Verbesserte Proteinaufnahme zur Unterstützung der Muskelproteinsynthese auf der Intensivstation (IPA-IC)

Komplexität einer kritischen Erkrankung – Eine kritische Erkrankung umfasst das Fortschreiten schwerer Erkrankungen wie schweres Trauma oder Sepsis, die die Homöostase des Körpers stören. Dieses Ungleichgewicht erhöht die Anfälligkeit für Funktionsstörungen lebenswichtiger Organe und birgt dadurch unmittelbare lebensbedrohliche Folgen ohne sofortige intensive medizinische Unterstützung in Krankenhäusern. Ein Hauptanliegen bei kritisch kranken Patienten ist der rasche Beginn des Skelettmuskelschwunds, der zu einem Zustand führt, der als auf der Intensivstation erworbene Schwäche (ICU-AW) bekannt ist. Diese Muskelschwäche ist eng mit einer längeren mechanischen Beatmung und höheren Morbiditäts- und Mortalitätsraten verbunden. Auch nach der Genesung leiden Patienten häufig unter langfristigen körperlichen Beeinträchtigungen und Behinderungen, die zum Post-Intensivpflege-Syndrom (PICS) führen, einem Zustand, der durch anhaltende und schwächende Folgen der Aufnahme auf die Intensivstation gekennzeichnet ist. Muskelschwäche kann mehrere Jahre nach der Entlassung aus der Intensivstation anhalten und zu erhöhten Gesundheitskosten und einer verminderten Lebensqualität führen. Angesichts der tiefgreifenden Auswirkungen auf kurz- und langfristige Ergebnisse sowie des Fehlens wirksamer Strategien zur Vorbeugung von Muskelschwund und Muskelschwäche bleiben die modernen Intensivmediziner weiterhin große Herausforderungen.

Ungleichgewicht der Skelettmuskelproteine ​​– Die Skelettmuskelmasse wird durch das Gleichgewicht zwischen Muskelproteinsynthese, -abbau und -faltung reguliert. Unter stabilen Bedingungen erfüllen Proteine ​​strukturelle und funktionelle Zwecke, die für Wachstum, Erholung und Anpassung entscheidend sind. Allerdings verändert eine kritische Erkrankung die Proteindynamik. Eine Störung der Proteinfaltung kann zur Ansammlung beschädigter Proteine ​​führen, was zu einer Verschlechterung der Proteinqualität führt, während Ungleichgewichte zwischen Proteinsynthese und -abbau zu einer Verringerung der Proteinmenge führen können. Bei kritisch kranken Patienten kommt es häufig zu einer Stoffwechselverlagerung hin zu einem katabolen Zustand, bei dem die Skelettmuskulatur abgebaut wird, um den Energiebedarf zu decken. Bemerkenswert ist, dass während dieser katabolen Phase Muskelproteine ​​zu einer primären Energiequelle werden, wobei die Geschwindigkeit des Muskelproteinabbaus die der Synthese übersteigt. Dieser schnelle Muskelproteinverlust kann innerhalb der ersten 10 Tage nach dem Aufenthalt auf der Intensivstation zu einer Verringerung der Muskelmasse um bis zu 18 % führen, was letztendlich zu Muskelatrophie führt.

Frühere Forschungen nutzten Stickstoffbilanzbewertungen und stabile Isotopentechniken, um den Proteinumsatz im gesamten Körper zu bewerten. Allerdings haben nur wenige Studien speziell die Muskelproteinsyntheseraten (MPS) bei kritisch kranken Patienten mithilfe intravenöser stabiler Isotopeninfusionen gemessen. Diese Messungen umfassen typischerweise kurze Zeiträume (weniger als 9 Stunden), was es aufgrund der inhärenten Einschränkungen der Aminosäure-Tracer-Techniken schwierig macht, die Ergebnisse auf langfristige Ergebnisse zu übertragen. Anpassungen an Muskelinsuffizienz, Entzündungen und katabolen Stress erfolgen wahrscheinlich eher über mehrere Tage oder Wochen als über Stunden. Eine vielversprechende Alternative ist orales deuteriertes Wasser (D2O), das die Beurteilung von MPS über längere Zeiträume (Tage oder Wochen) ermöglicht. Aktuelle Forschungen unserer Gruppe nutzten D2O, um Einblicke in die Muskelsyntheseraten über mehrere Tage auf der Intensivstation zu gewinnen. Diese bahnbrechende Studie wird wichtige Basisdaten für zukünftige Forschungen liefern.

Proteinaufnahme als Schlüsselmodulator – Um die Genesung des Patienten zu verbessern, werden Maßnahmen gegen Muskelschwund empfohlen. Die Leitlinien der European Society for Clinical Nutrition and Metabolism (ESPEN) aus dem Jahr 2019 betonen die Bedeutung der Ernährungsunterstützung für mechanisch beatmete Intensivpatienten. Insbesondere Nahrungsproteine ​​und ihre Aminosäurezusammensetzung sind entscheidend für die Eindämmung des Skelettmuskelschwunds und die Verbesserung der langfristigen klinischen Ergebnisse. Die Wirksamkeit von Nahrungsprotein zur Stimulierung von MPS wird jedoch durch verschiedene physiologische Faktoren reguliert, wie z. B. die Verdauung von Nahrungsproteinen und die Aminosäureabsorption, die splanchnische Aminosäureretention, die postprandiale Insulinfreisetzung, die Durchblutung des Skelettmuskelgewebes, die Aminosäureaufnahme durch die Muskeln und die intramyozelluläre Signalübertragung. Aktuelle internationale Leitlinien empfehlen eine erhöhte Proteinzufuhr für kritisch erkrankte Patienten, die zwischen 1,2 und 2,0 g Protein/kg Körpergewicht/Tag liegt und damit über den Empfehlungen für gesunde Personen liegt. Trotz dieser weithin akzeptierten Richtlinien haben Beobachtungsstudien jedoch gezeigt, dass die tatsächliche Proteinaufnahme bei Intensivpatienten häufig unter diese Ziele fällt und zwischen 0,7 und 1,2 g/kg/Tag liegt. Neuere Forschungen haben eine effiziente Verdauung und Absorption von enteral verabreichtem Protein gezeigt. Dennoch waren die postprandialen Muskelproteinsyntheseraten bei kritisch kranken Patienten viel niedriger als bei gesunden Freiwilligen. Dies weist darauf hin, dass eine kritische Erkrankung die Verdauung von Nahrungsproteinen und die Aminosäureaufnahme nicht beeinträchtigt. Der Einbau von aus Nahrungsproteinen gewonnenen Aminosäuren in das Skelettmuskelprotein führt jedoch zu einer Abschwächung, was auf eine anabole Resistenz gegenüber Nahrungsproteinen hindeutet. Diese anabole Resistenz unterstreicht die Komplexität des Muskelproteinstoffwechsels bei kritisch kranken Patienten und unterstreicht die Notwendigkeit wirksamer Strategien zur Eindämmung des Skelettmuskelschwunds.

Darüber hinaus hat sich zwar gezeigt, dass eine höhere Proteinaufnahme die MPS steigert, neuere Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Obergrenze von 2,0 g/kg/Tag die gesundheitsbezogene Lebensqualität negativ beeinflussen kann, ohne die funktionellen Ergebnisse bis zu 180 Tage nach der Aufnahme auf die Intensivstation zu verbessern. Angesichts dieser widersprüchlichen Ergebnisse bleibt der genaue Einfluss einer erhöhten Proteinaufnahme auf MPS bei kritisch kranken Patienten unklar und erfordert weitere Untersuchungen, um den optimalen Proteinbedarf während einer kritischen Erkrankung zu ermitteln.

Kurz gesagt zielt diese prospektive Studie darauf ab, die Wirkung einer normalen (1,0 g/kg/Tag) vs. erhöhten (1,5 g/kg/Tag) enteralen Proteinverabreichung auf die Muskelproteinsyntheseraten und Muskeleigenschaften bei kritisch kranken Patienten zu bewerten. Diese Forschung wird wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung wirksamer Ernährungsinterventionen zur Bekämpfung des Skelettmuskelschwunds bei kritischen Erkrankungen liefern.