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Der Säuren-Basen-Haushalt bei angeborenen, cyanotischen Herzvitien und seine Bedeutung für die prä- und postoperative Behandlung
Abstract
Zusammenfassung Wir haben bei 23 Kindern mit cyanotischen Herzvitien die Säuren-Basenverhältnisse (pH, Standardbicarbonat, Basenexzeß, Pufferbasen) und die arteriellen Blutgase (pCO2, O2-Sättigung) bestimmt und fanden in 40% der Fälle eine metabolische Acidose. Zwischen den verschiedenen Vitienformen zeigten sich deutliche Unterschiede: bei den Fallotschen Tetralogien war die metabolische Acidose kompensiert durch einen niedrigen pCO2; bei den Transpositionen fanden wir in 60% der Fälle eine dekompensierte metabolische Acidose. Nur in einem Falle (totale Lungenvenentransposition) handelte es sich um eine respiratorische Acidose. Bei acidotischen Säuglingen haben wir 1–3Tage vor der Operation Trispuffer infundiert und damit den Säuren-Basen-Haushalt ausgeglichen. Bei der Operation (Blalock, Blalock-Hanlon) entwickelte sich in der Regel wieder eine metabolische Acidose, die wir während und nach der Operation wiederum durch Trispuffer ausgleichen konnten. Sieben Säuglinge (vier Transpositionen, drei schwere Fallotsche Tetralogien) wurden in dieser Weise vor- und nachbehandelt. Davon haben sechs den Eingriff gut überstanden.
Kap. 16 enthält 12 klinische Fälle mit verschiedenen Diagnosen und entsprechend unterschiedlichen Störungen des Säuren-Basen-Haushaltes. Sieben der Fallbeispiele stammen aus der Pädiatrie, fünf Fälle sind der Inneren Medizin bzw. Anästhesiologie zuzuordnen. Anhand der Fälle werden die strukturierte Auswertung der Laborwerte und die pathogenetischen bzw. die klinischen Schlussfolgerungen demonstriert.
Einzelne wichtige Ursachen, die sowohl seitens der Operation als auch seitens der Narkose zu Störungen des Wasser- und Elektrolythaushaltes wie auch des Säure-Basengleichgewichtes führen, seien kurz angeführt:
Im Rahmen des Therapieplanes angelegte Sonden, Drainagen, aber auch operative Fisteln und ausgedehnte Darmresektionen führen zu einem vermehrten Wasser- und Elektrolytverlust. Schock, Blutverlust, Unterkühlung, periphere Mangeldurchblutung, aber auch Störungen der Ventilation aufgrund des operativen Eingriffes, aber auch seitens der Narkose, führen zu Störungen des Säure-Basenhaushaltes (L’Allemand, Bolt u. Mitarb., BüCherl, Derra u. Mitarb., Eichler, Helbig, Hutschenreuter, Lawin, Kronschwitz u. a.).
Die Folgen nicht erkannter oder nicht beachteter Störungen sind gravierend.
Dazu ein Beispiel: Pat. S. M., AZ M/69/647 (Abb. 1).
Ein 8 kg schwerer Saugling wird unter der Diagnose Ileus bei fraglicher Perforationsperitonitis aufgenommen.
Während die Blalock-Taussig Anastomose die Vermehrung der Lungendurchblutung bei cyanotischen Herzfehlern durch eine Gefäßverbindung zwischen A. subclavia und A. pulmonalis erreicht, haben die Anastomosen nach Potts und Waterston-Cooley einen Shunt zwischen Aorta und Pulmonalis zum Ziel. Die letzteren beiden Operationsmethoden haben den Vorzug, daß die Größe der Anastomose nicht anatomischen Verhältnissen und topographischen Beziehungen unterliegt. Nach Anlage der Anastomose wird die Lungendurchblutung schlagartig verbessert und das Blut besser oxygeniert. Die allmähliche Abnahme der sekundären Polyglobulie führt zur Abnahme des Hämatokrits, dadurch wird eine Abnahme der erhöhten Viskosität des Blutes erreicht. Insgesamt werden Atmung und Herz-Kreislauffunktion ökonomisiert.
Introduction Shock provokes marked sympathetic activity through hypotensive reflexes and subsequent hypoxia. 1-3 Both hypoxia and elevated levels of endogenously released sympathetic hormones lead to a severe acidosis characterized by an increase in lactic acid production. 4-7 In previous animal experiments from this laboratory acidosis has been produced by lactic acid infusion, by hypercapnea, by limiting venous return to that supplied by the azygos and coronary veins, or by rapid intravenous infusions of epinephrine or levarterenol. 7,8 In all cases acidosis was accompanied by a decrease in ventricular contractile force (VCF) and arterial blood pressure (BP). There was a decrease in the response of the myocardium to injections of test doses of levarterenol. Cardiac output has been observed by others to be significantly decreased during such an addition acidosis. 9 Conditions which impose a decrease in circulating blood volume have been reported to increase endogenous releases of catechol amines. 1,2,5,7
Es werden luft- und blutgasanalytische Befunde bei 32 Patienten mit kongenitalen Herzfehlern verschiedenster Formen mitgeteilt. Dabei wurde dem Säure-Basen-Status besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Teilweise in Übereinstimmung mit anderen Untersuchern fand sich eine meistens deutliche Erniedrigung der Gesamtkohlensäure und der arteriellen Kohlensäurespannung. Weitere Untersuchungen zeigten, daß bei diesen Patienten auch dasPH häufig, das Standardbicarbonat aber signifkant gegenüber der Norm erniedrigt waren. Nach diesen Befunden kann die Ansicht einiger Autoren nicht bestätigt werden, daß hier (ähnlich dem Höhenangepaßten) lediglich ein Hyperventilationseffekt mit Erniedrigung der CO2-Spannung vorliege. Bei Analyse des Säure-Basen-Status und Einordnung der Befunde in ein Säure-Basen-Diagramm ergibt sich dagegen mit einer beträchtlichen Regelmäßigkeit das Vorliegen einer teilweise kompensiertenmetabolischen Acidose. Deren Ausprägung steht nicht in Beziehung zum Grade des chronischen Sauerstoffmangels und ist deshalb zunächst auch nicht als aktive Anpassung des Organismus aufzufassen, obwohl die Acidose in gewissem Ausmaß die Sauerstoffversorgung des Gewebes verbessern kann. Die möglichen Ursachen dieser Acidose werden diskutiert.
Die Durchführung der Herzkatheteruntersuchungen erfolgte in Zusammenarbeit mit den HerrenB. Schlegel, P. Schölmerich, E. Stein, J. Schlitter undW. Gerok.
Bei 183 Patienten, bei denen ein angeborener oder erworbener Herzfehler mit Hilfe der extrakorporalen Zirkulation in Normo- und mittlerer Hypothermie operiert wurde, sind zu Narkose- und Operationsbeginn, vor und nach Anschluß der Herz-Lungen-Maschine in zeitlichen Intervallen von 15 Minuten während der Perfusion und Unterkühlung sowie unmittelbar nach Beendigung des Bypass und bei Operations- und Narkoseende routinemäßig der Säure-Basen-Haushalt (pH, Standard- Bikarbonat, Base Exzeß) und die arteriellen Blutgase (PCO2, PO2, O2-Sättigung) untersucht worden. Diese Parameter wurden bei 80 Patienten mit einer simultanen Bestimmung des Gesamtlaktats und -pyruvats sowie des Exzeß Laktats, das nach HUCKABEE als quantitatives Maß für einen intrazellulären Sauerstoffmangel dienen kann, verglichen und auf ihre Korrelation untersucht. Zu Narkosebeginn und vor Anschluß der extrakorporalen Zirkulation wurde besonders bei den Herzfehlern mit Zyanose und vermindertem arteriellem Sauerstoffdruck eine nicht vollständig kompensierte metabolische Azidose oder eine kombinierte Azidose festgestellt, die hypoxisch bedingt war und in 60 bis 80% bereits vor Anschluß der Maschine eine antiazidotische Therapie erforderte.
Trotz der Bedingungen des High Flow und ausreichenden arteriellen Sauerstoffwerten entwickelte sich regelmäßig mit Perfusionsbeginn eine metabolische Azidose, die in ihrer Intensität teils von der Ausgangssituation, vorwiegend aber von der Perfusionsdauer abhängig war, und deren Ursache in einem zunehmenden Anstieg der anaeroben Stoffwechselrate liegt. Bei ausreichendem Stromzeitvolumen und nach Ausschluß einer Hypoxämie wird für den intrazellulären Sauerstoffmangel eine intravasale Abnahme der O2-Diffusionskapazität verantwortlich gemacht. Eine Beeinträchtigung der O2- Diffusionskapazität als Folge einer Traumatisierung des Perfusats und der Hypothermie wird diskutiert. Mit Hilfe des Wertes für Exzeß Laktat (XL) wird die Wirkung der antiazidotischen Substanzen THAM und Natrium-Bikarbonat verglichen und gezeigt, daß in einer kombinierten Lösung von 0,2 n THAM und 0,1 n NaHCO3 in dehydriertem 10%igem niedermolekularem Dextran das geeignetste antiazidotische Mittel zur Beseitigung der anaeroben Stoffwechselrate und Normalisierung des Säure-Basen-Haushaltes und der arteriellen Blutgase zur Verfügung steht.
Summary
In 183 patients, in whom congenital or acquired cardiac malformations were operated employing extracorporeal circulation and normothermia or medium hypothermia, acidbase balance (pH, standard bicarbonate, base excess) and arterial blood gases (PCO2, PO2 , O2-capacity) were examined routinely at the beginning of anesthesia and operation respectively, prior to and after connection of the heartlung machine, in intervals of 15 minutes during the time of perfusion and hypothermia as well as immediately after disconnection of the bypass and at the end of operation and anesthesia. In 80 patients these constants were compared and correlated with simultaneously determined values of total lactic and pyruvic acids as well as of excess lactate, which according to HUCKABEE can serve as quantitative index of an intracellular oxygen deficit. At the beginning of anesthesia and prior to the start of extracorporeal circulation an incompletely compensated metabolic acidosis or a combined acidosis was found, especially in cases of cyanotic heart anomalies with reduced arterial oxygen tension. This was due to hypoxia and required anti-acidotic therapy before the start of the bypass in 60 to 80 per cent of cases.
Despite a high flow and sufficient arterial oxygen content a metabolic acidosis developed regularly at the beginning of perfusion. This acidosis depended partly on the primary situation, largely however on the duration of perfusion ; it was caused by a progressive increase of the anaerobic metabolic rate. With a sufficient rate of flow and having excluded a hypoxemia one has to consider the intravascular decrease of the oxygen diffusion capacity responsible for the intracellular oxygen deficiency. The impairment of the oxygen diffusion capacity by trauma to the perfused blood and by hypothermia is discussed.
Using the value of excess lactate (XL) as control, the effect of anti-acidotic substances such as THAM and sodium-bicarbonate is evaluated. Thereby can be shown that a solution containing 0,2 n THAM and 0,1 n NaHCO3 in dehydrated 10% dextrane of low molecular weight represents the most effective compound to suppress the anaerobic metabolic rate and thus to normalize the acid-base balance and the arterial blood gases.
Résumé
Notre étude porte sur 183 patients présentant des lésions cardiaques congénitales ou acquises. Ils ont été opérés avec l'aide d'une circulation extracorporelle en hypothermie moyenne normale. Ils sont sous narcose au début de l'intervention et, avant et après le raccordement avec le coeurpoumon artificiel. Toutes les 15 minutes pendant la perfusion et le refroidissement, tout comme immédiatement après l'achèvement du Bypass et tout comme pendant l'opération et la narcose proprement dite, on procède aux examens de routine. Il s'agit de la mesure des acides et de la réserve alcaline (Ph., bicarbonate standard, excès de base) et de la mesure des gaz dissous dans le sang (PCO2, PO2, O2 saturé). Ces paramètres furent comparables chez 80 patients avec une destination simultanée des lactates et des pyruvates, tout comme l'excès de lactate, qui d'après HUCKABEE peut servir de mesure quantitative pour déceler la pénurie intracellulaire d'O2. Des recherches sur leur relation sont faites. Au début de la narcose et avant le raccordement avec la circulation extracorporelle nous nous arrangeons de ne point obtenir une acidose complètement compensée ou une acidose combinée. Ceci spécialement dans les malformations avec cyanose et occasionnant une pression artérielle d'O2 diminuée. On doit obtenir avant le raccordement avec la machine une thérapie antiacide atteignant au moins 60 à 80%.
Malgré les conditions du «High Flow» et les valeurs d'O2 artérielles suffisantes une acidose métabolique se développe d'une façon régulière avec le début de la perfusion. L'intensité de l'acide à la sortie est indépendante de la durée de la perfusion. Pour cette raison, il y a une forte augmentation de l'échangeanaérobie. Pour des volumes de courant par unité de temps et après la fin de l'hypoxémie, la diminution intravasale de la capacité de diffusion d'O2 est responsable de l'échange intracellulaire d'O2. Nous examinons le préjudice de diffusion d'O2 comme conséquence du traumatisme de perfusion et d'hypothermie. La valeur de l'excès de lactate (XL) nous permet de comparer l'action antiacide des substances Tham et bicarbonate de soude. On montre que cette action dans une solution combinée de 0,2 n Tham et 0,1 n NaHCO3 en solution aqueuse dextrogyre micromoléculaire est le moyen antiacide le mieux qualifié pour faire disparaître la phase anaérobie. Elle normalise les acides, la réserve alcaline et le gaz artériel.
Vor, während und nach Herzoperationen mit extrakorporaler Zirkulation kombiniert mit Hypothermie wurden routinemäßig bei 79 Patienten der Säure-Basen-Haushalt (pH, Standardbikarbonat, Basenüberschuß = Base excess) und die Blutgaswerte (pO2, pCO2, O2-Sättigung) untersucht. Vor der Operation wurde besonders bei Herzfehlern vom zyanotischen Typ mit gesenktem Sauerstoffdruck eine nicht immer respiratorisch kompensierte Azidose gefunden, die als hypoxische Azidose gedeutet wird. Während der extrakorporalen Zirkulation wurde regelmäßig auch bei maximalen Perfusionsbedingungen und zunächst normalem oder normalisiertem Säure-Basen-Haushalt die Entstehung einer metabolischen Azidose beobachtet. Ihre Größe war nicht so deutlich von der Länge der Perfusion wie von der präoperativen Ausgangslage abhängig. Die Azidose konnte mit Na-Bikarbonat in Mengen von 1,4 bis 9,1 mval/kg Körpergewicht (Dosierungsschema nach Mellemgaard u. Astrup 1961) stets intraoperativ kompensiert werden, so daß postoperativ keine erneute Azidose entstand. Bereits 2 Minuten nach Verabreichung auch großer Mengen Na-Bikarbonates ließ sich eine Normalisierung der Säure-Basen-Werte im Blut beobachten.
Da eine allgemeine hypoxische Azidose während der Operation in Hypothermie aufgrund der Blutgaswerte ausgeschlossen werden kann, wird diskutiert, ob die metabolische Azidose durch lokale Durchblutungsstörungen und Veränderungen der Leberfunktion zustande kommt.
Summary
Electrolytes (Ph, standard bicarbonate and base excess) and blood gas values (pO2, pCO2, O2 saturation) were studied in 79 patients before, during and after cardiac surgery under conditions of extracorporeal circulation combined with hypothermia. In cyanotic heart disease with decreased pO2, acidosis, which was frequently not compensated respiratorywise, was present before operation. This was considered to be due to hypoxia. Metabolic acidosis was found during extracorporeal circulation even when perfusion was optimal. Its degree seemed to be related to the pre-operative situation and not to the duration of perfusion. Compensation could always be achieved intraoperatively by administration of Na-bicarbonate (1.4 to 1.9 meq/kg body weight, Mellemgaard and Astrup, 1961). Electrolytes would return to normal about 2 minutes after infusion of the bicarbonate.
General hypoxic acidosis can be excluded during operation in hypothermia and it is suggested that the metabolic acidosis is due to local disturbance of circulation and change in liver function.
Résumé
On a établi la valeur de l'équilibre acide base (pH, taux de bicarbonates, bases en excès) et les valeurs des pressions gazeuses (pO2, pCO2 et le surplus en O2) de façon routinière, chez 79 patients, avant, pendant et après une opération cardiaque avec circulation extracorporéale combinée à l'hypothermie. Avant l'intervention on trouva des lésions cardiaques de type cyanotique, avec abaissement de la pression partielle d'oxygène, une acidose pas toujours compensée de façon repiratoire, qui pouvait être considérée comme acidose hypoxique. Pendant la période de circulation extra-corporéale, on constata régulièrement l'apparition d'une acidose métabolique, même lors des conditions maximales de perfusion et lors d'équilibres acide-base normaux ou tout d'abord normalisés. La valeur était moins dépendante de la durée de la perfusion que de l'état pré-opératoire. L'acidose pouvait déjà être compensée pendant l'intervention par des injections de bicarbonate de soude de 1,4 à 9,1 milli équivalant par kilo de poids corporel (c'est le shéma de dosage de Mellemgaard et Astrup 1961), de sorte que l'acidose ne se renouvelle pas après l'intervention. 2 minutes déjà après l'administration, même de grande quantité de bicarbonate de soude, on pouvait constater une normalisation de l'équilibre acide-base dans le sang.
Comme lors d'opérations en hypothermic, une acidose hypoxique générale due à une modification de valeur de la pression gazeuse peut être exclue, on analyse si des perturbations locales de l'irrigation sanguine ou des modifications de la fonction hépatique, peuvent être à l'origine de cette acidose métabolique.
Eine nichtkompensierte, rasch zunehmende Wasserstoffionenkonzentration führt zur Transmineralisierung mit Depolarisation der Zellen, zur Anurie, zu einem verminderten Herzminutenvolumen infolge herabgesetzter Ansprechbarkeit des Herz- und Kreislaufsystems auf die vermehrt eingeschwemmten Catecholamine, zu Veränderungen der Mikrozirkulation („blood sludge”) und letztlich zu einer enormen Hypoxidose. Trispuffer und Rheomacrodex haben auf diese Veränderungen einen günstigen Einfluß. Sie wirken nicht nur der Acidose, sondern auch dem Schockgeschehen in idealer Weise entgegen. Die entsprechende Therapie, die klinischen Untersuchungsbefunde und günstigen therapeutischen Erfolge mit Trispuffer und niedermolekularem Dextran werden bei Peritonitis, Pankreatitis, nach Hypothermie, während und nach extrakorporaler Zirkulation und nach akuter und dekompensierter respiratorischer Acidose mitgeteilt. Die therapeutischen Ergebnisse werden mit der bereits bekannten Natriumbicarbonat-Therapie verglichen. Dabei ergibt sich eine Überlegenheit der kombinierten Infusionstherapie von Trispuffer und Rheomacrodex. Sie äußert sich bei den verschiedenen Zuständen, besonders aber beim Schock, in einer Normalisierung der extra- und intrazellulären Wasserstoffionenkonzentration. Erst dadurch wird der Vorgang der energiefordernden Repolarisation der Zelle begünstigt und eine Wiederansprechbarkeit des kardiovaskulären Systems auf die Catecholamine ermöglicht. Der entscheidende Effekt der Trispufferwirkung wird in der Normalisierung des Milchsäuredehydrogenasesystems gesehen, da dadurch nachweislich eine Organ- und allgemeine Hypoxidose günstig beeinflußbar ist. Eine Stabilisierung der intrazellulären enzymatischen Vorgänge durch die Aufrechterhaltung der notwendigen pH-Optima wird für möglich gehalten. Die weitere klinische Überprüfung der Anwendung des Trispuffers bei anderen acidotischen Stoffwechselveränderungen wird deshalb empfohlen.
Summary
Non-compensated, rapidly increasing concentration of hydrogen ion causes changes in electrolyte equilibrium with depolarization of the cell membrane, anuria, decreased cardiac output as a result of a diminished response of the cardiovascular system to the released catecholamines, altered micro-circulation (“blood sludge”), and profound hypoxia. THAM and rheomacrodex favourably influence these various changes: they not only counteract any resultant acidosis but also circulatory failure (shock). The therapeutic use of THAM and low-molecular dextran, alone or in combination, in peritonitis, pancreatitis, hypothermia, extracorporeal circulation, and acute respiratory acidosis is discussed; it compares favourable with results obtained by the conventional method of sodium bicarbonate administration. Restoration of normal extra- and intracellular hydrogen-ion concentration facilitates normal repolarization of the cell membrane and normal response to catecholamines. The decisive effect of THAM is seen in its restoration of a normal lactic-dehydrogenase system, which is known to reverse local and general hypoxia. It is also possible that intracellular enzymatic processes may be stabilized by the maintenance of an optimal pH achieved by the administration of THAM.
Resumen
La sustancia amortiguadora “tris” en su aplicación clínica
Una concentración de hidrogeniones no compensada y de aumento rápido conduce a la transmineralización con despolarización de las células, a la anuria, a una disminución del volumen cardíaco por minuto, a consecuencia de una disminuida reactividad del sistema cardíaco y circulatorio, a las catecolaminas de entrada aumentada, a alteraciones de la microcirculación (“blood sludge”) y finalmente a una hipoxidosis enorme. La sustancia amortiguadora “tris” y el Rheomacrodex ejercen una influencia favorable sobre tales alteraciones. Influyen de un modo ideal no sólo contra la acidosis, sino también contra el proceso del choque. Se comunican la terapia correspondiente, los hallazgos de exploración clínica y los favorables resultados terapéuticos con la sustancia amortiguadora “tris” y de Dextran de molécula baja en la peritonitis, pancreatitis, después de hipotermia, durante y después de la circulación extracorporal y después de acidosis respiratoria aguda y descompensada. Los resultados terapéuticos son comparados con la ya conocida terapia de bicarbonato sódico, resultando una superioridad de la terapia de infusión combinada de sustancia amortiguadora “tris” y Rheomacrodex. Se manifiesta en los diversos estados, especialmente en el choque, por una normalización de la concentración de hidrogeniones extracelular e intracelular. Sólo así es favorecido el proceso de la repolarización de la célula, que requiere energía, y se posibilita una nueva reactividad del sistema cardiovascular a las catecolaminas. El efecto decisivo de la sustancia amortiguadora “tris” se ve en la normalización del sistema de dehidrogenasa del ácido láctico, puesto que por ello se puede influir de un modo favorable — según queda demostrado — en una hipoxidosis orgánica y general. Es considerada como posible una estabilización de los procesos enzimáticos intracelulares por el mantenimiento de los óptimos de pH necesarios. Se recomienda por eso el estudio clínico ulterior de la aplicación de la sustancia amortiguadora “tris” en otras alteraciones metabólicas acidósicas.
Die gezielte zusätzliche Behandlung der Acidose im Rahmen der Säuglingsintoxikation mit berechneten Mengen von Pufferlösung bietet Vorteile gegenüber der Infusionstherapie ohne Pufferzusatz. Sie setzt allerdings die Kontrolle des H-Ionenhaushaltes und die Berechnung des Basendefizits, am besten mit der Ultramikromethode nach Astrup, voraus. Bei 20 toxischen Säuglingen, verglichen mit einer Gruppe ohne Vorbehandlung, verkürzte sich so die Zeit bis zur Normalisierung des aktuellen pH von 16œ Stunden auf rund 2œ Stunden und des Standardbicarbonats von 19œ Stunden auf etwa 3œ Stunden. Ebenso schnell verschwanden auch die zentralnervösen Symptome, die also vielleicht ein teilweises Korrelat der metabolischen Acidose darstellen. Auch moribunde Säuglinge erholten sich auffällig schnell und wiesen anschließend keine oder eine nur geringe Ödemneigung auf. Schließlich scheint die akute hyperpyretische Säuglingstoxikose auf berechnete Pufferinfusionen gut zu reagieren, so daß auch hier die Pufferanwendung zu empfehlen ist.
Summary
Treatment of acidosis in infants with toxicosis by administering calculated amounts of buffer solution in 20 infants gave better results than the common form of infusion treatment without the addition of buffers. For calculating the amount of buffer, the ultra-micro method after Astrup is used with the calculation of base deficit. Compared with a control group in which quantitative buffer replacement was not practised, time until normal pH values were reached was decreased from an average of 6œ to 2œ hours, that of standard bicarbonate from 19œ to about 3œ hours. In addition, the C.N.S. signs disappeared more rapidly so that it may be assumed that they were an accompaniment of metabolic acidosis. Even moribund infants recovered quickly with little if any tendency towards oedema. Acute hyperpyretic toxicosis also reacted favourably to this management.
Resumen
La lucha cuantitativa contra la acidosis, un progreso en el tratamiento de la toxicosis del lactante
El tratamiento complementario de la acidosis de las toxicosis del lactante mediante el empleo de cantidades previamente calculadas de sustancias tampón ofrece varias ventajas frente al tratamiento parenteral sin soluciones tampón. El procedimiento presupone el control del metabolismo iónico (H) y el cálculo del déficit de bases, lo cual puede hacerse mediante el micrométodo de Astrup. En un grupo de 20 lactantes con toxicosis, comparados con otros no tratados así, se redujo el tiempo de normalización del pH actual de 16 horas y media a 2 horas y media, y el del bicarbonato standar de 19 y œ horas a unas 3 horas y œ. Con la misma rapidez desaparecieron los síntomas del sistema nervioso central, que constituyen quizá una expresión o traducción de la acidosis metabólica. Incluso lactantes moribundos se recuperaron con sorprendente rapidez, sin mostrar luego o apenas esbozada tendencia a los edemas. Finalmente, parece ser que la toxicosis aguda hiperpirética responde también favorablemente a, las infusiones tampón correspondientemente calculadas, cuyo empleo debe recomendarse por tanto en estos casos.
Wie bereits von mehreren Untersuchern (Devor 1953;Praetorius 1954;Owen undRobson 1956) vorgeschlagen wurde, müssenBrönsteds Definitionen für Säuren und Basen auch in der ärztlichen Terminologie angewandt werden. Dies schafft größere Klarheit besonders dadurch, daß der Säuren- und Basenstoffwechsel unabhängig vom Kationenstoffwechsel betrachtet werden kann. Das führt zu einer Veränderung der Bedeutung verschiedener jetzt verwendeter Ausdrücke. Hierzu kommt noch, daß der augenblickliche Sprachgebrauch in mancher Hinsicht zu Mißverständnissen führen kann, besonders in bezug auf den Ausdruck Acidose und die Bezeichnung der Meßresultate, mit denen die Diagnose der Störung unterbaut wird, wobei in erster Linie an die Bezeichnungen „Bicarbonat“ und „Alkalireserve“ für Gesamt-CO2 gedacht wird.
Eine Änderung der jetzt gebräuchlichen Terminologie wird vorgeschlagen (s. Schema 1 und 2).
Aus dem theoretischen Abschnitt geht hervor, daß es bei Vornahme eines genauen Säure-Base-Status auf der Grundlage einer Blutanalyse absolut notwendig ist, pH, pCO2 und Bicarbonatgehalt zu bestimmen, d. h. bei einem fixierten pCO2 [(=40 mm Hg, wie vonHasselbalch vorgeschlagen (Hasselbalch 1917], bei vollständiger Sättigung des Hämoglobins mit 0,2 und bei 38° C. Dieser Bicarbonatgehalt wird mit Standardbicarbonat bezeichnet.
Einfache und schnelle Methoden zur Bestimmung dieser 3 Größen im Blute, einzig allein auf der Grundlage der pH-Bestimmung, und Normalwerte werden angegeben.
Es wird gezeigt, daß eine Bestimmung des Gesamt-CO2 im Plasma zur Sicherung der Diagnose Acidose oder Alkalose nicht ausreicht, da Gesamt-CO2 ein Ausdruck für dieResultante der Einwirkung der metabolischen wie der respiratorischen Komponente auf den Kohlendioxydgehalt ist. Statt dessen ist es vorteilhafter, diese Werte einzeln als pCO2 bzw. Standardbicarbonat zu bestimmen.
On dogs in a superficial pernocton- or a morphine-pernocton-anesthesia renal blood flow was measured during stepwise hemorrhagic hypotension and in oligemic shock. The effectiveness of bicarbonate- and THAM-solutions to influence renal vascular resistance under these conditions was investigated.
In experiments under morphine-pernocton-anesthesia, the animals showed a respiratory acidosis during the control period which was accompanied by relatively high renal vascular resistances. Hemorrhagic hypotension was followed immediately by renal vasoconstriction, which was abolished completely by an infusion of THAM. The efficiency of circulatory autoregulation in the kidney was completely abolished because of vasoconstriction.
In experiments under pernocton-anesthesia, the animals showed normal acidbase blood values during the control period, which were accompanied by relatively low renal vascular resistances. No significant change in renal vascular resistance occured following hemorrhagic hypotension and there was no influence of THAM on renal resistance. The efficiency of renal autoregulation in these experiments remained unchanged.
During hypotension at 40 mmHg lasting over 60 min (oligemic shock), a metabolic acidosis was observed in all animals irrespectively of the anesthesia used. Concomitant with these events a pronounced renal vasoconstriction was found, which tended to increase with the duration of hypotension. Infusions of bicarbonate were followed by a slight lowering of renal resistance whereas THAM-infusions were able to abolish renal vasoconstriction completely.
1. An 23 kreislauf- und nierengesunden Personen wurde aus dem Armvenenblut der Wasser- und Elektrolytgehalt von Erythrocyten bestimmt, der beim Gesunden innerhalb sehr enger Grenzen konstant gehalten wird (H2O: 65,50 Gew.-%; s=0,264; Na: 16,8 mÄqu/Liter; s=1,33; K:80,5 mÄqu/Liter; s=4,42).
2. Eine Zunahme des Wasser- und Natriumgehaltes fand sich im Verlaufe einer oralen Wasserbelastung, eine Abnahme des Wassergehaltes im Durstzustand, besonders stark bei pathologischer Dehydration z. B. bei Diabetes insipidus.
3. Chronischer Salzentzug, unterstützt durch Gaben von Kationenaustauschern (Natrantit) führte zu einem kontinuierlichen Abfall der Natriumkonzentration und des Wassergehaltes von Erythrocyten. Die Kaliumkonzentration war etwa isomolar zum Abfall des Zellnatriums erhöht. Anschließende Verabreichung isotonischer Kochsalzlösung und normale orale Salzzufuhr führte zu einem deutlichen Anstieg des Natrium- und Wassergehaltes der Erythrocyten schon nach wenigen Stunden.
Bei der Behandlung der Acidose im Rahmen der toxischen Säuglingsgastroenteritis und beim „respiratory-distress”-Syndrom des geschädigten Neugeborenen hat sich der THAM-Puffer als besonders wirkungsvoll erwiesen. Gleichzeitig mit dem Abklingen der metabolischen Acidose verschwinden die zur Säuglingsintoxikation gehörenden zentralnervösen Erscheinungen, und die in der Rekonvaleszenz drohende Ödemneigung umschriebener Körperpartien bleibt aus. Beim „respiratory-distress”-Syndrom des Neugeborenen, sowohl bei der akuten Form verzögerten oder ausbleibenden Atmungsbeginns als auch bei der chronischen oder Spätasphyxie mit oder ohne Syndrom der hyalinen Membranen, wird die gemischt respiratorisch-metabolische Acidose durch THAM-Infusionen in die Nabelvene schnell und sicher beseitigt; selbst schwer zyanotische Neugeborene bekommen wieder ein rosiges Aussehen, weil die Bicarbonatausscheidung im Urin ansteigt und die Lungendurchblutung gebessert wird. Tierversuche, besonders an asphyktischen neugeborenen Rhesusaffen, weisen darauf hin, daß mit der Pufferbehandlung die beim geschädigten Neugeborenen drohenden zerebralen Spätdefekte weitgehend verhindert werden können.
Summary
Metabolic and/or respiratory acidosis was treated by infusion of THAM in some 30 infants with severe acute gastroenteritis and in a similar number with the “foetal distress” syndrome and some newborns with “late asphyxia” with or without hyaline membrane disease. It was given as an 0.3 molar solution, the amount being calculated by multiplying base-excess in mEq/L. × kg. bodyweight, usually given in 5% glucose. There was rapid normalization of acid-base balance, in addition to disappearance of CNS signs so often seen in acute gastroenteritis of infants. Even cyanosis disappeared, because an increase in urinary excretion of bicarbonate and a decrease in blood Pco2 improved pulmonary blood flow. Published experiments on newborn Rhesus monkeys made asphyxic also suggest that this form of treatment may decrease cerebral sequelae of these conditions.
Resumen
Tratamiento con Tris-Puffer de la acidosis metabólica en la gastroenteritis tóxica del lactante y en los trastornos respiratorios dél recién nacido (síndrome del “fetal-distress”)
En el cuadro clínico de la gastroenteritis tóxica del lactante y en el síndrome del “respiratory-distress” del recién nacido con lesiones se ha mostrado el THAM-Puffer como muy satisfactorio en el tratamiento de la acidosis. Al mismo tiempo que desciende la acidosis metabólica, desaparecen las manifestaciones nerviosas centrales correspondientes a la intoxicación del lactante, y no aparece la condencia edematosa de localización circunscrita en diversas partes del cuerpo, que amenaza durante la reconvalescencia. En el síndrome del “respiratory distress” del recién nacido, en la forma aguda de retardo o falta del comienzo de la respiración así como en la asfixia crónica o tardía, con o sin síndrome de las membranas hialinas, se elimina rápidamente y con seguridad la acidosis metabólico-respiratoria mediante infusiones de THAM en la vena umbilical: incluso recién nacidos con cianosis graves recuperan de nuevo un aspecto sonrosado, porque aumenta la eliminación de bicarbonato por la orina y se mejora la circulación pulmonar. Experimentos en animales, principalmente en monos Rhesus asfícticos recién nacidos, señalan que los amenazadores defectos cerebrales tardíos en recién nacidos con lesiones pueden ser evitados extensamente con el tratamiento con puffer.
FIFTY-FIVE years ago, while a student, I wrote A my first scientific paper.1 Its subject was the effect of carbon dioxide on the central nervous system. My research showed that carbon dioxide has two opposing but simultaneous effects, excitatory and inhibitory. As a logical postulate it seemed to me impossible that these two effects could be referred to the same substance. At that time I did not succeed in solving the problem. It was only ten years later that I found the answer to the apparent contradiction. I had discovered a method by which newborn mammals could be kept alive . . .
Acute myocardial failure is observed when the denervated heart-lung preparation is rendered acidotic by increasing abruptly above 5% the CO 2 concentration in a respiratory gas mixture of CO 2 and O 2 . Evidences of this failing state include increased vena caval and left atrial pressures, decreased aortic pressure, diminished cardiac output against a constant resistance and acute cardiac dilatation. After production of acidotic failure by administration of 15% CO 2 for 3–5 minutes (arterial ph = 7.14 ± 0.05, output negligible), values for these variables (with the exception of ph) can be returned to control levels by injecting 4 µg/min. of adrenaline or noradrenaline. Furthermore, the signs of CO 2 failure do not appear if the adrenaline infusion is begun concomitant with high CO 2 ventilation. These results were interpreted as indicating that in the intact dog, cardiac tolerance to hypercapnia may be the result of a stimulation of the sympatho-adrenal system, which counteracts the negative inotropic effect of CO 2 on the myocardium. Reversal of CO 2 -induced failure was also observed within 5–10 minutes after injection of 0.1 mg of acetyl strophanthidin.
Seven cats and three dogs, after ligature of the renal vessels, were given 27.3–13.7 µc/kg body wt. of C ¹⁴ -labeled 2-amino-2-hydroxymethyl-1, 3-propanediol or tris(hydroxymethyl)aminomethane (THAM). One milliliter per kilogram of 10% inulin was simultaneously administered. Arterial pH was maintained close to 7.40. At this pH, 30% of THAM (pK 7.82 at 37 C) is un-ionized. Samples of plasma were withdrawn at 15, 30, and 60 min and 2, 3, 4, 5, and 6 hr. Plasma inulin concentration reached a plateau within 1–2 hr and had distributed in 21% of body weight. No C ¹⁴ was detected in the expired CO 2 . After 15 min the volume of C ¹⁴ space was significantly larger ( P < 0.02 > 0.01) than the inulin space. Plasma radioactivity approached a plateau after 4 to 6 hr, at which time the C ¹⁴ was distributed into a volume corresponding to 55 ± 9% of body weight. If THAM is distributed evenly throughout body water and is not significantly degraded, it tends to equilibrate within 6 hr with the intracellular compartment.
Dogs were anesthetized with pentobarbital 30 mg/kg. Cannulas were placed for measurement of arterial and central venous blood pressures. The left femoral artery was cannulated and attachment was made to a reservoir set to maintain arterial blood pressure at 40 mm Hg. Blood pH, pCO 2 , and pO 2 were obtained concomitantly with measurements of blood epinephrine levels utilizing the rat uterus assay method. Rapid hemorrhage to 40 mm Hg blood pressure elicited increments in blood epinephrine levels that closely followed the development of uncompensated acidosis. Correction of the acidosis by intravenous administration of tromethamine or sodium bicarbonate at a blood pressure of 40 mm Hg reduced the blood epinephrine levels by at least 50%, markedly improved cardiac function, increased hemorrhage volume, reduced respiratory rate, and, paradoxically, increased arterial pO 2 . In vitro studies showed that acidosis did not inhibit destruction of epinephrine added to blood. It was concluded that the adrenal gland is stimulated by acidosis to secrete epinephrine. This stimulation is an important source of blood epinephrine during periods of hypotension associated with shock.
During hypercapnic acidosis induced by ‘apneic oxygenation,’ one observes in the dog a rise in plasma catecholamine levels in the presence of a constant oxygen uptake (Qo 2 ) and a rise in mean blood pressure. When pH is maintained constant or alkaline by infusion of T.H.A.M. (2 amino 2 hydroxymethyl 1–3 propane diol), Qo 2 remains constant while plasma catecholamines and blood pressure do not change although total plasma CO 2 shows a twofold increase. When blood pH is rapidly shifted from 6.99 ± .03 to 7.52 ± .02, Qo 2 increased by 39%, while plasma catecholamine levels were rapidly re-established to normal. The infusion of 1 µg/kg/min. of epinephrine, norepinephrine or isoproterenol will also produce a significant increase in Qo 2 and blood pressure in the apneic dog when arterial blood pH is maintained normal or alkaline; but the same dose of epinephrine fails to change significantly Qo 2 or blood pressure when arterial blood pH is maintained between 6.97 and 7.28.
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