Metabole en fysiologische veranderingen tijdens kleine orthopedische chirurgie bij verder gezonde patiënten

Zuurstofsupplement tijdens algehele anesthesie Tijdens algehele anesthesie is het gebruik van aanvullende zuurstof om levensbedreigende hypoxemie te voorkomen al jaren gebruikelijk. Dit leidt tot supranormale niveaus van zuurstof in de longen (hyperoxie) en de meeste patiënten hebben ook supranormale niveaus van partiële zuurstofdruk (PaO2) in hun bloed (hyperoxemie). Dezelfde iatrogene hyperoxie komt ook vaak voor bij mechanisch beademde patiënten op de intensive care. Men lijkt te vergeten dat extra zuurstof een medicijn is en zoals alle medicijnen niet teveel mag worden toegediend.

Tijdens algemene anesthesie wordt vaak een vaste fractie ingeademde zuurstof gebruikt, variërend van 0,3 tot 1,0. Patiënten worden bewaakt met continue meting van de perifere zuurstofverzadiging en als deze laag is of een arterieel gas een lage PaO2 vertoont, wordt de FiO2 verder verhoogd. Een verlaging voorbij de vooraf ingestelde FiO2 wordt echter zelden gedaan, zelfs als de zuurstofverzadiging 100% is of als het arteriële gas een hoge PaO2 vertoont.

Meer en meer bewijs twijfelt aan de veiligheid van dit liberale gebruik van hyperoxie als hoog zuurstofsupplement en de vorming van ROS kan leiden tot celdisfunctie en daardoor postoperatief bijdragen aan longdisfunctie.

Nadelige effecten van zuurstof FiO2 boven het atmosferische gehalte van 0,21 kunnen directe toxische effecten hebben op longweefsel, vooral voor FiO2 boven 0,60. Studies uit de jaren '70 toonden aan dat mensen bij het inademen van FiO2 1.0 gedurende meer dan vier uur milde symptomen ervoeren, zoals tracheobronchitis en pleuritis. Dit is een lichte irritatie achter het borstbeen, in de luchtwegen of in de longen. Dit ongemak wordt verergerd door diepe inspiratie en kan hoesten veroorzaken. Ze toonden ook aan dat een hoge FiO2 van 0,95-1,0 gedurende meerdere dagen gegeven leiden tot longoedeem en uiteindelijk longfibrose. Hoge FiO2 induceert ook ineenstorting van longgebieden die leiden tot pulmonale shunt vanwege reabsorptie-atelectase en induceert pulmonale vasodilatatie, maar induceert anderszins vasoconstrictie in alle andere vaatbedden (behalve in de baarmoeder) en vermindert daardoor het hartminuutvolume en de perfusie van de eindorganen.

Het precieze mechanisme van de directe cellulaire schade en vasoconstrictie is onbekend, maar wordt verondersteld te wijten te zijn aan een verhoogde productie van ROS5.

In de klinische setting met ernstig zieke patiënten zijn hyperoxie en hyperoxemie in verband gebracht met een verhoogde mortaliteit, met name in subgroepen van patiënten met een beroerte, traumatisch hersenletsel en degenen die zijn gereanimeerd na een hartstilstand, en er is ook aangetoond dat het de omvang van het infarct en de mortaliteit na een cerebraal en myocardinfarct vergroot. . Perioperatieve behandeling met hoge FiO2 is ook in verband gebracht met verhoogde mortaliteit en ernstige ademhalingscomplicaties.

Metabonomics De laatste tijd is er veel aandacht voor de vorming van ROS tijdens hyperoxische aandoeningen. Naast inductie van oxidatieve stress beïnvloedt ROS ook een aantal signaaltransductieroutes die leiden tot cellulaire veranderingen. Deze veranderingen kunnen worden gedetecteerd met behulp van metabonomics.

Metabonomics is de analyse van alle kleine moleculen of metabolieten die aanwezig zijn in een bepaald monster met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR) of massaspectrometrie (MS). Metabonomics geeft een "momentopname" van alle metabolieten in een bepaald monster en heeft dus een groot potentieel om verschillende nieuwe biomarkers te vinden door analyse van de continue veranderingen in het metabolische profiel als reactie op een bepaalde blootstelling.

Oscillometrie Anesthesie en hoge FiO2 leiden tot collaps van de kleine luchtwegen. Een nieuw luchtwegoscillometriesysteem (TremoFlo C-100) maakt een eenvoudige en niet-invasieve meting van veranderingen in de kleine luchtwegen mogelijk. Het systeem meet weerstand en reactantie niet-invasief tijdens normale ademhaling.

De proef We zullen verder gezonde ambulante patiënten onderzoeken die een kleine orthopedische ingreep ondergaan tijdens algemene anesthesie om metabolische en fysiologische veranderingen op te helderen die worden veroorzaakt door beademing met FiO2 0,50 gedurende 45 minuten volgens de standaardinstellingen. Uitgeademd ademcondensaat (EBC) en arterieel bloed worden voorafgaand aan de operatie verzameld en tijdens de operatie herhaald na 45 minuten mechanische beademing met een FiO2 0,50. De twee EBC's en twee bloedmonsters worden bewaard bij -80°C voor analyse nadat alle patiënten zijn geïncludeerd. De metabole veranderingen zullen worden gemeten met NMR-techniek en multivariate statistische analyse waarbij basislijnwaarden worden vergeleken met waarden verkregen na 45 minuten blootstelling aan zuurstof. Alle monsters worden vernietigd na de NMR-analyses. Collaps van de kleine luchtwegen veroorzaakt door anesthesie en FiO2 zal worden geëvalueerd door weerstand en reactantie na de operatie te meten in vergelijking met een nulmeting vóór de operatie.