5 Diskussion

5.1 Zusammenhang von Blutviskosität und Nierenfunktion

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Der erste Teil der Studie fokussiert zwei Hauptthemen: Erstens wurde die Nierenfunktion zu unterschiedlichen Zeiträumen des kardiopulmonalen Bypasses analysiert und zweitens in Bezug zu den rheologischen Bedingungen untersucht. Unsere Daten demonstrieren eine Proteinurie und eine Einschränkung der tubulären Funktion im Verlauf der extrakorpulären Zirkulation und kurz nach Beendigung des kardiopulmonalen Bypasses. Zu diskutieren ist die Frage, ob unsere Feststellungen nur Zeichen einer funktionellen renalen Beeinträchtigung sind, oder ob sie einen ernsthaften Nierenschaden darstellen. Die eine verminderte tubuläre Funktion anzeigenden Werte waren nur geringfügig und können nicht als ernste ischämische tubuläre Zellschäden interpretiert werden. Die erhöhte Diurese während des kardiopulmonalen Bypasses in Gegenwart eines konstanten kolloidosmotischen Druckes weist auf eine erhöhte glomeruläre Perfusion hin. Somit könnte die beobachtete Albuminurie und der renale Verlust von Proteinen mit höherem Molekulargewicht lediglich durch einen erhöhten transglomerulären Filtrationsgradienten und nicht durch eine Zerstörung der Glomerulusmembran verursacht worden sein [93, 127, 128]. Die schnelle postoperative Normalisierung der Proteinurie unterstützt zusätzlich die These einer funktionellen Störung. Andererseits kann die Erhöhung des transglomerulären Gradienten durch eine Einschränkung der postglomerulären Perfusion beeinflußt worden sein.

Die Niere wird durch ein einzigartiges Gefäßsystem bestehend aus zwei hintereinander geschalteten Kapillarnetzen versorgt. Das arterielle Blut fließt durch die Arteria renalis, die Arteriae interlobares, Arteriae arcuatae, Arteriae interlobulares und die Arteriolae afferentae zum glomerulären Kapillarsystem. Wieder vereinigt in den Vasa efferentia gelangt das Blut in das postglomeruläre oder peritubuläre Kapillarbett. In die Medulla reichen lange, die Henle’sche Schleife begleitende Vasa rectae. Der venöse Abfluß verläuft in Gefäßen entlang der arteriellen Versorgung [51].

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Wie bereits einleitend erläutert, unterliegt die renale Durchblutung verschiedenen Regulationsmechanismen. Wenn der kapilläre Blutfluß des postglomerulären Kapillarbettes die tubulären Zellen ungenügend mit Sauerstoff versorgen würde, kann die Niere die Perfusion des postglomerulären Kapillarplexus durch Dilatation der präglomerulären Kapillaren auf Kosten eines erhöhten glomerulären Filtrationsgradienten aufrechterhalten [93]. Das würde auch die erhöhte Natriumausscheidung und die erhöhte Enzymaktivität der N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin als Zeichen einer tubulären Veränderung während des kardiopulmonalen Bypasses erklären.

Es ist bekannt, daß Hämodilution bei Hypothermie die Mikrozirkulation verbessert [97, 122, 129], während eine hohe Blutviskosität zum kapillären Verschluß führen kann [130]. Unsere Daten demonstrieren einen Zusammenhang zwischen erhöhter Blutviskosität während der hypothermen Perfusion und dem Ausmaß der Albuminurie und der erhöhten Enzymaktivität der N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin. Dies ist ein weiterer Hinweis auf einen reduzierten Blutfluß der postglomerulären Kapillaren während des kardiopulmonalen Bypasses.

Die in der Studie festgestellten Zusammenhänge rechtfertigen die Hypothese, daß im Unterschied zu normothermischen Bedingungen, bei denen die Viskosität vom Hämatokrit dominiert wird, die Blutviskosität während der hypothermen Perfusion in deutlicher Beziehung zur Plasmaviskosität und zur Bluttemperatur steht. Selbstverständlich hat der physiologische Hämatokrit auch unter hypothermen Verhältnissen einen wichtigen Einfluß auf die Blutviskosität und den Blutfluß, jedoch wird dieser durch die Hämodilution, wie auch in unserer Studie, bereits abgefangen. Andererseits sind an der laufenden Diskussion über das optimale Ausmaß des Hämatokrit, Grenzen der Hämodilution zu erkennen [97, 98, 100, 106, 131-137]. Cook und seine Mitarbeiter untersuchten am Hundemodell, wie weit sich der minimale Hämatokrit mit sinkender Temperatur und sinkendem Sauerstoffbedarf verringern läßt [98, 133]. Gruber et al. konnten anhand einer klinischen Studie bei Säuglingen eine entgegengesetzte Beziehung zwischen Hämatokrit und zerebralem Blutfluß nachweisen [132]. Eine extreme Hämodilution birgt aber auch das Risiko des Sauerstoffmangels, wie Shin'oka und seine Kollegen am Schweinemodell zeigten [133]. Somit wird der positive Effekt der verbesserten Fluidität ab einem kritischen Wert durch den entstehenden Sauerstoffmangel wegen einer zu niedrigen Anzahl an Sauerstoffträgern begrenzt. Die Zusammensetzung und Fließeigenschaften des Plasmas könnten aber darüber hinausgehend als weitere Faktoren in Betracht gezogen werden, um die hypotherme kardiopulmonale Bypass-Perfusion zu optimieren.

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Der allmähliche Anstieg der Erythrozytenaggregation zum Ende der Operation läßt sich durch die vielfältigen Einflüsse erklären, wie z. B. durch den kardiopulmonalen Bypass oder die notwendige Gabe verschiedener Medikamente, Volumenersatzstoffe und Fremdblut. Es ist leicht vorstellbar, daß dadurch die Zusammensetzung des Plasmas, die ein entscheidender Faktor für die Erythrozytenaggregation ist, eingreifend verändert werden kann [126]. Jedoch sprachen die Ergebnisse nicht für einen entscheidenden Einfluß der Erythrozytenaggregation auf die Blutviskosität oder gar auf die Nierenfunktion.

5.2 Zusammenhang von hypothermem Kreislaufstillstand und Nierenfunktion

Der zweite Teil der Studie wurde erstellt, um den Einfluß des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes auf die Nierenfunktion von Neugeborenen und Säuglingen zu evaluieren. Aus der Patientengruppe der unter tiefem hypothermem Kreislaufstillstand operierten Säuglinge hatten mehr Patienten eine erhöhte Albuminurie in der Reperfusionsphase der extrakorpulären Zirkulation als aus der Vergleichsgruppe der Säuglingen, die unter kardiopulmonalem Bypass ohne Kreislaufstillstand operiert wurden. Bei den Werten der Diurese und Kreatinin-Clearance waren keine signifikanten Differenzen zu finden. Die Albuminurie könnte als temporäre Dysfunktion erklärt werden [130, 138], möglicherweise ebenfalls verursacht durch einen erhöhten transglomerulären Gradienten, der mit rheologischen und vaskulären Phänomenen in Zusammenhang steht [109, 128, 139]. Unsere Ergebnisse der erhöhten Werte der Enzymaktivität der N-Acetyl-β-D-Glucosaminidase im Urin in der Kreislaufstillstandsgruppe wurden sofort nach Beendigung des kardiopulmonalen Bypasses und somit wenig später nach dem Eintreten der Albuminurie offensichtlich. Übereinstimmend mit einer früheren Studie [138] stellten wir das Vorhandensein einer milden tubulären Ischämie-Reperfusions-Schädigung fest. Das entspricht vorhandenen Beschreibungen über das Fehlen wesentlicher funktioneller und organischer Schäden durch einen tiefen hypothermen Kreislaufstillstand, der kürzer als 60 Minuten bestand [64, 140]. Mikroskopische Veränderungen der Nierenstruktur, insbesondere die Schädigung des tubulären Bürstensaums, konnten nach tiefem hypothermem Kreislaufstillstand mit einer Dauer von 90 Minuten gezeigt werden [140, 141]. Ward kam nach Untersuchungen über die Auswirkungen von 90 Minuten andauernder renaler Ischämie bei verschiedenen Temperaturen am Hundemodell zu dem Ergebnis, daß die glomeruläre und tubuläre Funktion der Nieren bei 15 °C am Besten geschützt ist [141].

Mit unseren Daten können wir nicht den Einfluß des tiefen hypothermen Kreislaufstillstandes von der Länge der extrakorporalen Zirkulation unterscheiden. Bei Patienten, die dem tiefen hypothermen Kreislaufstillstand ausgesetzt sind, verlängert sich die Dauer des kardiopulmonalen Bypasses aufgrund der Zeit, die notwendig ist, um den Körper tiefer abzukühlen und danach wieder aufzuwärmen [122]. Deshalb können die beobachteten Ergebnisse sowohl durch den Kreislaufstillstand als auch allein durch die längere Dauer des kardiopulmonalen Bypasses verursacht worden sein.

5.3 Kritische Studienbetrachtung

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Es ist bekannt, daß einige chirurgische Prozeduren mehr und andere weniger mit renaler Dysfunktion assoziiert sind. Darum ist es berechtigt anzunehmen, daß eine substantielle Heterogenität, wie z.B. die Länge der Bypass- und Aortenklemmzeit, intravenös gegebenes Volumen, die Gabe von Erythrozytenkonzentraten und der Blutfluß der Herz-Lungen-Maschine, in der Studienpopulation existiert. Diese verschiedenen Faktoren können Einfluß auf die Nierenfunktion nehmen. Aus dem selben Grunde ist es schwierig, die potentielle Wirkung perioperativ verabreichter Medikamente, wie Prednisolon, Mannitol oder Nitroprussid, auf die Nierenfunktion zu beurteilen. Schließlich ist es nicht ratsam, bei intraoperativer renaler Dysfunktion die Frage nach der Voraussage über die Entwicklung eines akuten Nierenversagens bzw. die Notwendigkeit zur Peritonealdialyse zu beantworten, da unterschiedliche postoperative Zustände die Funktion des Herzens und der Niere beeinflussen. Das gilt besonders für unsere Kreislaufstillstandsgruppe, die hauptsächlich aus Patienten mit hypoplastischem Linksherzsyndrom bestand, bei denen postoperativ eine verminderte Herzfunktion zu erwarten war.


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20.04.2006