadhärenz und eine bessere funktionelle Kapillardichte in der Intravitalmikroskopie gezeigt werden. Unsere Arbeit konnte einen protektiven Effekt der erhaltenen Spontanatmung (PSV) auf die intestinale Mikrozirkulation nachweisen. Weiterhin zeigte sich, dass bereits ein mildes Aspirationstrauma die intestinale Mikrozirkulation schwerwiegend schädigen kann, was den Stellenwert der Prävention von Aspirationsgeschehen im klinischen Alltag verdeutlicht.
  • Mechanical ventilation compromises intestinal microcirculation and is a potential cause of ventilator induced lung injury. Influences of different ventilation modalities on the intestinal microcirculation, alveolar damage, gas exchange and cytokine release in the BAL during experimental sepsis and experimental acute lung injury were investigated. It was assessed whether preserved spontaneous breathing in pressure supported ventilation has a less harmful effect on gut perfusion, inflammatory response and alveolar damage than controlled mechanical ventilation during CASP-induced sepsis and HCL induced lung injury in rats. Male Sprague-Dawley rats were anesthetized and tracheotomized. The total of 60 animals was evenly devided into control groups, acid groups and sepsis groups. 15 hours prior to the start of an experiment sepsis was induced in 20 animals via Colon Ascendens Stent Peritonits (CASP) surgery using aseptic technique. 20 animals served as controls whereas in 20 animals lung injury was induced using 2.5 ml/kg HCl pH 1.25 (intratracheal). 10 animals each were ventilated in either pressure support mode (PSV) or volume controlled mode (CMV). Haemodynamics and gas exchange were monitored. Intravital fluorescence video microscopy was performed on areas of the terminal ileum. Leukocyte adhesion (n/mm2) as well as functional capillary density (mm/mm2) were analyzed. After death using KCl dissection was performed and cytokine concentration in bronchoalveolar lavage and diffuse alveolar damage were documented. CASP animals showed significant deterioration of intestinal microcirculation but did not develop septic acute lung injury. Animals with acid induced lung injury showed increased elastance and lowered oxygenation index, the latter however only to a mild extent. Interestingly in animals of the acid groups similar deleterious effects on intestinal microcirculation were found as in rats of the sepsis groups despite having an oxygenation index of above 300 mmHg. Compared with PSV CMV could protect ventilation-perfusion-mismatch and provoked lower cytokine concentrations in bronchoalveolar lavage of controlled mechanically ventilated rats with acid induced lung injury. Our data demonstrate a protective effect of preserved spontaneous breathing during pressure support ventilation on intestinal microcirculation. It also shows that even mild aspiration can severely harm the intestinal microcirculation and should therefore be prevented at all times.

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Metadaten
Author: Henrike Lorenz, Flavia Hoffmann
URN:urn:nbn:de:gbv:9-002799-1
Title Additional (English):Effects of controlled ventilation on intestinal microcirculation in experimental lung injury and experimental sepsis compared to preserved spontaneous breathing
Advisor:Prof. Dr. Dietrich Henzler, Prof. Dr. Christian Lehmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2017/06/13
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2017/04/24
Release Date:2017/06/13
Tag:Colon Ascendens Stent Peritonitis, experimenteller Lungenschaden
acute lung injury, colon ascendens stent peritonitis, microcirculation
GND Keyword:Intravitalmikroskopie, Künstliche Beatmung, Mikrozirkulation, Sepsis, Tierversuch, Ventilation
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit