Lysosomal Enzyme Activity Influenced by Various Types of Respiration During Extracorporeal Circulation

 

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Summary

The hypoxic damage of the lung as seen after extracorporeal circulation (ECC) is in correlation to lysosomal hydrolase and protease activation. In the recent study the effect of various types of respiration during ECC on lysosomal enzyme release were studied.

53 patients undergoing open heart surgery were divided into 4 groups: Apnoea, low frequency, continuous positive airway pressure, combination of low frequency and continuous positive airway pressure.

Paired blood samples were withdrawn from the superior vena cava (SVC) and the left atrium (LA) throughout the cardiopulmonary bypass. A continuous increase of N-azetyl-beta-D-Glucosaminidase (NAG) in venous plasma and significant differences (SVC-LA) with higher activities in the LA in the apnoea group were detectable (p ≤ 0.05 - p ≤ 0.01).

In the other groups a time dependent course could also be evaluated, but the changes of the activities were not significant.

The different types of respiration during ECC influenced the clinical course and outcome of the patients in correlation to the release of lysosomal enzymes from the lung.

It is concluded that concentration gradients of lysosomal enzymes are an index for pulmonary damage due to the extracorporeal perfusion in open heart surgery. The activation of lysosomal enzymes in the lung circulation are positively influenced by “ventilation” during ECC.

Zusammenfassung

Die hypoxische Schädigung der Lunge nach extrakorporaler Zirkulation (EKZ) steht in enger Korrelation zu einer Aktivierung lysosomaler Hydrolasen und Proteasen. In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Beatmungsformen während EKZ und ihr Einfluß auf die lysosomale Enzymfreisetzung untersucht.

53 kardiochirurgische Patienten wurden in 4 Gruppen eingeteilt: Apnoe, Low frequency, kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck und Kombination von Low frequency mit kontinuierlich positivem Atemwegsdruck.

Simultan wurden Blutproben aus der Vena cava superior (SVC) und dem linken Vorhof (LA) entnommen über die Operation hinaus.

Ein kontinuierlicher Anstieg der N-azetyl-beta-D-Glucosaminidase (NAG) im zentral-venösen Plasma wie auch signifikante Differenzen (SVC-LA) mit höheren Aktivitäten im linken Vorhof konnten in der Apnoe-Gruppe dargestellt werden (p ≤ 0,05 - p ≤ 0,01).

In den anderen Gruppen fanden sich ähnliche Aktivitätsveränderungen entsprechend dem Ablauf der Operation, ohne jedoch signifikante Änderungen zu zeigen.

Die verschiedenen Formen der Beatmung während EKZ beeinflußten in Korrelation zur Aktivierung der lysosomalen Enzyme im Lungenkreislauf auch den klinischen Verlauf der einzelnen Patienten.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß Konzentrationsgradienten lysosomaler Enzyme Indikatoren perfusionsbedingter Lungenschäden in der offenen Herzchirurgie sind. Die Freisetzung lysosomaler Enzyme im Lungenkreislauf wurde positiv beeinflußt durch “Beatmung” während EKZ.