Metabolske og fysiologiske endringer under mindre ortopedisk kirurgi hos ellers friske pasienter

Oksygentilskudd under generell anestesi Under generell anestesi har bruk av ekstra oksygen for å unngå livstruende hypoksemi vært vanlig praksis i mange år. Dette fører til supranormale nivåer av oksygen i lungene (hyperoksi), og de fleste pasienter har også supranormale nivåer av partialtrykk av arterielt oksygen (PaO2) i blodet (hyperoksemi). Den samme iatrogene hyperoksien er også vanlig hos mekanisk ventilerte pasienter på intensivavdelingen. Det ser ut til å være glemt at ekstra oksygen er en medisin, og som alle medisiner bør den ikke gis i overkant.

Under generell anestesi brukes ofte en fast brøkdel av inspirert oksygen fra 0,3 til 1,0. Pasientene overvåkes med kontinuerlig måling av perifer oksygenmetning og hvis denne er lav eller en arteriell gass viser lav PaO2, økes FiO2 ytterligere. En reduksjon utover den prefikserte FiO2 gjøres imidlertid sjelden selv om oksygenmetningen er 100 % eller arteriell gass viser en høy PaO2.

Flere og flere bevis stiller spørsmål ved sikkerheten ved denne liberale bruken av hyperoksi, da høyt oksygentilskudd og dannelsen av ROS kan føre til celledysfunksjon og dermed bidra til lungedysfunksjon postoperativt.

Uønskede effekter av oksygen FiO2 som overskrider atmosfærisk innhold på 0,21 kan ha direkte toksiske effekter på lungevev, spesielt for FiO2 som overstiger 0,60. Studier fra 1970-tallet viste at når de pustet FiO2 1.0 i mer enn fire timer, opplevde folk milde symptomer som trakeobronkitt og pleuritt. Dette er en mild irritasjon bak brystbenet, i luftveiene eller i lungene. Dette ubehaget forverres av dyp inspirasjon og kan forårsake hoste. De viste også at en høy FiO2 på 0,95-1,0 gitt i flere dager føre til lungeødem og til slutt lungefibrose. Høy FiO2 induserer også kollaps av lungeområder som fører til lungeshunt på grunn av reabsorpsjonsatelektase og induserer pulmonal vasodilatasjon, men induserer ellers vasokonstriksjon i alle andre vaskulære senger (unntatt i livmoren) og reduserer dermed hjertevolum og endeorganperfusjon.

Den nøyaktige mekanismen for den direkte cellulære skaden og vasokonstriksjonen er ukjent, men antas å skyldes økt produksjon av ROS5.

I kliniske omgivelser med kritisk syke pasienter har hyperoksi og hyperoksemi vært assosiert med økt dødelighet, spesielt i undergrupper av pasienter med hjerneslag, traumatisk hjerneskade og de gjenopplivet fra hjertestans, og det er også vist økt infarktstørrelse og dødelighet etter hjerne- og hjerteinfarkt . Peroperativ behandling med høy FiO2 har også vært assosiert med økt dødelighet og store respiratoriske komplikasjoner.

Metabonomi I det siste har det vært mye oppmerksomhet rundt dannelsen av ROS under hyperoksiske tilstander. Foruten induksjon oksidativt stress påvirker ROS også en rekke signaltransduksjonsveier som fører til cellulære endringer. Disse endringene kan oppdages ved hjelp av metabonomics.

Metabonomics er analysen av alle små molekyler eller metabolitter som er tilstede i en gitt prøve ved bruk av kjernemagnetisk resonans (NMR) eller massespektrometri (MS). Metabonomics gir et "øyeblikksbilde" av alle metabolitter i en gitt prøve og har dermed stort potensial til å finne flere nye biomarkører ved analyse av de kontinuerlige endringene i den metabolske profilen som respons på en gitt eksponering.

Oscillometri Anestesi og høy FiO2 fører til kollaps av de små luftveiene. Et nytt luftveisoscillometrisystem (TremoFlo C-100) muliggjør en enkel og ikke-invasiv måling av endringer i de små luftveiene. Systemet måler motstand og reaktans ikke-invasivt under normal pust.

Forsøket Vi vil undersøke ellers friske ambulante pasienter som gjennomgår mindre ortopedisk kirurgi under generell anestesi for å belyse metabolske og fysiologiske endringer forårsaket av ventilasjon med FiO2 0,50 i 45 minutter etter standardinnstillinger. Utåndet pustkondensat (EBC) og arterielt blod vil bli samlet før operasjonen og gjentas under operasjonen etter 45 minutter med mekanisk ventilasjon med en FiO2 0,50. De to EBC-ene og to blodprøver vil bli lagret ved -80°C for analyse etter at alle pasienter er inkludert. De metabolske endringene vil bli målt med NMR-teknikk og multivariat statistisk analyse som sammenligner baseline-verdier med verdier oppnådd etter 45 minutters oksygeneksponering. Alle prøver vil bli destruert etter NMR-analysene. Kollaps av de små luftveiene indusert av anestesi og FiO2 vil bli evaluert ved å måle motstand og reaktans etter operasjon sammenlignet med en baseline-måling før operasjon.