Axel Knüpfer

Induktion einer systemischen Entzündungsreaktion durch den Einsatz der Herz-Lungen-Maschine und das operativ-interventionelle Trauma - Untersuchungen an Patienten mit koronarer Bypass-Operation, Herz-Lungen-Maschinen-gestützter PTCA und PTCA

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt an der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 04.12.2000

Abstract
Das Auftreten eines postinterventionellen systemischen Entzündungsreaktions-Syndroms (SIRS) ist eine der wesentlichen Letalitätsursachen nach koronarer Bypass-Operation mit Herz-Lungen-Maschine (HLM-CABG), hervorgerufen vor allem durch das operative Trauma und den Einsatz der Herz-Lungen-Maschine (HLM). Interleukin-6 (IL-6) dient als Indikator dieser Entzündungsreaktion. Während sich der Anteil des operativen Traumas an der Entzündungsreaktion im Rahmen der minimal invasiven Koronarchirurgie abschätzen läßt, existierte für die Betrachtung des Anteils der HLM noch kein Modell. Die Bestimmung der IL-6-Freisetzung bei der Herz-Lungen-Maschinen-gestützten perkutanen transluminalen Koronarangiographie (HLM-PTCA) erlaubt erstmalig die Einschätzung des Anteils der HLM an der systemischen Entzündungsreaktion. Im Vergleich dazu wurden an HLM-CABG-Patienten der zusätzliche Einfluß des operativen Traumas und an PTCA-Patienten der Einfluß der PTCA auf das SIRS untersucht. Bei ingesamt 136 Patienten, die nach obligater, studienunabhängiger Herzkatheteruntersuchung einer der drei Gruppen zugeordnet wurden, erfolgte die Bestimmung der IL-6-Serumkonzentration mittels "Sandwich"-ELISA. Alle drei Gruppen zeigten signifikant unterschiedliche IL-6-Verläufe nach Intervention. Dabei betrug der Anstieg der IL-6-Konzentration bei der HLM-PTCA weniger als die Hälfte des Anstieges der IL-6-Konzentration bei der HLM-CABG, bei der PTCA zeigten sich nur minimale Veränderungen. Die Korrelationen der maximalen IL-6-Konzentration zur HLM-Dauer waren bei der HLM-PTCA deutlicher als bei der HLM-CABG. Die Ergebnisse sprechen dafür, daß der Anteil des operativen Traumas an der systemischen Entzündungsreaktion den Anteil der HLM übertrifft. Der Verzicht auf den Einsatz der HLM wird das Auftreten des SIRS verringern können, allerdings um weniger als die Hälfte. Eine mindestens ebenso starke Reduktion des SIRS und damit eine Verminderung des perioperativen Risikos ist aufgrund der vorgestellten Daten von minimal invasiven Verfahren mit Verringerung des operativen Traumas zu erwarten.

The occurence of the Systemic-inflammatory-response-syndrom (SIRS) is one of the main reasons for the letality after coronary bypass grafting. IL-6 is an validated marker for the degree of the SIRS.Former studies have shown a significant release of Interleukin-6 (IL-6) during coronary artery bypass grafting (CABG). The contribution of cardiopulmonary bypass (CPB) and surgical trauma for IL-6-release after CABG is still unknown. Therefore we examined three different types of revascularisation procedures which allowed us to dicrimimate the CPB-induced and operativ-traumatic-induced IL-6 release in CABG. 136 patients were investigated divided in three groups (PTCA, CPB-PTCA, CPB-CABG). Blood samples were obtained via an arterial or venous line before intervention by all patients, by CABG before and ten minutes after opening of the cross clamp; by CPB-PTCA 10 min, 30 min, 1h, 2h after begin of the CPB, and 3h, 6h and the following 4 days after intervention by all patients. Measurement of IL-6 was performed with commercial ELISA test kit. The IL-6 plasma levels increased after intervention in all three groups to a significantly different degree with maximal IL-6 levels between 3 and 24 h after intervention. The levels of the three collectives were significantly different at 3, 6, and 24 h. The highest level was in the CPB-CABG-group with aproximately 500 pg/ml, the IL-6 level in the CPB-PTCA-group was aproximately 200 pg/ml. In the PTCA-group occured only minimal changes. The Il-6 level was more as two times higher in the CPB-CABG-group compared with the CPB-PTCA-group. The correlation of IL-6 peak levels and duration of CPB was further stronger in CPB-supported PTCA (r=0,785) than in CPB-CABG (r=0,463). Those datas indicate that the influence of the surgical trauma for the IL-6 release is stronger as the influence of the CPB.

The prolonged duration of the CPB may contribute to the development of a systemic inflammatory response syndrome (SIRS). Reduction of bypass duration or elimination of CPB may further reduce the risk of SIRS. But regarding the results of this dissertation an reduction of the risk of SIRS on the same degree is to exspect from new operation methods like minimally invasive coronary bypass suegery with reduction of the surgical trauma

Keywords:
HLM-PTCA, Koronare Bypassoperation, Systemisches Entzündungs-Reaktions-Syndrom, Interleukin-6, Minimal invasive Bypassoperation

CPB-PTCA, Coronary bypass grafting, Systemic-inflammatory-respons-syndrom, Interleukin-6, Minimally invasiv bypass surgery

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Inhaltsverzeichnis
 Referat, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungen
1. Einleitung und Zielstellung (1-4)
2. Material und Methoden (5-12)
3. Ergebnisse (13-36)
4. Diskussion (37-50)
5. Zusammenfassung (51-53)
6. Literaturverzeichnis (54-61)
7. Thesen (62-63)