Jon-Emile S. Kenny

„Eine einmal gesäte Lehre schlägt tiefe Wurzeln, und die Achtung vor dem Altertum beeinflusst alle Menschen.“

-William Harvey

Die Verwendung von hyperonkotischem Albumin zur Entnahme von Flüssigkeit aus dem Überwachungsraum ist in den dunklen Ecken der Intensivmedizin verbreitet. Das „Ziehen und Schieben“ von 25 % Albumin, gefolgt von Furosemid, ist nach wie vor eine kryptische Überlieferung, über deren Anwendung oft nur leise gesprochen wird, als ob diese spezielle Physiologie nur in den schlimmsten Situationen und nur von den ehrwürdigsten Klinikern angewandt werden darf. Ich habe mich auf diese Physiologie berufen, als ich Patienten mit Zirrhose behandelte – oder andere, bei denen das mystische Wesen des „hypervolämischen, aber volumenarmen“ Zustandes auftritt.

Doch die Daten für diese Praxis sind gemischt, und zeitgenössische – und brillante – Neubewertungen des ursprünglichen Starling-Prinzips der Kapillarfiltration haben die Argumentation hinter dieser Praxis ernsthaft in Frage gestellt.

Das Original

Im späten 19. Jahrhundert stellte Starling fest, dass isotonische Kochsalzlösung, die in die Hintergliedmaße eines Hundes injiziert wurde, wieder resorbiert wurde, Serum hingegen nicht. Daraus leitete er ab, dass Kapillaren und postkapillare Venolen semipermeable Membranen sind. Die Flüssigkeitsbewegung wurde dann zu einem Wettbewerb zwischen dem transendothelialen hydrostatischen Druck (abzüglich des hydrostatischen Drucks im interstitiellen Raum) und dem kolloidosmotischen Druckunterschied zwischen Kapillare und interstitiellem Raum. Der kolloidosmotische Druck wird weitgehend durch Albumin bestimmt, und das Ausmaß, in dem Albumin das Endothel durchdringt, spiegelt sich im osmotischen Reflexionskoeffizienten von Staverman wider, der zwischen 0 und 1 liegt. Es bleibt die folgende – vereinfachte – Gleichung zur Bestimmung des Netto-Fluidstroms:

Jv = – σ

Wenn man einen „Summe der Kräfte“-Ansatz wählt, kann die folgende bildhafte Analyse verwendet werden. Man beachte, dass die Kraft, die die Filtration begünstigt, Pc ist, während die Summenkraft, die der Filtration entgegenwirkt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann

Pco = σ + Pi

Der kapillare Filtrationswiderstandsdruck sollte intuitiv sein, denn wenn der osmotische Druck der Kapillarkolloide steigt oder der interstitielle osmotische Druck fällt, sollte die Flüssigkeit in der Kapillare zurückgehalten werden. Steigt der Druck in der Umgebung der Kapillare an, wird der Filtration entgegengewirkt. Der Pco ist in den Abbildungen 1 & 2 durch eine gestrichelte rote Linie dargestellt; steigt sein Wert, so wird der Filtration entgegengewirkt, sinkt er, so wird die Filtration verstärkt. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde der Pc-Wert erstmals erfolgreich gemessen und betrug etwa 35-45 mmHg am arteriellen Ende und 12-15 mmHg am venösen Ende. Damals war es noch nicht möglich, gleichzeitig πi zu messen, und man nahm an, dass dieser Wert recht niedrig ist. In ähnlicher Weise wurde σ mit 1,0 angenommen. Aus diesen Annahmen wurde gefolgert, dass der Pc in der Mitte der Kapillare unter den Pco fällt und daher die Filtration am arteriellen Ende überwiegt, während die Absorption am venulären Ende auftritt.

Überarbeitetes Modell

Als jedoch Techniken zur Verfügung standen, mit denen alle Starling-Kräfte gleichzeitig gemessen werden konnten, stellte sich heraus, dass der Pco überraschend niedrig ist – aufgrund des relativ hohen πi und des niedrigen Pi, so dass der Pc während der gesamten Kapillare über dem Pco bleibt; wichtig ist, dass dies auch für Gewebe mit dem niedrigsten Pc gilt. Mit anderen Worten: Es findet keine Absorption statt. Dies wurde für die meisten Gewebe festgestellt. Es gibt bemerkenswerte Ausnahmen von der Regel, dass im stationären Zustand keine Absorption stattfindet, und zu diesen Geweben gehören die Darmschleimhaut sowie die Nierenrinde und das Nierenmark. Diesen Geweben gelingt es, den πi-Wert so niedrig zu halten, dass eine Absorption beobachtet wird.

Vorübergehender versus stationärer Zustand

Die Kapillarabsorption kann in Geweben beobachtet werden, die normalerweise entlang ihrer Länge nicht absorbieren, wenn ein vorübergehender Abfall von Pc auftritt; innerhalb eines Zeitraums von Minuten kehrt die Summe der Kräfte jedoch zur Nettofiltration zurück. Diese Tatsache unterstreicht die wichtige Verbindung zwischen Jv , πi und Pi. Wenn Jv als Reaktion auf einen Abfall von Pc sinkt, steigt der kolloidale onkotische Druck des Interstitiums πi mit der Zeit an und Pi sinkt. Folglich sinkt der Pco und die Nettofiltration durch die Kapillare wird wiederhergestellt; dieser Effekt tritt in der Regel innerhalb von 30 Minuten ein, bevor die Nettofiltration wieder erreicht ist. Theoretisch gilt auch das Umgekehrte, d.h. ein vorübergehender Anstieg von Pc wird die Filtration vorübergehend verstärken, aber im Laufe einiger Minuten wird auch Pco ansteigen – ein Effekt, der den anfänglichen Anstieg von Jv abpuffert.

Weitere Überarbeitung

Wichtig ist, dass selbst bei Verwendung des überarbeiteten Modells mit gleichzeitig gemessener „Summe der Kräfte“ immer noch ein Unterschied in der Größenordnung zwischen dem vorhergesagten Lymphfluss und dem beobachteten Lymphfluss vorhanden ist. Nach dem obigen Modell sollte die vorhergesagte Filtration und damit der afferente Lymphabfluss höher sein als der beobachtete. Wenn die venöse Seite der Kapillare im Steady-State nicht resorbiert, wohin fließt dann das überschüssige Filtrat? Es scheint nun, dass die kolloid-onkotische Druckdifferenz, die Jv bestimmt, nicht mehr eine trans-endotheliale Kraft an sich ist, sondern eine intra-endotheliale Kraft. Diese Erkenntnis ist durch das Vorhandensein der endothelialen Glykokalyx entstanden. Die EG ist ein Geflecht aus Mucopolysacchariden, die mit Proteoglykanen und Glykosaminoglykanen verbunden sind; die EG fungiert als bürstenartige Grenze innerhalb der Kapillaren, die rote Blutkörperchen und andere große Proteine von der subendothelialen Oberfläche trennt. Im gesunden Zustand kann das EG ein Volumen von 1700 mL haben. Es ist anzunehmen, dass der osmotische Reflexionskoeffizient nach Staverman die Fähigkeit dieses Randes darstellt, Albumin aus dem subendothelialen Raum zu reflektieren. Somit lautet die modifizierte Starling-Gleichung:

Jv = – σ.

Normalerweise ist der kolloidosmotische Druck der Subglykokalyx recht niedrig, aber diese Kraft liegt vollständig innerhalb der Kapillare, so dass Jv durch das Endothel eine Funktion von Pc und Pi ist, während die kolloidosmotische Differenz durch das EG einfach die Filtration verzögert. Die oben genannten Prinzipien gelten immer noch in Bezug auf transiente und stationäre Effekte, was jedoch die Möglichkeit aufwirft, dass der hyperonkotische Effekt von Albumin einfach darin besteht, den subendothelialen Raum und das EG zu dehydrieren, anstatt eine signifikante Menge an Flüssigkeit aus dem Interstitium zu ziehen.

Implikationen für die Praxis

Das überarbeitete Starling-Glycocalyx-Modell erklärt, warum es in vielen Studien nur geringe Unterschiede im hämodynamischen Ergebnis und im infundierten Volumen zwischen Kolloid und isotonischem Kristalloid gibt. Da die onkotische Druckdifferenz der Kolloide eine „intra-endotheliale“ Kraft und nicht eine „trans-endotheliale“ ist, werden die volumenerweiternden Effekte der Kolloide, wie vom traditionellen Modell vorhergesagt, abgeschwächt. Es wird argumentiert, dass das Argument für isotonische Kristalloide – die das EG „rehydrieren“ – umso stärker ist, je größer die Verringerung von Pc ist. Das überarbeitete Modell lenkt somit den Blick auf die Druckdifferenz als entscheidende Determinante der Kapillarfiltration. Viele Patienten auf der Intensivstation sind entzündet – aus den unterschiedlichsten Gründen. Durch die Entzündung werden die präkapillaren Arteriolen erweitert, was den Pc erhöht. Gleichzeitig verändert die Entzündung die Eigenschaften des Interstitiums – die extrazelluläre Matrix verändert ihre Eigenschaften und erhöht damit ihre Compliance; dadurch verringert sich Pi und die transendotheliale Druckdifferenz steigt an. Offensichtlich sollte sich die Behandlung von Ödemen auf die zugrundeliegende Ursache der Entzündung konzentrieren. Dies deutet auch auf einen Schutzmechanismus der Alpha-Agonisten hin, der die Arteriolen verengt und dadurch den Pc verringert. Außerdem sollte ein niedriger Thoraxdruck den Lymphabfluss in die großen Venen fördern.

Die vorgenannte Physiologie stellt auch die Verwendung von hyperonkotischem Albumin in Frage, um Flüssigkeit aus dem interstitiellen Raum zu ziehen, insbesondere bei entzündeten Patienten auf der Intensivstation. Ein Albuminbolus erhöht den Pc-Wert, was die Filtration begünstigt. Der hyperonkotische Effekt von 25 % Albumin soll jedoch der Filtration entgegenwirken und sogar Resorption verursachen. Bei septischen Patienten führten 200 ml 20 %iges Albumin zu einem Anstieg des Plasmavolumens um 430 ml, wobei der maximale Effekt in den ersten 30 Minuten auftrat. In dieser Zeit kam es auch zu einer vorübergehenden Verbesserung der Oxygenierung. Es ist jedoch durchaus möglich, dass die Zunahme des Plasmavolumens auf die Dehydrierung der EG-Schicht und nicht auf die Aufnahme von interstitieller Flüssigkeit zurückzuführen ist. Darüber hinaus könnte die vorübergehende Verbesserung der Oxygenierung auf eine verbesserte Sauerstoffzufuhr zu den Geweben und eine daraus resultierende Erhöhung der gemischtvenösen Sauerstoffsättigung sowie auf eine verringerte Totraumperfusion zurückzuführen sein. Wichtig ist, dass die FADE-Studie unser Wissen in diesem Bereich erweitern wird, aber sollte sich Albumin-Furosemid nicht als fruchtbar erweisen, könnte dies durchaus bestätigen, dass viele von uns, mich eingeschlossen, unter einem „Kolloidwahn“ gelitten haben.“

Best,

JE