II. Spezieller Teil

1. Niedrig dosierte Corticosteroide im septischen Schock

↓37

Anfang der 90er Jahre weckten zwei Fallbeobachtungsstudien erneutes Interesse am Einsatz von GC im septischen Schock. In einer Studie erhielten 14 Patienten nach einer Bolusgabe von 100 mg eine kontinuierliche Infusion von 10 mg HC pro Stunde [344]. Bei allen Patienten kam es zur hämodynamischen Stabilisierung. Bei 6 Patienten konnte die Katecholamintherapie innerhalb von 48 Stunden beendet werden. Diese Patienten hatten niedrigere basale Cortisolspiegel als die Patienten, die katecholaminpflichtig blieben (20,3 µg/dl versus 29,4 µg/dl, p = 0,19). Zwischen der Stimulierbarkeit der NNR und der hämodynamischen Reaktion fand sich keine Korrelation. In der zweiten Studie wurden 7 Patienten mit katecholaminrefraktärem späten septischen Schock mit niedrig dosiertem HC behandelt [345]. Auch hier konnten innerhalb von 24 Stunden die Katecholamine signifikant reduziert werden. Beide Studien kamen zu dem Ergebnis, dass ein relativer Cortisolmangel ursächlich an der Hypotension im septischen Schock beteiligt ist und dass eine Therapie mit niedrig dosiertem HC sinnvoll erscheint.

Bollaert untersuchten in einer randomisierten, Placebo-kontrollierten Studie die Wirksamkeit von 3 x 100 mg HC/Tag über einen Zeitraum von 5 Tagen bei 41 Patienten im späten (> 48 Stunden) septischen Schock [346]. Die Therapie mit HC führte zu einer signifikanten Reduktion des Katecholaminbedarfs. In der Verumgruppe waren nach 7 Tagen 68 und in der Placebogruppe 21 Prozent katecholaminfrei (p = 0,007). Auch nach 28 Tagen benötigten signifikant weniger Patienten Katecholamine, wenn sie zuvor mit HC behandelt wurden (p = 0,005). Die 28-Tage-Letalitätsrate zeigte einen deutlichen Trend und betrug für die Verumgruppe 32 und für die Placebogruppe 63 Prozent, d.h. eine absolute Reduktion der Letalität um 31 Prozent (95% CI: 1,61; p = 0,091). Keine eindeutigen Unterschiede fanden sich zwischen Patienten mit und ohne relative NNR-Insuffizienz, jedoch gab es auch hier einen Trend (p = 0,058).

↓38

Briegel untersuchte in einer randomisierten, prospektiven, Placebo-kontrollierten Studie bei 40 Patienten im hyperdynamen septischen Schock die Wirksamkeit von HC [347]. Die Verumgruppe erhielt nach einem Bolus von 100 mg HC eine kontinuierliche gewichtsadaptierte Infusion von 0,18 mg/kg/h HC bis zur hämodynamischen Stabilisierung. In der Verumgruppe konnte die Katecholamin-abhängige Zeit auf 2 Tage gegenüber 7 Tagen in der Placebogruppe reduziert werden (p = 0,005). Es konnte auch eine Verbesserung von Organdysfunktionen beobachtet werden. Die Therapie mit niedrig dosierten HC hatte in dieser Studie keinen signifikanten Effekt auf die Letalität.

Annane untersuchte in einer randomisierten, Placebo-kontrollierten Multicenterstudie bei 299 Patienten mit frühem < 8 Stunden) schwerem septischen Schock die Wirksamkeit einer niedrig dosierten HC-Therapie [348]. Die Verumgruppe erhielt über einen Zeitraum von 7 Tagen 4 x 50 mg HC/Tag, zusätzlich wurden täglich 50 µg Fludrocortison p.o. zur Therapie einer eventuellen absoluten NNRI verabreicht. 77 Prozent der Patienten waren ‚non-responder’ (Cortisolanstieg < 9 µg/dl nach Stimulation mit 250 µg ACTH).

Durch die HC-Therapie konnte der Vasopressorbedarf signifikant reduziert werden. Die durchschnittliche Zeit bis zur Beendigung der Katecholamintherapie betrug im gesamten Patientenkollektiv für die Verumgruppe 7 Tage und für die Placebogruppe 9 Tage. Am Tag 28 waren in der Verumgruppe 55 der Patienten und in der Placebogruppe 43 Prozent ohne Vasopressoren (Hazard Ratio: 1.54; 95% CI: 1.10,2.16; p = 0,01). Eine Subgruppenanalyse zeigte, dass ‚non-responder’ auf die HC-Therapie besser ansprachen. Die durchschnittliche Zeit, bis die Katecholamine ausgestellt werden konnten, betrug für die Verumgruppe 7 Tage und für die Placebogruppe 10 Tage. Am Tag 28 waren in der Verumgruppe 57 und in der Placebogruppe 40 Prozent der Patienten ohne Vasopressoren (Hazard Ratio: 1.91; 95% CI: 1.29,2.84; p = 0,001). In der Gruppe der ‚responder’ waren am Tag 28 in der Verumgruppe 50 der Patienten und in der Placebogruppe 53 Prozent der Patienten ohne Vasopressoren (p = 0,49).

↓39

Weder in der Gruppe der ‚responder’, noch im gesamten Patientenkollektiv fanden sich signifikante Unterschiede zwischen der Verum- und Placebogruppe bezüglich der 28-Tage-Letalität, der Letalität auf der Intensivstation oder im Krankenhaus oder der Einjahres-Letalität. In der Gruppe der ‚non-responder’ konnte die 28-Tage-Letalität jedoch von 63 Prozent in der Placebogruppe auf 53 Prozent in der Verumgruppe reduziert werden (adjusted Odds Ratio (adj.OR): 0.54; 95% CI: 0.31,0.97; p = 0,04). Auch die Letalität auf der Intensivstation (70 % versus 58 %; adj.OR: 0.50; 95% CI: 0.28,0.89; p = 0,02) und die Krankenhaus-Letalität (72 % versus 61 %; adj.OR: 0.53; 95% CI: 0.29,0.96; p = 0,04) waren signifikant niedriger. Eine kritische Analyse der verwendeten biometrischen Methodik wies jedoch auf den in dieser Studie nicht eindeutig getrennten Unterschied zwischen Überlebensrate und Letalität hin. Durch die Kalkulation der OR kann bei einer Letalitätsrate von über 10 bis 15 Prozent in der Kontrollgruppe der positive Effekt einer Intervention überschätzt werden. Signifikante Ergebnisse waren nur nach einer Regressionsanalyse (adjusted OR) in der Gruppe der ‚non-responder’ nachweisbar [349]. Legte man der Effektivitätsanalyse die Risk Ratio als adäquatere Methode zugrunde, so zeigte sich in keiner der Subgruppen eine signifikante Reduktion der Letalität. Die Studie konnte jedoch eindeutig zeigen, dass im gesamten Patientenkollektiv und bei ‚non-respondern’, jedoch nicht bei ‚respondern’, die 28-Tage-Überlebenszeit signifikant verlängert werden konnte. Gegenüber der Kontrollgruppe wurde die Überlebenszeit von ‚non-respondern’ um 12 Tage (adjusted Hazard Ratio: 0.67; 95% CI: 0.47,0.95, p = 0,02), bei allen Patienten um 6,5 Tage (adjusted Hazard Ratio: 0.71; 95% CI: 0.53,0.97; p = 0,03), und bei ‚respondern’ um 2 Tage verlängert. Die ‚number needed to treat’ (NNT), damit ein zusätzlicher Patient am Tag 28 überlebte, betrug für ‚non-responder’ 7 (95% CI: 4,49) und für alle Patienten 8 (95% CI: 5,81).

Die Studie von Annane weist im Vergleich zu den anderen Studien mit niedrig dosiertem HC zwei Besonderheiten auf. Erstens wurden nur Patienten im schweren septischen Schock eingeschlossen, d.h. die Patienten mussten für mindestens eine Stunde einen systolischen Blutdruck < 90 mmHg trotz Katecholamintherapie aufweisen, während in den anderen Studien unter der Katecholamintherapie der Blutdruck > 90 mmHg betragen konnte, um die Einschlusskriterien zu erfüllen. Zweitens wurde in dieser Studie Fludrocortison zur Therapie einer möglichen absoluten NNRI eingesetzt, die im septischen Schock selten ist [177]. Als weitere Begründung für Fludrocortison wurde ein möglicher hyperreninämischer Hypoaldosteronismus bei Intensivpatienten angeführt [350]. Es ist aufgrund der derzeitigen Datenlage unsicher, inwieweit Patienten im septischen Schock von einer zusätzlichen Mineralocorticoid-Therapie profitieren. Infolge der intrinsischen mineralocorticoiden Wirkung von HC – 20 mg HC haben die mineralocorticoide Potenz von 50 µg Fludrocortison – wird von einigen Autoren eine zusätzliche Fludrocortison-Gabe zur Akuttherapie einer absoluten NNRI erst empfohlen, wenn die tägliche HC-Dosis im Rahmen der kontinuierlichen Substitutionstherapie unter 50 mg liegt [351,352].

2. Corticosteroide im septischen Schock – eine Metaanalyse

Eine aktuelle Metaanalyse untersuchte Wirksamkeit und Sicherheit von Corticosteroiden in der schweren Sepsis und im septischen Schock [353]. Insgesamt wurden 23 randomisierte, kontrollierte Studien in Datenbankrecherchen (MEDLINE, EMBASE, Cochrane Controlled Trials Register, Cochrane Infectious Diseases Group Register) anhand von Bibliographien und persönlichen Angaben von Autoren identifiziert, die entweder niedrig oder hoch dosierte Corticosteroide zur Therapie eingesetzt hatten. Von den 23 Studien erfüllten 15 Studien mit insgesamt 2022 Patienten die Qualitätskriterien und wurden in der Metaanalyse berücksichtigt. Acht Studien wurden ausgeschlossen (s. Anhang). Folgende Qualitätskriterien wurden nach dem von Cronin et al. beschriebenen Scoring-System erhoben [151]: Auswahl der Patienten, Vergleichbarkeit der Patienten-Charakteristika, Definition der Sepsis, Verblindung, therapeutische Interventionen, ‚intention-to-treat’-Analyse, Einhaltung des Studienprotokolls, Follow-up.

↓40

Die Metaanalyse ergab, dass, unter Berücksichtigung aller eingeschlossenen Studien, durch die Therapie mit Corticosteroiden die 28-Tage-Letalität nicht gesenkt wurde (RR: 0.98; 95% CI: 0.87,1.10). Die Heterogenitätsanalyse zeigte signifikante Unterschiede zwischen den Studien mit niedrig und hoch dosierten Glucocorticoiden (χ2:33.09; p = 0,0028). Eine Subgruppenanalyse unter Berücksichtigung der Heterogenität ergab keinen Effekt für die Therapie mit hoch dosierten Corticosteroiden (RR: 0.99; 95% CI: 0.83,1.17; p = 0,9). Die Therapie mit niedrig dosierten GC führte dagegen zu einer signifikanten Reduktion der 28-Tage-Letalitätsrate (RR: 0.80; 95% CI: 0.67,0.95; p = 0,01) (Abb.1); neun (95% CI: 5,33) Patienten mussten behandelt werden, damit ein zusätzlicher Patient den 28. Tag überlebte (NNT). In 4 Studien mit niedrig dosiertem Hydrocortison konnte eine signifikante Reduktion der Letalitätsrate auf der Intensivstation beobachtet werden (RR: 0.83; 95% CI: 0.7,0.97; NNT: 9; 95% CI: 5,50). Vergleichbare Ergebnisse erbrachte die Untersuchung der Krankenhaus-Letalität. Auch hier konnte unter Berücksichtigung aller Studien die Letalität nicht signifikant gesenkt werden (RR: 0.92, 95% CI: 0.82,1.04). Nur in den Studien mit niedrig dosiertem HC war die Reduktion der Krankenhaus-Letalität signifikant (RR: 0.83; 95% CI: 0.71,0.97; NNT: 9; 95% CI: 5,50) (s. Abb. 2). Auch die Effekte von niedrig dosiertem HC auf die Reversibilität des Schocks am Tag 7 (RR: 1.22; 95% CI: 1.06,1.40; NNT: 10; 95% CI: 6,33) und am Tag 28 (RR: 1.26; 95% CI: 1.27,2.03; NNT: 9; 95% CI: 5,50) waren signifikant (Abb.3). Die Inzidenz von gastrointestinalen Blutungen, Superinfektionen oder Hyperglykämien wurde weder durch hoch dosierte noch durch niedrig dosierte GC signifikant erhöht (Abb.4).

Zusammenfassend zeigte die Metaanalyse, dass durch die Therapie mit niedrig dosiertem HC die Schockphase signifikant verkürzt und die 28-Tage-, Intensivstation- und Krankenhaus-Letalität signifikant reduziert werden konnten und die Inzidenz von Nebenwirkungen nicht zunahm.

Abb. 1: Metaanalyse 28-Tage Letalität
Dargestellt ist der Effekt von Studien mit hoch dosierten und niedrig dosierten Glucocorticoiden auf die 28-Tage-Letalität. Fasst man alle Studien zusammen, so ist die Therapie mit GC bezüglich der Gesamtletalität nicht wirksam. Nur in Studien mit niedrig dosiertem GC wird das relative Risiko, zu versterben, signifikant reduziert. Die Größe der quadratischen Symbole entspricht der prozentualen Gewichtung der Studie. Die horizontalen Linien geben das 95-prozentige Konfidenzintervall an. Die Position der Raute zeigt das Ergebnis der Metaanalyse an, die Breite entspricht dem 95-prozentigen Konfidenzintervall. Überschneidet das Konfidenzintervall die vertikale Linie bei einem ‚relative risk’ von 1, ist der Effekt statistisch nicht signifikant.

↓41

Abb. 2: Metaanalyse Krankenhaus-Letalität
Dargestellt ist der Effekt von Studien mit hoch dosierten und niedrig dosierten Glucocorticoiden auf die 28-Tage-Letalität. Fasst man alle Studien zusammen, so ist die Therapie mit GC bezüglich der Gesamtletalität nicht wirksam. Nur in Studien mit niedrig dosiertem GC wird das relative Risiko im Krankenhaus zu versterben signifikant reduziert. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 1.

Abb. 3: Metaanalyse Schock-Reversibilität
Dargestellt sind Studien mit hoch und niedrig dosierten GC auf die Reversibilität des septischen Schocks am Tag 7 und am Tag 28 sowie von Studien mit niedrig dosierten HC auf die Schock-Reversibilität am Tag 7. Die Metaanalyse zeigt, dass auch unter Berücksichtigung von zwei Phase-III-Studien mit hoch dosierten GC die Therapie mit GC zu einer signifikanten hämodynamischen Stabilisierung führte. Dieser Effekt ist jedoch unter Berücksichtigung der Studien mit niedrig dosierten GC wesentlich stärker ausgeprägt. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 1.

Abb. 4: Metaanalyse Nebenwirkungen von GC im septischen Schock
Dargestellt ist das Risiko für das Auftreten von Superinfektionen, gastrointestinalen Blutungen oder Hyperglykämien während der Applikation von hoch oder niedrig dosierten GC bei Patienten mit einer schweren Sepsis oder einem septischen Schock. Die Metaanalyse zeigt, dass das Risiko für derartige Nebenwirkungen nicht signifkant erhöht ist. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 1.

3. Eigene Ergebnisse – Eine doppelblinde, randomisierte, Placebo-kontrollierte Cross-over-Studie zur Erfassung hämodynamischer und immunologischer Effekte von niedrig dosiertem HC im septischen Schock

↓42

Fasst man die bisherigen Ausführungen zusammen, so ergibt sich, dass im septischen Schock eine Therapie mit hoch dosierten GC über einen kurzen Zeitraum von 1 bis 2 Tagen mit erheblichen Risiken behaftet ist, auch wenn in einer Phase-III-Studie über ein kurzes Zeitfenster positive Effekte beschrieben wurden und postuliert wurde, dass eine Fortführung der Therapie eventuell von Vorteil sein könnte. Eine entsprechende Studie mit hoch dosierten GC ist nie durchgeführt wurden. Auf Grund der dosisabhängigen Pharmakodynamik von GC ist bereits bei kurzzeitiger und noch stärker bei längerer Applikation von hohen Dosierungen mit einer ausgeprägten Immunsuppression zu rechnen. Eine derartige Therapie wird im Kontext der Gefahr einer Immunsuppression heute als obsolet angesehen. Im Gegensatz hierzu gilt die Applikation von niedrig dosiertem HC über mehrere Tage als vielversprechendes Therapiekonzept. Immunologische Untersuchungen im Rahmen von kontrollierten Studien wurden bislang weder für hoch dosierte noch für niedrig dosierte GC durchgeführt. Es war daher möglich, dass auch die Therapie mit relativ niedrigen Dosen von HC zu einer deutlichen Immunsuppression führen könnte.

Zur Beantwortung dieser und weiterer Fragestellungen (s.u.) wurde eine doppelblinde, randomisierte, Placebo-kontrollierte Cross-over-Studie zur Erfassung hämodynamischer und immunologischer Effekte von niedrig dosiertem HC im septischen Schock durchgeführt, die nun dargestellt werden soll [354].

3.1 Fragestellung

Die Studie hatte folgende Ziele:

↓43

  1. Evaluation hämodynamischer Effekte von niedrig dosiertem HC.
  2. Evaluation der Wirkung von niedrig dosiertem HC auf die Produktion von Stickstoffmonoxid.
  3. Evaluation pro- und antiinflammatorischer Immunparameter während der Therapie mit niedrig dosiertem HC.
  4. Evaluation der Effekte eines HC-Entzugs auf hämodynamische und immunologische Parameter.

3.2 Studienprotokoll

3.2.1 Patientenkollektiv

Die Studie wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Fakultät der Humboldt-Universität, Charité Campus Virchow-Klinikum, genehmigt und auf der Intensivstation der Klinik für Anästhesiologie und operativen Intensivmedizin in den Jahren 1997 bis 2000 durchgeführt.

Die Evaluierung geeigneter Patienten, die auf der Intensivstation einen septischen Schock entwickelten oder im septischen Schock aus auswärtigen Kliniken auf die Intensivstation verlegt wurden, erfolgte durch an der Studie beteilige Ärzte. Die Definition des septischen Schocks basierte auf den in der Konsensuskonferenz von 1992 erarbeiteten Kriterien des ‚American College of Chest Physicians’ und der ‚Society of Critical Care Medicine’ (s. I.3). Patienten wurden in die Studie eingeschlossen, wenn sie die folgenden Einschlusskriterien erfüllten und keine Ausschlusskriterien hatten.

↓44

A. Einschlusskriterien (sämtliche Kriterien I-IV müssen erfüllt sein)

I. Einverständniserklärung durch den Patienten, den gesetzlichen Vertreter oder nächsten Angehörigen.

II. Zeichen der Infektion (mindestens ein Kriterium a-d muss erfüllt sein)

↓45

  1. Nachweis von Granulozyten in normalerweise steriler Körperflüssigkeit.
  2. Durch eine positive Kultur oder Gram-Färbung nachgewiesene pathogene Mikroorganismen im Blut, Urin, Sputum oder sonst steriler Flüssigkeit.
  3. Eine offensichtliche Ursache für eine Infektion (z.B. Darmperforation und Peritonitis, purulente Wundverhältnisse).
  4. Sonstiger klinischer Nachweis einer Infektion (z.B. behandelte Pneumonie, Purpura fulminans).

III. Zeichen der Sepsis (mindestens 3 Kriterien von a-d müssen erfüllt sein)

  1. Fieber (> 38°C) oder Hypothermie (< 36°C).
  2. Maschinelle Beatmung oder Zeichen der respiratorischen Insuffizienz während der Spontanatmung (Atemfrequenz > 20/min oder PaCO2 < 32 mmHg).
  3. Tachykardie (Herzfrequenz > 90/min).
  4. Leukozytose (> 12.000 Zellen/µl) oder Leukopenie (< 4.000 Zellen/µl) oder Linksverschiebung (> 10 % unreife neutrophile Granulozyten).

↓46

IV. Zeichen des septischen Schocks (beide Kriterien müssen erfüllt sein)

  1. Ein systolischer Blutdruck < 90 mmHg oder ein Abfall des systolischen Blutdrucks von > 50 mmHg vom Ausgangswert (für mindestens 1 Stunde) bei Patienten mit arterieller Hypertonie, trotz zuvor erfolgter adäquater Flüssigkeitstherapie.
  2. Bedarf von Noradrenalin in jeder Dosierung zur Aufrechterhaltung eines mittleren arteriellen Drucks > 70 mmHg.

B. Ausschlusskriterien (keines der Kriterien darf erfüllt sein)

↓47

3.2.2 Randomisierung und Verblindung

Die Randomisierung erfolgte mittels vorgefertigter verschlossener Briefumschläge, die der Apotheke in 2 Blöcken für jeweils 10 Patienten der HC Gruppe 1 (HC-1) und 10 Patienten der Gruppe HC-2 zur Verfügung gestellt wurden. Nach Einschluss eines Patienten wurde die Studienmedikation von der Apotheke abgerufen.

Die Durchführung der hämodynamischen Messungen und die Datenerhebung erfolgten durch Ärzte der Intensivstation und Doktoranden. Die immunologischen Analysen wurden von einer MTA und Doktoranden, die an der Patientenversorgung nicht direkt beteiligt waren, vorgenommen. Kein Mitarbeiter der Studie hatte Zugang zum Verblindungscode.

3.2.3 Studienmedikation

↓48

Die Studienmedikation wurde in der Zentralapotheke des Campus Virchow-Klinikum zubereitet. Hierfür wurden 50ml Perfusorspritzen mit kommerziell erhältlichem HC (Firma Pharmacia/Upjohn) oder 0,9 % NaCl unter sterilen Kautelen bestückt und verblindet an die Intensivstation geliefert. Ein Medikationsblock bestand aus insgesamt 4 Perfusorspritzen, eine Spritze mit der Loading-Dosis von Verum oder Placebo und 3 Spritzen mit HC oder Placebo für die kontinuierliche Applikation. Die Medikation für jeweils eine Studienperiode (3 Tage) wurde bei 4°C auf der Intensivstation gelagert.

3.2.4 Studiendesign

Die Studiengruppe HC-1 erhielt nach einem Bolus von 100 mg HC über 30 min bis zum 3. Tag 10 mg HC pro Stunde und dann Placebo bis zum 6. Tag. Die Gruppe HC-2 erhielt zuerst Placebo bis Tag 3, gefolgt von Verum bis Tag 6 (Abb. 5). Die Applikation der Medikation erfolgte kontinuierlich über einen zentralvenösen Zugang. Patienten, die nach Beendigung der Studie weiterhin einen Bedarf an Noradrenalin hatten oder im weiteren Verlauf erneut noradrenalinpflichtig wurden, erhielten HC entsprechend der Indikationsstellung des behandelnden Arztes.

3.2.5 Hämodynamische Therapie

Die hämodynamische Therapie bestand in Volumensubstitution und Aufrechterhaltung eines adäquaten Perfusionsdrucks unter Verwendung von Noradrenalin als Vasopressor. Als orientierende Parameter des Volumenstatus fanden u.a. der zentralvenöse Druck (12-15 mmHg) und der pulmonal-kapilläre Verschlussdruck (12-15 mmHg), die Diurese (> 1 ml/kg KG/h) und die periphere Durchblutung, das Herzzeitvolumen bzw. der Herzindex und die zentralvenöse Sauerstoff-Sättigung (> 70 %) Berücksichtigung. Die Volumensubstitution erfolgte mit kolloidalen Lösungen (HÄS 6%, Humanalbumin), Erythrozytenkonzentraten bei einem Hämoglobinwert < 10 mg/dl und Frischplasma bei entsprechender hämostatischer Indikation. Ein mittlerer arterieller Druck von > 70 mmHg wurde als Zielgröße angestrebt, die Noradrenalin-Dosierung wurde dem mittleren arteriellen Druck entsprechend angepasst.

3.2.6 Sonstige Therapie

↓49

Die Behandlung der Patienten erfolgte nach den Standards zur Therapie der Sepsis und beinhaltete entsprechend der individuellen Indikation u.a. chirurgische Herdsanierung, druckkontrollierte Beatmung mit positivem endexpiratorischem Druck, Analgosedierung mit Opiaten und Benzodiazepinen. Eine frühzeitige enterale Ernährung wurde angestrebt. Bei Patienten mit akutem Lungenversagen erfolgte eine regelmäßige Lagerungstherapie, es wurde das Konzept der ‚permissiven Hyperkapnie’ angewendet, bei entsprechender Indikation wurde eine Inhalation mit Stickstoffmonoxid vorgenommen. Bei Patienten mit einem Nierenversagen wurde eine intermittierende oder kontinuierliche Hämodialyse bzw. Hämofiltration vorgenommen.

3.3 Methoden

3.3.1 Hämodynamische Messungen

Bei allen Patienten wurden hämodynamische Parameter über intraarterielle und Pulmonalarterienkatheter kontinuierlich registriert und zum Zeitpunkt der Messung protokolliert. Die Bestimmung des Herzzeitvolumens erfolgte mit der Thermodilutionsmethode. Die Berechnung abhängiger Parameter erfolgte mit entsprechenden Standardformeln. Folgende Parameter wurden in 8-stündlichen Intervallen erhoben: mittlerer arterieller Druck (MAP), mittlerer pulmonal-arterieller Druck (MPAP), Herzfrequenz (HF), systemischer Gefäßwiderstand (SVR), pulmonal-arterieller Gefäßwiderstand (PVR), Herzindex (HI), zentralvenöser Druck (ZVD), pulmonal-kapillärer Verschlussdruck (PCWP), Körperkerntemperatur und Noradrenalin-Bedarf. Die Messungen erfolgten in Rückenlage.

3.3.2 Blutentnahme und Verarbeitung

Die Blutentnahmen erfolgten direkt vor Studienbeginn und täglich über einen Zeitraum von 6 Tagen aus arteriellen oder zentralvenösen Zugängen. Blutproben für die Bestimmung von humoralen Parametern wurden nach der Entnahme bis zur Weiterverarbeitung auf Eis aufbewahrt. Nach der Zentrifugation (10 min, 3000 rpm, 4°C) wurden Plasma- und Serumproben bis zur Analyse bei -80°C gelagert. Durchflusszytometrische Analysen erfolgten innerhalb von 4 Stunden nach der Blutentnahme.

3.3.3 Durchflusszytometrie

↓50

Die Durchflusszytometrie wurde mit dem FACScan® der Firma Becton Dickinson (BD, Heidelberg) nach Standardprotokollen durchgeführt: Für die Doppelfarben-Markierung zellgebundener Adhäsionsmoleküle wurden Fluorescein-isothiocyanat-(FITC)- und Phycoerythrin-(PE)-konjugierte monoklonale Antikörper verwendet: 100 µl EDTA-Blut wurden in Polystyrol-Röhrchen mit 20 µl einer gesättigten Antikörpermischung für 20 min in Dunkelheit inkubiert, anschließend mit FACS-Lysing-Solution® lysiert und nach dem Waschen (PBS) im FACScan® analysiert. Folgende Antikörper (BD) wurden verwendet: CD3-FITC/CD4-PE, CD3-FITC/CD8-PE, CD16-FITC/CD56-PE, CD3-FITC/CD19-PE, CD45-FITC/CD14-PE, CD64-PE, CD11b-FITC, CD14-FITC/Anti-HLA-DR-PE. Die Differenzierung einzelner Zellpopulation erfolgte durch ‚gating’ charakteristischer Streulichtsignale (‚forward’ und ‚side light scatter’) und deren spezifischen Fluoreszenzintensität. Zur Quantifizierung der unspezifischen Hintergrundfluoreszenz wurden FITC- und PE-konjugierte isotypische monoklonale Antikörper verwendet. Die statistische Auswertung der prozentualen Zellverteilung und geometrischen mittleren Fluoreszenzintensität erfolgte mit der CellQuest®-Software (BD).

Für die in-vitro-Quantifizierung der Phagozytosekapazität (Phagotest®) und Bildung von reaktiven Sauerstoffradikalen (Bursttest®) von Granulozyten und Monozyten wurden kommerziell erhältliche Assays der Firma Orpegen Pharma (Heidelberg) verwendet und die Lithium-heparinisierten Vollblutproben nach den Angaben des Herstellers verarbeitet.

3.3.4 Weitere Methoden

Die Bestimmung von Interleukin 4, 8, 10, 12p70 und Interferon-γ (BD Pharmingen, Hamburg), löslichem E-Selektin (BenderMed, Alexis, Wien), IL-6 (R&D, Wiesbaden) und löslichen Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor I und II (Biosource, Ratingen) erfolgte mit dem ‚enzyme linked immunosorbant assay’ (ELISA) nach den Angaben des Herstellers. Die Bestimmung von Cortisol im Serum erfolgte mit einem ‚solid-phase’ Radioimmunoassay (Biermann, Bad Nauheim) und wurde im endokrinologischen Labor der Medizinischen Klinik der Charité (Prof. Gräf) durchgeführt. Die Bestimmung ACTH im Serum wurde von der Firma Brahms (Berlin) mittels dem Chemilumineszenz Immunoassay (Lumitest) durchgeführt. Die Bestimmung der Leukozytenzahl erfolgte mit dem Cell-Dyn 1600 (Abbott, Wiesbaden). Die Bestimmung von Nitrit/Nitrat erfolgte im Serum nach enzymatischer Reduktion von Nitrat mit Nitrat-Reduktase/ß-Nicotinamindialdehyd und Proteinfällung mit Natriumhydroxid/Zinksulfat, mit Griess-Reagenz (Sulfanilamid + N-[1-naphtyl]-ethylendiamin) colorimetrisch bei 550 nm. Für die Berechnung des SOFA-Scores [355] (‚sepsis-related organ failure assessment’) und SAPS-II-Scores [356] (‚symplified acute physiology score’) wurden routinemäßig erhobene Laborparameter und klinische Daten verwendet.

3.3.5 Statistik

↓51

Die Auswertung des Cross-over Versuchs erfolgte nach den Empfehlungen für die statistische Analyse von Cross-over-Studien von S. Senn unter Berücksichtigung HC-abhängiger und -unabhängiger Effekte (für eine detaillierte Darstellung siehe Abb.5) [357]. Veränderungen innerhalb einer Studienperiode und Gruppe für die Perioden HC am Tag 0-3 und Tag 4-6 bzw. Placebo am Tag 0-3 und Tag 4-6 wurden mit dem Friedman-ANOVA-Test für nicht-parametrische gepaarte Messwiederholungen untersucht. Nominale Daten wurden mit dem Fisher’s-Test und Korrelationen mit dem Spearman Korrelationskoeffizienten analysiert. Die ‚false discovery rate procedure’[358] zur Korrektur eines möglichen Typ-I-Fehlers bei multiplen Messwiederholungen ergab ein korrigiertes Signifikanzniveau von p < 0,02. Soweit nicht anders angegeben, werden die Ergebnisse als Mittelwert und 95-Prozent-Konfidenzintervall dargestellt. Für die Auswertung hämodynamischer Daten wurden die Mittelwerte für einzelne Parameter von jeweils 2 bis 3 hämodynamischen Messungen, die in einem Zeitraum von 24 Stunden durchgeführt wurden, berechnet und für die weitere statistische Auswertung zugrunde gelegt. Die Statistik und Grafiken wurden mit GraphPAD Prism® (GraphPad Software Inc., San Diego, Kalifornien) erstellt.

3.4 Ergebnisse

3.4.1 Patienten

Von März 1997 bis September 2000 erfüllten insgesamt 59 Patienten die Kriterien des septischen Schocks. Von diesen 59 Patienten wurden 40 Patienten in die Studie eingeschlossen. Neunzehn Patienten wurden aus folgenden Gründen nicht eingeschlossen: 13 Patienten hatten eine positive Glucocorticoid-Anamnese, 1 Patient hatte eine hämatologische Grunderkrankung, 1 Patient wurde mit ECMO behandelt, 2 Patienten befanden sich in einem moribunden Stadium, und bei 2 Patienten wurde die Studienteilnahme von Angehörigen abgelehnt. Patienten, die einen septischen Schock auf der Intensivstation entwickelten, wurden innerhalb von 48 Stunden eingeschlossen. Bei Patienten, die von auswärtigen Krankenhäusern auf die Intensivstation verlegt wurden, erfolgte der Einschluss zum frühest möglichen Zeitpunkt nach der Aufnahme.

Zwischen den beiden Gruppen HC-1 und HC-2 fanden sich zum Zeitpunkt des Einschlusses keine signifikanten Unterschiede bezüglich folgender P a rameter (s. Tab.1): Alter, Geschlecht, SAPS-II-Score, SOFA-Score, Zeit raum zwischen dem Beginn des septischen Schocks und dem Studien beginn, Grunderkrankungen, Art der Infektion und Erregerspektrum. Keiner der Pat i enten verstarb während des Beobachtungszeitraums von 6 Tagen. Die Kra n kenhaus- und Intensivstation-Letalitätsrate betrug 30 Prozent in beiden Gruppen.

↓52

Tabelle 1: Patientencharakteristika

 

HC-1 (n=20)

HC-2 (n=20)

p-Wert

Alter (Jahre)

54 (46;63)

50 (42;58)

0,37

Geschlecht (männlich)

13

13

 

SAPS-II

42 (35;49)

42 (36;48)

0,96

SOFA

9,7 (8,5;10,9)

10,4 (9,1;10,7)

0,42

Verstorben

6

6

 

Zeit zwischen Schock- und Studienbeginn (Stunden)

 

< 24

4

4

 

24-48

7

10

0,52

48-120

6

4

0,71

> 120

3

2

 

Grunderkrankung (mehrere sind möglich)

Trauma

6

5

 

ARDS

14

16

 

Pneumonie

8

10

 

Gastrointestinal

10

8

 

Andere

1

1

 

Ort der Infektion

   

Pulmonal

12

13

 

Gastrointestinal

8

6

 

Weichteil

0

1

 

Mikrobiologie

   

Gram-positiv

3

5

0,69

Gram-negativ

10

5

0,19

Gram-positiv/-negativ

3

3

 

Pilze

1

0

 

Nicht identifiziert

3

7

0,27

    

3.4.2 Effekte von HC auf den Cortisolspiegel

Abb. 5: Studiendesign und Cortisolspiegel
A: Patienten im septischen Schock erhielten randomisiert, nach Erhebung der Ausgangswerte (Baseline, schwarze und weiße Dreiecke in ‚B’), in der Gruppe HC-1 nach einem Bolus von 100 mg Hydrocortison für 3 Tage Verum (schwarze Kreise), gefolgt von Placebo (weiße Kreise) bis zum Tag 6, die Gruppe HC-2 erhielt nach einem Placebo-Bolus zuerst für 3 Tage Placebo, gefolgt von Verum bis zum Tag 6. B: Die Gabe von HC führte in beiden Gruppen zu einem signifikanten Anstieg des Plasma-Cortisols und zu einem Abfall von Cortisol in HC-1 auf den Ausgangswert innerhalb von 24 Stunden nach Beendigung der Therapie. Dargestellt sind die Mittelwerte und das 95-prozentige Konfidenzintervall (95% CI). C: Zur Patienten-individuellen Erfassung des Effekts von HC auf den zu untersuchenden Parameter wurden die Mittelwerte am Ende der jeweiligen Periode (a versus d und b versus c in Abb. B) im gepaarten Wilcoxon-Rangsummen-Test verglichen. Der p ca-Wert beschreibt den p-Wert des ‚Cortisol-abhängigen’ Effekts. Dargestellt sind die Mittelwerte und der ‚standard error of the mean’ (SEM). Veränderungen innerhalb einer Periode (siehe Tabelle Statistik) wurden mit dem nicht-parametrischen one-way-ANOVA für gepaarte Messwiederholungen (Friedman-Test) analysiert. Die Quantifizierung eines Carry-over- oder sonstigen HC-unabhängigen Therapieeffekts erfolgte durch den Vergleich der Mittelwerte aus den Differenzen am Ende der Perioden in den Gruppen HC-1 und HC-2 (a minus d versus b minus c in Abb. B) mit dem Mann-Whitney-U-Rangsummen-Test. Der p cu-Wert beschreibt den p-Wert des ‚Cortisol-unabhängigen’ Effekts. Ein p-Wert < 0,02 wurde als signifikant angesehen. Der Umrechnungsfaktor für Cortisol beträgt: µg/dl x 27,5 = nmol/L.

Die Konzentration von Cortisol im Plasma vor Applikation der Studienmedikation (Baseline) war in beiden Gruppen vergleichbar und betrug für HC-1 844 (Mittelwert) nmol/L (95% CI: 614,1074) und für die Gruppe HC-2 822 nmol/L (670,974). Zwei Patienten in der Gruppe HC-2 hatten niedrige Ausgangswerte. Bei einem der Patienten kam es während Placebophase in den ersten 3 Tagen zu einem spontanen Anstieg des Cortisols von 218 nmol/l auf 351 nmol/l, bei dem anderen Patienten blieben die Cortisolwerte niedrig (209-222 nmol/l). Beide Patienten überlebten.

↓53

Insgesamt stieg durch die Applikation von HC Cortisol in beiden Gruppen imMittel um den Faktor 5 (1,6-16) an und betrug in der Spitze am ersten Tag nach Verum-Gabe in der Gruppe HC-1 3407 nmol/l (95% CI: 2679,4135) und in der Gruppe HC-2 3268 nmol/l (2472, 4064). Der Cortisolanstieg war una b hängig vom Ausgangswert des Plasmacortisols, dem Zeitpunkt der Veru m gabe (HC-1 oder HC-2) oder anderen Patienten-Charakteristika. Nach Bee n digung der Verumgabe fielen die Cortisolwerte innerhalb von 24 Stu n den wieder auf das Ausgangsniveau ab. Der HC-abhängige Effekt auf die Cort i solwerte war signifikant ( p ca < 0,0001) (Abb. 5).

3.4.3 Effekte von HC auf den ACTH-Spiegel

Die Therapie mit niedrig dosiertem HC führte zu einer signifikanten Reduktion der ACTH-Plasmaspiegel in der Gruppe HC-1 (p = 0,003) und zu einer deutlichen, jedoch nicht signifikanten Reduktion von ACTH in der Gruppe HC-2 (p = 0,038). Die Beendigung der HC-Therapie hatte einen in der graphischen Darstellung deutlichen, im Friedman-Test jedoch nicht signifikanten Anstieg der ACTH-Sekretion zur Folge. Ebenfalls deutlich zu erkennen ist das Überschneiden der Kurven durch das Cross-over-Design. Die Statistik für den HC-abhängigen Effekt ergab jedoch kein signifikantes Ergebnis für die Wirkung von HC auf die ACTH-Plasmakonzentration (p ca = 0,07). Die statistische Auswertung steht hier im Gegensatz zu den sichtbaren Veränderungen im Kurvenverlauf, der trotz fehlender Signifikanz einen Einfluss von HC auf die ACTH-Produktion vermuten lässt. Es ist möglich, dass die Ursache für diese Diskrepanz zum einen in der Streuung der Messwerte und zum anderen in der geringeren Zahl der untersuchten Patienten liegt, d.h. es wurden hier nur die Plasmaproben von 20 Patienten und nicht, wie bei den übrigen Parametern, von 40 Patienten analysiert. Ein Typ-II-Fehler erscheint daher als sehr wahrscheinlich. Zusammenfassend sprechen die Ergebnisse dafür, dass die Therapie mit niedrig dosiertem HC zu einer reversiblen Suppression der ACTH-Sekretion führt.

Abb. 6: Adrenocorticotropes Hormon (ACTH)
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die ACTH-Plasmaspiegel (n = 20, Mittelwert ± 95% CI) (A). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,43) war der HC-abhängige Effekt zwar nicht signifikant, zeigte jedoch eine deutliche Tendenz (p ca = 0,07, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4 Effekte von HC auf hämodynamische Parameter

↓54

Die Therapie mit HC hatte unabhängig vom Zeitpunkt der Applikation von Verum (Tag 1 bzw. Tag 3 nach dem Studieneinschluss) eine signifikante Stabilisierung der Hämodynamik zur Folge. Die Veränderungen waren gekennzeichnet durch den Anstieg des mittleren arteriellen Blutdrucks (Abb. 7) und des systemischen Gefäßwiderstandes (Abb. 8) sowie den Abfall der Herzfrequenz (Abb. 9) und des Herzindex (Abb. 10). Die Stabilisierung war zudem an der signifikanten Reduktion des Noradrenalin-Bedarfs erkennbar (Abb. 11). Sowohl in der Placebogruppe als auch in der Verumgruppe konnte Noradrenalin deutlich reduziert werden, der verminderte Bedarf in der Verumgruppe war jedoch während der ersten 3 Tage deutlicher ausgeprägt als in der Placebogruppe. Obwohl unter HC der Noradrenalin-Bedarf deutlich niedriger war, hatten die Patienten signifikant höhere Blutdruck- und systemische Widerstandswerte, eine signifikant niedrigere Herzfrequenz und einen geringeren Herzindex. Die Beendigung der Verumphase am Tag 3 führte zu Rebound-Effekten, d.h. dem Abfall des MAP und SVR, sowie Anstieg von HF und CI auf die Ausgangswerte (Abb. 8-10). Am Tag 3 konnten in der Gruppe HC-1 von 20 Patienten 14 und in der Gruppe HC-2 von 20 Patienten 6 ohne Noradrenalin therapiert werden (p = 0,025), am Tag 6 waren in HC-1 von 20 Patienten 12 und in HC-2 von 20 Patienten 17 ohne Noradrenalin-Therapie (p = 0,15). Insgesamt benötigten 30 Prozent (6/20) der zuvor Noradrenalin-freien Patienten nach dem HC-Entzug am Tag 3 erneut Vasopressoren.

Im Gegensatz zu den Effekten auf den systemischen Kreislauf führte die Therapie mit HC zu keiner signifikanten Veränderung der kardialen Füllungsdrücke ZVD (Abb. 12) oder PCWP (Abb. 14) oder des pulmonalen Gefäßwiderstandes (Abb. 13).

3.4.4.1 Mittlerer arterieller Druck

Abb. 7: Mittlerer arterieller Druck
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Veränderungen auf den mittleren arteriellen Druck (MAP) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme des MAP nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,07) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.2 Systemischer Gefäßwiderstand

↓55

Abb. 8: Systemischer Gefäßwiderstand
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Veränderungen auf den systemischen Gefäßwiderstand (SVR) (Mittelwert ± 95% CI)(A). Beachte die Zunahme des Widerstands nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,07) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.3 Herzfrequenz

Abb. 9: Herzfrequenz
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Veränderungen auf die Herzfrequenz (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Herzfrequenz nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,22) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.4 Herzindex

Abb. 10: Herzindex
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Veränderungen auf den Herzindex (‚cardiac index’) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme des Herzindex nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,97) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.5 Noradrenalin

↓56

Abb. 11: Noradrenalin
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Applikation von Noradrenalin (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme des Noradrenalin-Bedarfs nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, im Friedman-Test nicht signifikant). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,07) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.6 Zentraler Venendruck

Abb. 12: Zentraler Venendruck
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf den zentralen Venendruck (Mittelwert ± 95% CI) (A). Die Therapie mit HC hatte keinen Effekt auf den ZVD (p ca = 0,6, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.7 Pulmonaler Gefäßwiderstand

Abb. 13: Pulmonaler Gefäßwiderstand
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf den pulmonalen Gefäßwiderstand (PVR) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Die Therapie mit HC hatte keinen Effekt auf den PVR (p ca = 0,5, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.8 Pulmonalkapillärer Verschlussdruck

↓57

Abb. 14: Pulmonalkapillärer Verschlussduck
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf den pulmonalkapillären Verschlussdruck (PCWP) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Die Therapie mit HC hatte keinen Effekt auf den PCWP (p ca = 0,18, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.4.9 SOFA-Score

Abb. 15: SOFA-Score
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf den SOFA-Score (Mittelwert ± 95% CI) (A). Unter der Therapie mit HC nahm die Anzahl der Organdysfunktionen signifikant ab (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B). Der Effekt ist auf die Reduktion des Noradrenalin-Verbrauchs und die hämodynamische Stabilisierung zurückzuführen. Nach Beendigung der HC-Therapie stiegen die Scorepunkte wieder an. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.5 Effekte von HC auf Stickstoffmonoxid

Die Plasmakonzentration von Nitrit/Nitrat (NN) nahm in der Gruppe HC-1 und HC-2 während der Therapie mit HC signifikant ab (Abb. 17). Die in der Gruppe HC-1 nach Beendigung der Verumapplikation supprimierten NN-Werte weisen auf einen möglichen Carry-over-Effekt hin. Die Friedman-Varianzanalysen der einzelnen Perioden ergaben nur in den Verumphasen eine signifikante Reduktion von NN (Abb.17). Am dritten Tag der HC-Therapie hatten Patienten ohne Vasopressor-Bedarf signifikant niedrigere NN-Werte als Patienten mit Noradrenalin-Bedarf (25 µmol/l, 95% CI: 27,42 versus 64 µmol/l, 95% CI: 39,90; p = 0,015). Die NN-Werte korrelierten mit dem Noradrenalin-Bedarf (r = 0.34; 95% CI: 0.25,0.44; p < 0,001), die Korrelation war unter HC stärker ausgeprägt (r = 0.54; 95% CI: 0.39,0.66; p< 0,0001) als während der Gabe von Placebo oder vor Studienbeginn (r = 0.17; 95% CI: 0.01,0.32; p= 0,027) (Abb.16). Keine signifikanten Korrelationen fanden sich zwischen NN und anderen hämodynamischen Parametern.

↓58

Abb. 16: Korrelation Nitrit/Nitrat und Noradrenalin
Darstellung der Korrelation zwischen mittlerem täglichen Noradrenalin-Bedarf und Nitrit/Nitrat-Plasmaspiegeln während der Therapie mit HC (n = 116) und Placebo (n = 160). r : Spearman Korrelationskoeffizient.

3.4.5.1 Nitrit/Nitrat

Abb. 17: Nitrit/Nitrat
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmakonzentration von Nitrit/Nitrat (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte den fehlenden Anstieg von Nitrit/Nitrat nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (p = 0,81) und den hierdurch bedingten signifikanten HC-unabhängigen Effekt (p cu = 0,003). Die Varianzanalyse (s. Statistik) und der Cross-over-Test (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B) ergaben dagegen signifikante Effekte von HC auf die NO-Produktion. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6 Effekte von HC auf Leukozyten-Subpopulationen

Die Gesamtleukozytenzahl blieb unter der Therapie mit niedrig dosiertem HC unverändert (Abb. 18). Die Differenzierung von Leukozyten-Subpopulationen zeigte dagegen deutliche Veränderungen: Die Zahl zirkulierender Monozyten nahm signifikant von 548 Zellen/µl (Mittelwert, 95% CI: 406,691) auf 750 Ze l len/µl (590-911) zu ( p = 0,008) (Abb. 19) und die Zahl zirkulierender Ly m phozyten fiel si g nifikant von 830 Zellen/µl (702-958) auf 663 Zellen/µl (553-773) (p = 0,006) (Abb. 20). Die Zahl neutrophiler Granulozyten blieb weitg e hend unverändert, zeigte jedoch eine Tendenz zu niedrig e ren Werten (Abb. 21). Deutlicher war dieser Effekt von HC bei den basophilen (Abb. 22)und eosinophilen (Abb. 23) Granulozyten zu verzeichnen, deren Zahlen signif i kant reduziert wurden. Eine weitere Differenzierung der verschiedenen Ly m phozyten-Subpopulationen ergab, dass die Reduktion der Lympho zytenzahl in erster Linie auf eine Reduktion der T-Lymphozyten zurückzuführen war (Abb. 24). HC hatte keinen signifikanten Effekt auf die Zahl von B-Lymphozyten (Abb. 25) und NatürlichenKillerzellen (Abb. 26). Sowohl die CD4/CD3-positiven Helferzellen (Abb. 27) als auch die Zahl der CD8/CD3-positiven Cytotoxische/Suppressorzellen (Abb. 28) nahmen im gleichen U m fang ab, so dass sich der CD4/CD8-Quotient nicht signifikant änderte (Abb. 29).

3.4.6.1 Leukozyten

↓59

Abb. 18: Leukozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Leukozytenzahl (Mittelwert ± 95% CI) (A). Der HC-abhängige Effekt war nicht signifikant (p ca = 0,7, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.2 Monozyten

Abb. 19: Monozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Zahl der Monozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Abnahme der Monozyten nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,01). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,86) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.3 Lymphozyten

Abb. 20: Lymphozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Lymphozytenzahl (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Lymphozytenzahl nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,16) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.4 Neutrophile Granulozyten

↓60

Abb. 21: Neutrophile Granulozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Zahl neutrophiler Granulozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Der HC-abhängige Effekt war nicht signifikant (p ca = 0,29, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.5 Basophile Granulozyten

Abb. 22: Basophile Granulozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Zahl basophiler Granulozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Zellzahl nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,01). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,10) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.6 Eosinophile Granulozyten

Abb. 23: Eosinophile Granulozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Zahl eosinophiler Granulozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Zellzahl nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,52) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.7 T-Lymphozyten

↓61

Abb. 24: T-Lymphozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die T-Lymphozytenzahl (CD3+) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Zellzahl nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,11) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.8 B-Lymphozyten

Abb. 25: B-Lymphozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Zahl der B-Lymphozyten (CD19+/CD3-) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Der HC-abhängige Effekt war nicht signifikant (p ca = 0,7, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.9  Natürliche Killerzellen

Abb. 26: Natürliche Killerzellen
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Zahl Natürlicher Killerzellen (CD16+/CD56+) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Der HC-abhängige Effekt war nicht signifikant (p ca = 0,08, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.10 T-Helfer Lymphozyten

↓62

Abb. 27: T-Helferzellen
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die T-Helferzellen (CD3+/CD4+) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Zellzahl nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,11) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.11 T-Suppressor Lymphozyten

Abb. 28: T-Suppressorzellen
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die T-Suppressorzellen (CD3+/CD8+) (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Suppressorzellen nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p = 0,001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,09) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.6.12 T4/T8-Quotient

Abb. 29: T4/T8-Quotient
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf den T4/T8-Quotienten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Der HC-abhängige Effekt war nicht signifikant (p ca = 0,7, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7 Effekte von HC auf proinflammatorische Parameter

↓63

Einer Zuordnung der untersuchten Parameter in eine pro- und antiinflammatorische Kategorie sind infolge ihrer oft dualen Funktionen Grenzen gesetzt. Zum Beispiel hat IL-6 proinflammatorische und antiinflammatorische Eigenschaften, und ein Anstieg der Körpertemperatur kann auch als entzündungshemmende Gegenreaktion interpretiert werden. Mit diesen Einschränkungen reflektieren die hier aufgeführten Marker jedoch oft den Schweregrad der Inflammation.

Die Therapie mit niedrig dosiertem HC führte bei den untersuchten Parametern zu unterschiedlichen Effekten. Die Körperkerntemperatur nahm unter der Therapie mit HC signifikant ab und ereichte nach Beendigung der Therapie in der Gruppe HC-1 nach 24 Stunden wieder das Ausgangsniveau (Abb. 30). Beide Entzündungsparameter, IL-6 (Abb. 31) und IL-8 (Abb. 32), nahmen in ihrer Plasmakonzentration signifikant unter der Therapie mit HC ab, wobei bereits 24 Stunden nach Verumgabe zwischen den Gruppen HC-1 und HC-2 signifikante Unterschiede bestanden (p < 0,01). Die Beendigung der Verumgabe führte innerhalb von 24 Stunden zu einem signifikanten Wiederanstieg beider Parameter. Auch die Expression der Adhäsionsmoleküle CD11b (Abb. 33) und CD64 (Abb. 34) als Marker der Granulozytenaktivierung und von CD11b als Marker der Monozytenaktivierung (Abb. 35) nahmen unter HC-Therapie signifikant ab, hier war ebenfalls nach Beendigung der Therapie ein signifikanter Wiederanstieg zu verzeichnen. Zur Erfassung der endothelialen Aktivierung wurde die Konzentration von zirkulierenden löslichen E-Selektinen untersucht. Auch hier zeigte sich eine signifikante Reduktion der Plasmakonzentration unter HC (Abb. 36), und ein Wiederanstieg nach Beendigung der Verumgabe. Im Gegensatz zu diesen supprimierenden Effekten von HC nahm die Konzentration von IFN-γ im Plasma eher zu (Abb. 37). Noch ausgeprägter waren diese Effekte bei IL-12p70, der biologisch aktiven Form von IL12, zu erkennen (Abb. 38).

Zusammenfassend spiegelt die differenzierte Wirkung von HC auf verschiedene humorale und zelluläre Parameter der Immunreaktion die antiinflammatorische Wirkung wider.

3.4.7.1 Temperatur

↓64

Abb. 30: Temperatur
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Körpertemperatur (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Temperatur nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,01). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,97) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.2 Interleukin 6

Abb. 31: Interleukin 6
Verlaufsdarstellung des durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmaspiegel von IL-6 (A). Beachte die Zunahme der Konzentration von IL-6 nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten war der HC-abhängige Effekt signifikant (B) (p cu= 0,54 versus p ca< 0,0001). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.3 Interleukin 8

Abb. 32: Interleukin 8
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmaspiegel von IL-8 (A). Beachte die Zunahme der Konzentration von IL-8 nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p = 0,001). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten war der HC-abhängige Effekt signifikant (B) (p cu = 0,035 versus p ca < 0,0001). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.4 CD11b (PMN)

↓65

Abb. 33: Expression von CD11b auf Granulozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Expression von CD11b auf Granulozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der ‚Mittleren Fluoreszenz Intensität (MFI)’ nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,01). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,97) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.5 CD64 (PMN)

Abb. 34: Expression von CD64 auf Granulozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Expression von CD64 auf Granulozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Zahl CD64-positiver Zellen nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,76) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.6 CD11b (Monozyten)

Abb. 35: Expression von CD11b auf Monozyten
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Expression von CD11b auf Monozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der ‚Mittleren Fluoreszenz Intensität’ (MFI) nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p = 0,01). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,90) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,01, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.7 sE-Selektin

↓66

Abb. 36: Lösliches E-Selektin
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmakonzentration von löslichem E-Selektin (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Plasmakonzentration von sE-Selektin nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,0001). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,18) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,0001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.8 Interferon-γ

Abb. 37: Interferon-γ
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmakonzentration von Interferon-γ (Mittelwert ± 95% CI) (A). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,74) zeigte der HC-abhängige Effekt einen deutlichen Trend zu niedrigeren Werten (p ca < 0,03, Mittelwert + SEM) (B). Der Referenzbereich (---) stellt das 95-prozentige Konfidenzintervall der IFN-γ-Plasmaspiegel gesunder Kontrollen dar. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.7.9 Interleukin 12p70

Abb. 38: Interleukin 12p70
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmakonzentration von IL-12p70 (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Abnahme der ‚Plasmakonzentration von IL-12p70 nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p = 0,02). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,037) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B). Der Referenzbereich (---) stellt das 95-prozentige Konfidenzintervall der IL12-Plasmaspiegel gesunder Kontrollen dar. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.8 Effekte von HC auf antiinflammatorische Parameter

↓67

Die Therapie mit niedrig dosiertem HC hat die Synthese antiinflammatorischer Zytokine, löslicher Rezeptoren oder die Expression von Adhäsionsmolekülen unterschiedlich beeinflusst. Die Plasmakonzentrationen von IL-10 (Abb. 39) und den löslichen Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptoren I und II (Abb. 40 und 41) wurden signifikant reduziert. Nach Beendigung der Verumgabe war auch hier ein signifikanter Rebound-Effekt zu beobachten. Im Gegensatz hierzu wurde die Synthese des vorwiegend von TH-2-Zellen produzierten IL-4 nicht supprimiert (Abb. 42). Die Expression von HLA-DR auf peripheren Monozyten wurde durch die Therapie mit HC nur gering beeinflusst. Die prozentuale basale HLA-DR-Expression war im Vergleich zu den Werten gesunder Kontrollpersonen deutlich reduziert, jedoch zeigte sich unter der Therapie mit HC im Verlauf kein weiterer Abfall, und nach dreitägiger Verumgabe fanden sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen HC-1 und HC-2 (65 %; 95% CI: 58,72 versus 63 %; 95% CI: 57,69) (Abb. 43). Die geometrische mittlere Fuoreszenzintensität (MFI) der HLA-DR-Expression zeigte jedoch einen signifikanten Abfall der Rezeptorexpression (Abb. 44). Die Suppression der HLA-DR-Expression war reversibel und zeigte nach Beendigung der Therapie einen signifikanten Anstieg auf Werte, die deutlich über dem Ausgangsniveau lagen (p < 0,001). Der signifikante Unterschied der HLA-DR-Expression zwischen der HC- und der Placebogruppe (s Abb. 44 B) ist daher zum Teil auf den Rebound-Effekt und weniger auf eine Suppression der HLA-DR-Expression während der Therapie mit HC zurückzuführen.

Zusammenfassend führt die Applikation von niedrig dosiertem HC nicht zu einer verstärkten Immunsuppression.

3.4.8.1 Interleukin 10

Abb. 39: Interleukin 10
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmaspiegel von IL-10 (A). Beachte die Zunahme der Konzentration von IL-10 nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p = 0,003). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten war der HC-abhängige Effekt signifikant (p cu = 0,055 versus p ca < 0,001) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.8.2 Löslicher Tumor Nekrose Faktor Rezeptor I

↓68

Abb. 40: Löslicher Tumor Nekrose Faktor Rezeptor I
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmaspiegel von sTNFR:I (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Konzentration von sTNFR:I nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p = 0,005). Im Gegensatz zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,17) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.8.3 Löslicher Tumor Nekrose Faktor Rezeptor II

Abb. 41: Löslicher Tumor Nekrose Faktor Rezeptor II
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmaspiegel von sTNFR:II (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der Konzentration von sTNFR:II nach Beendigung der Therapie am Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,001). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,73) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5

3.4.8.4 Interleukin 4

Abb. 42: Interleukin 4
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Plasmaspiegel von IL-4 (A). Der HC-induzierte Effekt war nicht signifikant (B). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5.

3.4.8.5 HLA-DR-Expression auf Monozyten (%)

↓69

Abb. 43: HLA-DR-Expression auf Monozyten (%)
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Expression von HLA-DR auf Monozyten, angezeigt als Prozent positive Zellen (Mittelwert ± 95% CI) (A). HC hatte keinen signifikanten Effekt auf die Zahl HLA-DR-positiver Monozyten (p ca = 0,62, Mittelwert + SEM) (B).
(---): 95%-Konfidenzintervall der prozentualen HLA-DR-Expression auf Monozyten gesunder Kontrollpersonen. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5

3.4.8.6 HLA-DR-Expression auf Monozyten (MFI)

Abb. 44: HLA-DR-Expression auf Monozyten (MFI)
Verlaufsdarstellung der durch HC oder Placebo induzierten Effekte auf die Expression von HLA-DR auf Monozyten (Mittelwert ± 95% CI) (A). Beachte die Zunahme der ‚Mittleren Fluoreszenz Intensität’ (MFI) nach Tag 3 in der Gruppe HC-1 (Rebound-Phänomen, p < 0,001). Im Vergleich zu den HC-unabhängigen Effekten (p cu = 0,02) war der HC-abhängige Effekt signifikant (p ca < 0,001, Mittelwert + SEM) (B).
(---): 95-prozentiges Konfidenzintervall der HLA-DR-Expression auf Monozyten gesunder Kontrollpersonen. Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5

3.4.9 Respiratory Burst und die Phagozytose

Die Synthese von Sauerstoffradikalen in vitro (‘respiratory burst’) durch Granulozyten oder Monozyten wurde durch HC nicht gehemmt (Abb. 45). Die Phagozytose-Kapazität der Monozyten nahm durch HC geringfügig zu, bei den Granulozyten zeigten sich keine signifikanten Effekte (Abb. 46).

↓70

Abb. 45: Phagozytose
HC-abhängiger Effekt auf die Phagozytoseleistung von Monozyten und Granulozyten (n = 20, Mittelwert +SEM). ). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5

Abb. 46: Respiratory Burst
HC-abhängiger Effekt auf den ‘respiratory burst’ von Monozyten und Granulozyten (n = 20, Mittelwert +SEM). Für weitere Erläuterungen s. Abb. 5

3.5 Diskussion

Die adjuvante Therapie des septischen Schocks mit niedrig dosiertem HC (200-300 mg/Tag) gewinnt in den letzten Jahren zunehmend an Akzeptanz. Immuneffekte dieser relativ niedrigen Dosierung waren bisher kaum Gegenstand von kontrollierten klinischen Studien. Im Hinblick auf den Stellenwert der Immunsuppression in der Pathophysiologie der Sepsis und wegen der negativen Ergebnisse der Studien mit hoch dosierten GC ist die Erfassung potentiell nachteiliger Effekte einer niedrig dosierten Therapieform von klinischer Relevanz. Die Ergebnisse der Studie über immunologische und hämodynamische Effekte zeigen, dass niedrig dosiertes HC zur hämodynamischen Stabilisierung führt, die Wirkung immunmodulatorisch und nicht immunsuppressiv ist und dass ein plötzlicher Therapieabbruch zu Rebound-Phänomenen führt.

3.5.1 Patientenkollektiv

↓71

Bei den Patientencharakteristika fanden sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen HC-1 und HC-2. Im Vergleich zu anderen Studien über niedrig dosiertes HC im septischem Schock war der SAPS-II-Score mit 42 Punkten niedriger als in der Studie von Briegel mit 55 Punkten [347] und Annane mit 58 Punkten [348]. Der SOFA-Score war mit im Mittel 10 Punkten gering niedriger als in der Studie von Briegel (12 Punkte). Die Letalitätsrate betrug 30 Prozent in beiden Gruppen, in der Studie von Briegel ebenfalls 30, bei Bollaert 63 [346] und bei Annane 61 Prozent. Die höheren Letalitätsraten in den Studien von Annane und Bollaert sind eventuell auf die unterschiedlichen Einschlusskriterien zurückzuführen. In der Studie von Bollaert waren die Patienten für mindestens 48 Stunden katecholaminpflichtig (> 10 µg/kg/min Dopamin oder eine Dosis Noradrenalin); in der Studie von Annane mussten die Patienten trotz Katecholamintherapie (> 5 g/kg/min Dopamin oder eine beliebige Dosis Noradrenalin) für mindestens eine Stunde einen systolischen Blutdruck von < 90 mmHg aufweisen (Katecholamin-refraktärer Schock). Daraus folgt, dass die Patienten in den Studien von Bollaert und Annane einen schwereren septischen Schock hatten als die Patienten in den anderen Studien.

3.5.2 Cortisol- und ACTH-Spiegel

Die Bolus-Applikation von 100 mg HC, gefolgt von einer kontinuierlichen Infusion von 10 mg HC pro Stunde, führte nach 24 Stunden, unabhängig vom Zeitpunkt des Beginns des septischen Schocks, zu einem signifikanten Anstieg der basalen Cortisolwerte von 32 µg/dl (95% CI: 22,42) auf 121 µg/dl (95% CI: 93,149). Die Cortisolwerte waren höher als Cortisolspiegel, die nach Stimulation der NNR mit 250 µg ACTH während Stress beschrieben wurden (30-35 µg/dl) [359] und vergleichbar mit HC-induzierten Cortisolwerten in anderen Studien mit niedrig dosiertem HC [225,360]. Es ist jedoch hervorzuheben, dass die gemessenen Cortisolspiegel während der HC-Infusion in einem Bereich lagen, wie er teilweise bei Patienten im septischen Schock beobachtet wurde: bis zu 400 µg/dl [174,175,180,181,109,182,183,184,185,186,187,179,188,189,190,191,192,172].

Trotz kontinuierlicher Infusion von HC nahmen die Cortisolwerte über den Zeitraum von 3 Tagen ab, ein Effekt, der auch in anderen Studien gemessen wurde [225,360]. Als Ursachen wurden eine Hemmung der adrenalen Cortisolproduktion oder ein gesteigerter hepatischer Metabolismus diskutiert. Gegen eine verminderte adrenale Synthese spricht, dass im septischen Schock die endogene Cortisolproduktion durch exogene GC nicht supprimierbar ist [170]. Auch ist im septischen Schock der hepatische Metabolismus von Cortisol reduziert, insbesondere bei Patienten mit stark erhöhten Cortisolspiegeln und schlechter Prognose [108,109,172,183]. Es wurde postuliert, dass sich die Therapie mit niedrig dosiertem HC günstig auf den Metabolismus von Cortisol auswirken könnte [225]. Der in der Studie beobachtete schnelle Abfall der Cortisolspiegel auf das Ausgangsniveau nach Beendigung der HC-Infusion könnte dies bestätigen.

↓72

Die Hemmung der ACTH-Sekretion unter der HC-Therapie und der Anstieg der ACTH-Spiegel auf das Ausgangsniveau nach Beendigung der Therapie könnten dafür sprechen, dass die endogenen Regelkreise im septischen Schock wenig beeinträchtigt sind und dass es unter einer niedrig dosierten HC-Therapie nicht zu einer anhaltenden Suppression der NNR-Achse kommt. Eine alternative Hypothese ist, dass die HC-induzierte Suppression der Zytokinsynthese (z.B. IL-6) zu einer verminderten Aktivierung der NNR-Achse und Reduktion der ACTH-Produktion geführt hat. Der Wiederanstieg von ACTH nach Beendigung der Therapie wäre dann auf die erneute Stimulation der ACTH-Sekretion zurückzuführen.

Zusammenfassend wurde durch die Therapie mit niedrig dosiertem HC der Cortisolspiegel auf supraphysiologische Werte erhöht und die endogene ACTH-Sekretion reversibel gehemmt.

3.5.3 Hämodynamische Parameter

Die hämodynamisch stabilisierenden Effekte von Corticosteroiden sind seit Jahrzehnten sehr gut belegt (s. I.9). Hier soll auf die Wirkung von niedrig dosiertem HC im septischen Schock eingegangen werden.

↓73

Unter der Prämisse einer rNNRI im septischen Schock wurde niedrig dosiertes HC in den letzten Jahren in erster Linie zur Stabilisierung der Hämodynamik und Reduktion des Vasopressorbedarfs eingesetzt. Mehrere klinische Studien konnten signifikante Effekte auf die hämodynamische Stabilisierung und die Reduktion des Katecholaminbedarfs im septischen Schock nachweisen [353,347,360,361,362,344,345].

Unsere Daten bestätigen diese Ergebnisse und zeigen zusätzlich eine differenzierte Wirkung auf den systemischen und pulmonalvaskulären Kreislauf. Unter der Therapie mit HC konnte ein signifikanter Anstieg des mittleren arteriellen Drucks (MAP) beobachtet werden. Dieser Anstieg war auf eine Zunahme des systemischen Gefäßwiderstands (SVR) zurückzuführen und nicht durch eine Zunahme des Herzindexes (HI) zu erklären; sowohl der Herzindex als auch die Herzfrequenz (HF) nahmen mit Anstieg des Blutdrucks ab. Trotz höheren arteriellen Drucks konnte bei fast allen Patienten der Noradrenalin-Verbrauch innerhalb von 2 bis 3 Tagen signifikant gesenkt werden. Die Beendigung der HC-Infusion führte zu gegenteiligen Effekten: Abnahme des Blutdrucks und peripheren Widerstands und Zunahme der Herzfrequenz und des Herzzeitvolumens.

Einige Studien konnten zeigen, dass Patienten mit einer rNNRI sensitiver auf die Therapie mit HC reagierten als Patienten mit adäquater NNR-Funktion [225,362,348]. Es ist denkbar, dass in unserem Patientenkollektiv eine rNNRI bei den Patienten mit Schock-Rebound durch den Entzug von HC demaskiert wurde. Die Angaben über die Inzidenz einer rNNRI im septischen Schock variieren mit dem Patientenkollektiv, der Schwere des Schocks und den Definitionen und Schwellenwerten verwendeter Testmethoden zwischen 0 und 77 Prozent (s. I.8). Vorläufige Daten der multinationalen CORTICUS-Studie zeigten, dass bei einer Letalitätsrate von 30 bis 40 Prozent die Inzidenz der rNNRI ca. 35 bis 40 Prozent betrug (persönliche Mitteilung C. Sprung). Dies entspricht ungefähr der Inzidenz des Schock-Rebounds in der vorliegenden Studie.

↓74

Im Gegensatz zu Effekten auf den peripheren Widerstand hatte die Therapie mit niedrig dosiertem HC keinen Anstieg des pulmonalvaskulären Widerstands oder eine Veränderung der kardialen Füllungsdrücke zur Folge. Die Ergebnisse stimmen mit neueren Untersuchungen mit transösophagealer Echokardiographie und Messungen intrathorakaler Volumenindizes bei Patienten im septischen Schock überein, die zeigen konnten, dass die Therapie mit HC die kardiale Funktion nicht beeinflusst [363]. Die hämodynamischen Effekte sind somit nicht auf Veränderungen des Volumenstatus oder eine Verbesserung der kardialen Funktion zurückzuführen, sondern durch den Anstieg des Gefäßwiderstands bedingt.

Die hämodynamische Stabilisierung durch die Therapie mit niedrig dosiertem HC wird auch durch die signifikante Reduktion des SOFA-Scores bestätigt. Die Abnahme der Scorepunkte war ausschließlich auf die Reduktion des Katecholaminverbrauchs und nicht auf die Veränderung anderer Organparameter zurückzuführen. Dies erklärt auch den erneuten Anstieg des SOFA-Scores innerhalb von 24 Stunden nach Beendigung der Verumgabe, d.h die Verschlechterung der hämodynamischen Situation nach dem HC-Entzug.

3.5.4 Stickstoffmonoxid (NO)

Der septische Schock ist gekennzeichnet durch Störungen der Makrozirkulation mit Abnahme des Widerstands, kompensatorischer Steigerung der Herzfrequenz und des Herzzeitvolumens sowie Volumenmangel durch Flüssigkeitsverluste (Kapillarlecksyndrom) und Vasodilatation. Die kardiovaskulären Veränderungen werden auf direkte Effekte proinflammatorischer Mediatoren und auf Störungen zentraler autonomer Zentren sowie einer sympathischen Dysregulation mit inadäquater sympathischer Aktivität und Resistenz gegenüber Katecholaminen zurückgeführt [364]. Trotz hyperdynamer Hämodynamik besteht häufig eine reversible septische Kardiomyopathie mit relativer Verminderung der linksventrikulären Ejektionsfraktion, ventrikulärer Dilatation und Abnahme der diastolischen Compliance [365,366].

↓75

1980 beschrieben Furchgott und Zawadzki, dass die gefäßdilatierende Wirkung von Acethylcholin von einer vom Endothel synthetisierten labilen relaxierenden Substanz (‚endothelium derived relaxing factor’, EDRF) abhängig ist [367]. 1987 gelang Ignarro und Palmer die Identifizierung von EDRF als NO [368,369]. NO ist ein wichtiger Modulator immunologischer, neurologischer, hämostatischer und vaskulärer Prozesse und ist an der Regulation von Transkription, Translation und Proteinbiosynthese beteiligt. Es gilt heute als gesichert, dass die gesteigerte NO-Produktion ein Schlüsselereignis in der Pathophysiologie des septischen Schocks darstellt [19,370,371,372].

In Gefäßen diffundiert NO vom Endothel in glatte Muskelzellen und induziert durch Aktivierung der löslichen Guanylatzyklase die Synthese des ‚second messangers’ cGMP. Die Synthese von NO erfolgt durch NO-Synthasen (NOS) aus L-Arginin unter Reduktion von O2 und Bildung von L-Citrullin [373]. Drei NOS-Isoformen werden unterschieden: nNOS, eNOS und iNOS. Die in neuralem Gewebe (nNOS) und Endothelzellen (eNOS) nachweisbaren konstitutiven Isoformen (cNOS) sind Ca++- und Calmodulin-abhängig und produzieren kontinuierlich NO. Die Regulation des vaskulären Grundtonus ist entscheidend von der endothelialen NO-Synthese abhängig, die u.a. durch regionale Flussbedingungen (‚shear stress’) moduliert wird [374]. Im Gegensatz zu cNOS ist die Aktivität von iNOS weitgehend von Ca++ unabhängig und in unstimulierten Zellen nur gering oder nicht nachweisbar. Auch Ca++-unabhängige Aktivierungen von cNOS und Ca++-abhängige Aktivierungen von iNOS konnten in verschiedenen Zellen nachgewiesen werden [373].

Endotoxin, Zellwandbestandteile Gram-positiver Bakterien und proinflammatorische Mediatoren wie TNF-α, IFN-γ und IL-1 induzieren iNOS in glatten Muskelzellen, Makrophagen, Granulozyten, Thrombozyten, Epithel- und Endothelzellen uva.. Die Regulation der iNOS-Aktivierung ist komplex, unterliegt u.a. der Induktion von NF-κB und kann durch verschiedene Mediatoren wie IL-4, IL-10, IL-8 oder TGF-ß gehemmt werden. Einmal aktiviert, werden durch iNOS große Mengen an NO produziert. Die Expression von iNOS ist von zentraler Bedeutung für die Infektabwehr und Modulation immunologischer Prozesse [373].

↓76

Eine der charakteristischen Merkmale des septischen Schocks ist die periphere Vasodilatation und Katecholaminresistenz. Als wesentliche Ursachen werden diskutiert: Aktivierung von K+-Kanälen in Zellmembranen glatter Muskelzellen, Induktion von iNOS und Vasopressin-Mangel [375]. Vasopressoren wie Noradrenalin führen zur Vasokonstriktion durch Erhöhung der intrazellulären Ca++-Konzentration aus Speichern und eröffneten spannungsabhängigen transmembranösen Kanälen. Ca++ führt über Komplexbildung mit Calmodulin zur Phosphorylierung von Myosin und zur Vasokonstriktion. NO bzw. cGMP wirken vasodilatorisch durch Dephosphorylierung von Myosin. Neben diesem klassischen Weg spielen im septischen Schock Effekte von NO auf Membranpotentiale eine wichtige Rolle: Eine Depolarisation erhöht das intrazelluläre Ca++ (Vasokonstriktion), Hyperpolarisation erniedrigt das intrazelluläre Ca++ (Vasodilatation). Die Hyperpolarisation verhindert in Anwesenheit von Vasopressoren eine Vasokonstriktion (Katecholaminresistenz). Hypoxie, intrazellulärer ATP-Mangel und Azidose führen zur Aktivierung von KATP-Kanälen, K+-Efflux, Hyperpolarisation, vermindertem Ca++-Influx und damit zur Vasodilatation. Es konnte gezeigt werden, dass NO entweder indirekt über eine cGMP-abhängige Kinase KATP-Kanäle und Ca++-abhängige Kca-Kanäle oder direkt durch Nitrosilierung von Kca-Kanälen den intrazytoplasmatischen Ca++-Gehalterniedrigt und damit die Wirkung von Vasokonstriktoren abschwächt [375].

Neben der Wirkung auf den vaskulären Widerstand werden der gesteigerten NO-Produktion zahlreiche für die Sepsis pathogenetisch relevante Effekte zugeschrieben [19,376,377,365]: Abnahme der kardialen Kontraktilität und O2-Extraktion und Beeinträchtigung der koronaren Autoregulation, Zunahme der gastrointestinalen Permeabilität, bakterielle Translokation, Hepatotoxizität, Beeinträchtigung der gastrointestinalen und renalen Perfusion, Enzymhemmung, Nitrosilierung von Proteinen, direkte Schädigung von DNA, und Induktion oder Hemmung von Apoptose. Das bei hohen NO-Konzentrationen durch Reaktion mit Superoxid-Anionen gebildete zelltoxische Peroxynitrit ist an endothelialen und epithelialen Schädigungen und der Entwicklung von peripheren und pulmonalen Ödemen beteiligt. Hohe NO-Konzentrationen und Peroxynitrit hemmen irreversibel die mitochondriale Respiration und damit die O2 -Aufnahme und -Verwertung.

Tierexperimentelle Studien bestätigen einerseits die Relevanz der durch iNOS gesteigerten NO-Produktion, zeigen andererseits aber auch Nachteile einer Hemmung der NO-Synthese: In einem Modell mit wachen Mäusen führte die Injektion von Endotoxin innerhalb von vier Stunden zu einer Induktion von iNOS, Blutdruckabfall, Katecholaminresistenz und einem Anstieg der Plasma-Nitrit/Nitrat-Konzentration, dem stabilen Endprodukt des NO-Metabolismus [378]. In isolierten Arterien von iNOS-knockout-Mäusen belegten mRNA-Analysen, dass die durch Endotoxin induzierte Vasodilatation auf eine Induktion von iNOS in glatten Muskelzellen zurückzuführen war [379]. In Studien mit iNOS-knockout-Mäusen zeigte sich eine Resistenz gegenüber Endotoxin, verringerte Schocksymptomatik und eine bessere Überlebensrate nach einer letalen Endotoxin-Dosis [378,380]. Eine andere Studie fand bezüglich Organversagen und Überlebensrate im Endotoxin-Schock-Modell keine Unterschiede zwischen iNOS-knockout-Mäusen und Kontrollen [381].

↓77

Ratten, die 2 Stunden nach der Injektion von LPS mit selektiven iNOS-Inhibitoren behandelt wurden, hatten höhere Blutdruckwerte und einen geringeren Anstieg von Nitrit/Nitrat im Plasma als die Kontrollen, die Blockade von iNOS hatte jedoch keinen Einfluss auf das Organversagen [382]. Zu anderen Ergebnissen kamen einige Studien mit unterschiedlichen selektiven iNOS-Inhibitoren. Hier führte die Hemmung von iNOS zur Reduktion des Schocks, des Organversagens und auch der Letalität [383,384].

Auch die Hemmung der endothelialen NO-Synthese durch nicht-selektive NOS-Inhibitoren trug zur Verbesserung der Hämodynamik bei. In einem Peritonitis-Sepsis-Modell wurde durch NG-methyl-L-arginin (L-NMMA) die verminderte Reaktivität gegenüber Vasopressoren aufgehoben, L-Arginin hatte gegenteilige Effekte [385]. Zahlreiche Tierexperimente zeigten jedoch auch, dass die Hemmung von eNOS durch L-Arginin-Analoga (z.B. L-NAME, L-NMMA, L-NNA) zu unerwünschten Begleiteffekten führte: Abfall des Herzzeitvolumens, pulmonale Hypertension, Rechtsherzbelastung, myokardiale Ischämien, Abnahme der Gewebeperfusion und Gewebehypoxien [19]. Inwieweit selektive iNOS-Inhibitoren unselektiven NOS-Inhibitoren überlegen sind, ist Gegenstand aktueller Forschung. In einem Rattenmodell wurden die Effekte des eNOS-Inhibitors N-omega-nitro-L-arginin-methyl-ester (L-NAME) mit dem iNOS-Inhibitor Aminoguanidin verglichen. Nach Endotoxinexposition und Schock führten beide Inhibitoren zum Blutdruckanstieg. Organdysfunktionen und der Anstieg der Nitrit/Nitrat-Plasmakonzentration konnten jedoch nur durch Aminoguanidin und nicht durch L-NAME verhindert werden [386]. Eine andere Studie verglich L-NAME mit dem (semi-selektiven) iNOS-Inhibitor S-Methylisothiourea bei Ratten nach LPS-Exposition. Beide Inhibitoren führten zur Abnahme der Perfusion von Lunge, GI-Trakt, Haut und Niere und verhinderten den bei Kontrolltieren beobachteten Endotoxin-induzierten Anstieg der koronaren, zerebralen und hepatischen Perfusion [387].

Klinische Studien bestätigten, dass die Hemmung von eNOS von Nachteil ist. Patienten mit septischem Schock reagierten auf L-Arginin-Analoga mit Hypertension, Abfall des HI, Anstieg des SVR, PVR, ZVD und PCWP; durch zusätzliche Applikation von L-Arginin konnten die Effekte aufgehoben werden. Eine alleinige Gabe von L-Arginin führte zur Hypotension [388]. In einer doppel-blinden, randomisierten, Placebo-kontrollierten Studie bei Patienten im septischen Schock führte die Therapie mit L-NMMA dosisabhängig zu einem Anstieg des MAP, SVR, PVR, ZVD, PCWP und zu einem Abfall des HI und der HF [389]. Eine kontinuierliche Infusion von L-NAME bei Patienten mit katecholamin-refraktärem septischem Schock führte zur Reduktion des Noradrenalin-Bedarfs, Anstieg von MAP, SVR, und PVR und Abfall des HI und Sauerstoffangebots. Die Effekte waren nach Beginn der 12-stündigen Infusion am stärksten ausgeprägt und nahmen im Verlauf kontinuierlich ab. Sieben der 11 Patienten verstarben [390]. Eine Phase-II-Studie mit L-NMMA bei 312 Patienten im septischen Schock zeigte eine deutliche Verbesserung der Hämodynamik ohne nachteilige Wirkung auf die Thrombozytenzahl, Leber- oder Nierenfunktion, jedoch keine Verbesserung der Letalitätsrate. Patienten mit einer Dosis > 15 mg/kg/Std. hatten eine erhöhte Inzidenz an kardialen Nebenwirkungen [391]. Eine Dosis-Findungsstudie bei 32 Patienten mit septischem Schock führte unabhängig von der Dosierung zu einer 60- bis 80-prozentigen Reduktion des Noradrenalin-Bedarfs. Damit einher ging ein Abfall des CI trotz Steigerung der Dobutamindosis und ein Anstieg des PVR. Die Autoren folgerten, dass die Therapie ein vertretbares Sicherheitsprofil aufwies [33]. Zu einer kritischen Interpretation der Ergebnisse kam ein Editorial und warnte vor dem Einsatz unselektiver NOS-Inhibitoren: 27 Prozent der Patienten in der Hochdosis-Gruppe hatten myokardiale Ischämien und 18 Prozent aller Patienten ernste Nebenwirkungen wie Rechtsherzversagen, arterielle Hypertonie, Abfall des HI und GI-Blutungen [392]. Die Phase-III-Studie bei 800 Patienten musste wegen ernster Nebenwirkungen und einem signifikanten Anstieg der Letalitätsrate vorzeitig beendet werden; ein geringer Trend in Richtung verbessertem Outcome zeigte sich bei niedrigen Dosierungen [34].

↓78

Die Ergebnisse unterstreichen die essentielle Funktion von NO zur Aufrechterhaltung der vaskulären Homöostase und Organperfusion [374,377]. Zum Beispiel hemmt NO die Expression thrombozytärer [393,394], endothelialer [395,396,397] und leukozytärer [398] Adhäsionsmoleküle, die Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten am Endothel [399] und die Interaktion zwischen Thrombozyten, Leukozyten und Endothelzellen [400,401,402]. L-NAME führt zur gesteigerten Expression von P-Selektinen in stimulierten Thrombozyten und Endothelzellen [396]. Endogenes NO und NO-Donatoren hemmen die P-Selektin-vermittelte Adhäsion von Thrombozyten an Granulozyten [400]. Im Ratten-CLP-Modell konnte mit intravitaler Videomikroskopie gezeigt werden, dass in postkapillaren Venolen das ‚rolling’ und die Adhäsion von Granulozyten am Endothel in der Sepsis zunimmt. L-NMMA potenziert die Interaktion, L-Arginin wirkt dagegen inhibitorisch [403].

NO ist damit zentral an der Regulation inflammatorischer Prozesse wie Gerinnungsaktivierung, Migration von Leukozyten und Endothelschädigung beteiligt. Der duale Charakter von NO als protektiver aber auch potentiell toxischer Mediator wird am Beispiel von Peroxynitrit deutlich: NO hemmt die Adhäsion von aktivierten Granulozyten, die Produktion von Sauerstoffradikalen und wirkt endothelprotektiv u.a. durch Bindung von Superoxid-Anionen [401]. Das hierbei irreversibel gebildete Peroxynitrit zählt zu den toxischsten Oxidantien und ist ursächlich an Zellschäden im Rahmen von zerebralen und myokardialen Ischämien, Lungenversagen, ‚reperfusion injury’ und Sepsis beteiligt. Der pro- oder antioxidative Effekt von NO wird somit von der Balance zwischen NO und reaktiven Sauerstoffmetaboliten im Mikromilieu bestimmt [404].

Trotz der pathogenetischen Bedeutung von iNOS in der Sepsis ist zu berücksichtigen, dass der gesteigerten Produktion von NO auch eine wichtige Rolle in der Infektabwehr zukommt. So hatten iNOS-knockout-Mäuse und Mäuse, die mit selektiven iNOS-Inihitoren behandelt wurden, eine erhöhte Infektanfälligkeit gegenüber intrazellulären Mikroorganismen [405]. INOS-knockout-Mäuse reagierten auf eine Infektion mit einer verminderten unspezifischen, T- und NK-Zell-abhängigen Immunantwort und einem TH-1/2-Shift [406]. In Peritonitis-Modellen hatten iNOS-knockout-Mäuse eine stärkere Leukozyten-Migrationsrate [407] und eine höhere Letalitätsrate [408].

↓79

Auf Grund der derzeitigen Datenlage ergibt sich folgendes Bild: Die endotheliale NO-Synthese ist essentiell für die Aufrechterhaltung der vaskulären Homöostase und Organperfusion. Tierexperimentelle und klinische Studien zeigten, dass bei einer unselektiven NOS-Inhibition die Nebenwirkungen kreislaufstabilisierende Effekte überwogen. Tierexperimentell hatten selektive iNOS-Inhibitoren ein günstigeres Wirkungsprofil und teilweise eine Reduktion von Organdysfunktionen und eine Verbesserung der Überlebensrate zur Folge. Entsprechende klinische Studie über die Effektivität und Sicherheit einer isolierten Hemmung der NO-Synthese durch selektive iNOS-Inhibitoren im septischen Schock stehen noch aus.

Im Gegensatz zu den nicht-selektiven oder semi-selektiven NOS-Inhibitoren (L-Arginin Analoge, Isothiourea-Derivate) hemmen GC nur iNOS und nicht eNOS [409,410,289,290]. GC wirken hierbei auf unterschiedlichen Ebenen: Hemmung der Synthese iNOS-induzierender Zytokine, Interaktion mit Transkriptionsfaktoren [411], Induktion von NFκ-B- hemmendem IκBα [322], Hemmung der Transkription und Translation [412,413], Reduktion der Synthese des iNOS-Cofaktors Tetrahydrobiopterin und Reduktion der zellulären Aufnahme des iNOS-Substrats L-Arginin [414], Induktion von iNOS-inhibierendem Lipocortin-1 [415] und Induktion der Degradation von iNOS durch Calpain [413].

In der vorliegenden Studie konnte bei Patienten im septischen Schock erstmals gezeigt werden, dass die kontinuierliche Applikation von niedrig dosiertem HC die Nitrit/Nitrat-Plasmakonzentration signifikant reduziert. Erhöhte Nitrit/Nitrat-Plasmaspiegel sind in der Sepsis vorwiegend auf eine Induktion von iNOS zurückzuführen, die Konzentration korreliert mit dem Schweregrad der Sepsis und des septischen Schocks, der Inzidenz von Organkomplikationen und einer schlechten Prognose [416,417,418,419,420].

↓80

Der Effekt von niedrig dosiertem HC auf die NO-Synthese war bei unserem Patientenkollektiv in beiden Gruppen, unabhängig vom Zeitintervall zwischen Beginn des septischen Schocks und Verumgabe, vergleichbar (Abb. 15). Die Reduktion der Nitrit/Nitrat-Konzentrationen von 70-80 μM auf 30-40 µM wies zudem auf eine erhaltene basale NO-Produktion hin. Vergleichbare Werte von 30-40 µM und 60-100 µM fanden sich bei nicht-septischen Patienten bzw. bei Patienten mit schwerem septischen Schock in anderen Studien [421]. Im Gegensatz zu den kardiovaskulären Nebenwirkungen nicht-selektiver NOS-Inhibitoren führte die Therapie mit niedrig dosiertem HC nicht zu einem Anstieg der kardialen Füllungsdrucke oder einer Zunahme des pulmonalvaskulären Gefäßwiderstands. Die differenzierte Wirkung auf den systemischen und pulmonalen Kreislauf unterstreicht das günstige Wirkungsprofil von HC im Gegensatz zu unselektiven NOS-Inhibitoren. Obwohl der Blutdruckanstieg zeitgleich zur Reduktion der Nitrit/Nitrat-Plasmaspiegel erfolgte, konnte eine direkte Korrelation zwischen hämodynamischen Parametern und Nitrit/Nitrat nicht hergeleitet werden. Die Ursache hierfür war auf das Studiendesign zurückzuführen: Zur Aufrechterhaltung eines MAP von > 70 mmHg wurde der Noradrenalin-Verbrauch den aktuellen hämodynamischen Bedürfnissen angepasst. Entsprechend konnte nur eine Korrelation zwischen Nitrit/Nitrat und Noradrenalin nachgewiesen werden, und diese Abhängigkeit fand sich insbesondere während der HC-Applikation (Abb. 14). Die Ergebnisse belegen, dass die hämodynamisch stabilisierenden Effekte von HC teilweise auf die Reduktion der NO-Synthese zurückzuführen sind. Dass auch andere Effekte von Relevanz sein können, ergibt sich nicht zuletzt aus den multiplen Wirkmechanismen von Corticosteroiden auf den vaskulären Widerstand (s. I.9). Auch unsere Daten weisen auf NO-unabhängige Effekte hin: Die plötzliche Beendigung der HC-Therapie führte zu einem Abfall des MAP, SVR und zu einem Anstieg der HF und des CI; 30 Prozent der Patienten wurden erneut noradrenalinpflichtig. Die Verschlechterung der hämodynamischen Situation korrelierte jedoch nicht mit einem Anstieg der NO-Synthese, die Nitrit/Nitrat-Werte blieben nach Beendigung der HC-Therapie auf dem Niveau der Kontrollgruppe. Die protrahierte Wirkung von HC auf die NO-Synthese steht im Gegensatz zu den signifikanten Rebound-Effekten, die bei fast allen anderen Parametern zu beobachten waren. Inwieweit hierbei Wirkungen auf den Angiotensin-II oder Katecholaminmetabolismus oder nicht-genomische Effekte durch die mineralocorticoide Wirkung von HC beteiligt sind (s. I.9), ist nicht bekannt. Dass eine niedrig dosierte kontinuierliche Infusion von HC auch unabhängig von der Wirkung auf die NO-Synthese kreislaufstabilisierend wirken kann, zeigt eine experimentelle Untersuchung bei Ratten im LPS-Schock-Modell [422]. Hier führte die Therapie mit HC innerhalb von 3 Stunden zu einem signifikanten Anstieg des MAP, ohne dass Veränderungen der Nitrit/Nitrat-Plasmaspiegel zu verzeichnen waren.

Zusammenfassend führte die Therapie mit niedrig dosiertem HC im septischen Schock zu einem Anstieg von MAP und SVR und einem Abfall von CI und der HF. Die signifikante Reduktion der Nitrit/Nitrat-Werte belegt die Suppression von iNOS und der NO-Synthese, dessen Abnahme mit der Reduktion des Noradrenalin-Bedarfs korrelierte. Ein plötzlicher Therapieabbruch führte zu NO-unabhängigen Rebound-Effekten. Im Gegensatz zu unselektiven NOS-Inhibitoren führte die Therapie mit HC nicht zur Zunahme des pulmonalen Gefäßwiderstands. Im Hinblick auf die kreislaufstabilisierende Wirkung, die Hemmung der NO-Synthese und das günstige Wirkungsprofil könnte die Therapie des septischen Schocks mit niedrig dosiertem HC eine kostengünstige und sichere Alternative zu isoliert wirkenden synthetischen NOS-Inhibitoren darstellen.

3.5.5 Leukozyten-Subpopulationen

Die Effekte von GC auf die Distribution zirkulierender Leukozyten-Subpopulationen sind seit langem bekannt [423]. GC führen in Abhängigkeit von der Dosierung und Therapiedauer zu einer Leukozytose, die vorwiegend durch den Anstieg der Zahl neutrophiler Granulozyten bedingt ist; die Zahl eosinophiler und basophiler Granulozyten nimmt dagegen ab. Die Granulozytose wird auf eine vermehrte Freisetzung von reifen Granulozyten aus dem Knochenmark, Stimulation der Granulozytopoese und Hemmung der Migration und Apoptose zurückgeführt. GC steuern die Verteilung zirkulierender Leukozyten u.a. durch Beeinflussung der Expression von Adhäsionsmolekülen und durch die Hemmung der Synthese chemotaktischer Mediatoren und damit die Migration in Entzündungsgebiete. Ein weiterer Effekt ist die Induktion von Apoptose in Lymphozyten [424], Monozyten [425] und eosinophilen Granulozyten [426], die Apoptose von neutrophilen Granulozyten wird gehemmt [426,427]. Die Resistenz von neutrophilen Granulozyten gegenüber einer GC-induzierten Apoptose wird teilweise auf die konstitutive Expression der inaktiven GR-ß-Isoform zurückgeführt [428]. Durch die differenzierte Wirkung auf unterschiedliche Zellen modulieren GC inflammatorische Prozesse, z.B. indem die Synthese proinflammatorischer Mediatoren durch Induktion von Apoptose in Monozyten und T-Zellen reduziert wird und andererseits die ortsständige Matrix vor Apoptose geschützt wird [429]. GC können durch Hemmung der Neutrophilen-Apoptose Entzündungsprozesse auch unterhalten, indem die verzögerte Apoptose die Nekrose von Granulozyten begünstigt und deren Phagozytose die Produktion proinflammatorischer Zytokine unterhält [427]. Die Wirkung von GC auf die Lymphozytenzahl ist dosisabhängig und nicht nur durch Apoptose bedingt. T-Zellen sind stärker betroffen als B-Lymphozyten, und Helferzellen werden stärker reduziert als Suppressorzellen und NK-Zellen. Bereits Stunden nach Beginn einer GC-Therapie kommt es zum reversiblen ‚pooling’ von Lymphozyten im Knochenmark und der Hemmung der Auswanderung aus lymphatischem Gewebe. Nach 12 bis 24 Stunden wird die Lymphopoese reversibel gehemmt. Eine Apoptose wird nach 2 bis 4 Tagen relevant [423]. Die GC-induzierten Veränderungen auf die Distribution zirkulierender Leukozyten sind von der Dauer der GC-Therapie, der Einzel- bzw. kummulativen Dosis sowie dem Krankheitsbild abhängig.

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Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Veränderungen führte die Applikation von HC über einen Zeitraum von 72 Stunden zu keiner signifikanten Zunahme der Leukozyten- bzw. Neutrophilenzahl. Eine Erklärung hierfür könnte sein, dass die Dosierung von HC zu niedrig war, um die oben beschriebenen Veränderungen bei einer bereits stimulierten Granulozytopoese und Leukozytose zu induzieren. Im Gegensatz hierzu nahm die Zahl zirkulierender basophiler und eosinophiler Granulozyten und Monozyten signifikant ab. Die Beendigung der HC-Therapie führte nach 24 Stunden zu einem Anstieg der Subpopulationen auf das Ausgangsniveau. Die Reduktion der Lymphozytenzahl war auf eine Abnahme der Zahl von CD4- und CD8-Zellen zurückzuführen, wobei der CD4/CD8-Quotient unverändert blieb. HC hatte keinen Effekt auf die Zahl von B-Zellen oder NK-Zellen.

Inwieweit die hier beschriebenen Veränderungen auf eine GC-induzierte Umverteilung oder Apoptose zurückzuführen sind, ist auf Grund der durchgeführten Untersuchungen nicht sicher zu beurteilen. Eine HC-induzierte Apoptose wäre unter dem Gesichtspunkt einer antiinflammatorischen Immunreaktion eher als ungünstiger Effekt zu werten, da hierdurch die Produktion antiinflammatorischer Zytokine (z.B. IL-10) und die Proliferation von TH-2-Zellen induziert werden kann [1]. Einige Aspekte lassen eine Apoptose als Hauptfaktor eher unwahrscheinlich erscheinen: 1) die unveränderte Zahl neutrophiler Granulozyten, 2) der Anstieg der Monozytenzahl, 3) der zeitliche Verlauf, d.h. deutliche Veränderungen waren bereits 24 Stunden nach Therapiebeginn sichtbar, und 4) die Reversibilität aller gefundenen Veränderungen innerhalb von 24 Stunden nach Beendigung der Therapie. Zudem weisen tierexperimentelle Studien darauf hin, dass endogene GC zwar bereits wenige Stunden nach Beginn einer Sepsis an der Induktion von Apoptose von Thymuszellen beteiligt sind [430], die Stressreaktion jedoch nicht zu einer gesteigerten Apoptose von Knochenmarkzellen führt [431].

Zusammenfassend zeigte die Therapie mit niedrig dosiertem HC im septischen Schock signifikante Effekte auf die Distribution von Leukozyten-Subpopulationen im peripheren Blut. Die Veränderungen sind wahrscheinlich eher auf Umverteilungsphänomene und nicht auf eine gesteigerte Apoptose zurückzuführen. Ein Anstieg der Leukozytenzahl bzw. eine Granulozytose während der Therapie mit niedrig dosiertem HC kann daher auf eine Zunahme der Inflammation hinweisen und ist im Gegensatz zu nicht-septischen Bedingungen nicht als typische GC-Wirkung zu interpretieren.

3.5.6 Pro- und antiinflammatorische Immunparameter

↓82

Obwohl die immunologischen Effekte von GC seit Jahrzehnten Gegenstand intensiver Forschung sind, ist es infolge der Komplexität interagierender Faktoren schwierig, anhand von in-vitro-Experimenten oder klinischen Untersuchungen die Wirkung einer niedrig dosierten HC-Therapie auf Immunparameter im septischen Schock vorauszusagen. Im ersten Teil der Arbeit wurden GC-Effekte auf die Synthese und Sekretion verschiedener Immunparameter dargestellt (s. I.10). Hier sollen die untersuchten Immunparameter im Kontext der Pathophysiologie der Sepsis dargestellt und die in-vivo-Effekte von niedrig dosiertem HC aufgezeigt werden.

Insgesamt führte die Therapie mit HC zu einer Suppression der inflammatorischen Reaktion, u.a. ersichtlich an der signifikanten Reduktion der Körpertemperatur (Abb. 30), Abnahme der Plasmakonzentrationen von IL-6 (Abb. 31), IL-8 (Abb. 32), löslichem E-Selektin (Abb. 36) und der verminderten Expression der granulozytären und monozytären Adhäsionsmoleküle CD11b und CD64 (Abb. 33-35).

Interleukin 6 wird allgemein als proinflammatorisches Zytokin dargestellt, dessen Synthese und Sekretion durch verschiedene Stimuli wie z.B. Bakterien, Viren, Pilze und proinflammatorische Zytokine vor allem in Monozyten und Makrophagen, aber auch vielen anderen Zellen (z.B. Endothelzellen, T- und B-Zellen, Fibroblasten) induziert wird. Zu den Hauptaktivatoren der IL-6-Synthese in der Sepsis zählen Endotoxin, IL-1, TNF-α und IFN-γ [432]. IL-6 ist wesentlich an der Gerinnungsaktivierung im Rahmen inflammatorischer Prozesse beteiligt. IL-6 erhöht die Expression von ‚tissue factor’ auf Monozyten und Endothelzellen, steigert die Synthese von Fibrinogen, Faktor VIII und von Willebrand Faktor und stimuliert die Thrombopoese. Außerdem wird die Synthese antikoagulatorischer Faktoren wie Antithrombin III oder Protein S gehemmt [433]. Thrombin induziert in Endothelzellkulturen die Produktion von IL-6 und IL-8 [434]. In vivo führt die Injektion von IL-6 zur Gerinnungsaktivierung, ohne das fibrinolytische System zu beeinflussen [435]. In einem Schimpansen-Modell konnte die Endotoxin-induzierte Gerinnungsaktivierung durch IL-6-Antikörper signifikant gehemmt werden [436]. Zahlreiche experimentelle und klinische Studien konnten zeigen, dass die Höhe der IL-6-Plasmaspiegel mit der Schwere der Sepsis, der Entwicklung eines septischen Schocks und der Letalitätsrate korrelierte und dass insbesondere in der Frühphase der Sepsis diesem Marker eine prognostische Bedeutung zukommt [432,437,438,439,440,45]. Einige Studien fanden, dass Patienten mit einem IL-6-Wert größer als 1000 pg/ml eine höhere Wahrscheinlichkeit hatten zu versterben und dass dieser Schwellenwert einen höheren prädiktiven Wert für das Outcome hatte als klinische Parameter [432]. Bei Patienten mit SIRS wurde das Verhältnis zwischen IL-6 und IL-10 als prädiktiver Marker für das Outcome untersucht. Verstorbene hatten im Verlauf einen höheren IL-6/10-Quotienten gehabt als Überlebende, wobei IL-6 kontinuierlich anstieg und IL-10 abfiel [441].

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Inwieweit IL-6 als proinflammatorisches Zytokin direkt an der Entwicklung von Organschäden oder Schock beteiligt ist, ist unklar. Zum Beispiel konnte durch die Infusion von IL-6 bei gesunden Versuchspersonen nur eine geringe Symptomatik wie Schüttelfrost und Fieber induziert werden; im Tierexperiment waren auch nach hoher IL-6-Exposition keine hämodynamischen Veränderungen zu beobachten [437]. Verschiedene Untersucher konnten dagegen zeigen, dass IL-6 die Sekretion von IL-1 und TNF-α in mononuklearen Zellen hemmt [442], die Synthese von TNFR:I und IL-1ra in vitro und in vivo induziert [443], die Proliferation von TH-2-Zellen und Synthese von IL-4 fördert [444] und dass in einem Lungenmodell die Applikation von IL-6 die inflammatorische Reaktion nach intratrachealer Endotoxin-Gabe supprimiert [445]. Auch für die durch IL-6 induzierten hepatischen Akut-Phase-Proteine wie CRP, Amyloid-A, α1-Glykoprotein, α1-Antitrypsin, Fibrinogen und α2-Makroglobulin wurden vorwiegend antiinflammatorische Eigenschaften beschrieben [446]. Insgesamt weisen viele in vitro und in vivo Untersuchungen darauf hin, dass IL-6 ausgeprägte antiinflammatorische Eigenschaften hat und dass der bei Stressreaktionen, schweren Infektionen, Sepsis und Schock zu beobachtende Anstieg die antiinflammatorische Gegenregulation widerspiegelt. In diesem Sinne könnte die Rolle von IL-6 im Gerinnungsprozess auch als antiinflammatorische Reaktion interpretiert werden, die lokal einer Ausbreitung der Inflammation primär entgegenwirkt und systemisch zur disseminierten Gerinnungsaktivierung beiträgt. Dies steht nicht im Widerspruch zu der Beobachtung, dass die Höhe der IL-6-Plasmaspiegel mit der Schwere der Sepsis und einer ungünstigen Prognose korreliert; hohe IL-6-Spiegel können auch als Zeichen einer ausgeprägten antiinflammatorischen Reaktion und als Zeichen einer ungünstigen Prognose interpretiert werden [1,53].

In vitro hemmen GC die Sekretion von IL-6 in LPS-stimulierten dentritischen Zellen [447] und PHA- oder LPS-stimulierten Vollblut-Zellkulturen [308]. In vivo führt die Gabe von hoch dosierten GC [448,449] ebenso wie bereits die einmalige Gabe von 1,5 mg Dexamethason zur signifikanten Reduktion von IL-6 im Plasma [331]. In einem Endotoxin-Ratten-Modell wurden die Effekte von Prednisolon und Heparin auf die Entwicklung einer DIC untersucht [450]. Prednisolon und Heparin führten beide zur signifikanten Reduktion der DIC, wobei die Kombination beider Substanzen effektiver war als die jeweils alleinige Gabe und ein Thrombozytenabfall nur durch Prednisolon reduziert werden konnte. Prednisolon, nicht jedoch Heparin, führte zu einer signifikanten Reduktion von IL-6, IL-1 und TNF-α, wobei die Reduktion der Zytokine mit dem Abfall von Thrombin-Antithrombin-Komplexen signifikant korrelierte. Die Überlebensrate war mit Prednisolon höher als mit Heparin, und Organdysfunktionen traten unter Prednisolon seltener auf. Die Autoren folgerten, dass der protektive Effekt von Prednisolon auf die Gerinnungsaktivierung auf die Suppression inflammatorischer Zytokine zurückzuführen war.

Die Therapie mit niedrig dosiertem HC führte zu einer signifikanten Reduktion von IL-6, dieser Effekt war bereits 24 Stunden nach Verumgabe signifikant. Dass hierbei in den ersten 3 Tagen auch eine signifikante Reduktion der IL-6-Spiegel in der Placebogruppe zu beobachten war, stimmt mit den beschriebenen Verläufen von IL-6 bei Patienten mit schwerer Sepsis und septischen Schock überein, wobei im Krankheitsverlauf nach einem anfänglichen Maximalwert häufig eine kontinuierliche Abnahme zu verzeichnen war [437]. Der plötzliche Entzug von HC führte bei allen Patienten zu einem erneuten Anstieg von IL-6 auf das Niveau des in der Kontrollgruppe am Tag 3 abgesunkenen Plasmaspiegels, jedoch nicht zu einem überproportionalen Wiederanstieg. Die Wirkung von HC auf die Synthese bzw. Sekretion von IL-6 ist somit auf die Dauer der Applikation begrenzt und innerhalb von 24 Stunden vollkommen reversibel.

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Ein vergleichbarer Effekt wurde für Interleukin 8 beobachtet. Auch hier führte die HC-Therapie zu einer signifikanten Reduktion der Plasmaspiegel und zu einem Wiederanstieg nach Therapiebeendigung (Abb. 32). IL-8 gehört zur Familie der Chemokine und wird u.a. von aktivierten Makrophagen und Endothelzellen produziert. IL-8 hat chemotaktische Eigenschaften, zählt zu den stärksten Granulozytenaktivatoren und induziert die Expression endothelialer Adhäsionsmoleküle und die Interaktion zwischen Granulozyten und Endothelzellen. Die gesteigerte Produktion von IL-8 durch Alveolarmakrophagen ist an der pulmonalen Leukozytensequestration bei akuten Lungenschäden und ARDS beteiligt [451,452]. IL-8 hemmt die Apoptose von Granulozyten und unterhält dadurch inflammatorische Prozesse. In Sepsis-Modellen konnte gezeigt werden, dass eine Endotoxinämie oder Injektion von proinflammatorischen Zytokinen zu einem dem Insult proportionalen Anstieg von IL-8 und der Aktivierung von Granulozyten führte [453]. IL-8 ist auch an der Aktivierung von Granulozyten in Rahmen der Gerinnungsaktivierung beteiligt und fungiert somit als Bindeglied zwischen Hämostase und zellulärer Immunreaktion. Die Effekte werden auf eine Thrombin-induzierte Aktivierung von Monozyten und Synthese von IL-8 zurückgeführt [454]. Bei Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock waren erhöhte IL-8 Plasmaspiegel prädiktiv für das Auftreten von Organversagen und ungünstiger Prognose [455,456] [457]. In einer Studie hatten Patienten mit erhöhtem IL-8 mehr Gerinnungsstörungen, Nierenversagen, ZNS-Dysfunktionen und eine signifikant höhere Letalitätsrate als Patienten mit niedrigem IL-8 [457]. Eine andere Studie zeigte, dass die Induktion der IL-8-Synthese, nicht jedoch die von IL-6, von dem auslösenden Insult abhängt. Patienten mit einem Multiorganversagen aus nicht-infektiöser Ursache hatten niedrige IL-8-Plasmaspiegel, im Gegensatz hierzu wurden die höchsten Werte bei Patienten gemessen, die an einem Multiorganversagen infolge einer Sepsis verstarben [455].

Die Abnahme der IL-8-Plasmaspiegel unter der niedrig dosierten Therapie mit HC ist als Suppression der inflammatorischen Reaktion zu interpretieren. Der Effekt war bereits nach 24 Stunden signifikant und nach Beendigung der Therapie vollkommen reversibel. Andere Untersucher konnten bei einem kleineren Patientenkollektiv im septischen Schock, das über einen Zeitraum von 5 Tagen mit HC oder Placebo behandelt wurde, bei allen Patienten eine kontinuierliche Abnahme von IL-8 nachweisen. Jedoch fanden sich hier keine signifikanten Unterschied zwischen der Verum- und Placebogruppe [458].

Die Therapie mit HC führte zu einer signifikanten Reduktion der Konzentration löslicher E-Selektine im Plasma, einem Marker der endothelialen Aktivierung. E-Selektin (‚endothelial leukocyte adhesion molecule 1’, ELAM-1) wird von Endothelzellen nach Stimulation und nicht konstitutiv exprimiert [41]. Während P-Selektine, in Weibel-Palade-Vesikeln gespeichert, bereits Minuten nach Aktivierung exprimiert werden können, werden E-Selektine erst nach stärkerer endothelialer Stimulation im Rahmen inflammatorischer Prozesse exprimiert und unterstützen das ‚rolling’ von Granulozyten am Endothel. Proinflammatorische Mediatoren wie Endotoxin, TNF-α, IFN-γ oder IL-1 können mit einer Latenzzeit von 4 bis 6 Stunden die Synthese von E-Selektinen in vitro und in vivo induzieren [459,460,461,462]. Bei Gesunden führte die intravenöse Gabe von Endotoxin nach 4 Stunden zu einem dosisabhängigen Anstieg zirkulierender E-Selektine, die über 24 Stunden nachweisbar blieben [463]. Verschiedene Studien zeigten, dass lösliche E-Selektine bei Patienten mit Sepsis stärker erhöht waren als bei Patienten mit Trauma und dass die Höhe der Plasmaspiegel mit der Schwere der Sepsis, Auftreten von Organdysfunktionen, Schock und einer ungünstigen Prognose korrelierten [464,465,41,466,467].

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GC supprimieren die Zytokin-induzierte Expression von E-Selektinen auf Endothelzellen in vitro [468,469,470,471,472] und reduzieren die Konzentration von sE-Selektinen in vivo [473,474].

Die signifikante Reduktion zirkulierender E-Selektine durch niedrig dosiertes HC kann somit als Hemmung der endothelialen Aktivierung interpretiert werden. Die Suppression der Endothelaktivierung könnte für die Entwicklung von Organdysfunktionen von zentraler Relevanz sein. Auch hier zeigte sich eine vollständige Reversibilität der hemmenden Eigenschaften von HC.

Hinweise auf den Aktivierungszustand von Granulozyten bzw. Monozyten ergeben sich aus der Expression von CD11b und CD64 (Abb. 33-35). CD11b/CD18 (Complement Rezeptor 3) [475,456,476,477,478] und CD64 (Fcγ-Rezeptor I) [479,480,481,482,475] gelten als Marker der Zellaktivierung, deren Expression mit dem Schweregrad inflammatorischer Reaktionen und dem Auftreten von Organkomplikationen bei Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock korreliert. CD11b/CD18 vermittelt als ß2-Integrin die feste Adhäsion (‚sticking’) von Leukozyten durch die Bindung an ICAM-1 aktivierter Endothelzellen und ist damit an der Regulation der Migration von Leukozyten beteiligt. Die duale Funktion von CD11b/18 als Mediator inflammatorischer Prozesse wird aus Experimenten mit monoklonalen Antikörpern gegen CD11b bzw. CD18 ersichtlich. Einige Arbeiten zeigten, dass anti-CD11b/18 bei einer Endotoxin- oder TNF-α-induzierten systemischen Inflammation die pulmonale und hepatische Sequestration von Granulozyten hemmen konnte [483]; bei lokalisierten Infektionen führte die Blockade der Leukozyten-Migration jedoch zur weiteren Ausbreitung der Entzündung [484,485]. Auch in einem Peritonitis-Schock-Modell hatte die Gabe von anti-CD18 eine Verstärkung der Endotoxinämie und eine Aggravation des Schockzustands zur Folge [486]. In einem CLP-Peritonitis-Modell konnte zwar durch anti-CD11b/18 die frühe peritoneale Migration von Granulozyten signifikant gehemmt werden, dieser Effekt wurde jedoch von einer Zunahme der Bakteriämie und einer vermehrten Sequestration von Leukozyten in der Lunge und Leber mit folgender Organschädigung begleitet [42]. Diese Untersuchungen verdeutlichen, dass für eine effiziente Infektabwehr die Migration von Leukozyten essentiell ist, andererseits aber eine verstärkte Leukozytenaktivierung die Entwicklung von Organdysfunktionen begünstigt.

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GC hemmen die Expression von CD11b auf neutrophilen und eosinophilen Granulozyten in vivo [487,488] und in vitro [489]. CD64 wird konstitutiv auf Monozyten, auf Granulozyten erst nach Aktivierung durch IFN-γ oder G-CSF exprimiert [482]. In vitro hemmt Dexamethason die IFN-γ-induzierte Expression von CD64 auf Granulozyten [490].

Bei unserem Patientenkollektiv wurde durch niedrig dosiertes HC die Expression von CD11b auf Granulozyten und Monozyten und von CD64 auf Granulozyten supprimiert. Die Effekte waren nach Beendigung der Therapie innerhalb von einem Tag vollständig reversibel. Die verminderte Expression von CD11b/18 könnte sich günstig auf eine Granulozyten-induzierte Endothelschädigung auswirken. Wie oben ausgeführt, ist eine vollständige Blockade von CD11b/18 durch monoklonale Antikörper von Nachteil. Dies ist jedoch durch HC nicht zu erwarten. Wahrscheinlicher ist, dass im Kontext der antiinflammatorischen Wirkung HC endothelprotektiv wirkt und einer Aktivierung von Leukozyten und Endothelzellen entgegenwirkt. Gegen eine GC-induzierte Hemmung unspezifischer Abwehrmechanismen sprechen auch in vitro Untersuchungen der Phagozytosekapazität (Abb. 45) und des ‘respiratory burst’ (Abb. 46). Weder die Fähigkeit von Granulozyten und Monozyten Gram-negative Bakterien zu phagozytieren, noch die Fähigkeit, auf Stimulation Sauerstoffradikale zu produzieren, wurde durch niedrig dosiertes HC gehemmt. Unter HC nahm die Phagozytoseleistung von Monozyten sogar geringfügig zu. Diese Beobachtung stimmt mit in vitro Untersuchungen überein, die zeigten, dass GC die Antigenaufnahme antigen-präsentierender Zellen nicht hemmen [447] und stimulatorisch wirken können [491].

Meduri untersuchte die Wirkung von Methylprednisolon auf das intrazelluläre ‚killing’ phagozytierter Gram-positiver und –negativer Bakterien in LPS-stimulierten Monozyten [492]. Eine geringe LPS-Stimulation unterstützte das ‚killing’ von Bakterien, höhere LPS-Konzentrationen hatten gegenteilige Effekte und führten dosisabhängig zu verstärktem Bakterienwachstum. GC förderten das intrazelluläre ‚killing’ der Bakterien und hemmten dosisabhängig das LPS-induzierte Bakterienwachstum. Heller untersuchte die Wirkung von niedrig dosiertem HC auf die Infektabwehr in einem Sepsis-Tiermodell [422]. Bei Kaninchen wurden nach intravenöser Applikation von E.Coli die bakterielle Clearance im Blut und die Organbesiedlung mit E.Coli quantifiziert. HC führte in der Kontrollgruppe zu einer verzögerten bakteriellen Clearance im Blut, während einer Endotoxinämie (zusätzliche LPS-Injektion) schützte HC jedoch vor Organbesiedlungen mit E.Coli. HC hatte keine Effekte auf die in vitro Phagozytose, führte jedoch zu einer Reduktion des ‘respiratory bursts’.

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Daten über die Wirkung von GC auf die Produktion von Sauerstoffradikalen sind uneinheitlich. Einige Untersuchungen zeigten, dass HC den ‘respiratory burst’ in vitro in humanen Granulozyten [493] und Ratten-Peritoneal-Makrophagen dosisabhängig hemmt [494]. Andere Untersucher konnten in therapeutisch relevanten Dosierungen mit verschiedenen GC-Präparationen und unter Verwendung unterschiedlicher Nachweismethoden keinen hemmenden Effekt von GC auf den ‘respiratory burst’ von Granulozyten nachweisen; nur bei sehr hohen Dosierungen wirkten GC inhibitorisch [495]. In Ratten hatte die Gabe von niedrig dosiertem Prednisolon keinen Effekt auf den ‘respiratory burst’ von Granulozyten in vivo [496]. In einem Ratten-ARDS-Modell führte die Applikation von 2 mg Dexamethason zu einer geringen Reduktion des ‘respiratory burst’ in alveolären Granulozyten [497]. Bei Patienten, die vor einem kardiopulmonalen Bypass 30 mg/kg Methylprednisolon erhielten, wurde die Fähigkeit von Granulozyten, Sauerstoffradikale zu produzieren, durch GC nicht gehemmt [498].

Weitere Hinweise für eine das unspezifische Abwehrsystem nicht hemmende sondern eher unterstützende Funktion von niedrig dosierten GC ergeben sich aus genetischen Analysen mittels Microarray-DNA, quantitativer PCR (TaqMan-PCR) und Durchflusszytometrie mononukleärer Zellen gesunder Spender. Niedrige Dosierungen von Dexamethason (10-11-10-7 M) führten zur verstärkten Expression und Transkription von Genen, die das angeborene Immunsystem regulierten (z.B. TLR 4) und zur Suppression von Genen der adaptativen Immunantwort (z.B. Antigenpräsentation) [499].

Die monozytäre HLA-DR-Expression und Antigenpräsentation nimmt eine zentrale Stellung in der Regulation der adaptativen Immunantwort ein [500,501]. Die Expression von HLA-DR auf Monozyten wird von verschiedenen Zytokinen beeinflusst, z.B. stimulieren IL-12, IFN-γ und GM-CSF die Expression, während IL-10, PGE2 und TGF-ß inhibitorisch wirken. Ein Ungleichgewicht zwischen proinflammatorischer und antiinflammatorischer Immunreaktion mit einer verminderten Synthese stimulatorischer Zytokine (IFN-γ, IL-12, GM-CSF) und ein Überwiegen antiinflammatorischer Zytokine (IL-10) hat eine Abnahme der Rezeptorexpression mit verminderter Immunkompetenz bis hin zur ‚Immunparalyse’ (< 30 % HLA-DR-positive Monozyten) zur Folge [501]. Mehrere klinische Studien konnten zeigen, dass eine verminderte Expression von HLA-DR auf peripheren Monozyten nach schwerem Trauma, Verbrennungen und (neuro)-chirurgischen Eingriffen mit einer erhöhten Inzidenz von postoperativen Infektionen und Sepsis und einem schlechteren Outcome einherging [502,503,504,505,506,507]. Eine erniedrigte HLA-DR-Expression (< 60 %) bei Patienten mit Pankreatitis war ein prädisponierender Faktor für die Entwicklung einer Sepsis [507]. Patienten mit einer schweren Sepsis oder septischem Schock und stark supprimierter HLA-DR-Expression hatten eine erhöhte Letalitätsrate [508,509,510], insbesondere bei prolongierter (> 5 Tage) Immunparalyse [501,511]. Einige Studien konnten zeigen, dass bei einer Immunparalyse die Therapie mit INF-γ oder GM-CSF zu einem Anstieg der HLA-DR-Expression in vivo führte und die Stimulierbarkeit ex-vivo von Monozyten sowie der klinische Verlauf verbessert wurde [512,513,514]. Einige Untersucher fanden keinen Zusammenhang zwischen der HLA-DR-Expression und der Inzidenz einer post-operativen Sepsis [515] oder dem Outcome von Patienten mit schwerer Sepsis oder septischen Schock [516,475]. Als Gründe für die teilweise widersprüchlichen Ergebnisse wurden methodische Unterschiede in der Quantifizierung der HLA-DR-Expression und die kürzere Beobachtungsperiode (1 bis 3 Tage) diskutiert [517].

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Eine der wesentlichen immunsuppressiven Wirkungen von GC basiert auf der Hemmung der adaptativen Immunreaktion. GC beeinflussen die HLA-DR-Expression in Abhängigkeit von der Konzentration und immunologischen Kofaktoren unterschiedlich (s. I.10). In Genexpressionsanalysen führten niedrige Konzentrationen von GC (10-11 M) zu einem Anstieg der HLA-DR-Expression, höhere Konzentrationen hatten dagegen eine dosisabhängige suppressive Wirkung [499].

In unserem Patientenkollektiv war die HLA-DR-Expression im Vergleich zu gesunden Kontrollen deutlich erniedrigt (Abb. 43,44). Unter der Therapie mit niedrig dosiertem HC nahm der prozentuale Anteil HLA-DR-positiver Monozyten nicht weiter ab. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die prozentuale Bestimmung der HLA-DR-Expression weniger sensitiv ist, geringe Unterschiede der Fluoreszenzintensität zu erfassen, da positive Zellen unterschiedliche Fluoreszenzintensitäten aufweisen können und trotzdem ‚positiv’ bleiben. Die Analyse der mittleren Fluoreszenzintensität ergab eine geringe, jedoch signifikante Reduktion der HLA-DR-Expression durch niedrig dosiertes HC (Abb. 44). Der signifikante Unterschied zwischen Verum und Placebo erklärte sich jedoch mehr durch eine starke Zunahme der HLA-DR-Expression nach Beendigung der Therapie (Rebound-Effekt) als durch die Suppression während der HC-Therapie. Die insgesamt nur geringe Inhibition der HLA-DR-Expression könnte folgende Ursachen haben: a) die Konzentration von HC war zu gering, um eine stärkere Suppression zu induzieren, b) die HLA-DR-Expression war bereits so stark erniedrigt, dass HC keinen weiteren Effekt hatte, c) die immunmodulatorischen Effekte von HC im septischen Schock haben einer stärkeren HLA-DR-Expression entgegengewirkt. Auf den letzten Punkt soll im Folgenden weiter eingegangen werden.

Interleukin 10 (Abb. 39) wird in vitro und in vivo von LPS- oder IFN-γ-stimulierten Monozyten mit einer Latenzzeit von Stunden nach der Stimulation sezerniert und wirkt im Sinne eines autoregulatorischen Feed-back-Mechanismus einer weiteren Monozytenaktivierung und Synthese von IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α, GM-CSF entgegen [518,519]. In Tiermodellen schützt IL-10 vor einer letalen Endotoxinämie [520,521,522]. IL-10 supprimiert über die Reduktion der HLA-DR-Expression die antigen-spezifische T-Zellproliferation [523], hemmt die Phagozytosekapazität von Makrophagen [524], die Zytokinsynthese in Granulozyten [525] und supprimiert die Synthese von IFN-γ durch TH-1- und NK-Zellen durch Hemmung der Synthese von IL-12 [318,526]. In vivo hemmt IL-10 die Infektabwehr gegenüber pulmonalen Infektionen [527,528]. Bei Patienten mit schwerer Sepsis oder septischem Schock korrelierten erhöhte IL-10-Plasmaspiegel mit dem Schweregrad der Erkrankung und ungünstiger Prognose [48,56]. Die Wirkung von GC auf die IL-10-Synthese ist von unterschiedlichen Kofaktoren abhängig (s 1.10). GC induzieren die IL-10 Synthese u.a. durch Proliferation der TH-2-Zellen [447,318].

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Eine Studie fand keine signifikante Veränderung der IL-10-Plasmaspiegel unter der Therapie mit niedrig dosiertem HC im septischen Schock [458]. Bei unserem Patientenkollektiv führte die Therapie mit HC zu einer signifikanten Reduktion der IL-10 Plasmaspiegel und zu einem Wiederanstieg von IL-10 nach Beendigung der Therapie. Die unterschiedlichen Ergebnisse sind evtl. darauf zurückzuführen, dass ein Cross-over-Studiendesign geringe intraindividuelle Effekte sensitiver erfassen kann. Die Reduktion von IL-10 kann auf eine direkte Synthesehemmung durch HC zurückzuführen oder indirekt durch Verminderung der Monozytenstimulation durch proinflammatorische Zytokine und Abnahme der autoregulatorischen Synthese von IL-10 bedingt sein. Auch eine verminderte Synthese von IL-10 durch Hemmung der TH-2-Proliferation ist in Betracht zu ziehen. IL-12 (Abb. 38) und IFN- γ (Abb. 37) sind maßgeblich an der Regulation der T-Zell-Proliferation beteiligt. Die Synthese beider Zytokine wurde durch HC nicht supprimiert, sondern stimuliert.

Interleukin 12 ist ein proinflammatorisches, vorwiegend von antigen-präsentierenden Zellen produziertes Zytokin, welches wesentlich an der TH-1-Proliferation, der Produktion von IFN-γ und der Differenzierung von zytotoxischen und NK-Zellen beteiligt ist [529,530]. IL-12 nimmt im Rahmen der Infektabwehr eine zentrale Stellung ein. Experimentell führte die Gabe von IL-12 nach einer Verbrennung und CLP-induzierter Sepsis zu einer deutlichen Verbesserung der Infektabwehr und der Überlebensrate [531]. Es konnte gezeigt werden, dass in LPS-stimuliertem Vollblut die IFN-γ-induzierte Synthese von IL-12 bei kritisch kranken Patienten häufig erniedrigt ist [532]. Patienten mit erniedrigten IL-12-Plasmaspiegeln hatten ein höheres Risiko, eine postoperative Sepsis zu entwickeln [533].

In vitro hemmen GC die Synthese von IL-12p70 in LPS-stimuliertem Vollblut [534], dentritischen Zellen [447] und Monozyten [535] und supprimieren die Synthese von IFN-γ durch Hemmung der Synthese von IL-12 und Proliferation von TH-2-Zellen [333,318,308,332].

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Die bei unserem Patientenkollektiv beobachtete Zunahme der Plasmakonzentrationen von IL-12 und IFN-γ sprechen gegen eine stärkere immunsuppressive Wirkung von niedrig dosiertem HC im septischen Schock und könnten neben der Reduktion von IL-10 zu der geringen Abnahme der HLA-DR-Expression beigetragen haben. Zudem könnte die nicht supprimierte IFN-γ-Synthese ein Hinweis darauf sein, dass ein Shift von TH-1- zu TH-2-Zellen durch HC nicht induziert wurde (s 1.10) [332] [308,333,329]. Diese Hypothese wird durch die unveränderten IL-4-Plasmaspiegel (Abb. 42) unterstützt; bei einer TH-2-Proliferation wäre ein Anstieg der Konzentration zu erwarten gewesen. Eine erhöhte IL-4-Synthese ist Zeichen einer antiinflammatorischen und immunsuppressiven Reaktion. Patienten mit Verbrennungen, die eine Infektion bekamen, hatten einen erhöhten IL-4/IFN-γ-Quotienten, als zusätzliche Quelle der erhöhten IL-4-Synthese wurden CD8-positive Zellen identifiziert [536].

Bei Mäusen induzierten niedrig dosierte GC die Synthese von IL-4 in vitro und in vivo [323]. Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis nahm unter der Therapie mit GC der IL-4/IFN-γ Quotient zu [328]. Andere Untersuchungen zeigten, dass in humanen Lymphozyten die IL-4-Synthese durch niedrig dosiertes HC gehemmt wird [311,312]. Wir konnten bei einigen Patienten unter der Therapie mit niedrig dosiertem HC im septischen Schock in Concanavalin-A-stimulierten Lymphozyten eine Abnahme der Synthese von IL-10 und IL-4 beobachten. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Effekte von HC auf die Proliferation von T-Zellen im septischen Schock zu verifizieren.

Ein weiterer Hinweis für die Hemmung der antiinflammatorischen Reaktion durch HC ergibt sich aus der signifikanten Reduktion der Plasmakonzentration der löslichen TNF-Rezeptoren sTNF-R:I (p55) und sTNF-R:II (p75) (Abb. 40,41). sTNF-Rezeptoren haben eine duale Funktion in der Regulation der TNF-Wirkung; im Überschuss wird die Wirkung von TNF-α inhibiert, niedrige Konzentrationen fördern die Effekte von TNF-α [537]. Einige Daten weisen auf eine intrinsische proinflammatorische und zytotoxische Wirkung von sTNF-RII hin [538]. Erhöhte Plasmaspiegel von sTNF-R:I/II bei Patienten mit schwerer Sepsis und septischem Schock [539,540,541], nach extrakorporaler Zirkulation [542,543] und Trauma [544,545] korrelierten mit der Schwere der Erkrankung und dem Auftreten von Organkomplikationen, Infektionen und ungünstiger Prognose. Dass erhöhte Plasmaspiegel von sTNF-Rezeptoren problematisch sein können, zeigten auch Studien mit rekombinanten TNF-Fc-Fusionsproteinen. In einer Multicenterstudie mit 1.342 Patienten mit septischen Schock führte die Therapie mit einem TNFR-Fc-Fusionsprotein zu keiner Senkung der Letalitätsrate [546]. Eine Substudie zeigte, dass durch eine kontinuierliche Ablösung vom Rezeptor die TNF-α-Plasmakonzentration im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht blieb und evtl. eine Inflammation unterhalten hatte [547]. In einer Studie bei Patienten im septischen Schock führte die Therapie mit einem TNFR-Fc-Fusionsprotein zur Steigerung der Letalitätsrate [26].

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Fasst man die komplexen Wirkungen von niedrig dosiertem HC im septischen Schock zusammen, ergibt sich folgendes Bild: HC wirkt antiinflammatorisch und immunmodulatorisch. Eine differenzierte Wirkung von niedrig dosiertem HC im septischen Schock und eine Suppression inflammatorischer Parameter (Phospholipase A2, Granulozyten-Elastase, C-reaktives Protein) wurde auch von anderen Untersuchern beschrieben [360,458]. Hervorzuheben ist, dass eine verstärkte Immunsuppression unter der verwendeten Dosierung von HC bei Patienten im septischen Schock nicht beobachtet werden konnte. Im Gegenteil: Einige Ergebnisse wie die Zunahme der Phagozytoseaktivität und der Anstieg von IL-12 und IFN-γ lassen vermuten, dass HC im septischen Schock differenziert wirkt und auch stimulatorische Eigenschaften aufweisen kann. Unsere Ergebnisse bestätigen die Hypothese der immununterstützenden Effekte von GC (s 1.5) [339,92,499]. Eine verminderte Infektabwehr zählt zu den Kardinalsymptomen des M. Addison. Die lebenserhaltende Wirkung von GC ist nicht zuletzt auf die Wiederherstellung der immunologischen Homöostase zurückzuführen. Die seit Jahren diskutierte These der immun-potenzierenden Funktion von Corticosteroiden in der Stressreaktion erfährt durch die dargestellten Untersuchungen weitere Unterstützung.

Die immunmodulatorische Wirkung von niedrig dosiertem HC stellt ein therapeutisches Potential dar, das über die bekannten hämodynamischen Effekte dieses Therapiekonzepts hinausgeht. Im Gegensatz zu den erfolglosen Ansätzen, einzelne Mediatoren im komplexen Entzündungsgeschehen zu hemmen, könnten durch eine HC-Therapie mögliche immunologische Imbalancen auf lokaler und systemischer Ebene durch die komplexen Effekte vermieden werden. Diese Annahme wird durch die Ergebnisse der Studie mit rekombinantem aktiviertem Protein C (APC) unterstützt, die eine signifikante Reduktion der Letalitätsrate bei Patienten mit schwerer Sepsis aufwies [548]. APC hemmt die Gerinnung, fördert die Fibrinolyse und weist multiple immunologische Effekte in vitro auf: Hemmung der Expression von ‚tissue factor’ und E-Selektin, der Sekretion von IL-6 und TNF-α, der Adhäsion von Granulozyten am Endothel und der Apoptose. Die Effekte wurden u.a. auf eine Suppression der NF-κB-Wirkung zurückgeführt [549,550]. APC und HC modulieren somit das Immunsystem über zentrale Komponenten der inflammatorischen Reaktion. Die Studien mit APC und HC sind bislang die einzigen, in denen eine signifikante Reduktion der Letalitätsrate erzielt wurde. Die Therapie mit niedrig dosiertem HC kann zudem wesentlich zur Aufrechterhaltung der neuro-endokrinen Homöostase beitragen. Überlebende eines septischen Schocks, die mit HC behandelt wurden, hatten eine signifikant niedrigere Inzidenz von post-traumatischen Stressreaktionen [551].

Der Interpretation unserer Ergebnisse sind jedoch auch einige Grenzen gesetzt. Die beschriebenen hämodynamischen und immunologischen Effekte sind nur für den Beobachtungszeitraum von 3 Tagen repräsentativ, entsprechende Effekte einer längeren Therapie mit HC im septischen Schock sind bislang nicht untersucht worden. Von besonderem Interesse wären Erkenntnisse über die Auswirkungen einer vorbestehenden rNNRI auf die immunologischen Effekte von HC. Auch lassen die Untersuchungen infolge des Cross-over-Designs keine Rückschlüsse hinsichtlich des Outcomes zu. Obwohl in der vorliegenden Studie durch HC eine Immunsuppression oder Immunparalyse nicht induziert wurde, sind entsprechende Effekte bei einer prolongierten Therapie oder bei Patienten mit ausgeprägter Immunsuppression nicht auszuschließen. Eine Limitierung der Therapie nach hämodynamischer Stabilisierung erscheint daher ratsam. Zur Vermeidung immunologischer und hämodynamischer Rebound-Phänomene ist ein Ausschleichen der Therapie über mehrere Tage vorzuziehen.

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Die multinationale, von der Europäischen Union geförderte, randomisierte, Placebo-kontrollierte CORTICUS-Studie zur Erfassung der Sicherheit und Wirksamkeit von niedrig dosiertem HC im septischen Schock kann dazu beitragen, noch ausstehende Fragen zu klären.

Eine immunologische, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützte Substudie wird in 13 Berliner Intensivstationen mit dem Ziel durchgeführt, Immuneffekte von HC im septischen Schock in Abhängigkeit von der NNR-Funktion zu erfassen. Weiterhin sollen u.a. Effekte von HC auf die TH-1/TH-2-Proliferation, Antigenpräsentation, Monozytenfunktion, Apoptose und Transkription verschiedener Immunparameter untersucht werden.


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04.01.2006