Nyckelord

Hyperoxemia; Hemorheology; Perfusion; Viscosity; Aggregation; Deformability

Syrgasbehandling har använts i flera år för att förebygga eller behandla hypoxemi på intensivvårdsavdelningar (ICU). Patienternas syrebehov förutsägs genom utvärdering av blodgaser, organinsufficiensindikatorer och fysiologiska fynd av fortskridande hypoxi. Det är dock omdiskuterat hur mycket fraktionerat inspirerat syre (FiO2) som patienten behöver för att övervinna hypoxemins negativa effekter samtidigt som man undviker skadliga effekter av syre. Många studier har visat att det finns syretoxicitet på grund av ökad bildning av reaktiva syrearter (ROS), särskilt vid hypoxi/reperfusion. Även om dessa effekter är särskilt uttalade vid långvarig administrering, dvs. efter 12-24 timmar, tyder flera retrospektiva studier på att även hypoxemi av kortare varaktighet också är förknippad med ökad dödlighet och sjuklighet .Effekten av kortvarig ventilation med hög FiO2 (0,8-1,0) under den perioperativa perioden (dvs, anestesiinduktion eller avvänjning, patienttransport), sedering för invasiva ingrepp (dvs. kateteriseringar, endoskopiska försök) eller kardiopulmonell återupplivning (HLR) är för närvarande inte bevisad när det gäller mikrocirkulation och organperfusion.

Utbytet av gaser, näringsämnen och metaboliter mellan blodet och vävnaderna via det mikrocirkulatoriska nätverket är hörnstenen för vävnadsperfusion och organfunktion. Ett begrepp som omfattar både syretillförsel, syretransport i vävnaden och cellernas syreförbrukning kan benämnas vävnadssyreperfusion . Det finns olika icke-invasiva metoder för att uppskatta vävnadsperfusionen och syresättningen, t.ex. kroppstemperaturgradient, pulsoximetri, spektroskopi i det nära infraröda området, ortogonal polariserande spektrofotometri, laserdopplerflödesmätare, transkutan oximetri och sublingual kapnografi . Alla dessa metoder är delvis kapabla att övervaka de viktigaste komponenterna i perfusionen, t.ex. hjärtminutvolym, systemiskt kärlmotstånd, syremättnad av hemoglobin och mikrocirkulationens integritet. Blodtillförseln och syretillförseln till vävnaderna uppskattas med hjälp av dessa metoder och syrgasbehandlingen upprätthålls för att uppnå målen om tillräcklig syrehemoglobinmättnad och blodflöde. Effekterna av hemorheologiska egenskaper försummas dock ofta.

Hemorheologi behandlar flödes- och deformationsbeteendet hos blod och dess bildade beståndsdelar (dvs. RBC, WBC och trombocyter) . Eftersom blod är en tvåfasig vätska (plasma och cellelement) bestäms dess fluiditet vid en given skjuvningshastighet och temperatur av de reologiska egenskaperna hos plasma- och cellfaserna och av volymfraktionen (dvs. hematokrit) hos cellfasen. Förutom koncentrationen av cellulära beståndsdelar i blodet är deras reologiska egenskaper viktiga bestämningsfaktorer för blodets fluiditet. RBC är den viktigaste faktorn för denna effekt, och dessa celler uppvisar ett mycket speciellt reologiskt beteende. Normala blodkroppar är mycket deformerbara kroppar och tenderar att orientera sig med flödets strömlinjer, särskilt om skjuvkrafterna är tillräckligt höga för att deformera dessa celler något. En annan viktig reologisk egenskap hos RBC är deras tendens att aggregera sig till linjära arrayer, så kallade rouleaux, där de är arrangerade som staplar av mynt. Linjära aggregat samverkar sedan för att bilda tredimensionella strukturer . Fibrinogen och andra stora plasmaproteiner främjar aggregering av röda blodkroppar, och aggregeringen är beroende av storleken på de skjuvkrafter som verkar på cellerna. Ökad skjuvning bryter upp aggregaten, medan minskad skjuvning gynnar aggregering . På grund av den ökade effektiva partikelstorleken blir störningen av strömningslinjerna mer uttalad när RBC-aggregat bildas och blodets viskositet ökar avsevärt. Aggregation av röda blodkroppar är således den viktigaste faktorn för blodets viskositet under förhållanden med låg skjuvning . Studier som kopplar viskositetsberoende förändringar av mikrovaskulär perfusion till resultatrelevanta data tyder på att helblodets viskositet och relevanta hemorheologiska parametrar är försumbara som en bestämningsfaktor för mikrovaskulär perfusion under fysiologiska förhållanden när autoregulationen är effektiv. Eftersom autoregulationen drivs för att hålla syretillförseln konstant kommer organismen att kompensera för förändringar i blodets viskositet för att upprätthålla syretillförseln . När de fysiologiska kompensationsmekanismerna hindras på grund av patologiska förlopp eller terapeutiska ingrepp (dvs. mekanisk ventilation, sedering etc.) kan hemorheologiska förändringar leda till perfusionsstörningar.

Akut hyperoxemi har visat sig vara relaterad till cerebral vasokonstriktion, neuronal celldöd, minskat hjärtindex och hjärtfrekvens samtidigt som det perifera vaskulära motståndet ökar . Trots den snabbt växande informationen om de försämrade effekterna av hög FiO2-behandling på perfusionen via minskat blodflöde och ROS-relaterad cytotoxicitet finns det begränsade uppgifter om hyperoxemins inverkan på blodets reologi, som är direkt korrelerad med vävnadsperfusionen, särskilt hos kritiskt sjuka patienter. Två nyligen genomförda studier visade att akut hyperoxemi till följd av hyperbar syrebehandling eller normobarisk ventilation med hög FiO2 inte hade någon signifikant effekt på blodets viskositet, aggregering av röda blodkroppar eller deformbarhet. Trots de välkända perfusionsstörande effekterna av hypoxi som minskad deformbarhet av röda blodkroppar, blodviskositet, plasmaviskositet och ökad aggregering av röda blodkroppar verkar hyperoxemi vara ineffektiv och/eller ofarlig när det gäller vävnadsperfusion via blodvätska.

Inhalation av hög FiO2 används hos svårt sjuka eller friska personer med olika indikationer. Akut och kronisk respiratorisk insufficiens är viktiga indikationer hos intensivvårdspatienter. Dessutom utförs HLR och många andra invasiva ingrepp som trakealsugning, kateterisering, intubation och extubation under hög FiO2. Nya uppgifter bekräftar tillämpningen av hög FiO2 för att undvika hypoxemi vid akuta och kortvariga ingrepp med risk för potentiell syretoxicitet och försämrad mikrocirkulation. Fler studier behövs för att definiera det ”säkra intervallet och varaktigheten” för syrgasbehandling för att bidra till att förbättra syresättningen snarare än att frustrera vävnadsperfusionen.

1. Hafner S, Beloncle F, Koch A, Radermacher P, Asfar P (2015) Hyperoxia in intensive care, emergency, and perioperative medicine: Dr Jekyll eller Mr Hyde? En uppdatering från 2015. Ann Intensive Care 5: 42.
2. Gottrup F (1994) Fysiologi och mätning av vävnadsperfusion. Ann Chir Gynaecol 83: 183-189.
3. Alexandre L (2012) Noninvasiv övervakning av perifer perfusion. In: Michael R, Pinsky LB, Jordi M, Massimo A (redr) Springer Berlin Heidelberg s. 131-141.
4. Baskurt OK, Meiselman HJ (2003) Blood rheology and hemodynamics. Semin Thromb Hemost 29: 435-450.
5. Copley AL (1990) Fluid mechanics and biorheology. Biorheology 27: 3-19.
6. Feher MD, Rampling MW, Sever PS, Elkeles RS (1988) Diabetic hypertension – The importance of fibrinogen and blood viscosity. J Hum Hypertens 2: 117-122.
7. Lenz C, Rebel A, Waschke KF, Koehler RC, Frietsch T (2008) Blood viscosity modulates tissue perfusion: Ibland och någonstans. Transfus Altern Transfus Med 9: 265-272.
8. Gershengorn H (2014) Hyperoxemia–Too much of a good thing? Crit Care 18: 556.
9. Sinan M, Ertan NZ, Mirasoglu B, Yalcin O, Atac N, et al. (2016) Acute and long-term effects of hyperbaric oxygen therapy on hemorheological parameters in patients with various disorders. Clin Hemorheol Microcirc 62: 79-88.
10. Ulker P (2016) Effekten av akut och kortvarig normobarisk hyperoxi på hemorheologiska parametrar. Biorheology 53: 171-177.