Open Access

Juliana Moraru

• Die extrakorporale Zirkulation ist mit einer Reihe inflammatorischer Reaktionen und dadurch verursachten pathologischen Veränderungen verschiedener Organsysteme verbunden. {2}{17}{40}-{42}{56}{57} Dies wird zu einem großen Teil durch die Aktivierung der Leukozyten nach dem Kontakt mit der Fremdoberfläche der EKZ und nachfolgender Ausschüttung von Entzündungsmediatoren vermittelt. {36}-{38} Die freigesetzten proteolytischen Enzyme der Leukozyten rufen eine pathologische Hyperpermeabilität des Endothels mit massiver Einschwemmung neutrophiler Granulozyten ins Gewebe und möglicher Parenchym- und Organschädigung hervor. {2}{17}{56}{57} Um diese inflammatorische systemische Reaktion (SIRS) zu verringern, wurden Versuche unternommen, den Aufbau und die Fremdoberfläche der Herz-Lungen-Maschine biokompatibler zu gestalten. {3}-{9}{18}-{23} Ebenfalls wurden im Rahmen klinischer Studien Therapieansätze auf pharmakologischer Ebene evaluiert. {10}-{13}{15}-{17} Das Prinzip der Leukozytendepletion mittels eines speziell angefertigten Filters wurde in den dreißiger Jahren entwickelt. Es fand Anfang der siebziger Jahre in der Transfusionsmedizin seine erste routinierte Anwendung. {31} In der Herzchirurgie wurde der Leukozytenfilter Ende der achtziger Jahre eingeführt. Dort wurde er in der arteriellen und venösen Linie sowie für die Kardioplegie und zur Filtrierung des Restblutes aus dem Kardiotomiereservoir eingesetzt. {62}{92}{93}{95}-{97} In der vorliegenden Studie erfolgte die Leukozytendepletion in der arteriellen Linie der EKZ bei 80 Patienten mittels eines Leukozytenfilters (Leukoguard LG6, Pall, Dreieich, Deutschland). Da die Filterkapazität und –effizienz zeitlich begrenzt sind, wurde der Einsatz des Filters in der kritischen Phase der Reperfusion evaluiert. Während dieser Phase erreicht die Leukozytenaktivierung den Höchstwert (Gruppe III: 10 Minuten vor Aortenklemmöffnung und für die ersten 20 Minuten der cardiopulmonalen Reperfusion, Gruppe IV: nach erfolgter 20minütiger Reperfusionsphase bis Ende der EKZ). Zum Vergleich wurde der Leukozytenfilter auch während des Gesamtdauer der CCB angewendet (Gruppe II). Bei der Kontrollgruppe kam ein Standardfilter zum Einsatz. Die Patientengruppen wurden aus 20 radomisierten Patienten gebildet. Zu bestimmten peri-, intra- und postoperativen Zeitpunkten wurden folgende Parameter untersucht: PMN-Elastase, Procalcitonin, MDA (Malondialdehyd), MPO (Myeloperoxidase), NSE (Neuronenspezifische Enolase), S100-Protein, CK, CK-MB, Kreatinin und Harnstoff. Ebenso wurden die Leukozyten-, Erythrozyten- und Thrombozytenzahlen sowie der Hämatokrit- und Hämoglobinwert gemessen. Die Sauerstoffsättigung wurde mittels des Sauerstoffdruckes der Sauerstofffraktion und -indizes untersucht. Zusätzlich wurde die Dauer der Intubation, des Aufenthaltes auf der Intensivstation und des stationären Gesamtaufenthaltes ermittelt. Bei allen diesen Parametern konnten unter den Gruppen keine signifikanten Differenzen festgestellt werden. Die sensitiven Marker der Leukozytenaktivierung und der systemischen inflammatorischen Reaktion zeigten den in der Literatur beschriebenen typischen Kurvenverlauf. {106}{107}{135}{126}-{128}{148} Jedoch blieb der positive Einfluss der Leukozytendepletion aus. Die im Blutkreislauf gemessenen Leukozytenzahlen ebenso wie die Erythrozyten- und Thrombozytenzahlen konnten durch den Filtrationsvorgang nicht statistisch absicherbar reduziert werden. Auch die intraoperative Leukozytose wurde nicht signifikant reduziert. Offenbar reicht die Filterleistung nicht aus, um entsprechende Mengen an Leukozyten zurückzuhalten. Würde es sich hierbei ausschließlich um eine rasche Kapazitätsausschöpfung des Filters handeln, müsste jedoch zumindest am Anfang des Filtrationsvorganges eine Verringerung der Leukozytenzahlen feststellbar sein. Vermutlich wird der lokale Filtrationseffekt des Leukozytenfilters durch die massive systemische Mobilisation der Leukozyten durch weitere Aktivierung aufgrund von Entzündungsmediatoren und Endothelschäden überdeckt. Die Ergebnisse deuten des Weiteren darauf hin, dass die Leukozyten durch den Filtrationsvorgang ihre Funktion nicht verlieren. Sie sind weiterhin in der Lage, Entzündungsmediatoren auszuschütten und systemische inflammatorische Reaktionen in Gang zu setzen. Eine neue Filtergeneration, die neben der Verbesserung der mechanischen Filtration eine pharmakologische Inaktivierung der Leukozyten bewirkt, bleibt Gegenstand weiterer Forschung.
• The extracorporeal circulation is associated with inflammatory reactions and secondary pathological changes of variant organ systems. {2}{17}{40}-{42}{56}{57} To a great part this is caused by activation of leucocytes after contact with surface of the extracorporeal circulation and the following release of inflammatory mediators. {36}-{38} Released enzymes from activated leucocytes cause a pathological hyperpermeability of the endothelial wall with migration of neutrophils in the tissue and secondary organ damage. {2}{17}{56}{57} To reduce this inflammatory system reaction (SIRS), studies were carried out to renden the design and the surface of the heart lung machine more biocompatible. {3}-{9}{18}-{23} Also pharmakological therapy approaches were evaluated by clinical studies {10}-{13}{15}-{17} The concept of leucocytes filtration by an especially manufactured filter was developed during the thirties. At the beginning of the seventies the leucocyte filter found it’s first routine application in the transfusion medicine. {31} In heart surgery it was introduced at the end of the eighties. The filter was placed in the arterial or venous line as well as for the blood cardioplegia and for the filtration of the rest of the blood from the cardiotomy reservoir. {62}{92}{93}{95}-{97} In the present study, leucocyte filtration was applied to 80 patients in the arterial line of the extracorporeal circulation through a leucocyte filter (Leukoguard LG6, Pall, Dreieich, Germany). Because the filter capacity and filter efficiency are limited in time, the insertion of the filter was evaluated in the different phase of reperfusion. During this phase the leucocyte activation reaches the highest level (group III: 10 minutes before aortic clamp opens and for the first 20 minutes of the cardiopulmonary reperfusion, group IV: after 20 minutes reperfusion untill the end of the extracorporeal circulation). For comparison the leucocyte filter was applied also during the whole duration of the cardiopulmonary bypass (group II). In the control group a standard filter was used. Four groups of 20 patients each were randomised. At different timepoints, the following parameters – during and/or after surgery - were determined: polymorphonuclear elastase PMNE, procalcitonin, malondialdehyd MDA, myeloperoxidase MPO, enolase specific for neurons NSE, S100 protein, creatinkinase CK, CK-MB, creatinin and urea. Also we determined the levels of leucocytes, erythrocytes and platelets. The lung function was evaluated by the respiratory index. In addition, duration of the intubation, time on the intensive care unit and whole stationary time was determined. No significant differences could be determined between the groups. The sensitive indicators of the leucocyte activation and systemic inflammatory reaction showed clearly the typical time course described in the literature. {106}{107}{135}{126}{128}{148} A positive influence of leucocyte filtration was missing. The determined leucocyte, erythrocyte and platelets counts could not be statistically significant reduced by the filtration process. Obviously, the filter capacity is not sufficient to prevent an increase of leucocyte counts. This is obviously not only caused by an exhaustion of the filter capacity. Than a reduction of leucocyte counts would have to be noticeable at least at the beginning of the filtration process. The filtration effect of the leucocyte filter is presumably compensated by extreme systemic mobilisation of leucocytes and further activation by inflammatory mediators and damage of the endothelium. Most probably the filter itself activates leucocytes and thay adhere to the filter mesh. Our results show that leucocytes do not lose their function by the filtration process. They still are able to release inflammatory mediators and to cause systemic inflammatory reactions. The developement of a new filter generation, which causes a pharmacological inactivation of leucocytes, remains an object of further research.