Hypocholesterolémie u interních pacientů na jednotce intenzivní péče – porušená syntéza i absorpce cholesterolu v akutním stadiu nemoci

Souhrn

Cíl studie:
Hypocholesterolémie je typickým nálezem u kriticky nemocných pacientů a je spojena s jejich horší prognózou. Stanovením ukazatelů cholesterolové syntézy (lathosterol, skvalen) a absorpce (sitosterol, campesterol) lze kvantifikovat změny v obou těchto procesech získávání cholesterolu. Cílem studie bylo zjistit, jak je změněn metabolismus cholesterolu u pacientů s akutním interním onemocněním.

Typ studie:
Prospektivní.

Typ pracoviště:
Metabolická jednotka intenzivní péče, Fakultní nemocnice.

Materiál a metoda:
Do studie bylo zařazeno 60 pacientů s akutním interním onemocněním, kteří byli živeni pouze umělou výživou. Plasmatické koncentrace celkového, HDL a LDL cholesterolu byly stanovovány při přijetí, třetí a sedmý den. Hladiny lathosterolu, skvalenu, campesterolu a sitosterolu byly vyšetřovány třetí a sedmý den po přijetí. Výsledky byly srovnány s kontrolním souborem.

Výsledky:
Ve sledovaném souboru byly snížené hladiny LDL a HDL cholesterolu, u celkového cholesterolu pak statisticky významně. Koncentrace lathosterolu a campesterolu byly rovněž statisticky významně snížené. Hladiny sitosterolu byly snížené nesignifikantně. Naměřené hodnoty skvalenu byly vyšší než u kontrol.

Závěr:
U pacientů v aktivní fázi interního onemocnění byly detekovány významné změny v cholesterolovém metabolismu včetně poruchy obou procesů jeho získávání.

Klíčová slova:
lipidy – cholesterol – hypocholesterolémie – necholesterolové steroly

Úvod

Pochopení metabolických změn během akutní stresové reakce, paralelních změn v uvolňování zánětlivých cytokinů a dalších tkáňových působků nebo dysregulace neurohumorálních mechanismů umožňuje lépe poznat patofyziologii kritického stavu a účelně zasahovat do jeho průběhu. V několika posledních dekádách vstoupil do intenzivní medicíny nový fenomén: hypocholesterolémie. Je to stav, kdy sérová koncentrace cholesterolu klesá pod 3,5 mmol . l^-1 (135 mg . dl^-1). Tato metabolická abnormalita byla postupně popsána u mnoha onemocnění v oblasti péče o kriticky nemocné, např. u pacientů po operacích, traumatech, s popáleninami nebo v sepsi [1]. Významné je zjištění, že u kriticky nemocných pacientů je hypocholesterolémie spojena s jejich horší prognózou [2]. Také v oblasti interní medicíny byly popsány snížené plasmatické koncentrace cholesterolu, např. u akutního infarktu myokardu nebo pacientů závislých na dialýze [3].

Cholesterol je amfipatický lipid, který tvoří základní strukturu membrán a vnější vrstvy plasmatických lipoproteinů. Je to metabolit potřebný k ochraně, reparaci a obnově poškozených buněk a tkání. Z podstaty akutního/kritického stavu vyplývá potřeba cholesterolu pro syntézu steroidních hormonů. Bakalář et al. prokázali spojitost mezi hypocholesterolémií a sníženou sekrecí hormonů nadledvin [4]. Van der Voort et al. pak ve své studii dále rozvíjejí tuto teorii a přehledně demonstrují vzájemnou souvislost mezi nízkými hladinami HDL cholesterolu a sníženou nadledvinkovou odpovědí na stimulační synaktenový test [5].

Příčiny hypocholesterolémie nejsou stále jednoznačně stanoveny. Do etiologie hypocholesterolémie vstupuje jako nejsilnější faktor vliv zánětlivých cytokinů [6]. Dále jaterní insuficience v rámci preexistující jaterní choroby nebo akutního poškození jaterního parenchymu, např. vlivem ischemického nebo toxického poškození. Popsán byl také vliv hemodiluce, zejména po krevní ztrátě spojené s vysokou náloží tekutin [7]. U pacientů s popáleninami je nízká hladina cholesterolu vysvětlována ztrátami apoproteinu rannými plochami [8]. Snížená syntéza apoproteinů pak vede ke sníženému vylučování lipoproteinů z jater. Dalším faktorem je závislost kriticky nemocných na umělé výživě a fakt, že syntéza cholesterolu je složitý a energeticky náročný proces, což může hrát během akutního onemocnění významnou roli.

Cílem této studie bylo zjistit, do jaké míry je hypocholesterolémie přítomna u pacientů s akutními formami interních chorob, kteří byli hospitalizováni na metabolické jednotce intenzivní péče (JIP) Interní kliniky Fakultní nemocnice v Ostravě (FNO). Současně jsme se snažili určit, jak jsou narušeny procesy získávání cholesterolu během akutního stadia onemocnění. Cholesterol totiž lidský organismus získává dvěma způsoby: jednak absorpcí z potravy, jednak jeho syntézou. Cholesterolová absorpce probíhá v tenkém střevě a předpokládá se, že v populaci existuje značný polymorfismus intenzity tohoto procesu. Druhým zdrojem cholesterolu je syntéza de novo, které jsou schopny prakticky všechny tkáně. Nejvýznamnější jsou játra a buňky střeva. Kvantifikovat proces syntézy a/nebo absorpce cholesterolu lze několika způsoby. Jedním z nejčastějších je stanovování koncentrací tzv. necholesterolových sterolů v krevním séru. Plasmatické koncentrace prekurzorů cholesterolové syntézy (lathosterolu, méně často skvalenu) a rostlinných sterolů, též zvaných fytosteroly (sitosterolu a campesterolu), umožňují relativně přesně posoudit intenzitu a změny obou procesů získávání cholesterolu v lidském těle [9].

Soubor pacientů a metody

Výzkum probíhal v rámci pravidelných vyšetření u náhodně vybraných pacientů, kteří byli přijati s akutním interním onemocněním na metabolickou JIP Interní kliniky FNO. Pacienti, kteří byli při vědomí, dali v úvodu písemný souhlas se zařazením do sledování. Zařazeno bylo celkem 60 dospělých nemocných, u kterých se dala předpokládat hospitalizace delší než 7 dní. Současně nebyl žádný z nich od přijetí krmen kuchyňskou stravou a byli tedy plně závislí na umělé výživě po celou dobu sledování (parenterálně: OliClinomel, Baxter; enterálně: Peptisorb nebo Nutrison standard, Nutricia). Do výzkumu nebyli zařazeni pacienti s jinou než interní diagnózou a ti nemocní, u kterých byla během sledovaného období vysoká pravděpodobnost, že mohou podstoupit akutní chirurgický výkon. Tím by se totiž mohl významně ovlivnit přirozený vývoj nemoci včetně průvodních metabolických změn. Osm pacientů bylo během sledování napojeno na umělou plicní ventilaci, jedenáct dostávalo během sledování vazopresorickou farmakologickou podporu. Mužů bylo 28 a žen 32. Průměrný věk sledovaného souboru byl 46 let. Všichni nemocní sledování ukončili. Základní charakteristiku celého souboru shrnují tabulky 1 a 2.

Bez ohledu na charakter onemocnění a závažnost stavu při přijetí byly u těchto pacientů v rámci běžných a plánovaných odběrů stanoveny základní parametry lipidového metabolismu: celkový cholesterol (tCH), LDL cholesterol (LDL) a HDL cholesterol (HDL). Odběry výzkumného projektu byly odebírány 3. a 7. den od přijetí. Kromě výše uvedených lipidových parametrů byly získávány vzorky krve pro stanovení hladin necholesterolových sterolů, které měly charakterizovat oba základní procesy získávání cholesterolu – syntézu prostřednictvím hladiny lathosterolu a skvalenu, absorpci hladinami sitosterolu a campesterolu. Odebrané vzorky krve s EDTA byly centrifugovány a získaná EDTA-plasma byla následně zmražena a uskladněna při teplotě -80 °C. Zmražené vzorky byly postupně transportovány do laboratoří Kliniky gerontologické a metabolické ve Fakultní nemocnici v Hradci Králové, kde byly stanovovány hladiny skvalenu, lathosterolu, sitosterolu a campesterolu.

Hladiny celkového cholesterolu, LDL a HDL cholesterolu byly stanovovány enzymaticky (Olympus AU 2700, Japonsko). Hladiny skvalenu, lathosterolu, sitosterolu a campesterolu byly stanovovány plynovou chromatografií a hmotnostní spektrometrií (Turbo mass, Perkin-Elmer, Wellesley, USA). Výsledky byly srovnány s kontrolním souborem 100 dobrovolných dárců krve. Data byla zpracována pomocí statistického softwaru Sigma-stat 3.1. Výsledky byly hodnoceny metodou analýzy rozptylu (ANOVA) a výsledky jednotlivých skupin srovnávány Dunnovou metodou. Rozdíl byl považován za signifikantní, pokud byla hodnota p < 0,05. Výsledky v tabulkách jsou prezentovány jako medián (25–75 %).

Výsledky

Při statistickém hodnocení souboru (n = 60 ) byly detekovány signifikantní změny v plasmatických koncentracích jak základních ukazatelů lipidového metabolismu, tak necholesterolových sterolů.

Ve sledovaném souboru pacientů byly v úvodu opakovaně detekovány snížené hodnoty celkového cholesterolu, LDL i HDL cholesterolu. Minima dosahovaly 3. den po přijetí, s následným vzestupem při kontrole 7. den. Změny naměřených sérových koncentrací základních lipidových ukazatelů a vyjádření statistické významnosti shrnuje tabulka 3.

Celkový cholesterol

Ve sledované skupině byly sérové koncentrace t-CH při přijetí, 3. i 7. den ve srovnání s kontrolní skupinou snížené, a to statisticky významně (p < 0,001). Hodnota 3. den byla nejnižší.

LDL a HDL cholesterol

Pro tyto sledované veličiny nebyla dostupná kontrolní skupina. Přesto byly hodnoty obou ukazatelů snížené, s nejnižší hodnotou 3. den. Uvnitř sledované skupiny byly však detekovány statisticky významné změny (p < 0,05) při srovnání nejnižší a nejvyšší sérové koncentrace LDL-CH. U HDL-CH jsme signifikantní odlišnosti při stejném srovnání uvnitř skupiny nezaznamenali (graf 1).

Necholesterolové steroly

Ve sledovaném souboru pacientů byly detekovány při srovnání s kontrolní skupinou vyšší hodnoty skvalenu (SQ) a nižší hladiny lathosterolu (LTH) a campesterolu (CAM). Koncentrace sitosterolu (SIT) se pohybovaly na úrovní kontrolní skupiny. Naměřené hodnoty necholesterolových sterolů a vyjádření statistické významnosti ukazuje tabulka 4.

Skvalen

Sérové koncentrace SQ byly vyšší než v kontrolním souboru a navzájem se od sebe významně nelišily. Srovnání naměřených hodnot s kontrolní skupinou bylo ale statististicky významné (p < 0,05).

Lathosterol

Hodnoty LTH byly snížené, přitom byl pokles 3. den po přijetí větší než při kontrole 7. den. Porovnání s kontrolní skupinou verifikovalo signifikantní změny v obou sledovaných termínech (p < 0,001).

Sitosterol

Ve sledovaném souboru pacientů se hodnoty SIT pohybovaly na úrovni kontrol a nebyly při srovnání s kontrolním souborem detekovány signifikantní změny. Hodnoty se v obou vyšetřovaných termínech, 3. a 7. den, významněji nelišily.

Campesterol

Ve sledovaném souboru pacientů byly detekovány signifikantní změny při srovnání hodnot CAM s kontrolní skupinou v obou vyšetřených termínech (p < 0,001). Naměřené koncentrace byly nižší než u kontrol. Přitom hodnota 3. den byla nižší než 7. den, ale rozdíl nebyl významný.

Diskuse

První zmínky o metabolických změnách u akutně nemocných pacientů, zejména v oblasti proteokatabolismu, sahají až do první poloviny 20. století. V následujících letech bylo popsáno mnoho dalších metabolických abnormalit, které se u těchto nemocných objevovaly. Patří mezi ně také hypocholesterolémie. Cholesterol je aktuálně uznáván jako reaktant akutní fáze a bylo prokázáno, že snížená koncentrace cholesterolu je během kritického stavu spojena s horší prognózou těchto nemocných [2]. Publikovaná data se opírají o průkaz delší doby hospitalizace, delší doby umělé plicní ventilace a vyššího počtu septických komplikací [10]. Současně byla u těchto pacientů prokázána zvýšená mortalita [11].

Cílem naší práce bylo zjistit, zda je fenomén hypocholesterolémie přítomen také u akutně nemocných pacientů, kteří jsou přijímáni k léčbě na interní metabolickou JIP. V konkrétních podmínkách struktury nemocných, kteří jsou přijímáni na naši JIP, jsou to pacienti s diagnózami kardiorespiračními, gastroenterologickými, nefrologickými, hepatologickými nebo nemocní intoxikovaní různými drogami. Nezřídka jsou to také chirurgičtí pacienti nebo nemocní se sepsí s multiorgánovou dysfunkcí. Variabilitu diagnóz ostatně dokazuje náš soubor pacientů (viz tab. 1). Výběr pacientů pro naše sledování byl velmi jednoduchý. Chtěli jsme sledovat nemocné s akutní interní diagnózou, kteří splňovali pouze kritérium, že naše týdenní sledování dokončí a že nebudou přijímat jinou než arteficiální výživu. Vyloučili jsme pouze pacienty, u kterých se předpokládal chirurgické výkon v době probíhajícího sledování. Ten by totiž představoval další významný negativním vliv na cholesterolový metabolismu a přerušil by přirozenou kontinuitu nemoci, pro kterou byli naši nemocní přijati a léčeni. Navzdory velké nehomogenitě souboru byly přesto prokázány významné abnormality v cholesterolovém metabolismu. Naše výsledky ukazují, že u sledovaného souboru nemocných byly hladiny celkového cholesterolu signifikantně sníženy. Přitom 3. den byla hodnota nejnižší. Stejný nález včetně dynamiky změn byl detekován také u HDL a LDL cholesterolu. Pro tyto parametry jsme neměli kontrolní skupinu, ale srovnání nejnižší hodnoty LDL s nejvyšší přineslo statisticky významný rozdíl. Lze tedy říct, že hodnoty celkového, LDL i HDL cholesterolu jsou u pacientů přijatých pro akutní onemocnění na JIP interního typu významně sníženy, a to i v případě, že nebyla určena prakticky žádná kritéria pro selekci sledovaného souboru.

Předpokládáme, že na etiologii hypocholesterolémie u našich nemocných se ve větší či menší míře podílely všechny výše uvedené příčiny. Jejich přesný rozbor by však vyžadoval homogenní a hlavně větší, statisticky významný soubor jednotlivě zastoupených diagnóz. Přesto se domníváme, že stěžejní roli v alteraci cholesterolového metabolismu v našem souboru sehrál negativní vliv systémové zánětlivé reakce, protože u většiny pacientů dominovala zánětlivá povaha onemocnění. Přehledně popsal tuto vzájemnou souvislost Hudgins et al. [12]. Prokázal, že u zdravých dobrovolníků dochází po jedné intravenózní dávce endotoxinu k úvodnímu vyplavení cytokinů, kortizolu a katecholaminů a po něm následují rapidní změny v metabolismu lipidů včetně hypocholesterolémie.

Vztah lipidů (lipoproteinů) k zánětlivé reakci je však intenzivně sledován i z opačného pohledu. Byly totiž publikovány první experimentální i klinické práce, dokumentující příznivý vliv lipoproteinů na průběh systémové zánětlivé reakce [13, 14]. Lipoproteiny, zejména HDL, jsou transportním médiem pro přenos a neutralizaci endotoxinu a bakteriálních lipopolysacharidů [15, 16]. Vazba komplexu lipopolysacharid (LPS)-lipopolysacharid binding protein (LBP) na CD14 receptor povrchu buněk monocytomakrofágového systému spouští produkci a uvolňování zánětlivých mediátorů jako TNF-alfa nebo interleukinů 1 a 6. Naopak vazba LPS, zejména na HDL, redukuje intenzitu uvolňovaných mediátorů. V současné době se ví, že pozitivní vliv HDL lipoproteinů na systémovou zánětlivou reakci je zprostředkován také dalšími aktivitami. Například schopností tlumit aktivaci a translokaci nukleárního faktoru κB (NF-κB) a aktivačního proteinu 1 (AP1), které jsou indukovány tumor-necrosis faktorem α (TNF-α). Současně ovlivňuje expresi endoteliálních adhesivních molekul a má vliv na aktivaci endoteliální NO-syntázy (eNOS). Zjištění, že během kritického stavu je hladina lipoproteinů snížená, je proto významné nejen jako závažný následek působení systémové zánětlivé reakce, ale také z pohledu dalšího poškození imunitních funkcí organismu.

Nízká hladina cholesterolu v krevním séru během akutního stavu je výsledkem nerovnováhy mezi nabídkou a poptávkou po tomto metabolitu. Přesněji řečeno se jako vysvětlení akceptuje neschopnost zvýšit syntézu cholesterolu v souladu s potřebami akutního stavu. To vše je umocňováno stresovým metabolismem, nedostatkem metabolického i energetického substrátu a sekundární malnutricí. Navíc, přísun živin prostřednictvím umělé výživy může znamenat další negativní vliv, protože tyto přípravky cholesterol standardně neobsahují. Zadák et al. už v roce 2002 popsali významné změny v hladinách prekurzorů syntézy cholesterolu u kriticky nemocných pacientů na totální parenterální výživě [17]. Všechny tyto nálezy vedly později ke snaze vyvinout takové přípravky, které by cholesterol obsahovaly a sérové koncentrace optimalizovaly. Druml at al. sice popsali první podání lipidové emulze obohacené o cholesterol a zlepšení utilizace tuků z podávané emulze [18]. Ovlivnění hladin cholesterolu v plasmě však nezaznamenali. V literatuře však existují experimentální práce, které dokumentují zvýšení hladin cholesterolu po podání parenterální nutriční podpory [19]. Vysvětluje se to pravděpodobnou výměnou za cholesterol z membrán červených krvinek a současně indukcí syntézy cholesterolu adekvátním přísunem energetického substrátu. U našeho souboru byl proces syntézy cholesterolu významně změněn. Stanovení plasmatických koncentrací lathosterolu je v současnosti uznávaným ukazatelem cholesterolové syntézy. Jeho hladiny byly během sledování sníženy a srovnání s kontrolní skupinou prokazovalo, že statisticky významně.

V české literatuře se objevuje jako další ukazatel cholesterolové syntézy také skvalen. V práci Bakaláře et al. se uvádí, že pacienti po závažném traumatu mají hladiny skvalenu snížené [20] a autor to dává do souvislosti s alterací zmiňovaného procesu. Nicméně pokles skvalenu byl v jeho práci statisticky nevýznamný. Autoři současně rozvíjejí teorii, že místem, kde dochází k blokádě syntézy cholesterolu, je pravděpodobně skvalensyntetáza. V naší práci byly hladiny skvalenu zvýšené. Je nutno podotknout, že v současnosti již není užívání skvalenu k detekci změn v cholesterolové syntéze uznáváno. Důvodem je fakt, že tato substance se v organismu nachází ve více poolech. Jeho výskyt v játrech, lipoproteinech a zejména v adipocytech nebo v kůži umožňuje jeho uvolňování během stresové reakce. Stává se tak rychlým zdrojem pro syntézu cholesterolu, která, jak bylo uvedeno dříve, je energeticky velmi náročná. Navíc bylo experimentálně zjištěno, že koncentrace skvalenu se syntézou cholesterolu zjištěnou jinými metodami nekoreluje. V souhrnu lze tedy říct, že jeho zvýšené koncentrace dokumentované v naší práci jsou výsledkem jednak porušení procesu cholesterolové syntézy a současně důsledkem vyplavováním skvalenu z tukových zásob během akutní stresové reakce.

Druhý způsob získávání cholesterolu je jeho absorpce z potravy. V naší práci jsme k tomu využili metodu stanovování plasmatických koncentrací fytosterolů. Campesterol i sitosterol se totiž za normálních podmínek dostávají do organismu pouze z diety. Jejich koncentrace v séru jsou pak závislé na jejich obsahu v potravě a dále na účinnosti vstřebávání cholesterolu. U pacientů živených umělou výživou je nutno zdůraznit, že tyto přípravky obsahují fytosteroly ve vysokých koncentracích. Díky využívání rostlinných olejů pro jejich přípravu, nacházíme tyto substance jak v enterálních přípravcích, tak zejména v tukových emulzích, určených pro výživu parenterální. Současně přípravky arteficiální výživy standardně neobsahují cholesterol. Přesto (a právě proto) byly u našich nemocných sledovány poklesy v obou sledovaných parametrech a v souladu s výše uvedeným lze tvrdit, že i proces absorpce cholesterolu byl významně narušen. Hladina campestrolu byla přitom změněna významněji než u sitosterolu. Dáváme to do souvislosti s prokázanou větší korelací campesterolu s cholesterolovou absorpcí a dále s faktem, že výše uvedené tukové emulze, které dostávali naši pacienti, obsahují z fytosterolů hlavně sitosterol. Závislost na umělé výživě tedy hraje významnou úlohu v rozvoji hypocholesterolémie během akutního stavu. Tato skutečnost nastoluje otázku, zda v případě, kdy je v akutním stadiu narušen energeticky náročný proces syntézy, nezajistit zlepšení cholesterolového profilu dodávkou cholesterolu prostřednictvím enterálního přístupu. Podporuje to také fakt, že v české literatuře existuje práce, která dokumentuje příznivý vliv enterální výživy na zvýšení hladin HDL [21].

Závěr

V minulých dekádách byla hypocholesterolémie popsána u mnoha konkrétních diagnóz v oblasti péče o kriticky nemocné. Naše výsledky potvrzují, že také u pacientů s akutními interními chorobami dochází k významné alteraci metabolismu cholesterolu. Současně bylo detekováno narušení obou procesů jeho získávání. V souladu s literárními prameny je stanovování sérových koncentrací lathosterolu jedním z nejcitlivějších ukazatelů změn v syntéze cholesterolu a díky tomu byla prokázána porucha tohoto procesu také v průběhu našeho sledování. Využitím metody stanovení hladiny fytosterolů v krevní plasmě jsme navíc potvrdili narušení procesu absorpce, které způsobila nepřítomnost tohoto metabolitu v přípravcích umělé výživy. Diskutabilní zůstává využití hladin skvalenu k hodnocení cholesterolové syntézy. Jeho využívání v tomto případě není – bez znalosti stupně jeho uvolňování z jednotlivých zásobních poolů během akutní stresové reakce – doporučováno.

Podporováno grantem IGA MZ číslo: NR 7854-3.

Došlo 6. 10. 2008.

Přijato 20. 1. 2009.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Vladimír Hrabovský

Metabolická JIP interní kliniky

Fakultní nemocnice Ostrava

17. listopadu 1790

708 52 Ostrava-Poruba

e-mail: vladimir.hrabovsky@fnspo.cz