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Metabolische, endokrinologische und immunologische Veränderungen beim chronisch-kritisch kranken Patienten mit und ohne Infektion
Metabolische, endokrinologische und immunologische Veränderungen beim chronisch-kritisch kranken Patienten mit und ohne Infektion
Der Fortschritt der Intensivmedizin hat in den letzten Jahren zu einer bislang wenig untersuchten Patientengruppe geführt - den chronisch-kritisch kranken Patienten. Diese Patienten zeichnen sich durch eine lange Liegedauer, lange Beatmungsdauer und schwerwiegenden Organdysfunktionen aus. Sie machen rund 20% der Patienten auf Intensivstationen aus, werden in den nächsten Jahren stetig anwachsen und führen zu hohen Kosten sowie zu einem enormen Verbrauch von Ressourcen. Im Rahmen der chronisch-kritischen Erkrankung kann es zu schwerwiegenden endokrinologischen Störungen kommen. Hierzu gehört die stressbedingte Hyperglykämie, die "Critical-illness-related Cortisol insufficiency" und das "Low-T3-Syndrom". Zudem sind chronisch-kritisch kranke Patienten aufgrund der zahlreichen Risikofaktoren weitaus anfälliger für Infektionen. In der Literatur finden sich kaum Studien, welche oben genannte endokrinologischen Störungen parallel untersuchten und deren Interaktionen analysierten. Ziel dieser Arbeit war es daher, den Einfluss einer Infektion auf metabolische, endokrinologische und immunologische Störungen zu untersuchen sowie mögliche Zusammenhänge zwischen diesen zu analysieren. Retrospektiv wurden für diese Arbeit Patienten in die Untersuchung eingeschlossen, welche mindestens sieben Tage auf einer neurochirurgischen Intensivstation behandelt wurden. Neben Alter, Liegedauer, Hauptdiagnose und gegebenenfalls Infektionsursache, wurden Laborparameter wie IL-6, CRP, Procalcitonin, Cortisol, TSH, fT3, fT4, Glukose, Natrium und Kalium sowie die Intensiv-Scores SAPS2 und TISS10 erhoben. Mithilfe von routinemäßig in definierten Intervallen gemessenen Procalcitonin-Werten wurde ermittelt, ob der Patient während der Behandlung frei von Infektionen war. Auf Grund seines hohen negativen prädiktiven Wertes konnte man mit Procalcitonin im Normbereich eine Infektion nahezu ausschließen. Eine Auswertung erfolgte über die Patientengruppen anhand des Infektionsstatus sowie endokrinologischer Störungen und wurde bis einschließlich Tag 35 zu sechs definierten Zeitpunkten durchgeführt. Insgesamt wurden 182 Patienten in die Studie miteingeschlossen, von denen 120 Patienten (65,9%) im Behandlungsverlauf eine Infektion entwickelten und 62 Patienten (34,1%) keine Infektion aufwiesen. Patienten mit einer Infektion zeigten signifikant höhere CRP- und IL-6-Werte. Außerdem führt eine Infektion zu einer deutlichen Supprimierung des freien Triiodthyronins (fT3) bei normalen TSH- und Thyroxin-Werten. Patienten mit einer Infektion entwickelten häufiger ein Low-T3-Syndrom, welches wiederum mit einer erhöhten Mortalität assoziiert war. Das Cortisol war bei Patienten mit Infektion zeitweise ebenfalls signifikant erhöht. Der Glucose-Stoffwechsel wurde durch das Auftreten einer Infektion nicht beeinträchtigt und eine Infektion hatte keinen Einfluss auf die Entwicklung einer stressbedingten Hyperglykämie. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Entwicklung einer "Critical-Illness-related Cortisol insufficiency" weniger häufig mit der Entwicklung eines Low-T3-Syndroms verbunden war. Ansonsten zeigten die endokrinologischen Störungen keine Interaktionen. Diese Arbeit legt dar, dass endokrinologische Störungen häufig bei chronisch-kritisch kranken Patienten vorkommen und durch eine Infektion beeinflusst werden können. Um kausale Zusammenhänge zwischen endokrinologischen Störungen und Infektionen zu verstehen, sollten zu diesem Thema weitergehende Forschung angestrebt werden, verbunden mit dem Ziel eine bessere Behandlung dieser Patientengruppe zu erreichen., The progress in intensive care medicine has led to the evolution of a new patient group - chronic critically ill patients. These patients are characterized by a long duration of hospital stay, long-term mechanical ventilation, and severe organ dysfunctions. They account for around 20 percent of intensive care patients. It is expected that the number of patients will increase causing high costs as well as an enormous consumption of medical resources. Chronic critical illness can cause serious endocrine disturbances such as stress-hyperglycemia, critical-illness-related cortisol insufficiency, and the low-T3-syndrome, which can negatively affect patient outcome. In addition, chronic critically ill patients are more likely to acquire infections due to their exposure to multiple risk factors. In the current literature, there are no studies investigating endocrine disturbances over long-term critical illness as well as development of nosocomial infections. Therefore, the aim of this study is to investigate the effect of an infection on metabolic, endocrine, and immunological disturbances and to show possible interactions. This retrospective study included patients treated in a neurosurgical intensive care unit for a minimum of seven days. Next to patients' age, the duration of stay, the principal diagnosis and if applicable the type of infection was included as well as laboratory parameters such as IL-6, CRP, Procalcitonin, Cortisol, TSH, fT3, fT4, Glucose, Sodium, Potassium and intensive care scores such as SAPS2 and TISS10. In order to determine whether the patient is free from infections, routine procalcitonin determinations were used as biomarkers at defined intervals. Due to a high negative predictive value, a normal value of procalcitonin excludes infection at high probability. Patient groups without and with a probable infection and endocrine disturbances were analyzed and compared within a 35-day period at six given points in time. 182 patients were included into the study in total, of which 120 patients (65.9%) were at risk for infection. 62 patients (34.1%) who did not develop any infection during their treatment. Patients with a probable infection showed significantly higher CRP- and IL-6-values. A probable infection led to a significant suppression of triiodthyronine (fT3) accompanied with normal TSH- and thyroxine-values possibly caused by cytokines. Therefore, patients with a probable infection were prone to develop a low-T3-syndrom, which then was associated with a higher mortality in that group. Serum cortisol was also significantly higher in patients with infection at some measurements. Glucose metabolism was not affected by a probable infection and there was no effect on the development of stress hyperglycemia or critical-illness-related cortisol insufficiency. In addition, this study could show that the development of a critical-illness-related cortisol insufficiency was not associated with a low-T3-syndrome. Other endocrine disturbances did not interact with each other. This study showed that endocrine disturbances are common in chronic critically ill patients and can be complicated by the additional development of an infection. To understand the exact mechanisms and causal relationships between endocrine disturbances and infections, further studies are needed. This may enable a better and more appropriate treatment for the chronic critically ill patients.
Chronic critical illness, intensive care
Volz, Yannic
2020
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Volz, Yannic (2020): Metabolische, endokrinologische und immunologische Veränderungen beim chronisch-kritisch kranken Patienten mit und ohne Infektion. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Der Fortschritt der Intensivmedizin hat in den letzten Jahren zu einer bislang wenig untersuchten Patientengruppe geführt - den chronisch-kritisch kranken Patienten. Diese Patienten zeichnen sich durch eine lange Liegedauer, lange Beatmungsdauer und schwerwiegenden Organdysfunktionen aus. Sie machen rund 20% der Patienten auf Intensivstationen aus, werden in den nächsten Jahren stetig anwachsen und führen zu hohen Kosten sowie zu einem enormen Verbrauch von Ressourcen. Im Rahmen der chronisch-kritischen Erkrankung kann es zu schwerwiegenden endokrinologischen Störungen kommen. Hierzu gehört die stressbedingte Hyperglykämie, die "Critical-illness-related Cortisol insufficiency" und das "Low-T3-Syndrom". Zudem sind chronisch-kritisch kranke Patienten aufgrund der zahlreichen Risikofaktoren weitaus anfälliger für Infektionen. In der Literatur finden sich kaum Studien, welche oben genannte endokrinologischen Störungen parallel untersuchten und deren Interaktionen analysierten. Ziel dieser Arbeit war es daher, den Einfluss einer Infektion auf metabolische, endokrinologische und immunologische Störungen zu untersuchen sowie mögliche Zusammenhänge zwischen diesen zu analysieren. Retrospektiv wurden für diese Arbeit Patienten in die Untersuchung eingeschlossen, welche mindestens sieben Tage auf einer neurochirurgischen Intensivstation behandelt wurden. Neben Alter, Liegedauer, Hauptdiagnose und gegebenenfalls Infektionsursache, wurden Laborparameter wie IL-6, CRP, Procalcitonin, Cortisol, TSH, fT3, fT4, Glukose, Natrium und Kalium sowie die Intensiv-Scores SAPS2 und TISS10 erhoben. Mithilfe von routinemäßig in definierten Intervallen gemessenen Procalcitonin-Werten wurde ermittelt, ob der Patient während der Behandlung frei von Infektionen war. Auf Grund seines hohen negativen prädiktiven Wertes konnte man mit Procalcitonin im Normbereich eine Infektion nahezu ausschließen. Eine Auswertung erfolgte über die Patientengruppen anhand des Infektionsstatus sowie endokrinologischer Störungen und wurde bis einschließlich Tag 35 zu sechs definierten Zeitpunkten durchgeführt. Insgesamt wurden 182 Patienten in die Studie miteingeschlossen, von denen 120 Patienten (65,9%) im Behandlungsverlauf eine Infektion entwickelten und 62 Patienten (34,1%) keine Infektion aufwiesen. Patienten mit einer Infektion zeigten signifikant höhere CRP- und IL-6-Werte. Außerdem führt eine Infektion zu einer deutlichen Supprimierung des freien Triiodthyronins (fT3) bei normalen TSH- und Thyroxin-Werten. Patienten mit einer Infektion entwickelten häufiger ein Low-T3-Syndrom, welches wiederum mit einer erhöhten Mortalität assoziiert war. Das Cortisol war bei Patienten mit Infektion zeitweise ebenfalls signifikant erhöht. Der Glucose-Stoffwechsel wurde durch das Auftreten einer Infektion nicht beeinträchtigt und eine Infektion hatte keinen Einfluss auf die Entwicklung einer stressbedingten Hyperglykämie. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Entwicklung einer "Critical-Illness-related Cortisol insufficiency" weniger häufig mit der Entwicklung eines Low-T3-Syndroms verbunden war. Ansonsten zeigten die endokrinologischen Störungen keine Interaktionen. Diese Arbeit legt dar, dass endokrinologische Störungen häufig bei chronisch-kritisch kranken Patienten vorkommen und durch eine Infektion beeinflusst werden können. Um kausale Zusammenhänge zwischen endokrinologischen Störungen und Infektionen zu verstehen, sollten zu diesem Thema weitergehende Forschung angestrebt werden, verbunden mit dem Ziel eine bessere Behandlung dieser Patientengruppe zu erreichen.

Abstract

The progress in intensive care medicine has led to the evolution of a new patient group - chronic critically ill patients. These patients are characterized by a long duration of hospital stay, long-term mechanical ventilation, and severe organ dysfunctions. They account for around 20 percent of intensive care patients. It is expected that the number of patients will increase causing high costs as well as an enormous consumption of medical resources. Chronic critical illness can cause serious endocrine disturbances such as stress-hyperglycemia, critical-illness-related cortisol insufficiency, and the low-T3-syndrome, which can negatively affect patient outcome. In addition, chronic critically ill patients are more likely to acquire infections due to their exposure to multiple risk factors. In the current literature, there are no studies investigating endocrine disturbances over long-term critical illness as well as development of nosocomial infections. Therefore, the aim of this study is to investigate the effect of an infection on metabolic, endocrine, and immunological disturbances and to show possible interactions. This retrospective study included patients treated in a neurosurgical intensive care unit for a minimum of seven days. Next to patients' age, the duration of stay, the principal diagnosis and if applicable the type of infection was included as well as laboratory parameters such as IL-6, CRP, Procalcitonin, Cortisol, TSH, fT3, fT4, Glucose, Sodium, Potassium and intensive care scores such as SAPS2 and TISS10. In order to determine whether the patient is free from infections, routine procalcitonin determinations were used as biomarkers at defined intervals. Due to a high negative predictive value, a normal value of procalcitonin excludes infection at high probability. Patient groups without and with a probable infection and endocrine disturbances were analyzed and compared within a 35-day period at six given points in time. 182 patients were included into the study in total, of which 120 patients (65.9%) were at risk for infection. 62 patients (34.1%) who did not develop any infection during their treatment. Patients with a probable infection showed significantly higher CRP- and IL-6-values. A probable infection led to a significant suppression of triiodthyronine (fT3) accompanied with normal TSH- and thyroxine-values possibly caused by cytokines. Therefore, patients with a probable infection were prone to develop a low-T3-syndrom, which then was associated with a higher mortality in that group. Serum cortisol was also significantly higher in patients with infection at some measurements. Glucose metabolism was not affected by a probable infection and there was no effect on the development of stress hyperglycemia or critical-illness-related cortisol insufficiency. In addition, this study could show that the development of a critical-illness-related cortisol insufficiency was not associated with a low-T3-syndrome. Other endocrine disturbances did not interact with each other. This study showed that endocrine disturbances are common in chronic critically ill patients and can be complicated by the additional development of an infection. To understand the exact mechanisms and causal relationships between endocrine disturbances and infections, further studies are needed. This may enable a better and more appropriate treatment for the chronic critically ill patients.