Einfluss einer antiinfektiven Therapie mit Meropenem auf flüchtige organische Verbindun-gen in der Ausatemluft während polymikrobieller Sepsis bei der Ratte

Abstract

Das Krankheitsbild der Sepsis stellt derzeit die häufigste Todesursache auf nicht kardiologi-schen Intensivstationen dar. Ursachen sind neben Viren und Pilzen vor allem bakterielle In-fektionen. Diese führen zu einer körpereigenen generalisierten Entzündungsreaktion mit der Folge einer Veränderung der Makrozirkulation, wie auch der Mikrozirkulation, welche nicht selten zu einem Multiorganversagen führen können. Steigende Erkrankungszahlen bei gleichbleibend hoher Letalität lassen das Krankheitsbild unter gesundheitsökonomischen Gesichtspunkten zunehmend bedeutungsvoll erscheinen. Von hoher Relevanz für das Über-leben der Patienten ist eine frühzeitige Diagnose und antiinfektive Therapie. Diese erfolgt, trotz modernster Labor- und mikrobiologischer Nachweisverfahren, aufgrund unspezifischer allgemeiner Symptome häufig sehr spät. Neue zusätzliche Diagnoseverfahren könnten die-sem Missstand entgegenwirken. Mithilfe der Ionenmobilitätsspektrometrie ist es zwischenzeitlich möglich flüchtige organi-sche Verbindungen in der Atemluft verschiedener Individuen nachzuweisen. Eine veränderte Zusammensetzung dieser flüchtigen organischen Verbindungen in der Ausa-temluft, auch Exhalom genannt, kann wichtige Informationen über den Zustand des Orga-nismus geben und sogar auf verschiedenste Krankheiten hinweisen. Dies konnte in der Ver-gangenheit z.B. für die Tuberkulose, das Bronchialkarzinom und für verschiedene Infektionen mit Bakterien und Pilzen gezeigt werden. Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass die Applikation des Antibiotikums Meropenem zu einer Veränderung des Exhaloms bei der Ratte führt. Wurde eine polymikrobielle Sepsis mit-tels Coecum Ligatur und Inzision induziert, konnte anhand der veränderten Atemluftsignale von 1-Propanol, 3-Pentanon, Aceton, Butanal, Acetophenon, Cyclohexanon und 1,2-Butandiol zwischen septischen und ,,gesunden“ Tieren unterschieden werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass mittels der Ionenmobilitätsspektrometrie eine Unterscheidung zwischen septischen und scheinoperierten Tieren nach einer Antibiotikagabe mit Merope-nem möglich ist. Obwohl der Ursprung der meisten Analyten noch unbekannt ist, könnte die Atemluftanalyse mittels Ionenmobilitätsspektrometrie einen wertvollen Baustein zwischen Diagnose und Therapie der Sepsis darstellen.

Sepsis is currently the most frequent cause of death in non-cardiac intensive care units. Causes are, in addition to viruses and fungi, mainly bacterial infections which lead to a systemic inflammatory response, consequently changing the macrocirculation as well as the microcirculation, which also often leads to multi-organ failure. Rising disease numbers with a consistently high lethality make the disease sepsis also important from a health-economic point of view. Early diagnosis and anti-infective therapy is of crucial importance for the sur-vival of the patients. Yet, despite the latest laboratory and microbiological detection meth-ods, this is often greatly delayed due to non-specific general symptoms. New supportive di-agnostic procedures could counteract this maladministration. By using Ion-Mobility Spectrometry, a non-invasive and affordable method for breath analysis, it is now possible to detect volatile organic compounds in the respiratory air of dif-ferent individuals in many research areas. A modified composition of these volatile organic compounds in the exhaled air, also called exhalome, can give important information about the condition of the organism and even point out various diseases. This has been shown in the past, for example for tuberculosis, bronchial carcinoma, and various infections caused by bacteria and fungi. This study has shown that the application of the anti-infective substance Meropenem influ-enced the composition of the exhalome in rats. When a polymicrobial sepsis was induced by coecum ligation and incision, a differentiation was made between septic and "healthy" ani-mals by means of the altered respiratory air signals of 1-propanol, 3-pentanone, acetone, butanal, acetophenone, cyclohexanone, and 1,2-butanediol. The results obtained verify that by using the Ion-Mobility Spectrometry, a distinction between septic and “healthy” animals after the administration of the antibiotic Meropenem is possible. Even if the origin of most breath-derived signals is still unknown, using Ion-Mobility Spectrometry for exhaled air anal-yses in the future could be an innovative possibility that could support the physician in find-ing an early diagnosis.