Metabolická odpověď na trauma (popsaná poprvé Cuthbertsonem v roce 1942) je klasicky dělena s ohledem na tepelnou produkci a spotřebu kyslíku do dvou fází:

fáze deprese metabolismu spojená s poklesem tělesné teploty a spotřeby kyslíku.
fáze zvýšení metabolismu provázená zvýšením tělesné teploty a spotřeby kyslíku.

Rozdíly mezi fází deprese a fází zvýšení metabolismu jsou následující (↑ = zvýšení, ↓ = snížení, N = normální):

Parametr	Fáze deprese metabolismu	Fáze zvýšení metabolismu
spotřeba O2	↓	↑
tělesná teplota	↓	↑
srdeční výdej	↓	↑
laktát	↑	N
glykémie	↑	↑N
glukoneogeneze	N	↑
NEMK	↑	↑N
inzulinémie	↓	↑N
glukagon	↑	↑
katecholaminy	↑	↑N

Trvání obou fází celkem překlenuje období 7 - 10 dnů po traumatu typu středně těžké plánované operaci (např. resekce žaludku typu Billroth I). Metabolická odpověď se po traumatu postupně aktivizuje, dosahuje vrcholu za 48 - 72 hodin a pak 3 - 4 dny ustupuje Začínají převažovat anabolické děje následované později doplněním tukových reserv.

Děje intermediárního metabolismu po operaci i po traumatu jiného druhu jsou analogické. Jsou však plynulé rozdíly v kvantitě a kvalitě metabolické odpovědi v závislosti na tíži a trvání hyperkatabolického stavu. Ten může přetrvávat u těžkých traumat, infekčních komplikací nebo když stav vyžaduje opakované operační výkony. Postupně se vyvíjí víceorgánové dysfunkce (MODS), která může přejít ve víceorgánové selhání (MOF), resp. víceorgánové a systémové selhání (MOSF). Prognóza se stává fatální a nemocného nelze už ani účinně metabolicky podporovat.

Zvýšení teploty o 1 - 2 °C je součástí metabolické odpovědi na trauma. Je to výsledek změny termoregulace v mozku. Vyvíjejí se metabolické příznaky, jejichž stupeň je úměrný tíži traumatu. Metabolická odpověď na trauma je odstupňovaná podle rozsahu poraněných, ischemických a nekrotických tkání. Laboratorní obraz je zpravidla modifikován léčebnými postupy.

Mediátory metabolické odpovědi na trauma

Spojení mezi traumatem a vývojem změn provázejících MOT zajišťuje systém mediátorů, který má tři hlavní složky:

centrální nervový systém: jakmile aferentní nervové signály z místa traumatu či operace dosáhnou hypotalamu, zahajují reakci na stres. Přes vegetativní centra v mezimozku je vyvolán velký počet nervových a humorálních reakcí.
makroendokrinní systém: dochází ke komplexním změnám ve funkci endokrinních systémů. Změny jejich aktivity se liší z hlediska kvantity i délky trvání (údaje v následující tabulce).
mikroendokrinní (buněčný) mediátorový systém: tento velice komplexní systém mediátorových sítí je společný stavům po traumatech, operacích, i stavům infekčním. Uplatňuje se aktivace endotelu i komplexních kaskád cytokinů. Změny mediátorů ve svých důsledcích vedou k rozsáhlým změnám metabolismu lipidů, glukózy i bílkovin. Při přetrvávání hyperkatabolických stavů jsou následkem jejich aktivace i MODS a MOF.

Endokrinní změny při metabolické odpovědi na trauma (↑ = zvýšení, ↓ = snížení)

Endokrinní orgán a hormon			Změna v plazmě nebo moči
Hypofýza	přední lalok	ACTH	↑ během několika hodin
		STH	↑ jen během operace (8 – 10 krát)
		FSH	↓
		LTH	↓
	zadní lalok	ADH	↑ plazma i moč (24 - 48 hodin)
Nadledviny	kůra	kortizol	↑ rychle, přetrvává (2 – 5 krát)
		17-hydroxysteroidy	↑ 3 - 4 dny v moči
		aldosteron	↑ koreluje s kortizolem
	dřeň	epinefrin	↑ 1 - 4 dny (10 krát)
	dřeň	norepinefrin	↑ významnější než epinefrin
Pankreas		inzulin	↓ ve fázi deprese metabolismu ↑ ve fázi zvýšení metabolismu
Pankreas		glukagon	↑ 2 - 4 dny
Tyroidea		tyroxin (T4)	nemění se
		trijodtyronin (T3)	↓
		reverzní T3	↑

Změny v metabolismu vody a iontů

Stresové podněty a krvácení rychle navozují komplexní neurohumorální odpověď organismu, jejímž výsledkem je renální vasokonstrikce, snížení průtoku plazmy ledvinami, pokles glomerulární filtrace a diurézy. Retence Na⁺ a vody je maximální první a druhý den, dle tíže traumatu může ale přetrvávat 4 - 7 dní. Protože je retence vody výraznější, bývá výsledkem hyponatrémie. Tato retence může recidivovat při různých komplikacích (např. při akutním respiračním nebo renálním selhání). Vodní hospodářství ovlivňují i abnormální ztráty vody v pooperačních stavech, ať už jde o ztráty zevní (krvácení rannou plochou či z trávícího traktu), vnitřní přesuny mezi extracelulární a intracelulární tekutinou, ukládání do otoků (popáleniny, zhmožděné oblasti) nebo o akumulaci v transcelulárním a ve třetím prostoru (pleurální výpotky, ascites, ileózní tekutina).

Při větší ztrátě krve se uplatní kompenzační přesun vody a iontů z ICT do ECT a tím i plazmy. Dochází k mírné diluci albuminu a hematokritu. V pokročilých katabolických stavech naopak Na⁺ a voda vstupuje do buněk a při současném přívodu náhradních koloidních roztoků a manitolu dochází pak snadno k hyponatrémii přesunem vody z ICT do ECT, respektive do oběhu.

Kalémie se může v den operace nevýrazně zvýšit. Dochází k uvolňování K⁺ z buněk, vrchol bývá za 8 hodin po operaci. Místo K⁺ vstupuje do buněk Na⁺ a H⁺, pH ICT klesá. Tyto změny byly zjištěny v oblasti rány i distálně od ní. Navíc se K⁺ uvolňuje při katabolismu z tělesných bílkovin a glykogenu. Při zachované diuréze se to ale dalším vzestupem kalémie neprojeví. Při vícedenním sledování v pooperačním období je naopak tendence k postupnému snižování plazmatického K⁺, které ale zůstává v referenčních mezích. Negativní bilance K⁺ vrcholí za 2 - 4 dny a perzistuje 5 - 7 dní.

Acidobazická rovnováha

Po operaci a traumatu se lze setkat s různými poruchami acidobazické rovnováhy.

Metabolická acidóza se může vyvinout při rozsáhlých traumatech, při neodkladné resuscitaci, u diabetiků, při komplikující hypoxii, sepsi a renální insuficienci.

Respirační acidózou jsou ohroženi zejména starší nemocní s chronickým bronchopulmonálním onemocněním. Porucha se může vyvinout jako časná (vliv anestezie, opiátů, bolest v ráně při dýchání) nebo pozdní (úbytek síly dýchacího svalstva, srdeční nedostatečnost, edem plic, pleurální výpotky, pneumotorax).

Metabolická alkalóza není pro bezprostřední pooperační období typická, ale může se vyvinout během několika dnů a její frekvence se při komplikovaném pooperačním průběhu zvyšuje. Příčinami jsou masivní krevní náhrady, ztráty kalia, hyperaldosteronismus, ztráty žaludeční šťávy a podání diuretik.

Respirační alkalóza provází nástup hypoxie v celém organismu (při dehydrataci, anemii, srdeční dekompenzaci). Může jít také o časnou známku mikroembolizace do plic. Trauma, počínající šok i sepse, představují mocné podněty k hyperventilaci. Příčinou poruchy může být také místní hypoxie dechového centra při úrazech hlavy.

Pokud se současně uplatní více příčin acidobazických poruch, odpovídá výsledný nález acidobazické rovnováhy součtu jejich vlivů, resp. protikladnému působení. K správné diagnóze potřebujeme anamnézu a hodnocení iontových systémů ve vztahu k acidobazické rovnováze.

Metabolismus glukózy

Hyperglykémie je po traumatu pravidelným nálezem. Ve fázi deplece metabolismu je úměrná stresu, oxidace glukózy ve tkáních je snížená a její produkce lehce stoupá. Ve fázi zvýšení metabolismu je inzulinémie v referenčních mezích až zvýšená, hyperglykémie ale přetrvává. Je snížená senzitivita na inzulin a zvýšená glukoneogeneze v játrech. Jejími substráty jsou laktát, pyruvát, glycerol a aminokyseliny uvolněné z periferních tkání. Utilizace glukózy tkáněmi se podle některých prací až zdvojnásobuje. Na rozdíl od fyziologické situace se ale její větší podíl metabolisuje jen k pyruvátu. Příčinou je blok enzymatické aktivity, která jinak umožňuje přeměnu pyruvátu na acetyl-CoA a jeho vstup do citrátového cyklu. K této situaci dochází především v oblasti rány, v leukocytech a v erytrocytech. Hromadící se pyruvát je částečně měněn v laktát (glukoneogeneza) a částečně se mění v alanin vazbou aminoskupin uvolněných při katabolismu bílkovin ze svalu.

Glukoneogeneza je u těžkého traumatu vysoká (nad 300 g nově tvoření glukózy za den). Potřeba glukózy se nemění v CNS (kolem 110 g/den), zdvojnásobuje se v ledvinách (na hodnoty kolem 75 g/den). Vysoká potřeba je v oblasti rány, v leukocytech a erytrocytech (kolem 120-140 g/den). Glukoneogenezu nelze na rozdíl od zdravých osob nalačno potlačit přívodem glukózy, nýbrž pouze snížit. Všechny příčiny necitlivosti na inzulin nejsou jasné, ale je souvislost s antagonisticky působícími hormony, epinefrinem a glukokortikoidy.

Metabolismus bílkovin

Typická pro metabolickou odpověď na trauma je zvýšená ztráta dusíku močí a negativní dusíková bilance. Hodnota této bilance záleží na poměru mezi syntézou a katabolismem. U lidí s normální nutricí dochází při klidu na lůžku, stejně jako u plánovaně operovaných, k poklesu syntézy. Těžší trauma a sepse vedou naopak k významnému katabolismu, ale také ke zvýšení syntézy (bílkoviny akutní fáze, leukocyty, hojení ran). Ta je ovšem relativně menší, než katabolismus. Po středně těžké operaci (např. resekci žaludku) se denní ztráty dusíku pohybují kolem 10 g. Při popáleninovém traumatu, v sepsi a zvláště po denervaci (míšní léze) mohou dosáhnout kolem 30 g a více. Mladí zdraví muži s dobře vyvinutou muskulaturou ztrácejí nejvíce. Ženy mívají ztráty asi o 1/3 menší než muži. Ztráty se dějí především na úkor svalových bílkovin, ale zejména zpočátku jsou ohroženy i bílkoviny s kratšími poločasy, především bílkoviny střevní sliznice a jater. Jsou postiženy i faktory komplementu a transportní bílkoviny plasmy (prealbumin, transferin). Uvolňování aminokyselin ze svalů končetin traumatických nemocných je 3 – 4 krát vyšší než u zdravých osob. Jde především o vylučování alaninu a glutaminu. Ty tvoří dohromady asi 6 % aminokyselin svalových bílkovin, ale na celkovém uvolňovaném množství aminokyselin se podílejí, v závislosti na míře katabolismu, až 50 - 60 %. Naopak analogický podíl aminokyselin s větveným řetězcem (valin, leucin, isoleucin) klesá z 15 % na 6 %.

Důvodem je, že zmíněné tři aminokyseliny jsou jediné, které se přímo ve svalu po deaminaci mění na ketokyseliny, které vstupují do velkého Krebsova cyklu a následný metabolismus zakončený dýchacím řetězcem umožňuje jejich energetické využití. Jejich aminoskupiny jsou předávány na pyruvát a oxoglutarát za vzniku alaninu, glutamátu a z něj glutaminu. Ty jsou po vyplavení do oběhu dále metabolizovány. Alanin slouží glukoneogeneze, glutamin je energetickým zdrojem pro enterocyty. Ovlivňuje příznivě obsah DNA a proteosyntézu ve střevní mukóze, brání její atrofii a poklesu hmotnosti střeva. Je využíván i dalšími metabolicky vysoce aktivními buňkami, jako jsou tubulární buňky v ledvinách.

Popsané děje se fyziologicky uplatňují již při lačnění a hladovění, jsou vystupňovány u traumat a polytraumat a nabývají hrozivých rozměrů v sepsi – viz dále. Pro pacienty v malnutrici a kachektické znamená i relativně méně negativní dusíková bilance vzhledem k redukovanému množství tělesných bílkovin kritické ztráty proteinů.

Zvláštní pozornost zasluhuje v souvislosti s metabolismem bílkovin albumin. Jeho zásoba v těle je 4 - 5 g/kg, tj. asi 280 - 350 g celkem. Za fyziologických okolností je ho větší část (60 - 70 %) uložena extravaskulárně, zejména v kůži (15 - 30 %) a ve svalech (15 %). Při akutním katabolismu se přesunuje z oběhu do intersticia. Zatímco produkce albuminu se děje výlučně v játrech, je katabolizován ve více orgánech (gastrointestinální trakt, ledviny, játra, snad i periferní tkáně). Také u albuminu jsou změny po lehkém a středně těžkém traumatu v souvislosti především s poklesem syntézy, u těžkého traumatu se zvyšuje jeho katabolismus. Typické změny plasmatických bílkovin k nimž dochází v průběhu metabolické odpovědi na trauma jsou v následující tabulce

Změny plazmatických bílkovin při metabolické odpovědi na trauma

Frakce	Bílkovina	Změna – den dosažení
Frakce	Bílkovina	maxima	minima
-	prealbumin		3
alfa-1-globulin	alfa-1-kyselý glykoprotein	3
alfa-1-globulin	a-1-lipoprotein	3
alfa-2-globulin	ceruloplasmin	3 - 9
alfa-2-globulin	haptoglobin	3
beta-globulin	transferin		3 - 6
beta-globulin	beta-lipoprotein		3 - 9
gama-globulin	CRP	1 - 2
gama-globulin	fibrinogen	1 - 12

Metabolismus tuků

Tuky se významně podílejí na krytí potřeb energie po traumatu. Mezi 75 - 90% potřeb energie po traumatu je kryto tuky, 10 – 25 % bílkovinami. Při stoupajícím stresu a v sepsi se podíl bílkovin zvyšuje. Při nekomplikovaném traumatu se zvyšuje mobilizace triacylglycerolů v tukové tkáni. Lipolýzu v buňkách tukové tkáně umožňuje lipáza senzitivní na hormony. Její aktivita je kontrolována pomocí cAMP. Kontakt katecholaminů s β-receptory vede ke zvýšení syntézy cAMP. Dalším významným katabolickým enzymem je lipoproteinová lipáza, vázaná na povrchu endoteliálních buněk v tukové tkáni a ve svalstvu. Do oběhu je vyplavována po podání heparinu. Štěpí neutrální tuky na volné mastné kyseliny a monoacylglycerol. Štěpné produkty jsou přijímány buňkami svalstva i tukové tkáně a slouží k oxidaci i k nové syntéze tuků. Glycerol je v játrech užíván ke glukoneogeneze.

V plazmě po traumatu stoupají neesterifikované mastné kyseliny (NEMK) a glycerol, zatímco triacylglyceroly během 24 – 48 hodin klesají, stejně jako cholesterol. Ketóza, alespoň výraznější, se nevyvíjí. Při přívodu glukózy lipolýza jen nepatrně klesá. Lipogeneze je samozřejmě snížená.

Možnosti ovlivnění metabolické odpovědi na trauma

Metabolickou odpověď na trauma lze ovlivnit

omezením oligurické fáze adekvátním zavodněním již v přípravě operace,
snížením negativity dusíkové bilance, které je dosahováno již přívodem samotné glukózy; na základě vlivu na syntézu viscerálních bílkovin má ale přednost přívod glukózy a aminokyselin ať již cestou parenterální nebo enterální. Glykemie by neměla překročit 10 mmol/l i za cenu přídavku exogenního inzulinu. Infúze glukózy nemá být provázena zvýšením plazmatické koncentrace laktátu,
zmenšením intenzity traumatického stresu (tišení bolesti, svodné blokády po operacích v dolní polovině břicha)

Literatura

Zadák, Z.: Výživa v intenzivní péči, Grada, Praha, 2002

Další informace

Klinická biochemie v intenzivní péči

Sepse

Syndromy MODS/MOF/MOFS

Syndromy ALI/ARDS

Antonín Kazda