TY - THES A1 - Pippir, Jonas Ruben T1 - Hydroxyethylstärke versus Humanalbumin zur Volumentherapie - retrospektive Datenanalyse bei Säuglingen und Kleinkindern mit einem Blutverlust größer 10% in der pädiatrischen Neurochirurgie T1 - Hydroxyethyl starch versus human albumin for volume therapy - retrospective data analysis in infants and toddlers with a blood loss greater than 10% in pediatric neurosurgery N2 - Einleitung: Volumensubstitution ist ein elementarer Bestandteil bei der hämodynamischen Stabilisierung von Patienten bei großen operativen Eingriffen. Die Art und Menge der zu applizierenden Lösungen ist Gegenstand von kontrovers geführten Diskussionen. Ziel dieser Arbeit war es, die unterschiedlichen Auswirkungen der intraoperativ verabreichten kolloidalen Infusionslösungen 6% HES 130/0,4 (HES) und Humanalbumin 5% (HA) zu untersuchen. Material & Methoden: Retrospektive Datenanalyse (2000-2007) von neurochirurgisch versorgten Kindern <5 Jahren mit einem intraoperativen Blutverlust von > 10%, die entweder HES oder HA zur Volumensubstitution verabreicht bekommen hatten. Ergebnisse: 913 Patienten wurden zwischen 2000-2007 operiert, wovon 30 mit HES (Alter 26,8±17,6 [Monate]; Gewicht 12,3±4,0 [kg]) und 56 mit HA behandelte Kinder (Alter 20,0±17,9; Gewicht 11,0±3,9) eingeschlossen werden konnten. Der Blutverlust in der HA-Gruppe (54,8±45,0 [% Blutverlust vom Gesamtblutvolumen]) war signifikant höher als in der HES-Gruppe (30,5±30,0). In der HA-Gruppe wurden signifikant mehr Kolloide (25,7±11,3 HA vs. 16,4±9,2 HES [ml/kgKG]) im Vergleich zu den mit HES behandelten Kindern verabreicht. Sowohl intraoperativ, als auch nach dem Intensivstation-Aufenthalt hatte die HA-Gruppe eine signifikant höhere positive Bilanz gegenüber der HES-Gruppe. Die Urinproduktion unterschied sich sowohl intra-, als auch postoperativ nicht zwischen den Gruppen. Bei den HA-Kindern war postoperativ die partielle Thromboplastinzeit (PTT) signifikant erhöht und das Fibrinogen erniedrigt. Interessanterweise zeigten aber die mit HA behandelten Kinder tendenziell einen kürzeren Intensivaufenthalt (40,2±25,1 HES vs. 31,6±24,3 HA [h]) und eine verkürzte postoperative Krankenhausverweildauer (HES 11,0±3,8; HA 9,8±4,6 [d]). Schlussfolgerung: Trotz größerem Blutverlust, höherem Bedarf an Kolloiden und erhöhter PTT zeigten die mit HA behandelten Kinder sowohl einen Trend zu einem kürzeren Intensivaufenthalt, als auch zu einer verkürzten postoperativen Krankenhausverweildauer. Für eine valide Aussage PRO HES oder HA zur Volumentherapie in der pädiatrischen Neurochirurgie, müsste eine doppelblinde randomisierte Studie durchgeführt werden. N2 - Introduction: Volume replacement is an essential part of the hemodynamic stabilization in major surgery. The type and amount of solutions is an ongoing controversial discussion. The aim of this study was to investigate the different effects of intraoperatively administered colloidal infusion 6% HES 130 / 0.4 (HES) or human albumin 5% (HA). Material & Methods: Retrospective data analysis (2000-2007) of neurosurgical operated children <5 years with an intraoperative blood loss >10% who received either HES or HA for volume replacement. Results: 913 patients were operated between 2000-2007, whereas 30 received either HES (age 26.8 ± 17.6 [months], weight 12.3 ± 4.0 [kg]) or 56 HA (age 20.0 ± 17, 9, weight 11.0 ± 3.9). Blood loss was significantly higher in HA group (54.8 ± 45.0 [% blood loss from the total blood volume]) than in the HES group (30.5 ± 30.0). Significantly more colloids were applied in HA group (25.7 ± 11.3 ml [kgKG]) vs. HES (16.4 ± 9.2). Intraoperatively and after ICU stay, HA group had a significantly higher positive balance compared to the HES group. Urine output did not differ between groups either intra- or postoperatively. HA treated children showed significantly increased partial thromboplastin time (PTT) and decreased fibrinogen level. Interestingly, HA treated children tended to have a shorter ICU stay (40.2 ± 25.1 HES vs. 31.6 ± 24.3 HA [h]) and a shortened postoperative hospital stay (HES 11.0 ± 3.8; HA 9.8 ± 4.6 [d]). Conclusion: Despite greater blood loss, higher requirement of colloids and increased PTT, children treated with HA showed a trend toward shorter ICU stays as well as shortened postoperative hospital stay. For a valid statement PRO HES or HA for volume therapy in pediatric neurosurgery, a double-blind randomized trial has to be performed. KW - Hydroxyethylstärke KW - Humanalbumin KW - Volumentherapie KW - Pädiatrie KW - Blutverlust Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-156895 ER - TY - THES A1 - Bruno, Raphael Romano T1 - Auswirkung von Infusionslösungen mit Hydroxyethylstärke (HES) auf humane proximale Tubulusepithelzellen der Niere in vitro T1 - The impact of fluid solutions with hydroxyethylstarch (HES) on human proximal tubular cells of the kidney in vitro N2 - Die Volumentherapie durch Infusionslösungen spielt eine herausragende Rolle im klinischen Alltag von Intensivmedizin, perioperativer Medizin und Notfallmedizin. Für diesen Zweck stehen verschiedene kristalloide und kolloidale Infusionslösungen zur Verfügung. Das in Deutschland am häufigsten eingesetzte Kolloid ist die Hydroxyethylstärke (HES). Dessen Stellenwert ist stark umstritten. Insbesondere die Wirkung von Hydroxyethylstärke auf die für den kritisch Kranken eine zentrale Rolle spielende Niere gilt als zentrales Problem. Die vorliegende Arbeit untersuchte aufbauend auf die in vivo-Versuche von Schick et al. die Auswirkungen klinisch relevanter Dosierungen von Hydroxyethylstärke und anderen Infusionslösungen (Gelatine, Humanalbumin, 0,9% NaCl, Sterofundin® ISO) auf die Viabilität von immortalisierten humanen proximalen Tubulusepithelzellen (HK-2). Im Anschluss wurde die Relevanz des pH - Wertes, der Osmolalität, der Trägerlösung, des Molekülursprungs, der Molekülgröße, der HES - Generation und der Inkubationsdauer auf die von HES ausgelösten Effekte geprüft. Danach wurde gezeigt, ob der beobachtete Effekt reversibel war, ob es sich um ein direkt zytotoxisches Phänomen handelte, ob die HES _ Wirkung durch proinflammatorische Stimuli verstärkt und ob HES selbst eine Inflammation auf mRNA - Ebene induzieren konnte. HES bewirkte keine proinflammatorische Stimulation der Zellen und wird durch die Anwesenheit proinflammatorischer Stimuli in seiner schädigenden Wirkung nicht verstärkt. Die mitochondriale Leistungsfähigkeit als Schlüsselaspekt des kritisch Kranken wurde durch den EZ4U („Viabilität“) bestimmt. Ein Messartefakt konnte nicht identifiziert werden. HES reduziert mit steigender Dosis die Viabilität der HK - 2 Zellen in deutlichem Ausmaß, obwohl die Zellen immortalisiert und nicht vorgeschädigt waren. Diese Reduktion erfolgte durch alle untersuchten HES - Präparate. Dabei war niedermolekulares HES leicht weniger schädlich als hochmolekulares HES. Der HES - Effekt war unmittelbar nach Beginn der Inkubation nachweisbar. Der Viabilitätsreduktion stand eine verzögert einsetzende Zytoxoxizität gegenüber. Der HES - Effekt war auch nach einer „Regenerationsphase“ der Zellen nachweisbar und somit in vitro nur partiell reversibel. Gelatine erwies sich im Vergleich als ebenso bis schlechter verträglich. Gelatine war deutlich zytotoxischer. Humanalbumin zeigte in niedrigen Dosierungen protektive, in hohen Dosierungen ebenfalls negative Einfluss auf Zellviabilität und war in höheren Dosierungen zytotoxisch. Die balancierte Vollelektrolytlösung Sterofundin® ISO war größtenteils inert, in seiner Wirkung auf die mRNA im Vergleich zur 0,9% NaCl Kontrolllösung protektiv. Zusammenfassend konnte eine Übergelegenheit des HES der „3. Generation“ gegenüber anderen HES - Präparaten nicht gefunden werden. Alles deutete darauf hin, dass ausschließlich die applizierte Gesamtmasse von HES ausschlaggebend ist. Synthetische Kolloide sind in vitro nephrotoxisch und beeinträchtigen die mitochondriale Funktionsf ähigkeit deutlich. Diese Beobachtungen entsprechen denen großer klinischer Studien. Die Ursache dieses Phänomens bleibt unklar. Weitere Grundlagenforschung ist notwendig, um den zugrundeliegenden Pathomechanimus aufzuklären. N2 - Background: Renal failure is a common complication of critically ill patients. Volume therapy is a standard procedure in daily perioperative care. There is an ongoing discussion about the benefits of colloid resuscitation with hydroxyethylstarch (HES), gelatin, or albumin. Furthermore reports about the nephrotoxic side effects of synthetic colloids in septic patients are increasing. Therefore, we investigated the influence of colloids (various HES-preparations, gelatin (Gelafundin®), human albumin, and the crystalloid Sterofundin® ISO on cell viability of human proximal tubular (HK-2) cells. To validate that the HES molecule itself is harmful, regardless of its molecule size or origin, we conducted a comprehensive study to elucidate the influence of different HES preparations on human proximal tubular cells (PTC) viability in vitro. Methods: HK-2 cells were incubated with colloids (0.1%–4.35%) or with equivalent volumes of the crystalloid solution Sterofundin® ISO. The pH values of all applied solutions were adjusted to 7.4 (± 0.5). After 0, 2, 4 and 21 hours, cell viability of HK-2 cells was measured by EZ4U assay (dye XTT). Cell viability of human PTC was measured with a cytotoxicity assay, quantifying the reduction of tetrazolium salt to colored formazan. To investigate uptake of HES 130/0.4 into HK-2 cells, we labeled HES130/0.4 with fluorescent 8-aminopyrene-1, 3, 6 – trisulfonic acid (APTS). Furthermore HK-2 cells were cultured +/- lipopolysaccharid (LPS) and tumor necrosis factor-α (TNF-α), each with and without 1.5 % HES. Further experiments were performed by assessing the influence of different carrier solutions of HES (balanced, non-balanced or cell culture medium), different average molecular weights (70, 130, 200 kDa), different origins (potato or corn derived), and various durations of incubation (0–21 hours). In addition, HES 130/0.4 was fractionated by ultrafiltration. The impact on cell viability of average single-size fractions with <3, 3 to 10, 10 to 30, 30 to 50, 50 to 100, and >100 kDa was investigated. We also tested the possible synergistic effects of inflammation induced by tumor necrosis factor-α and LPS. Cell viability was measured with XTT- (EZ4U), cell toxicity after 4 and 21 hours with LDH-test. Quantitative polymerase chain reactions were run with fluorescein amidite– labeled TaqMan® probes to detect ICAM-1 and CCL-2. For statistical analysis a 2-sided t test with the same variances was used; P values ≤ 0.05 and 0.001 were classified as statistically significant. Results: Osmolarity as well as pH values of the solutions were in the physiological range, remained stable during the experiments, and showed no differences in comparison with the 0% control groups. HK-2 cells incubated with 4.35% APTS-HES for 21 hours showed both vesicular-like uptake of fluorescence but also bigger agglomerates of APTS-HES situated in gaps of red-stained DNA. In vitro neither LPS nor TNF-α did worsen the HES-induced reduction of cell viability in PTC cells. We hypothesized that HK-2 cells could be insensitive to TNF-α due to their immortalization, although HK-2 cells are commonly used for inflammatory investigations. Therefore, we measured the effect of TNF-α on CCL-2 and ICAM-1 mRNA expression and discovered a significantly increased level of both. Furthermore, there was no significant increase of CCL-2 or ICAM-1 mRNA expression after HES treatment, while gelatin shows proinflammatory and human albumin anti-inflammatory effects. Application of HES 130/0.4 alone decreased cell viability significantly in a concentration-dependent manner (86.80±10.79% by 0.5% HES down to 24.02±4.27% by 4% HES). Human albumin (>1.25%) as well as gelatin (>1%) also showed deleterious effects on HK-2 cells. Interestingly, in lower concentrations, human albumin and the crystalloid solution Sterofundin® ISO were cytoprotective in comparison with control. In conclusion, synthetic and natural colloids showed a harmful impact on HK-2 cells in higher concentrations without any prior proinflammatory stimulus. HES130/0.4 exhibited the most distinctive harmful impact, whereas the application of crystalloid Sterofundin® ISO revealed cytoprotective effects. All tested HES solutions, regardless of origin or carrier matrix, decreased cell viability in an equivalent, dose-dependent manner. Additional incubation with TNF - α did not worsen HES-induced reduction of cell viability. Minor differences were detected comparing 70, 130, and 200 kDa preparations. Analysis of fractionated HES revealed that each fraction decreased cell viability. Even small HES molecules (10–30 kDa) were significantly deleterious. Conclusion: We demonstrated that HES accumulated in renal proximal tubule cells (PTCs). Synthetic and natural colloids caused harmful side effects, whereas human albumin exhibited a cytoprotective effect at low concentrations. The crystalloid solution showed for the most part a cytoprotective pattern on the human PTCs in vitro. For the first time, we demonstrated in vitro that only the pure mass of HES molecules might be responsible for impairment of human PTC. Neither the carrier solution (balanced, sodium chloride based, or cell medium), the origin (potato or corn derived), the molecule size nor inflammation influenced the reduction of PTC viability. Our data show that HES itself has a negative impact on renal PTC, which should be considered when HES is used clinically. The related pathomechanism has not been discovered yet. KW - Hydroxyäthylstärke KW - Nephrotoxizität KW - Volumensubstitution KW - Starch volumetherapy nephrotoxicity HK-2 cells KW - HÄS KW - HES KW - HK-2 Zellen KW - Volumentherapie KW - Kolloidale Volumenersatztherapie Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-123278 ER -