Parenterale Aminosäurezufuhr und viszerale Proteinsythese: Unterschiedliche Regulation in Leber und Darm David Kuppinger

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1 Parenterale Aminosäurezufuhr und viszerale Proteinsythese: Unterschiedliche Regulation in Leber und Darm David Kuppinger Chirurgische Klinik und Poliklinik LMU München Campus Großhadern

2 Parenterale Aminosäurezufuhr und viszerale Proteinsythese: Unterschiedliche Regulation in Leber und Darm David Kuppinger Chirurgische Klinik und Poliklinik LMU München Campus Großhadern

3 Viszeraler Eiweiß-Stoffwechsel und chirurgischer Stress Leber (Albumin): Konzentrationsabfall, Ausmaß korreliert eng mit der Morbidität Darm: Perioperative intestinale Hypoperfusion/- Hypoproliferation mit sekundär gesteigerter intestinaler Permeabilität erhöhter postoperativer Regenerationsbedarf (speziell auch bei Anastomosen)

4 Aufrechterhaltung einer hohen viszeralen Proteinsynthese Ernährungsmedizinische Maßnahmen - enterale Ernährung (bei 30-40% der chirurg. Patienten nicht adäquat durchführbar) - parenterale Ernährung

5 Praxis der parenteralen Ernährung Dosierungsempfehlungen (speziell Aminosäuren): aufgestellt auf dem Konzept einer maximalen Konservierung des Gesamtkörper-Eiweißbestandes Empfohlene Aminosäurezufuhr: g kg -1 Tag -1 Problem: Selektive Einflüsse auf den viszeralen Eiweißstoffwechsel unbekannt

6 Fragestellung Welchen Einfluss hat eine Standard- Aminosäureinfusion auf die postoperative Albumin- und Dünndarm- Proteinsyntheserate?

7 Prinzip der Messung der Albumin- /Mukosa-Proteinsynthese Humanbiologisches Experiment Stabile-Isotopen-Technik Kontinuierliche Tracerinfusion (1-13 C-Leucin) Massenspektrometrische Analysen (GC-IRMS/GC- MS)

8 Patientengut Große resezierende kolorektale Eingriffe zwei Gruppen Kontrollkollektiv (n=8) Kollektiv mit Aminosäureinfusion (n=8) Vergleichbares präoperatives Risikoprofil Vergleichbares operatives Trauma (OP-Zeit, Diagnose, Blutverlust, Tumorstadien)

9 Patientencharakteristika Kontrollkollektiv Aminosäurekollektiv Alter (Jahre) 59.7 ± 3.5 BMI 24.2 ± 1.2 Albuminkonz. 3.6 ± 0.3 (mg/dl) Plasmavolumen* 3.58 ± 0.33 (ml) 65.0 ± 1.9 n.s ± 0.8 n.s. 3.3 ± 0.2 n.s ± 0.18 n.s. *) entspr. Normogramm MW ± SEM

10 Studienaufbau Nüchtern ab 22 Uhr des Vortages Wasser + ungesüßter Tee erlaubt Phase I Phase II Kontinuierliche Tracer-Infusion (Bolus 9.6 µmol/kg, 0.16 µmol/kg min) Bolus 3 h 6 h 10 h Mukosabiopsien/Blutentnahmen Kontrollgruppe: Aminosäuregruppe: Isotone NaCl-Lösung Aminosäuren (0.067 g/kg h) (= 1.6 g/kg Tag)

11 Berechnung der Mukosa- Proteinsynthese Fraktionelle Protein-Syntheserate (FSR) (%/Tag) = Anstieg der Traceranreicherung (1-13 C- Leucin) in Mukosaprotein im Untersuchungszeitraum Durchschnittliches Mukosa Tracer- Angebot im Untersuchungszeitraum Mukosa-Tracerangebot = Präkursorpool Aquivalent: Anreicherung im Pool der freien intrazellulären Aminosäuren

12 Berechnung der Albuminsynthese Fraktionelle Albumin- Syntheserate (FSR) (%/Tag) = Anstieg der Traceranreicherung (1-13 C- Leucin) in Albumin im Untersuchungszeitraum Durchschnittliches hepatisches Tracer- Angebot im Untersuchungszeitraum Hepatisches Tracerangebot = Präkursorpool Aquivalent: Anreicherung im Plasmapool der Keto-Isokapronsäure (KIC) Absolute Albuminsyntheserate (ASR) (mg kg -1 Tag -1 ) = (FSR x Plasmavolumen x Albuminkonz.)/kg

13 Ergebnisse Aminosäurekonzentration Albuminsynthese Mukosa-Proteinsynthese

14 Aminosäurekonzentrationen Aminosäure-Gruppe Aminosäurekonzentration in µmol/l * NaCl-Gruppe Phase I Phase II * = p < 0.05 vs NaCl und Phase I

15 Tracer-Tracee Verhältnis für 13 C-Leuzin aus Albumin % 0,004 AS-Gruppe NaCl-Gruppe 0,003 0,002 0, min Infusionen

16 Fraktionelle Albuminsyntheserate Fraktionelle Albuminsyntheserate in %/h 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Phase I Phase II AS-Gruppe NaCl-Gruppe

17 Absolute Albuminsyntheserate Albuminsyntheserate in mg/kg Tag AS-Gruppe NaCl-Gruppe Phase I Phase II

18 Tracer-Tracee Verhältnis für 13 C-Leuzin aus Mukosa-Eiweiß 0,80 tracer/tracee ratio (%) 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 AS-Gruppe AS-Gruppe NaCl-Gruppe NaCl-Gruppe 0,20 0,10 0, a experimental time (min) Infusionen Infusionen 600 min

19 Fraktionelle Mukosa-Proteinsyntheserate Fraktionelle Proteinsyntheserate in %/h fractional synthetic rate (%/h) 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 Phase I period I Periode I AS-Gruppe NaCl-Gruppe * = p < 0.01 vs NaCl und Phase I period II * Periode II

20 Schlußfolgerung Zufuhr einer Standard-Aminosäure-Lösung in üblicher Dosierung: Relevante Steigerung der postoperativen Proteinsynthese im Dünndarm Kein Effekt auf die Albuminsynthese