Hormonal Response to Surgical Stress in Schoolchildren

Summary

Purpose: To determine hormone concentrations (ACTH, cortisol, beta-endorphin) in children before and after surgery, to assess the correlation between any hormonal changes and to study the influence exercised on them by the severity of surgical stress and the elective/emergency nature of the surgery.

Patients and Methods: Prospective cohort of 78 children (age = 10 ± 2.6 years, range 6 - 13 years) undergoing elective or emergency surgery. Preoperative and postoperative (1 and 24 hours postoperation) plasma concentrations of ACTH, cortisol and beta-endorphin were determined in all children. The severity of surgical stress was evaluated as low (< 6) or high (> 6) according to the Oxford scale. Student's t-test was used to analyse hormonal changes and the influence of degree of surgical stress and elective/emergency character of the surgery, and Pearson's coefficient for correlations between hormonal values. p < 0.05 was regarded as significant.

Results: We observed a significant increase in hormonal concentrations one hour after surgery. ACTH and cortisol values normalised 24 hours after surgery, but beta-endorphin concentrations remained increased. There was a correlation between ACTH and beta-endorphin values both before surgery and one hour after. Operations with high surgical stress significantly increased cortisol concentrations one hour after surgery and beta-endorphin concentrations 24 hours after surgery. Patients selected for emergency surgery showed significantly higher concentrations of cortisol and ACTH both before and after surgery.

Conclusions: Postoperative hormonal response among children of school age is characterised by increases in ACTH, cortisol and beta-endorphin one hour after surgery, and by high concentrations of beta-endorphin 24 hours after surgery. Cortisol is an index of surgical stress. Emergency surgery is associated with significant increases in ACTH and cortisol.

Résumé

But: Quantifier les changements hormonaux (ACTH, cortisol, béta-endorphine) des enfants d'âge scolaire soumis à une intervention chirurgicale, déterminer les possibles corrélations entre ces changements, évaluer l'influence du degré de stress chirurgical et du caractère urgent ou programmé de l'intervention.

Patients et Méthodes: Cohorte prospective de 70 enfants âgés de 10 ± 2,6 ans (6 - 13) soumis à une chirurgie urgente ou programmée. On a déterminé les concentrations plasmatiques d'ACTH, de Cortisol et de béta-endorphine en pré et post-opératoire une heure à 24 heures après l'intervention et évalué le degré de stress chirurgical à l'aide d'échelle d'Oxford (< 6) élevée (> 6).

Analyse Statistique: Des t-tests pour les changements hormonaux pré-opératoires et coefficient de Pearson pour l'étude des corrélations (significatif si p < 0,05). Résultats: Élévation significative des niveaux hormonaux à l'heure de l'intervention avec normalisation en 24 heures sauf pour la béta-endorphine qui reste encore élevée.

Correlation ACTH beta-endorphine avant et après la chirurgie (1 heure après l'intervention): le stress chirurgical a élevé significativement les niveaux de cortisol à une heure et de béta-endorphine à 24 heures après l'intervention. En pré et post-opératoire la chirurgie a augmenté significativement les niveaux de Cortisol et d'ACTH.

Conclusions: La réponse hormonale post-opératoire est caractérisée pour l'élévation d'ACTH, de Cortisol et de béta-endorphine avec des niveaux élevés de béta-endorphine à la 24 eme heure post-opératoire. Le niveau de cortisol est indicatif du degré de stress chirurgical. La chirurgie urgente provoque l'élévation significative d'ACTH et de Cortisol.

Resumen

Objetivo: Determinar las concentraciones de hormonas (ACTH, cortisol, β-endorfinas) en niños antes y después de la operación quirúrgica para estimar la posible correlación entre cambios hormonales y la influencia sobre los mismos de la gravedad del estrés quirúrgico y del carácter electivo o de urgencia de las operaciones.

Pacientes y métodos: Se estudió una cohorte prospectiva de 78 niños (edad = 10 ± 2,6 años, rango 6 - 13) sujetos a operaciones electivas o urgentes. Se determinaron las concentraciones pre y postoperatorias (1 y 24 h. post-cirugía) de ACTH, cortisol y β-endorfina, se evaluó la gravedad del estrés quirúrgico como baja (< 6) o alta (> 6) de acuerdo con la escala de Oxford. Se usó el test de Student para analizar los cambios hormonales y la influencia del grado de estrés quirúrgico o el carácter de electiva o urgente de la operación. Se usó el coeficiente de Pearson para correlacionar los valores hormonales. Se consideró significativo un valor de p < 0,05.

Resultados: Observamos aumento significativo de las concentraciones hormonales una hora después de la cirugía. Los valores de ACTH y cortisol se normalizaron 24 h después de la operación pero las de β-endorfina se mantuvieron elevadas. Hubo una correlacción entre los valores de ACTH y β-endorfina tanto antes como una hora después de la cirugía. Las operaciones que causaban alto estrés aumentaron significativamente las concentraciones de cortisol una hora tras la operación y las de β-endorfina 24 h tras ella. Los niños sometidos a operaciones de urgencia tuvieron concentraciones significativamente más altas de cortisol y de ACTH tanto antes como después de la cirugía.

Conclusiones: La respuesta hormonal postoperatoria en niños en edad escolar se caracteriza por aumentos de ACTH, cortisol y β-endorfina una hora después de la operación y por altas concentraciones de β-endorfina 24 horas tras la misma. El cortisol es un índice del estrés quirúrgico. La cirugía de urgencia se asocia con niveles significativamente elevados de ACTH y cortisol.

Zusammenfassung

Ziel der Untersuchung war die Bestimmung von ACTH, Cortisol und Beta-Endorphin bei Kindern vor und nach einem chirurgischen Eingriff. Dabei sollte die Korrelation zwischen hormonellen Veränderungen und der Schwere des Eingriffs und die Unterschiede zwischen elektiven und Notfalleingriffen überprüft werden.

Patienten und Methodik: In einer prospektiven Studie wurden 78 Kinder im Alter von 10 ± 2,6 Jahren (Mittelwert: 6 - 13 Jahre) einem elektiven Eingriff oder einer Notfalloperation unterzogen. Prä- und postoperativ (1 und 24 Stunden postoperativ) wurden die Plasmakonzentrationen von ACTH, Cortisol und Beta-Endorphin bestimmt. Der Schweregrad der chirurgischen Stresssituation wurde entsprechend der Oxfordskala mit kleiner als (< 6 = niedrig) und größer als (> 6 = hoch) eingestuft. Zur Analyse der Hormonschwankungen wurde der Stunt-Test angewandt und der Schweregrad des chirurgischen Stresses im Hinblick auf die Elektivität oder den Notfallcharakter des Eingriffs überprüft, wobei Korrelationen von p < 0,05 (Pearsons Koeffizient) als signifikant angesehen wurden.

Ergebnisse: Es fand sich ein signifikanter Anstieg der Hormonkonzentrationen eine Stunde nach dem chirurgischen Eingriff. ACTH und die Cortisol-Werte normalisierten sich 24 Stunden postoperativ, die Beta-Endorphin-Konzentrationen blieben jedoch erhöht. Es bestand eine Korrelation zwischen ACTH und Beta-Endorphin-Titern vor sowie eine Stunde nach dem Eingriff. Operationen mit einem Stressfaktor führten zu einem signifikant höheren Anstieg von Cortisol eine Stunde nach dem Eingriff, Beta-Endorphin-Konzentrationen 24 Stunden später. Auch Patienten, die notfallmäßig operiert werden mussten, zeigten eine signifikant höhere Konzentration von Cortisol und ACTH vor und nach dem chirurgischen Eingriff.

Schlussfolgerungen: Die postoperative Hormonantwort von Schulkindern auf chirurgischen Stress besteht in einem Anstieg von ACTH, Cortisol und Beta-Endorphin eine Stunde nach dem chirurgischen Eingriff und in hohen Konzentrationen von Beta-Endorphin 24 Stunden nach der Operation. Cortisol kann als Index für den chirurgischen Stress angesehen werden. Notfalleingriffe zeigen dabei einen signifikant hohen Anstieg von ACTH und Cortisol.

Key words

Surgical stress - Hormone - Paediatric

Mots-clés

Stress chirurgical - Hormones - Pédiatrie

Palabras clave

Estrés quirúrgico - Hormonas - Niño

Schlüsselwörter

Chirurgischer Stress - ACTH-, Cortisol- und Beta-Endorphin-Spiegel

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