Metabolomische Analyse von akuten Nierenverletzungen und Delir nach Herzoperationen

Etwa 2 Millionen Patienten unterziehen sich jedes Jahr einer Herzoperation, von denen etwa 20 bis 30 % eine herzchirurgiebedingte akute Nierenschädigung (CSA-AKI) erleiden. Mindestens 3 % der CSA-AKI-Patienten benötigen eine vorübergehende Nierenersatztherapie, und etwa 25 % der Patienten entwickeln innerhalb von drei Jahren eine chronische Nierenerkrankung2. Mehrere retrospektive Kohortenstudien haben einen signifikanten Zusammenhang zwischen AKI im Zusammenhang mit Herzoperationen und dem anschließenden Auftreten von chronischer Nierenerkrankung, Nierenerkrankung im Endstadium, Herzinsuffizienz und schwerwiegenden kardiovaskulären unerwünschten Ereignissen berichtet. Mittlerweile ist das Auftreten von CSA-AKI deutlich mit höheren Krankenhauskosten und erhöhten kurz- und langfristigen postoperativen Mortalitätsraten verbunden, wobei die 5-Jahres- und 7-Jahres-Kohortenüberlebensraten 54 % bzw. 38 % betragen.

Die Pathogenese von CSA-AKI ist komplex und wird durch verschiedene potenzielle Nierenschäden während der perioperativen Phase verursacht. Die Gemeinsamkeit dieser Verletzungen besteht darin, dass die Sauerstoffzufuhr in die Nieren geringer ist als der Sauerstoffbedarf der Nieren, was zu einer Verletzung der Nierentubuli führt. Zu den hypothetischen Mechanismen, die zu CSA AKI führen, gehören Minderdurchblutung 8, atherosklerotische Embolie, toxische Wirkung von Nephrotoxin 9, Entzündung und oxidativer Stress Hypothese 1 usw. Die durch diese Mechanismen verursachten hämodynamischen Veränderungen, verringerte Sauerstoffversorgung, Entzündungen und oxidativer Stress können alle zu AKI10 führen. Angesichts der hohen Inzidenzrate von CSA-AKI und der potenziell verheerenden Folgen ist es für das Klinikpersonal dringend erforderlich, zu verstehen, wie CSA-AKI am besten verhindert und gelindert werden kann.

Aufgrund besonderer Gründe wie einem großen chirurgischen Trauma, hoher chirurgischer Belastung, extrakorporaler Zirkulation und der Notwendigkeit, nach der Operation auf die kardiovaskuläre Intensivstation verlegt zu werden, ist die Inzidenz eines postoperativen Delirs im Herzen und in den großen Blutgefäßen (PODOCVS) ebenso hoch als 26 % bis 52 %. PODOCVS bezeichnet eine akute neurologische Störung, die nach einer Operation auftritt und hauptsächlich durch Verwirrung im Denken sowie verminderte räumliche und zeitliche Positionierungsfähigkeiten gekennzeichnet ist. Verwandte Studien deuten darauf hin, dass PODOCVS die Beatmungszeit der Patienten, die Verweildauer auf der Intensivstation und das Auftreten von Komplikationen erheblich verlängert und in engem Zusammenhang mit einem langfristigen kognitiven Rückgang und einer erhöhten Langzeitmortalität steht. Allerdings befindet sich die Mechanismusforschung von PODOCVS noch im Anfangsstadium. Bestehende Untersuchungen haben gezeigt, dass mehrere Faktoren wie chirurgische Traumata, extrakorporale Zirkulation und intraoperatives Management zusammenwirken und über verschiedene Mechanismen und Wege eine Funktionsstörung des neuronalen Netzwerks verursachen, was zum Auftreten von PODOCVS führt. Die Neuroinflammationstheorie spielt eine entscheidende Rolle in der Pathogenese von PODOCVS. Akute periphere Entzündungsstimulation induziert die Expression von Entzündungsfaktoren (IL-6, IL-8, IL-1 β α, TNF - α) im Zentralnervensystem, was zu neuronaler synaptischer Dysfunktion, Hippocampus-abhängigen Gedächtnisschäden und nachfolgenden Verhaltens- und Verhaltensstörungen führt kognitive Symptome. Einige Wissenschaftler haben auch vorgeschlagen, dass Schäden an der anatomischen Struktur und funktionelle Anomalien des Zentralnervensystems mögliche Mechanismen von PODOCVS sind. Durch Magnetresonanztomographie des Kopfes von 116 Patienten, die sich einer elektiven Herzoperation unterzogen, wurde festgestellt, dass die Abnahme des Volumens der grauen Substanz möglicherweise mit einem Delir während der Operation zusammenhängt. PODOCVS hat viele negative Auswirkungen auf die Prognose des Patienten, daher ist die Erforschung seiner Mechanismen für die korrekte Prävention und Behandlung von PODOCVS von entscheidender Bedeutung.

Klinische Beweise deuten darauf hin, dass eine Nierenschädigung bei Patienten zu Veränderungen in der Struktur der Großhirnrinde führt, was auf die Existenz einer renalen Gehirnachse schließen lässt. Daher haben einige Wissenschaftler vorgeschlagen, dass AKI eine wichtige Ursache für Sekundärverletzungen wie Delir sein könnte. Ungefähr 60 % der AKI-Patienten in der klinischen Praxis leiden unter einem Delir. Erhöhte Kreatininwerte > 2 mg/dl sind einer der Risikofaktoren für ein Delir auf der Intensivstation bei älteren Patienten. Eine Nierenersatztherapie kann das Risiko eines AKI-bedingten Delirs verringern. Bei Patienten, die eine Nierenersatztherapie erhalten, steht der tägliche Spitzenwert des Serumkreatinins nicht im Zusammenhang mit einem Delir, kann jedoch die Auswirkungen von AKI auf das Gehirn durch die Beseitigung neurotoxischer Metaboliten verringern. Dies deutet darauf hin, dass die Nierenfunktion einen erheblichen Einfluss auf die kognitive Funktion der Patienten hat und dass die allmähliche Normalisierung der Nierenfunktion das Delir verbessern kann.

Obwohl der zugrunde liegende Mechanismus, der mit akuter Nierenschädigung und Delir einhergeht, immer noch unklar ist, herrscht Konsens darüber, dass er die Inzidenzrate und Mortalität erhöht, den Krankenhausaufenthalt verlängert und den langfristigen kognitiven Verfall beschleunigt. Die Pathogenese des AKI-bedingten Delirs ist multifaktoriell, und es wurden mehrere Hypothesen zur Pathogenese des AKI-induzierten Delirs vorgeschlagen, darunter die Hypothese einer Akkumulation von Neurotoxinen oder Delir-induzierenden Arzneimitteln aufgrund einer beeinträchtigten renalen Clearance-Funktion und die Hypothese einer Hochregulierung systemischer Zytokin-vermittelter neuroinflammatorischer Prozesse Prozesse und die Hypothese einer Volumenüberlastung, die zu einem Hirnödem führt.

Mehrere Studien haben AKI als Hauptrisikofaktor für Delir identifiziert. In einer prospektiven Studie mit 1487 Patienten haben Zipser et al. fanden heraus, dass AKI das Delirrisiko um das Zehnfache erhöhte. Zahlreiche klinische Belege deuten darauf hin, dass das Delirrisiko bei AKI-Patienten mit der Verschlechterung der Nierenfunktion deutlich zunimmt. Eine retrospektive Studie mit 919 Intensivpatienten ergab, dass die Delir-Inzidenz in den KDIGO-Stadien 2 und 3 um 20 % höher war als im KDIGO-Stadium 1. Die BRAIN-ICU-Studie ergab, dass 50 % der Patienten gleichzeitig an Delir und AKI leiden. Patienten im KDIGO-Stadium 2 haben ein 1,5-fach erhöhtes Risiko für ein Delir, während Patienten im KDIGO-Stadium 1 ein 2,5-fach erhöhtes Risiko für ein Delir haben. Es besteht jedoch kein signifikanter Zusammenhang zwischen KDIGO-Stadium 1 und Delir. Eine Einzelzentrums-Fallkontrollstudie im Vereinigten Königreich hat die Rolle von AKI bei verschiedenen Delir-Subtypen weiter aufgeklärt. Die Studie zeigte, dass bei AKI-Patienten im KDIGO-Stadium 3 die Wahrscheinlichkeit, ein exzitatorisches Delir zu erleiden, fünfmal höher war als bei Nicht-AKI-Patienten, und dass leichtere AKI-Stadien (KDIGO-Stadium 1 oder 2) nicht mit einem exzitatorischen Delir verbunden waren.

Die oben genannten zahlreichen Beweise deuten auf einen signifikanten Zusammenhang zwischen AKI und Delir hin, und beide haben zu erheblichen Verlusten und Belastungen für Patienten und Gesundheitsfinanzen geführt. Angesichts der Existenz der renalen Gehirnachse und des möglichen Zusammenhangs zwischen AKI und Delir stellen wir die Hypothese auf, dass durch den Vergleich der Serumstoffwechselprofile von Patienten mit Delir und AKI nach einer Herzoperation diejenigen mit nur Delir, solche mit nur AKI und solche ohne Delir verglichen werden und AKI nach einer Operation können wir die Mechanismen von Komplikationen und die Wechselwirkungsmechanismen zwischen Organschäden nach Herzoperationen mit extrakorporaler Zirkulation untersuchen und komplikationsspezifische Stoffwechselmarker identifizieren, Patienten mit erhöhter Anfälligkeit identifizieren und Referenzen für die frühe Diagnose von Komplikationen und Grundlagen dafür liefern Frühintervention.