Prof. Dr. M. Kemen. Miesto zamestnania: Evanjelická nemocnica Herne. Chirurgická klinika
Ruhr University Bochum prof. Dr. M. Kemen Miesto zamestnania: Chirurgická klinika Evanjelickej nemocnice v Herne Vplyv na imunitný stav pred a pooperačným enterálnym prísunom stravy doplnenej o arginín, RNA nukleotidy a omega-3 mastné kyseliny u pacientov s veľkým epigastrickým chirurgickým zákrokom Inauguračná dizertačná práca na získanie doktorandského titulu Medicína vysokej lekárskej fakulty Porúskej univerzity v Bochume, ktorú predstavil Heinz von Gersum z Bochumu 2006
Dekan: Prof. Dr. med. Rečník G. Muhr: prof. Dr. med. Spolupredseda M. Kemen: PD Dr. med. Deň ústnej skúšky Marka Wicka: 5. 8. 2007
Obsah i Zoznam skratiek. iv 1 Úvod. 1 1.1 Diéta a imunita. 2 1.1.1 Strava chirurgického pacienta. 3 1.1.1.1 Formy enterálnej výživy. 4 1.1.2 Imunitná výživa. 5 1.1.2.1 Arginín. 5 1.1.2.2 Omega-3 mastné kyseliny. 6 1.1.2.3 Pyrimidínové a purínové nukleotidy. 10 1.2 Imunitný systém. 11 1.2.1 Prirodzená odolnosť. 11 1.2.2 Humorná obrana. 11 1.2.2.1 Imunoglobulíny. 11 1.2.2.2 Systém doplnkov. 12 1.2.3 Bunková obrana. 13 1.2.3.1 Fagocytóza. 13 1.2.3.2 T lymfocyty. 14 1.2.3.3 B bunky/plazmatické bunky. 15 1.2.3.4 Mononukleárne fagocyty. 15 1.2.3.5 NK buniek. 16 1.3 Systém mediátorov. 16 1.3.1 Eikozanoidové lipidové mediátory. 16 1.3.1.1 Metabolizmus kyseliny arachidónovej. 17 1.3.1.2 Metabolizmus n-3 mastných kyselín. 19 1.3.2 Cytokíny. 1.3.2.1 Interleukín 1. 22 1.3.2.2 Faktor nekrózy nádoru alfa. 23 1.3.2.3 Gén interferónu. 23 2 Otázka. 25 3 Klinická štúdia. 26
Obsah ii 3.1 Pacienti a metódy. 26 3.1.1 Návrh štúdie. 26 3.1.2 Prevádzka. 27 3.1.3 Anestetický postup. 3.1.4 Intenzívna terapia. 3.1.5 Výživová terapia. 28 3.1.5.1 Študijné diéty. 30 3.1.6 Klinicky zamerané parametre merania. 3.1.7 Stanovenie subpopulácií lymfocytov. 34 3.1.8 Vyšetrenie cytokínov. 35 3.1.9 Štatistické metódy. 36 4 výsledky. 38 4.1 Porovnanie medzi skupinami užívajúcimi placebo a verum. 38 4.1.1 Charakteristiky pacienta. 38 4.1.2 Kompatibilita enterálnej výživy. 38 4.1.3 Diagnostiky a operácie. 38 4.1.4 Pooperačný klinický priebeh. 40 4.1.5 Klinické komplikácie. 40 4.1.6 Subpopulácie lymfocytov. 42 4.1.7 Cytokíny. 45 4.1.8 Imunoglobulíny. 48 4.1.9 Konečné klinické parametre. 49 5 Diskusia. 50 5.1 Imunitná modulácia prostredníctvom výživy. 50 5.2 Klinický význam. 52 5.3 Koncepcia perioperačnej imunonádoby. 54 6 Zhrnutie. 56 7 Bibliografia. 58 8 Poďakovanie. 83
Obsah iii 9 Životopis. 84
Zoznam skratiek iv Zoznam skratiek CD CDD CRP DHA DNA ELISA EPA FITC FNKJ FS GMCSF HETE HPETE HLA ICU IFN Ig IL KDa MHC MOV NDD NK PE PEG PG PHA PMN POD RNA Klaster diferenciácie Chemicky definovaná strava C-reaktívny proteín Kyselina dokosahexaénová desuribribónový enzým kyselina eikozapentaénová fluoresceín izotiokyanát Feinnadelkatheterjejunostomie mastný granulocyt makrofágový faktor stimulujúci kolónie hydroxyeikosatetraenová hydroxypropoxytetraensäure ľudský leukocytový antigén jednotka intenzívnej starostlivosti interferón imunoglobulín interleukín katextrín potrava endokrinná soľ pivotinkosyntrín potrava komplexná potrava multikultúrna toxicita komplex multikultúrny systém potrava
Zoznam skratiek v SIRS TEN TNF TPN TX Syndróm systémovej zápalovej odpovede Celková enterálna výživa Faktor nekrózy nádorov Celková parenterálna výživa Tromboxán
Úvod 6 imunogénny lymfoblastóm, ale s menej imunogénnym lymfoblastómom to dokonca viedlo k rýchlejšiemu rastu [11,165]. Saito a kol. boli schopní znížiť úmrtnosť po popáleninách v experimentoch na zvieratách prostredníctvom potravy obohatenej o arginín [170]. Celkovo je úloha arginínu ako imunomodulačnej látky všeobecne známa [60 130]. 1.1.2.2 Omega-3 mastné kyseliny Omega-3 mastná kyselina, podobne ako omega-6 mastná kyselina, je jednou z polynenasýtených mastných kyselín. Pretože ich nemôže syntetizovať človek ani žiadny iný cicavec, sú nevyhnutné a je nevyhnutný adekvátny exogénny príjem potravy.
Úvod 7 Tabuľka 1.1: Vzorec a výskyt esenciálnych mastných kyselín C-atómy: Výskyt dvojitej väzby mastných kyselín Príroda Telo Omega-3 mastné kyseliny Rastlinné oleje Kyselina linolénová 18: 3 (olovnatý olej, sójový olej) Fosfolipidy bunkovej membrány a kyselina eikosapentaénová (napr. Waltran) Rybí olej 20: 5 lipoproteínov, prekurzory eikozanoidov kyselina dokozahexaénová 22: 6 rybí olej v nervovom tkanive kyselina linolová 18: 2 rastlinné oleje omega-6 mastná kyselina kyselina arachidónová 20: 4 živočíšne tuky fosfolipidy bunkovej membrány, prekurzory eikosanoidov Jednou z ich vlastností je, že je nevyhnutnou súčasťou membránovej dvojvrstvy a ako štruktúrna súčasť bunkovej membrány vykonáva mnoho funkcií bunky [134 190 190]. Medzi tieto funkcie patrí ovplyvňovanie expresie antigénov a receptorov, katalytické funkcie [20,63,133,167, 185], bunková adhézia [31,199] a transmembránový signálny metabolizmus [202] s účinkami na funkciu imunokompetentných buniek [6,17,128,195] a ich funkcie. Cieľové bunky [103 113 137 137 138 126 203]. Ako jediní vo svojej triede látok sa metabolizujú na lipidové mediátory. Rovnako tak kyselina linolová, ktorá je v
Iniciácia 18, krok dehydratácie z 5-HPETE, sa prevedie na LTB 4 [67,88]. To sa deje hlavne v granulocytoch v dôsledku špecifického enzýmového zloženia. Po stimulácii alveolárnych epiteliálnych buniek tieto uvoľňujú kyselinu arachidónovú, ktorá je alveolárnymi makrofágmi konvertovaná na LTB4 [41,83]. Medzi hlavné účinky LTB 4 patrí chemotaxia a podpora granulocytovej adherencie a diapedézy [171]. Žírne bunky produkujú hlavne cysteinyl eukotriény [205]. Ich biologická aktivita je prevažne spazmogénna a predtým viedla ku kolektívnemu pojmu pomaly reagujúca látka anafylaxie [45,57,70,97,168]. Existuje zhoda v tom, že leukotriény hrajú ústrednú úlohu v priebehu vazoregulatívnych a zápalových procesov. Exogénne omega-6 mastné kyseliny Endogénne fosfolipidy Kyselina arachidónová 5-HPETE 5-HETE LTA 4 LTB 4 LTC 4 LTD 4 LTE 4 Obrázok 1.1: Metabolizmus kyseliny arachidónovej cestou lipoxygenázy
Úvod 19 1.3.1.2 Metabolizmus n-3 mastných kyselín Omega-3 analógom kyseliny arachidónovej je kyselina eikosapentaénová. Ten sa metabolizuje kompetitívne cestou cyklooxygenázy a lipoxygenázy. V porovnaní s kyselinou arachidónovou je dokonca preferovaným substrátom pre lipoxygenázu [118,157]. a) Produkty cyklooxygenázy kyseliny eikosapentaénovej Produkty cyklooxygenázy kyseliny eikosapentaénovej majú iný profil aktivity ako produkty cyklooxygenázy kyseliny arachidónovej [64 149 202]. Tromboxán A3 je napr. významne menej proagregačne a vazokonstrikčne ako tromboxan A 2. b) Produkty lipoxygenázy kyseliny eikosapentaénovej Napriek ďalšej dvojitej väzbe môže byť kyselina eikosapentaénová metabolizovaná na leukotriény radu 5 lipoxygenázovou cestou, porovnateľnou s kyselinou arachidónovou. Niektoré z nich majú antagonistické účinky na leukotriény zo 4. série [66]. Biologická aktivita, pokiaľ ide o zápalové, trombogénne a vazokonstrikčné účinky, je o 90% nižšia ako u produktu kyseliny arachidónovej [55 119]. Avšak LTB 5 súťaží s LTB 4 o väzbu na receptory polymorfonukleárnych granulocytov [110].
Úvod 20 Exogénne omega-3 mastné kyseliny Endogénne fosfolipidy Kyselina eikosapentaénová 5-HPETE 5-HEPE LTA 5 spontánne LTB 5 6-trans-LTB 5 LTC 5 OH-LTB 5 6-trans-epi-LTB 5 LTD 5 COOH-LTB 5 5,6- DiHEPE LTE 5 Obrázok 1.2: Metabolizmus kyseliny eikosapentaénovej prostredníctvom lipoxygenázovej dráhy
Úvod 21 Tabuľka 1.3.: Prehľad účinkov najdôležitejších lipidových mediátorov Produkty cyklooxygenázy kyseliny arachidónovej Produkty lipoxygenázy kyseliny arachidónovej Produkty lipoxygenázy kyseliny eikosapentaénovej Lipidové mediátory Tromboxán A 2 Prostaglandín D 2 Prostaglandín E 2 Prostaglandín I 2 5-Účinná vazokonstrikcia leukokonstrikcia leukokonstrikcia Vazodilatácia hyperalgézia horúčka PMN aktivácia vazodilatácia hyperalgézia PMN inhibícia krvných doštičiek PMN aktivácia chemotaxia PMN aktivácia chemotaxia adhézia leukocytov vazokonstrikcia kontrakcia buniek hladkého svalstva bronchospazmus aktivácia PMN chemotaxia vazokonstrikcia
Úvod 24 druhovo homológnych hostiteľov blokuje syntézu takmer všetkých typov vírusov [85]. Interferón-gama je glykoproteín s molekulovou hmotnosťou približne 20 - 25 kda, zložený zo 46 aminokyselín, a je produkovaný takmer výlučne aktivovanými T lymfocytmi [70,148]. Má aktivačný účinok na antigén nešpecifické efektorové bunky imunitného systému a spúšťa zvýšenú expresiu komplexov MHC triedy 1 a 2 [100,148,174]. Aj keď sa interferón v súčasnosti používa terapeuticky, kvôli jeho neselektívnemu účinku môže mať dlhodobá liečba vysokými dávkami značné vedľajšie účinky, ako je horúčka a poškodenie hemopoézy, ako aj poškodenie obličiek a pečene [85,159,160].
Výskumná otázka 25 2 Výskumná otázka Na ilustráciu traumy vyvolanej imunitnej depresie pacienta sú k dispozícii merania cytokínov a iných prenášačov imunitného systému, ako aj meranie typu a množstva buniek imunitného systému. To umožňuje preskúmať liečebné metódy v klinických štúdiách a v prípade potreby ich zaviesť do každodennej klinickej praxe. Imunová výživa je dôležitou súčasťou, najmä v oblasti veľkých chirurgických zákrokov v hornej časti brucha, ktorá prispieva k zlepšeniu celkového liečebného postupu. Cieľom tejto štúdie bolo ukázať, ako môžu byť tieto parametre ovplyvnené perioperačným podaním imunonádoby v porovnaní so štandardnou enterálnou stravou. Otázky podrobne: 1. Aký vplyv má študovaná strava na bunkovú imunitnú obranu po operačnom úraze? 2. Ako sa správajú parametre imunoglobulínov, IFN-gama, TNF a IL-1 po veľkej epigastrickej operácii pod vplyvom imunonádoby? 3. Je perioperačná imunon výživa schopná zlepšiť pooperačný priebeh?