Hyperoxie, Erythropoese und Mikrozirkulation bei kritisch kranken Patienten

Eingriffe:

Insgesamt wurden 40 Patienten eingeschlossen. Die ersten 20 Patienten (Hyperoxie-Gruppe) wurden gemäß dem in angewendeten Protokoll einer 2-stündigen normobaren Hyperoxie (FiO2 1,0) unterzogen. Bei den anderen 20 Patienten (Kontrollgruppe) wurde keine Variation des FiO2 angewendet. Alle Patienten wurden morgens aufgenommen, und die Hyperoxie wurde im Zeitbereich zwischen 10:00 und 14:00 Uhr durchgeführt, um die Schwankungen aufgrund des zirkadianen Rhythmus der EPO-Produktion zu minimieren. Während des Studienzeitraums wurden keine Änderungen der Sedierung oder der Vasopressor-Dosis angewendet.

Messungen:

Am Studientag wurden Messungen in 2-Stunden-Intervallen durchgeführt: Ausgangswert (t0), unter 1,0 FiO2 (t1) und nach Rückkehr zum Ausgangswert FiO2 (t2). Dazu gehörten: Körpertemperatur, Herzfrequenz (HF), mittlerer arterieller Druck (MAP), arterielle Sauerstoffsättigung (SaO2), arterieller Partialdruck von Sauerstoff (PaO2) und Kohlendioxid (PaCO2), PaO2/FiO2, arterieller pH-Wert, Bikarbonat, Basenüberschuss) und zentralvenöse Sättigung (ScvO2), Blutgase, arterielle Laktate, Beurteilung der sublingualen Mikrozirkulation und Gewebeoxygenierung. Dieselben Messungen wurden in der Kontrollgruppe in 2-Stunden-Intervallen durchgeführt. Bei 24 Patienten (12 Patienten pro Gruppe) wurden zu jedem Zeitpunkt arterielle Blutproben (10 ml) entnommen und sofort zentrifugiert; Plasma und Serum wurden für nachfolgende Analysen bei –70°C gelagert. Serum-EPO, Retikulozytenzahl, Hämoglobin (Hb) und Hämatokrit wurden bei allen Patienten am Studientag um 8 Uhr morgens, nach 24 und 48 Stunden gemessen.

Mikrozirkulationsmessungen mit Sidestream-Dunkelfeld-Bildgebung Die sublinguale Mikrozirkulation wurde mit Sidestream-Dunkelfeld-(SDF)-Videomikroskopie (Microscan, Microvision Medical, Amsterdam, NL) bewertet. Diese Technik wurde an anderer Stelle ausführlich beschrieben.

Bilder von schlechter Qualität wurden verworfen, und drei Bilder für jeden Zeitpunkt wurden ausgewählt und unter Verwendung eines Computersoftwarepakets (Automated Vascular Analysis Software; Microvision Medical BV) analysiert. Laut Konsensbericht zur Leistung und Bewertung der Mikrozirkulation mittels SDF-Bildgebung, Gesamtgefäßdichte (TVD), perfundierte Gefäßdichte (PVD), De-Backer-Score, Anteil perfundierter Gefäße (PPV), Mikrozirkulationsflussindex (MFI), Fluss Heterogenitätsindex (FHI) und Blutflussgeschwindigkeit (BFV) wurden in kleinen oder mittleren Gefäßen (Durchmesser ≤ bzw. > 20 μm) wie zuvor beschrieben berechnet. Neben diskontinuierlichen mikrovaskulären Messungen in 2-Stunden-Intervallen bewerteten die Forscher die frühe Reaktion der Mikrozirkulation auf Schwankungen des FiO2 an ein und derselben Stelle der sublingualen Schleimhaut, um selbst kleinste Änderungen der mikrovaskulären Dichte und des Flusses zu erkennen. Unmittelbar nach Erhalt der Messungen an 5 verschiedenen Stellen wurde die SDF-Sonde in eine stabile Position gebracht und manipuliert, um zu vermeiden, dass Druckartefakte oder Sekrete die Analyse stören. Durch manuelle Unterstützung des Mikroskops wurde während der Variation des FiO2 (Beginn oder Ende der Hyperoxie) eine kontinuierliche Videoaufzeichnung für mindestens 2 Minuten durchgeführt. Videoclips von 10 s (2 pro Zeitpunkt) entsprechend vor (Basislinie oder 2 h FiO2 1,0) und nach (2 min FiO2 1,0 oder 2 min nach Rückkehr zur Basislinie FiO2) der Variation von FiO2 wurden anschließend ausgewählt und analysiert.

Bewertung der Oxygenierung des peripheren Gewebes und der mikrovaskulären Reaktivität mit Nahinfrarot-Spektroskopie.

Nahinfrarot-Reflexionsspektrophotometrie (NIRS) (InSpectra™ Modell 650; Hutchinson Technology Inc., Hutchinson, USA) wurde verwendet, um die periphere Gewebesauerstoffsättigung (StO2) und den Gewebe-Hb-Index (THI) zu Studienbeginn und während eines Gefäßverschlusstests zu messen ( WOT). Eine 15 mm große Sonde wurde auf der Haut des Daumenballens platziert, und eine Blutdruckmanschette wurde um den (Ober-)Arm gelegt, um die A. brachialis zu verschließen. Nach einer 3-minütigen Stabilisierung des StO2-Signals wurde der arterielle Einstrom durch Aufblasen der Manschette auf 50 mmHg über dem systolischen arteriellen Druck gestoppt. Die Manschette wurde aufgeblasen gehalten, bis der StO2-Wert auf 40 % gesunken war, und dann losgelassen. StO2 wurde während der Reperfusionsphase bis zur Stabilisierung kontinuierlich aufgezeichnet. Der StO2-Abfall (%/Minute) wurde aus der Regressionslinie der ersten Minute des StO2-Abfalls nach Okklusion berechnet und liefert einen Index der O2-Verbrauchsrate. Der StO2-Anstieg (%/Minute) wurde aus der Regressionslinie des StO2-Anstiegs in der Reperfusionsphase erhalten. Die Fläche unter der Kurve (AUC) der hyperämischen Reaktion wurde ebenfalls berechnet. Der StO2-Anstieg und die AUC des StO2 spiegeln die mikrovaskuläre Reaktivität wider. Alle Parameter wurden unter Verwendung eines Computersoftwarepakets (Version 3.03 InSpectra Analysis Program; Hutchinson Technology Inc.) berechnet.

Immunoassays:

Die Konzentrationen von ROS und GSH wurden gemäß den Anweisungen des Herstellers gemessen.

Statistische Analyse:

Die statistische Analyse wurde unter Verwendung von GraphPad Prism Version 6 (GraphPad Software, USA) durchgeführt. Die Normalverteilung wurde unter Verwendung des Kolmogorov-Smirnov-Tests überprüft. Die Daten wurden je nach Bedarf als Mittelwert ± Standardabweichung oder Median [1.-3. Quartil] dargestellt. Eine Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) für wiederholte Messungen mit Bonferroni-Post-Hoc-Test oder Friedman-Test mit Dunns multiplem Vergleichstest wurden verwendet, um Veränderungen im Laufe der Zeit in derselben Gruppe zu bewerten. Die zweifache ANOVA für wiederholte Messungen mit Bonferroni-Post-Hoc-Test wurde verwendet, um gegebenenfalls Unterschiede zwischen den beiden Gruppen zu bewerten. Für nicht normalverteilte Variablen wurde der Mann-Whitney-U-Test angewendet, um den Unterschied zwischen den beiden Gruppen zum gleichen Zeitpunkt auszuwerten. Ein Spearman-Korrelationskoeffizient wurde berechnet, um Korrelationen zwischen Variablen zu bewerten. Das Alpha-Signifikanzniveau wurde a priori auf 0,05 festgelegt.