Endotoxinämie, systemische Inflammation, Akut-Phase-Reaktion und mesenteriale Oxygenierung nach extrakorporaler Zirkulation

Die bislang vorliegenden Erkenntnisse über den Darm als Schock- und Ischämieorgan, beruhen in erster Linie auf unterschiedlichen Tiermodellen und nur auf vereinzelten klinischen Studien. Der Darm reagiert sehr vulnerabel sowohl auf eine vorübergehende Minderperfusion als auch auf exogen zugeführtes Endotoxin. Beide Mechanismen führen zu einem Anstieg der Darmpermeabilität, wodurch die Integrität der Darmwand als Barriere zwischen gramnegativen Bakterien des Darmlumens und Blutkreislauf eingeschränkt oder aufgehoben ist. Der Verlust dieser Barrierefunktion führt zu einer Translokation von Bakterien und Toxinen in die Blutbahn. Dort werden die Mikroorganismen lysiert und als Zellwandbestandteil gramnegativer Bakterien wird Endotoxin freigesetzt. Endotoxin selbst stimuliert wiederum humorale und zelluläre Systeme, die inflammatorische Mediatoren synthetisieren. Die freigesetzten endogenen inflammatorischen Mediatoren sind aber nicht selektiv gegen das Endotoxin gerichtet und können zu einer systemischen Inflammation und einem Versagen unterschiedlicher Organsysteme führen. Insbesondere kardiochirurgische Eingriffe mit extrakorporaler Zirkulation (EKZ) führen zu einem Entzündungsprozeß, der mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität einhergehen kann. Ursachen der Inflammation nach EKZ sind das chirurgische Trauma, der Kontakt des Patientenblutes mit der Oberfläche des extrakorporalen Kreislaufs, ein Ischämie- und Reperfusionschaden des Myokards und der Lunge während des Abklemmens der Aorta, sowie eine periphere und mesenteriale Minderperfusion. Sowohl die myokardiale Ischämie als auch die mesenteriale Minderperfusion und Endotoxinämie können durch eine Aktivierung humoraler und zellulärer Systeme die Inflammation unterstützen und unterhalten. Dieser Entzündungsprozeß nach EKZ verläuft in der Regel milde und ist nur vorübergehend, kann aber durch intra- und postoperative Komplikationen, z.B. ein myokardiales Pumpversagen, zu bleibenden Funktionseinschränkungen einzelner Organe oder einem Multiorganversagen führen. Dabei liegen der Inflammation nach EKZ ähnliche Pathomechanismen wie der Sepsis zugrunde. Allerdings stellt die EKZ einen Entzündungsreiz dar, auf den der menschliche Organismus entwicklungsgeschichtlich keine spezifische Antwort entwickeln konnte, und repräsentiert somit ein besonderes klinisch reproduzierbares Modell der systemischen Inflammation.

Beteiligte Wissenschaftler:

Priv.-Doz. Dr. med. Elmar Berendes, Priv.-Doz. Dr. med. Michael Loick, Prof. Dr. med. Thomas Möllhoff, Univ.-Prof. Dr. med. Hugo Van Aken

Veröffentlichungen:

Berendes, E., T. Möllhoff, H. Van Aken, Ch. Schmidt, M. Erren, M. Deng, M. Weyand, Michael Loick: Effects of Dopexamine on creatine clearance, systemic inflammation, and splanchnic oxygenation in patients undergoing coronary bypass grafting. Anesth Analg 1997; 84: 950-957.

Berendes, E., T. Möllhoff, H. Van Aken, M. Erren, M. Deng, M. Loick: Increased plasma concentrations of serum amyloid A: an indicator of the acute phase response after cardiopulmonary bypass. Crit Care Med 1997; 25: 1527-1533.

Loick, M., T. Möllhoff, E. Berendes, D. Hammel, H. Van Aken: Influence of enoximone on systemic and splanchnic oxygen utilization and endotoxin releases following cardiopulmonary bypass. Int Care Med 1997; 23: 267-275.

Möllhoff, T., M. Loick, H. Van Aken, N. Rolf, Ch. Schmidt, B. Asfour, D.T. Tjan, E. Berendes: Milrinone modulates endotoxemia, systemic inflammation and subsequent acute phase response after cardiopulmonary bypass. Anesthesiology 1999; 90: 72-80.