Akute Auswirkungen eines kompletten Blutaustauschs mit ultragereinigter Hämoglobinlösung oder Hydroxyäthylstärke auf Leber und Niere im Tiermodell

Zusammenfassung

Ziel: Die vorliegende tierexperimentelle Studie untersucht anhand laborchemischer und histologischer Parameter die akuten Auswirkungen einer kompletten Austauschtransfusion mit ultragereinigtem, polymerisiertem Rinderhämoglobin auf Leber und Nieren. Methodik: Achtzehn Hunde wurden in Intubationsnarkose unter isovolämen Bedingungen (IHD) nach randomisierter Gruppenzuteilung entweder mit Hydroxyäthylstärke (HÄS = Gruppe 1) oder mit bovinem Hämoglobin (UPBH = Gruppe 2) dilutiert. Die IHD erfolgte schrittweise auf Hämatokritwerte (Hkt) von 15,10 und < 5 Vol.- %. Bei jedem entsprechenden Hkt wurden hämodynamische und laborchemische Parameter sowie arterielle und gemischt-venöse Blutgase bestimmt. Eine Stunde nach Erreichen eines Hämatokritwertes von < 5 Vol.- % wurden Leber und Nieren der Tiere biopsiert. Ein Kontrolltier wurde lediglich instrumentiert und anschließend biopsiert. Die Gewebeproben wurden fixiert, gefärbt und licht- bzw. elektronenmikroskopisch ausgewertet. Die statistische Analyse erfolgte mit ANOVA, wobei ein p <0,05 als signifikant galt. Ergebnisse: In Gruppe 1 stieg das Herzminutenvolumen mit sinkendem Gefäßwiderstand an, während die hämodynamischen Parameter in Gruppe 2 unverändert blieben. In Gruppe 1 fielen avDO₂, sowie zuletzt DO₂ und VO₂ ab. In Gruppe 2 nahmen avDO₂ und O₂-Extraktion bei sinkender DO₂ und konstanter VO₂ zu. Die laborchemischen Parameter zeigten in beiden Gruppen dilutionsbedingte Veränderungen. Die Plasmaviskosität stieg in beiden Gruppen gleichermaßen an, der KOD in Gruppe 1 stärker als in Gruppe 2. Die Stundendiurese war in Gruppe 2 niedriger, die maximale Konzentration an freiem Hämoglobin im Urin betrug 0,27 g/dl. Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen der Leber ergaben in beiden Gruppen diskrete Veränderungen. Während sich die histologischen Befunde der Nieren in Gruppe 2 nicht wesentlich von denen des Kontrolltiers unterschieden, zeigten sich in Gruppe 1 deutliche, potentiell irreversible pathohistologische Veränderungen in Form von Tubulusnekrosen. Schlußfolgerung: Aufgrund des hohen Purifikationsgrades und der biokompatiblen Polymerisationsgröße wurden nach komplettem Blutaustausch mit bovinem Hämoglobin keine gravierenden akuten, laborchemischen und pathohistologischen Veränderungen an Leber und Niere nachgewiesen. Der O₂-Bedarf wurde unter stabilen hämodynamischen Bedingungen durch vermehrte O₂-Extraktion gedeckt. Dagegen zeigten die Nieren unter IHD mit HÄS, trotz massiv gesteigerter hämodynamischer Parameter, aufgrund der hochgradigen isovolämen Anämie, erhebliche Veränderungen der Tubuli im Sinne einer beginnenden Nekrose.

Summary

Objective: The present animal study investigates the influence of an acute and almost complete isovolaemic haemodilution with a new ultra-purified polymerized bovine haemoglobin (UPBH) on hepatic and renal function and histology in comparison to hydroxyethylstarch (HES). Methods: Eighteen anaesthetized dogs underwent progressive isovolaemic haemodilution with either HES (group 1) or UPBH (group 2) to haematocrit target levels of 15, 10 and < 5 %. Haemodynamics, arterial and mixed-venous blood gases and blood chemistry were determined at each measurepoint. With a haematocrit value < 5 %, biopsies were taken from the liver and kidneys and prepared for light and electron microscopic analysis. One dog without haemodilution figured as control animal. Statistical analysis was performed using ANOVA, with p < 0.05 considered significant. Results: In group 1, the cardiac output was increased in parallel to a decreasing vascular resistance, while in group 2 haemodynamic parameters remained unchanged. In group 1, avDO₂ and final DO₂ and VO₂ were decreased. In contrast, avDO₂ and oxygen extraction ratio were increased, while VO₂ remained stable under decreasing DO₂ in group 2. In both groups, coagulation values and blood chemistry showed dilution dependent changes. Colloid osmotic pressure and plasma viscosity were increased in both groups but COP was higher in group 1 compared to group 2. A lower urine output in comparison to group 1 and a maximal concentration of 0.27 g/dl of free haemoglobin in urine were seen in group 2. Liver biopsies showed no severe histological changes in both groups. Renal histology revealed severe alterations of proximal tubules after haemodilution with HES. In contrast, no histological indications for acute toxic or ischaemic lesions in the kidneys were seen after UPBH treatment. Conclusion: The high degree of purification and polymerization of bovine haemoglobin associated with adequate tissue oxygenation by increased oxygen extraction resulted in normal histological and functional findings after acute and almost complete blood exchange with UPBH. In contrast, HES-treated animals showed severe histological changes of renal tubuli caused by isovolaemic anaemia.

Schlüsselwörter:

Hämoglobin, stromafrei - Hämodilution, isovoläm - Toxizität, hepatisch, renal

Key words:

Haemoglobin, stroma-free - Haemodilution, isovolaemic - Toxicity, hepatic, renal