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SIRS und Sepsis beim Polytrauma

 

In den siebziger Jahren wurde eine Gesamtletalität der Schwerverletzten von 40% verzeichnet, die jedoch innerhalb der letzten Jahrzehnte aufgrund der verbesserten präklinischen und klinischen Versorgungsmaßnahmen auf ca. 15% reduziert werden konnte. Bei dem schweren Trauma handelt es sich um die führende Todesursache der unter 44-Jährigen.

Die posttraumatische Sterblichkeit unterteilt sich in eine frühe (< 48 Stunden) und eine späte (> 48 Stunden) Mortalität. Das Versterben in der frühen Phase begründet sich durch schwere intrakranielle Verletzungen und traumatisch bedingter Koagulopathie. Die späte Mortalität ist besonders von einem posttraumatischen inflammatorischen Prozess, dem Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS), der Sepsis sowie dem Einzel- und Multiorganversagen (MOF) beeinflusst.

Als SIRS bezeichnet man ein generalisiertes Entzündungsgeschehen, das sich durch proinflammatorische Zytokine und andere Entzündungsmediatoren auszeichnet. Die Entstehung von SIRS kann auf verschiedene Ätiologien zurückgeführt werden (große chirurgische Eingriffe, Polytrauma, Verbrennung) und unterliegt oft einer unterschiedlichen Symptomatik. Aufgrund dieser Tatsache existierten bis in die 80er Jahre unterschiedliche Definitionen. Nach den amerikanischen Gesellschaften American College of Chest Physicians (ACCP) und Society of Critical Care Medicine  (SCCM) wurde 1992 eine einheitliche Definition etabliert.

Trotz intensiver Forschung und Fortschritte in der Medizin stellt das Krankheitsbild der Sepsis und die mit ihr einhergehenden Komplikationen weiterhin eine besondere Herausforderung im medizinischen Alltag bei der Versorgung von schwerverletzten Patienten dar. Somit bleibt das inflammatorisch getriggerte Einzel-und Multiorganversagen mit dem Systemic Inflammatory Response Syndrome und der Sepsis nach schwerem Trauma ein ungelöstes Problem. Die Gesamtletalität der Sepsispatienten konnte gesenkt werden, im Gegenzug dazu wird jedoch eine Inzidenzerhöhung registriert.

Pathophysiologie von SIRS und Sepsis beim Schwerverletzten:

Die sogenannte Two-Hit Theorie scheint eine bedeutende Rolle beim pathophysiologischen Verständnis hinsichtlich der Entstehung von posttraumatischer Inflammation (SIRS) und kompensatorischer Gegenregulation und deren Komplikationen wie Sepsis und MOF zu spielen.

Als Initiator (First hit) wird das primäre Trauma angesehen, welches die Zerstörung der zellulären Integrität der Gewebe und die Aktivierung immunologischer Kaskaden bedingt. Die Reaktion der proinflammatorischen Zytokinausschüttung bleibt unter normalen Bedingungen lokal begrenzt, bei schwerer Traumatisierung kommt es zu einer unkontrollierten überschießenden Ausschüttung. Folglich setzt eine autodestruktive Schädigung körpereigener Systeme ein. Das Abwehrsystem ist überfordert mit dem Ergebnis einer generalisierten Entzündungsreaktion, SIRS.

Als Gegenregulation werden antiinflammatorische Botenstoffe freigesetzt, das sogenannte CARS (Compensatory Anti-inflammatory Respone Syndrome). Diese Regulation bedingt eine Immunsuppression, wodurch eine erleichterte Invasion und Translokation der Mikroorganismen stattfindet. Die Imbalance zwischen SIRS und CARS scheint verantwortlich zu sein für die Infektanfälligkeit und Manifestation in MOF.

Ein Second hit, z.B. durch ausgedehnte chirurgische Eingriffe oder Hypoxie kann ebenfalls die oben beschriebenen Mechanismen verursachen.

Vor diesem Hintergrund stellt die quantitative Erfassung der posttraumatischen Inflammation die Grundlage zur Vermeidung von Sekundärschäden und die Auswahl des geeigneten Zeitpunkts für weiterführende operative Interventionen dar.

Ziel dieser Studie ist die quantitative Erfassung der SIRS- und Sepsishäufigkeit sowie deren funktioneller Zusammenhang mit der Manifestation von MOF und der Verletzungsschwere. Anhand der Daten im Traumaregister, das 1993 mit dem Ziel der Dokumentation von Daten der Schwerstverletzten zu vier definierten Zeitpunkten gegründet wurde, und mit Hilfe des klinikinternen Dokumentationssystems kann die Selektion der Patienten vorgenommen werden.

 

In the 1970s the overall observed lethality of severely injured patients was 40%. During the last few decades the lethality was significantly reduced by 15% due to the improved pre-clinical treatment strategies and therapeutic options in trauma care. Multiple trauma is the leading cause of death in patients less than 44 years.

The post-traumatic deaths in hospitals are classified as early (within 48 h after trauma) and late mortality (more than 48 h after trauma). Main causes of death in the early phase are severe traumatic brain injury and exsanguination with traumatic coagulopathy. Late mortality is predominantly due to post-traumatic inflammatory processes like systemic inflammatory response syndrome (SIRS), sepsis and multiple organ failure (MOF).

By definition SIRS is a generalized process of inflammation, which is characterized by the increase of proinflammatory cytokines and other different mediators of inflammation. The clinical picture of SIRS is associated with various aetiologies (extended surgical interventions, multiple trauma and burn injury) and triggers a wide variety of symptoms. On the basis of this fact several definitions existed until the 1980´s. In 1992 the current consistent SIRS definition based on clinical parameters has been established by the American College of Chest Physicians (ACCP) and the  Society of Critical Care Medicine (SCCM).

Despite intensive research, and resulting medical progress, on the role of inflammation in the clinical course of trauma patients, sepsis and the resulting complications are still a particular challenge in the medical treatment of severely injured patients. Therefore, MOF with SIRS and sepsis triggered by inflammation after multiple trauma is still an unsolved problem and, whilethe overall mortality of septic patients has decreased, the incidence of inflammation is rising.

Pathophysiology of SIRS and sepsis in traumatic patients:

The two-hit theory seems to play an important role in the pathophysiological understanding of post-traumatic inflammatory and compensatory anti-inflammatory response syndrome leading to SIRS, sepsis and MOF.

In the pathophysiology of SIRS and sepsis of severely injured patients the trauma, so called first hit, is renowned as initiator. Due to traumatic injuries the cellular integrity of a tissue is destroyed. Consequently the humoral (complement- and coagulation) and cellular immune response (macrophages, neutrophil granulocytes) is activated. The reaction of the proinflammatory cytokine remains localized under normal conditions. By severe trauma, there is an uncontrolled excessive secretion of those mediators. Consequently this leads to an autodestructive damage of the endogenous systems. The immune system is overwhelmed, resulting in a generalized inflammatory response, SIRS.

To compensate the proinflammatory cytokines and keep the immunologic balance, anti-inflammatory mediators are released, the so called CARS (compensatory anti-inflammatory response syndrome). This regulation requires an immunosuppression, which facilitates the invasion and translocation of microorganism. The imbalance between SIRS and CARS seems to be responsible for the susceptibility to infection and occurrence of sepsis in MOF.
A second hit, e.g. by extensive surgery or hypoxia may also cause the mechanisms described above.

These pathophysiologic mechanisms are the basis for the post-traumatic inflammatory response syndrome provoking either a hyperactive immune response or an immune paralysis, provoking sepsis and MOF.

Against this background, the quantitative control of the post-traumatic inflammatory process is the basis for the prevention of secondary damage and the selection of the appropriate timing for further surgical interventions.

This study reports on the results of a prospective study of quantitative measures of SIRS, sepsis and pathogen infections after trauma and their association with the development of MOF and survival. The cohort of patients was selected from the records in the trauma registry, which was founded in 1993 with the aim of documenting the data of severely injured patients at four defined time points, and in our clinical documentation system.

 

 
 
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