Dittrich, Sven: Untersuchungen zur Nierenfunktion bei der Behandlung angeborener Herzfehler

Deutsches Herzzentrum Berlin
Abteilung für Angeborene Herzfehler
Direktor: Prof. Dr. med. Peter E. Lange


Untersuchungen zur Nierenfunktion
bei der Behandlung angeborener Herzfehler

Habilitationsschrift

zur Erlangung der Lehrbefähigung für das Fach
Pädiatrie

vorgelegt der
Medizinischen Fakultät
Charité
der Humboldt-Universität Berlin

,
vonDr. med. Sven Dittrich ,
geboren am 08. Februar 1963 ,
in Kiel

Präsident: Prof. Dr. Jürgen Mlynek

Dekan: Prof. Dr. Dr. h.c. Roland Felix

eingereicht am: 24. Oktober 2000

Habilitationsdatum: 17. Juli 2001

Gutachter:
1. Prof. Dr. Jochen H.H. Ehrich, Hannover
2. Prof. Dr. Armin Wessel, Göttingen
3. Prof. Dr. Joachim W. Dudenhausen

Übersicht

Diese Arbeit befasst sich tierexperimentell und klinisch mit Aspekten der Nierenfunktion bei der Behandlung angeborener Herzfehler. Von Patientenseite sind das Neonatal- und Säuglingsalter und ab der Adoleszenz eine chronische Zyanose, von Behandlungsseite Röntgenkontrastmittelgaben, Dauer, Blutviskositätsänderungen und Kreislaufstillstand am kardiopulmonalen Bypass Risikofaktoren. Cortikosteroidgaben, Optimierung von Blutviskosität und Hydratation sowie eine prophylaktische Peritonealdialyse sind Ansätze zur Behandlung eines Nierenschadens. Die Ergebnisse zeigen, dass Verbesserungen der Plasmaviskosität Nierenschäden am hypothermen kardiopulmonalen Bypass vermindern während eine Cortikosteroidgabe vor Kreislaufstillstand bei Ferkeln nicht nephroprotektiv wirkt. Bei Risikopatienten erweist sich der prophylaktische Einsatz einer Peritonealdialyse als günstig. Bei chronisch zyanotischen Patienten mit einer Glomerulopathie und einem erhöhtem Risiko für Röntgenkontrastmittelexposition und kardiopulmonale Byppassoperationen muss der Nierenstatus die Operationsplanung und postoperative Therapie beeinflussen. Nephroprotektion und Verbesserungsmöglichkeiten der Blutviskosität am kardiopulmonalen Bypass müssen weiter untersucht werden.

Schlagwörter:
Angeborene Herzfehler, Niere, Blutviskoität, Ischämie-Reperfusionsschaden

abstract

This work focusses on clinical aspects of kidney function in the treatment of congenital heart disease. Neonates and infants as well as adolescents with cyanosis may be especially at risk. Contrast agents, duration, blood viscosity changes, and circulatory arrest in cardiopulmonary bypass may be risk factors. Corticosteroids, optimized blood viscosity and hydration, and early onset of peritoneal dialysis are considerations of treatment. Our results demonstrate a reduction of renal damage with optimized plasma viscosity during hypothermia in cardiopulmonary bypass, while corticosteroids have no advantage in young pigs after circulatory arrest. Prophylactic treatment with peritoneal dialysis has advantages in patients at risk. In chronicly cyanotic patients with glomerulopathy the risk of contrast agents and cardiopulmonary bypass is elevated. Thus, renal status should influence operative procedures and postoperative treatment. The possibilities of nephroprotection and improvement of blood viscosity should be further evaluated.

Keywords:
Congenital heart disease, kidney, blood viscosity, ischemia-reperfusion injury


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Zusammenfassung

Diese Arbeit befasst sich mit verschiedenen Aspekten der Nierenfunktion bei der Behandlung angeborener Herzfehler. Die Bedeutung von Blutviskositätsänderungen am kardiopulmonalen Bypass und die Auswirkungen einer renalen Ischämie nach Kreislaufstillstand werden in Tiermodellen und in der Risikogruppe der Neugeborenen und Säuglinge untersucht. Der mögliche nephroprotektive Nutzen einer präoperativen Cortikosteroidgabe wird in einem neonatalen Tiermodell überprüft. Der Stellenwert der Peritonealdialyse bei Säuglingen nach Bypassoperationen wird in einer retrospektiven Analyse gewertet. In der mit besonderen Risiken behafteten Gruppe chronisch zyanotischer Patienten werden verschiedene glomeruläre und tubuläre Urinparameter in Zusammenhang mit Blutviskositätsänderungen, einer Röntgenkontrastmittelexposition und einer Bypassoperation untersucht.

Die Untersuchungen zeigen, dass über Verbesserungen der Blutviskosität und besonders der Plasmaviskosität unter den Bedingungen der Hypothermie eine Verringerung von Nierenschäden am kardiopulmonalen Bypass zu erreichen ist. Säuglinge zeigen nach Operationen im hypothermen Kreislaufstillstand eine etwas grössere Nierenschädigung als nach Operationen ohne Kreislaufstillstand. Im Tiermodell mit herzgesunden Ferkeln erweist sich der rein renal bedingte Ischämie-Reperfusiosnschaden verglichen mit den Bedingungen der Transplantationsmedizin aber als minimal ausgeprägt. Eine Cortikosteroidgabe hat vor Kreislaufstillstand in unserer Studie keinen nephroprotektiven Nutzen und wirkt möglicherweise proapoptotisch. In der postoperativen Therapie erweist sich der frühe und bei bestimmten Indikationen prophylaktische Einsatz der Peritonealdialyse als günstig. Chronisch zyanotische Patienten mit erhöhter Blutviskosität haben ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Glomerulopathie. Ähnlich wie bei diabetischen Patienten besteht für sie ein erhöhtes Risiko bei einer Röntgenkontrastmittelexposition und bei Operationen mit der Herz-Lungen-Maschine.

Der renale Status sollte bei Risikopatienten nach Herzkatheteruntersuchungen und Operationen mittels einfacher Urinanalytik beobachtet werden und sollte bei Problempatienten das operative Procedere beeinflussen. Das Aufrechterhalten eines guten Hydratationszustandes und eines adäquaten Diuretikaeinsatzes sind prophylaktische nephroprotektive Maßnahmen. Am kardiopulmonalen Bypass sollte die Blutplasmazusammensetzung mit ihren Auswirkungen auf die Rheologie bei Hypothermie als nephroprotektiver Faktor weiter untersucht und genutzt werden. Der weit verbreitete


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Einsatz von Cortikosteroiden beim kardiopulmonalen Bypass sollte bei Neugeborenen und Säuglingen in einer prospektiven multizentrischen Studie zur Kosten-Nutzen-Relation überprüft werden. Die Anwendung des hypothermen Kreislaufstillstandes ist zwar in klinischen Untersuchungen ein Risikofaktor für postoperative Nierenschäden, der eigentliche renale Ischämie-Reperfusionsschaden aber nur gering ausgeprägt, so dass hier die postoperative Hämodynamik eine weit grössere klinische Bedeutung zu haben scheint.
Seiten: [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101-115] [116]

Inhaltsverzeichnis

TitelseiteUntersuchungen zur Nierenfunktion bei der Behandlung angeborener Herzfehler
1 Einleitung
2 Der renale Ischämie-Reperfusionsschaden
2.1Untersuchungen an der isoliert hämoperfundierten Schweineniere
2.1.1Charakterisierung des Ischämie-Reperfusionsschadens
2.1.1.1Material und Methoden
2.1.1.1.1Versuchsplanung
2.1.1.1.2Organ- und Blutgewinnung am Schlachthof
2.1.1.1.3Organ- und Blutgewinnung im OP
2.1.1.1.4Versuchsaufbau
2.1.1.1.5Versuchsablauf und -analytik
2.1.1.1.6Datenanalyse
2.1.1.2Ergebnisse
2.1.1.2.1Nierenfunktion
2.1.1.2.2Nierenhistologie
2.1.2Einfluss der Blutviskosität während der Reperfusion
2.1.2.1Material und Methoden
2.1.2.2Ergebnisse
2.1.2.2.1Blutanalysen
2.1.2.2.2Hämodynamik und Sauerstoffangebot
2.1.2.2.3Nierenfunktion
2.2Untersuchungen zum hypothermen Kreislaufstillstand an neugeborenen Ferkeln
2.2.1Material und Methoden
2.2.1.1Versuchsplanung
2.2.1.2Anästhesieologische und kardiotechnische Methoden
2.2.1.3Messperioden und Analysen
2.2.1.4Histologie
2.2.2Ergebnisse
2.2.2.1Operatives Überleben
2.2.2.2Nierenfunktion
2.2.2.2.1Nach 60 Minuten Kreislaufstillstand
2.2.2.2.2Nach 120 Minuten Kreislaufstillstand
2.2.2.2.3Nach 120 Minuten Kreislaufstillstand und Cortisongabe
2.2.2.2.4Vergleich der Versuchsgruppen
2.2.2.3Nierenhistologie
3 Nierenfunktion im Säuglingsalter bei kardiopulmonalen Bypass-Operationen
3.1Intraoperative Nierenfunktion
3.1.1Material und Methoden
3.1.1.1Patientenauswahl
3.1.1.2Anästhesieologische und kardiotechnische Methoden
3.1.1.3Messperioden und Analysen
3.1.2Ergebnisse
3.1.2.1Patienten- und OP-Daten
3.1.2.2Nierenfunktion
3.1.2.3Blutanalysen
3.2Auswirkungen des hypothermen Kreislaufstillstandes
3.2.1Material und Methoden
3.2.1.1Patientenauswahl
3.2.1.2Messperioden
3.2.2Ergebnisse
3.2.2.1Bedingungen des kardiopulmonalen Bypasses
3.2.2.2Nierenfunktion
3.3Postoperative Therapie
3.3.1Material und Methoden
3.3.1.1Patientenauswahl und Dokumentation
3.3.1.2Peritonealdialyse und akutes Nierenversagen
3.3.2Ergebnisse
4 Untersuchungen zur Nierenfunktion bei Patienten mit chronischer Zyanose
4.1Bedeutung hämorheologischer Faktoren
4.1.1Material und Methoden
4.1.1.1Patientenauswahl
4.1.1.2Urin- und Blutuntersuchungen
4.1.2Ergebnisse
4.1.2.1Urin- und Serumanalysen
4.1.2.2Blutanalysen
4.1.2.3Korrelation von Blut- und Urinanalysen
4.2Renale Kontrastmittelexposition bei Herzkatheterisierung
4.2.1Material und Methoden
4.2.1.1Patientenauswahl
4.2.1.2Urin- und Blutuntersuchungen
4.2.1.3Herzkatheterisierung
4.2.2Ergebnisse
4.3Postoperative Nierenfunktion nach herzchirurgischen Eingriffen
4.3.1Material und Methoden
4.3.1.1Patientenauswahl
4.3.1.2Urinanalysen und perioperative Datenerhebung
4.3.2Ergebnisse
5 Diskussion
5.1Der renale Ischämie-Reperfusionsschaden
5.1.1Charakterisierung des Ischämie-Reperfusionsschadens
5.1.2Bedeutung der Blutviskosität während der Reperfusion
5.2Nierenfunktion im Säuglingsalter bei kardiopulmonalen Bypass-Operationen
5.2.1Intraoperativ
5.2.2Auswirkungen des hypothermen Kreislaufstillstandes
5.2.3Postoperativ
5.3Nierenfunktion bei angeborenen Herzfehlern mit chronischer Zyanose
5.3.1Pathophysiologische Überlegungen
5.3.2Röntgenkontrastmittelexposition
5.3.3Operation mit der Herz-Lungen-Maschine
5.4Schlussfolgerungen
Bibliographie Literaturverzeichnis
Danksagung

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Funktionsparameter der isolierten Nierenfunktion
Tabelle 2: Nierenfunktionsmessungen nach 60 und 120 Minuten Kreislaufstillstand mit und ohne Cortisonvorbehandlung
Tabelle 3: Diagnosen und Art des kardiochirurgischen Eingriffes
Tabelle 4: Demographische Daten und Beschreibung des kardiopulmonalen Bypasses
Tabelle 5: Einflüsse auf die Blutviskosität bei Normo- und Hypothermie
Tabelle 6: Vergleich von demographischen und kardiopulmonalen Bypass Daten
Tabelle 7: Vergleich der Nierenfunktion
Tabelle 8: Zusammensetzung der Dialysatlösung
Tabelle 9: Inzidenz des akuten Nierenversagens nach Operation angeborener Herzfehler
Tabelle 10: Diagnosen und perioperative Daten aller Säuglinge mit Peritonealdialyse
Tabelle 11: Vergleich der Peritonealdialyse-behandelten Säuglinge mit (ANV +) und ohne (ANV -) klinische Diagnosekriterien des akuten Nierenversagens
Tabelle 12: Komplikationen unter postkardiochirurgischer Peritonealdialyse
Tabelle 13: Diagnosen der zyanotischen Patienten
Tabelle 14: Urinanalysen
Tabelle 15: Demographische Daten und Blutanalysen
Tabelle 16: Diagnosen der zyanotischen Patienten
Tabelle 17: Diagnosen und Operationsverfahren
Tabelle 18: Demographische und perioperative Daten
Tabelle 19: Urinanalysen prä- und postoperativ im zeitlichen Verlauf
Tabelle 20: Darstellung individueller Patienten mit präoperativer Proteinurie und/oder postoperativem Nierenversagen.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Der ex-vivo Perfusionsaufbau
Abbildung 2: Postischämische Funktion nicht gekühlter, kurz gekühlter und länger gekühlter Nieren
Abbildung 3: Histologischer Schaden in reperfundierten Nieren
Abbildung 4: Histologische Analyse neutrophiler Granulozyten in reperfundierten Nieren
Abbildung 5: Blut- und Plasmaviskositäten in den Gruppen „Standard“ und „Dilution“
Abbildung 6: Renale Hämodynamik in den Gruppen „Standard“ und „Dilution“
Abbildung 7: Nierenfunktion in den Gruppen „Standard“ und „Dilution“
Abbildung 8: Nierenfunktion im Gruppenvergleich
Abbildung 9: Histologische Bewertung des Ischämie-Reperfusionsschadens
Abbildung 10: Nierenfunktion während des kardiopulmonalen Bypasses
Abbildung 11: Hämorheologie während des kardiopulmonalen Bypasses
Abbildung 12: Korrelation von Blutviskosität und Albuminurie
Abbildung 13: Diurese und Kreatininclearance bei Patienten mit und ohne Kreislaufstillstand
Abbildung 14: Albumin und N-acetyl-beta-D-glucosaminidase im Urin bei Patienten mit und ohne Kreislaufstillstand
Abbildung 15: Zusammenhänge zwischen Blutrheologie und Eiweißanalytik im Urin
Abbildung 16: Albuminurie bei zyanotischen Patienten mit hohen und bei zyanotischen Patienten mit niedriger Blutviskosität
Abbildung 17: Blutviskosität vor und nach Katheterisierung
Abbildung 18: Plasmaviskosität vor und nach Katheterisierung
Abbildung 19: Albumin-Konzentration im Urin vor und nach Katheterisierung
Abbildung 20: N-acteyl-ß-D-glucosaminidase Aktivität im Urin vor und nach Katheterisierung
Abbildung 21: Urin-Albuminkonzentrationen der zyanotischen Patienten im zeitlichen Verlauf
Abbildung 22: Urin-N-acteyl-ß-D-glucosaminidase-Aktivität der zyanotischen Patienten im zeitlichen Verlauf

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Tue Oct 16 13:48:41 2001