Auswirkungen einer Volumenersatztherapie auf Makro- und Mikrozirkulation und deren Regulatoren : Ein Vergleich von Hydroxyethylstärke und Humanalbumin beim kritisch kranken Patienten

Abstract

Im Rahmen einer Sepsis oder eines Polytraumas werden durch die Freisetzung verschiedener Entzündungsmediatoren und vasoaktiver Substanzen komplexe Störungen der Makro- und Mikrozirkulation sowie der endothelialen Integrität mit Flüssigkeitsverschiebungen vom intravasalen in den interstitiellen Raum induziert. Das Ziel der Studie war es zu klären, ob Hydroxyethylstärke (HES) bei diesen Patienten ein alternatives Volumenersatzmittel zu Humanalbumin (HA) darstellt. In die vorliegende Studie wurden insgesamt 60 Patienten prospektiv, randomisiert eingeschlossen. Hierbei wurden 30 polytraumatisierte sowie 30 Patienten, die aufgrund von postoperativen Komplikationen eine Sepsis entwickelten, unabhängig voneinander untersucht (Trauma-Gruppe: HES-Trauma [n=15], HA-Trauma [n=15] - Sepsis-Gruppe: HES-Sepsis [n=15], HA-Sepsis [n=15]). Die Patienten wurden in verschiedene Volumengruppen randomisiert. Sie erhielten entweder Hydroxyethylstärke (HES 10% 200.000/0.5) oder Humanalbumin (HA 20%). Die Datenerhebung erfolgte an sechs Messzeitpunkten (MZP). Der Ausgangswert (MZP 0) erfolgte nach Einschluss in die Studie, die fünf folgenden Messungen fanden jeweils im 24 stündlichen Abstand statt. Zu den Messzeitpunkten wurden neben der Hämodynamik und der Oxygenation folgende Parameter bestimmt: Antidiuretisches Hormons (ADH), atriales natriuretisches Peptid (ANP), Endothelin-1, 6-Keto-Prostaglandin-F1alpha, sowie die Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin im Serum. Die Messung der Leberfunktion erfolgte mittels des MEGX-Test, die Perfusion im Splanchnikusgebiet wurde über eine tonometrische pH-Bestimmung im Gastrointestinaltrakt (pHi) erfasst. Polytraumatisierte Patienten der HES-Gruppe zeigten sowohl zu den Ausgangswerten als auch gegenüber der HA-Gruppe einen Anstieg des Herzindex (CI), des Sauerstoffangebotsindex (DO2I) und des Sauerstoffaufnahmeindex (VO2I) bei gleichzeitigem Abfall des systemvaskulären Widerstandsindex (SVRI). Die Herzfrequenz (HF) und der mittlere arterielle Blutdruck (MAP) sowie der zentralvenöse Druck (ZVD) und der pulmonale kapilläre Verschlußdruck (PCWP) zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Volumengruppen. Die Plasmakonzentrationen von Adrenalin und Noradrenalin fielen sowohl unter HES-Gabe als auch unter HA-Gabe signifikant ab. Die Plasmakonzentrationen des Endothelin-1 und des 6-Keto-Prostaglandin-F1alpha zeigten in beiden Gruppen einen nahezu unveränderten Verlauf. Die Konzentration des ANP stieg in beiden Volumengruppen signifikant an. Das ADH zeigte unter HES-Gabe einen signifikanten Abfall der Plasmakonzentration. Zu keinem Meßzeitpunkt fanden sich signifikante Unterschiede des gastralen pH-Wertes (pHi) und der Konzentrationen des MEGX-Tests zwischen den beiden untersuchten Gruppen. Die untersuchten Sepsis-Patienten zeigten unter HES-Gabe sowohl zu den Ausgangswerten als auch gegenüber der HA-Gabe einen signifikanten Anstieg des Herzindex (CI), des Sauerstoffangebotsindex (DO2I), des Sauerstoffaufnahmeindex (VO2I), bei gleichzeitig signifikanten Abfall des systemvaskulären Widerstandsindex (SVRI). Die Herzfrequenz (HF) und der mittlere arterielle Blutdruck (MAP) sowie der zentralvenöse Druck (ZVD) und der pulmonale kapilläre Verschlußdruck (PCWP) zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Volumengruppen. Die Plasmakonzentration von Adrenalin und Noradrenalin fielen unter HES-Gabe signifikant ab, unter HA kam es hingegen zu einem signifikanten Anstieg. Die Plasmakonzentrationen von ADH und Endothelin-1 fielen unter HES-Gabe signifikant sowohl gegenüber den Ausgangswerten als auch gegenüber der HA-Gruppe ab. Die ANP-Plasmakonzentrationen stiegen unter HA-Gabe sowohl gegenüber dem Ausgangswert als auch gegenüber der HES-Gabe signifikant an. Unter HES-Gabe konnte ein Abfall der 6-Ketoprostaglandin-F1alpha-Konzentration nachgewiesen werden. Die pHi-Werte zeigten unter HA-Gabe einen signifikanten Abfall im Vergleich zum Ausgangswert und zu den Patienten, die HES erhielten. Die MEGX-Konzentrationen stiegen in beiden Volumengruppen signifikant an. Aufgrund unserer Ergebnisse folgern wir, dass Hydroxyethylstärke bei Trauma-Patienten ein alternatives Volumenersatzmittel zu Humanalbumin darstellt. Bei Sepsis-Patienten scheint Hydroxyethylstärke aufgrund der günstigeren Hämodynamik und Oxygenierung, der geringeren Alteration der Regulatoren-Systeme sowie einer besseren Splanchnikusdurchblutung und Leberfunktion, Humanalbumin sogar überlegen zu sein. The optimal volume replacement strategy in the critically ill is not yet determined. Both trauma and sepsis, induce a release of inflammatory mediators and vasoactive substances. This may lead to alterations of macro- and microcirculation and may impair the endothelial integrity with fluid displacement in the interstitiel space. The aim of this study was to clearify whether volume replacement with hydroxyethylstarch (HES) is an alternative to human albumin (HA). Various hemodynamic parameters were monitored and miscellaneous regulators of the cardiovascular system were analysed. Furthermore the hepatosplanchnic perfusion was assessed.According to a randomized sequence, 30 trauma patients and 30 sepsis patients (secondary to surgery) received either HES 10% or HA 20 % (Trauma-Group: HES-trauma [n=15], HA-trauma [n=15] / Sepsis-Group: HES-sepsis [n=15], HA-sepsis [n=15]).Daily measurements were performed over the next five days after admission to the intensive care unit. Hemodynamic/oxygen variables were assessed by a pulmonary artery catheter, gastric intramucosal pH (pHi) was measured by tonometry for assessing splanchnic perfusion, and the monoethylglycinexylidide (MEGX)-test was used to assess liver function. Plasma levels of atrial natriuretic peptid, endothelin-1, epinephrine, norepinephrine, vasopressin, and 6-keto-prostaglandin-F1alpa were measured from arterial blood samples.TRAUMA-GROUP: There were no significant differences between HES- and HA-treated patients with regard to systemic hemodynamics (Heart Rate [HR], Mean Arterial Pressure [MAP], Pulmonary Artery Wedge Pressure [PCWP] and Central Venous Pressure [CVP]). Despite the fact there were no differences in the preload (PCWP, CVP), HES-patients showed significant improvements in Cardiac Index (CI), Oxygen delivery Index (DO2I), and Oxygen Consumption Index (VO2I) not only to baseline measurements, but also to the HA-group. In addition, a significant decrease for Systemic Vascular Resistance Index (SVRI) in the HES treated patients was found. Plasma levels of epinephrine and norepinephrine decreased significantly in both volume groups. Plasma levels of endothelin-1 and 6-keto-prostaglandin-F1alpha remained almost unchanged. The plasma levels of ANP increased significantly in both volume groups. Plasma levels of vasopressin decreased significantly in the HES-treated patients with significant differences to the HA-treated patients. No significant changes in pHi values and MEGX plasma concentrations were found throughout the study and between the volume groups.SEPSIS-GROUP: No significant differences between HES- and HA-treated patients with regard to Heart Rate (HR), Mean Arterial Pressure (MAP), Pulmonary Artery Wedge Pressure (PCWP), and Central Venous Pressure (CVP) were found. Despite the fact there were no differences found in preload (PCWP,CVP), HES-patients showed a significant improvement in Cardiac Index (CI), the Oxygen delivery Index (DO2I), the Oxygen Consumption Index (VO2I) and Right Ventricular Ejection Fraction (RVEF) not only to the baseline measurements, but also to the HA-group. In addition, a significant decrease for Systemic Vascular Resistance Index (SVRI) in the HES-treated patients was seen. Plasma levels of epinephrine and norepinephrine decreased significantly in the HES-treated patients. In contrast, a significant increase in HA-treated patients was found. Plasma levels of vasopressin, endothelin-1 and 6-keto-prostaglandin-F1alpha decreased significantly in the HES-treated patients showing significant differences to the HA-group. Plasma levels of ANP increased significantly in the HA-treated patients with significant differences compared to the HES-treated patients. pHi-values decreased significantly in the HA-treated patients with significant differences in the HES-treated patients. MEGX plasma concentrations increased significantly in both volume groups. This increase was detected earlier for the HES-treated patients showing significant differences to the HA-treated patients. Based on these results, it can be concluded that volume replacement with hydroxyethyl-starch (HES) in trauma-patients is an alternative to human albumin (HA). In sepsis-patients, volume replacement with HES appears to be superior to HA-treatment: HES-treated patients showed better hemodynamics and oxygenation, less alteration of the macro- and microcirculation regulators, better splanchic perfusion and liver function.