Arginine en stikstofmonoxide (NO) metabolisme in sepsis: L-citrulline enterale supplementatie voor de normalisatie van het Arginine-No metabolisme.

Sepsis kan gedefinieerd worden als een uitgebreide systemische respons op een
infectie die kan leiden tot een verstoring van de orgaanfucnties, maw Multi
Orgaan Falen (MOF).
De mortaliteit van patienten met sepsis varieert tussen de 40-70% en worden
voor een groot deel bepaald door de mate van orgaan falen.
Tijdens sepsis wordt de stikstofmono-oxide (NO) synthese onderdrukt, waardoor
een verminderde microcirculatie en orgaan disfunctie optreedt. De oorzaak van
deze verminderde NO productie is een inadequaat arginine metabolisme, aangezien
arginine levels verlaagd zijn in sepsis.
Recente resultaten laten zien dat arginine de novo synthese (citrulline omgezet
in arginine) het tekort aan arginine bij patienten met ernstige sepsis niet
kunnen compenseren en dat te lage citrulline plasma concentraties hieraan ten
grondslag liggen.
Afgenomen arginine de novo synthese, door een tekort aan NO productie, kan
leiden tot deze afgenomen orgaan perfusie.
Een mogelijke optie voor het verbeteren van de orgaan perfusie, is door de NO
synthese te verhogen, via een verbetering van de arginine de novo synthese
(door supplementatie van L-citrulline). aangezien de patienten kampen met te
lage citrulline plasma concentraties, is normalisatie van deze concentraties
doormiddel van suppletie noodzakelijk.

Primair doel: De stimulerende effecten van langdurige (8h) enterale
L-citrulline toediening op de normalisatie van het Arginine-No metabolisme te
bestuderen.

Tweede doel: De stimulerende effecten van langdurige (8h) enterale L-citrulline
toediening op de microcirculatie, de systemische hemodynamiek, de orgaan
functie en de disease severity scores te bestuderen.


Onderzoeksvraagstellingen:
1. Wat zijn de effecten van langdurige toediening (8h) van L-citrulline op het
arginine de novo stikstofmono oxide metabolisme van het gehele lichaam in
septische patienten door normalisatie van de citrulline concentraties.
2. Verbetert langdurige toediening van L-citrulline de microcirculatie, de
vasculaire reactiviteit en de permeabiliteit in sepsis.
3. Resulteert langdurige L-citrulline suppletie in verbeterde orgaan functie en
disease scores?

Hypothese:
NO synthese is onderdrukt gedurende sepsis ten gevolge van een tekort aan
arginine de novo synthese en kan zo mogelijk bijdragen aan een afgenomen
microcirculatie en orgaan disfunctie.
Toediening van L-citrulline in septische patienten zorgt voor een normalisatie
van het citrulline plasma level en een stijging in de NO productie zonder dat
de arginase activiteit omhoog gaat en verbetert op deze manier de orgaan
functie en de microcirculatie.

Een Open Label voedingssupplementatie studie.
Duur: 2 jaar.
Setting: Intensive Care Units Maastricht Universitair Medisch Centrum (MUMC+)

Onderzoeksopzet:
In het onderzoek zullen 48 patienten deelnemen met een ernstige sepsis of
septische shock, waarin de invloeden gedurende 8 uur van enterale toegediende
L-citrulline op de normlaisatie van het citrulline plasma level en de
Stikstof-mono-oxide productie van het hele lichaam, het arginine de novo
metabolisme, de arginase activiteit en de invloed op de microcirculatie
onderzocht worden.
De L-citrulline dosering (1.8 micromol.kg-1.min-1) is gebaseerd op:
1) de gebruikte dosering in de arginine suppletie studie
2) de gebruikte dosering in een varkenstudie, en
3) een vergelijkbare stijging van plasma citrulline met immunonutritie.
Het experiment duurt een dag en is ontworpen als een open label
voedingssuppletie studie.
L-alanine (isocalorische dosering, 3.6 micromol.kg-1.min-1) zal als
alternatieve aminozuur voedingssuppletie gebruikt worden tijdens de studie,
gebaseerd op eerdere ervaringen met gezonde proefpersonen en eerdere
varkensstudies uit ons laboratorium. Voor een alternatieve infusie is gekozen
om op deze manier de proefpersonen van een isocalorische energie opname te
voorzien.
Gedurende deze studieperiode, zal het metabolisme op 2 tijdspunten gemeten
worden (T0 (=baseline), T8h), gebruik makend van een 2 x 2h stabiel isotopen
protocol.
Orgaanfuncties zullen gemonitord worden met reguliere intervallen en de
microcirculatie testen zullen geduren de studie periode uit gevoerd worden.

8 uur voedingssupletie van L-citrulline-HCl (dose 1.8 micromol.kg-1.min-1) continu enteraal (jejunum catheter) tesamen met standaard enterale voeding. L-alanine-HCl (isocaloric dose: 3.6 micromol.kg-1.min-1) wordt gebruikt als alternatief aminozuur.

Over het algemeen werden er geen bijwerkingen gezien, met betrekking tot
hemodynamiek of plasma electrolyten, bij L-arginine infusie (MEC 03-139). Bij
de L-citrulline toediening worden ook geen bijwerkingen verwacht. L-alanine is
een aminozuur en vertoonde ook geen eerdere bijwerkingen in patienten of
dierstudies (MEC 02-010).
Bloedafname zal zo beperkt mogelijk buiten de routinematige afname op de ICU
gedaan worden. Gedurende de studie zullen 10 ml bloedmonsters afgenomen worden
op reguliere tijdstippen voor verdere analyse (115ml in totaal). de bloedafname
zal gebeuren via een bestaande arterielijn, die patienten standaard bij hun
verblijf op de IC krijgen. De gastrometrie katheter zal in plaats van de gewone
maagsonde gegeven worden. Tevens zal gedurende de standaard plaatsing van een
voedingscatheter in het jejunum microscipische opnames van het jejunum gemaakt
worden.
Alle andere metingen zijn niet invasieve metingen en compleet onschadelijk.
Bijwerkingen zullen intensief gecontroleerd worden gedurende de studie, door
contstante hemodynamische bewaking. veranderingen in de toestand van de patient
zullen volgens de gewone behandelingsnormen behanded worden. het protocol zal
niet interfereren met de verzorging of de behandeling van de patient, indien er
enige noodzaak is tot een chirugische interventie of andere behandeling, zullen
de metingen tijdelijk opgeschort worden, om later opnieuw te hervatten. Er zijn
geen voordelen voor de individuele patient in deze studie te verwachten.