Langenbecks Arch. klin. Chir. 297, 453--460 (1961)

Aus der Chirurgischen Universit~tsklinik und Poliklinik Bonn (Direktor: Prof. Dr. A. Gt~TGEMA~-_~)

Uber das u der Glutamat-0xalaeetat-Transaminase, Glutamat-Pyruvat-Transaminase, Sorbit-Dehydrogenase

und Cholinesterase im Serum nach Herzoperationen Von

H. BREUER~ ~I. SCHfiNFELDER und E. RASCHKE

IV[it 4 Textabbildungen

( Eingegangen am 15. Mai 1961)

Bei Patienten mit akutem Herzin]arkt kommt es sehon nach wenigen Stunden zu charakteristischen Aktivitiitsver~inderungen einiger Serum- enzyme, go beobaehte~ man unter anderem erhebliehe Aktivitgts- anstiege der Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (SGOT), der Milch- ss und der Aldolase 1, s, ag. Die Aktivit~tssteigerung der Glutamat-Pyruvat-Transaminase (SGPT) ist weniger stark aus- geprggtG, ~7 w~hrend die Serum-Cholinesterase einen Aktivitgtsverlust zeigt. Bei Kranken mit akutem Leberzer/all verhalten sieh die Serum- enzyme in ghnlieher Weise. Dennoeh kann man in vielen Fgllen beide Erkrankungen aueh mit rein enzymatisehen Methoden unterseheiden, indem man das AusmaB der Aktivit~ts~tnderungen der einzelnen Enzyme zneinander in Beziehung setzt. I ~ Gegensatz zum t terzinfarkt ist bei akuten Lebererkrankungen die Aktivitg~t der SGPT ira allgemeinen st~trker erh5ht als die der SGOT s, ~4; die Cholinesterase ist bei Leber- schs st/~rker und anhaltender erniedrigt als beim Herzinfarkt 1, n

Deutliche Ver/~nderungen der Enzymakt ivi t~ten werden aueh bei operativen Eingri]/en beobaehtet. I t ier ist die Richtung der Aktivit~ts- ~tnderungen etwa die gleiehe wie oben besehrieben, ihr AusmaB aber naeh Art der Operation nnd nach Grad der Organbeteiligung bei den einzelnen Enzymen unterschiedlieh 1, s, is, as, 19

Die Tatsache, dal~ sich die bisher untersuchten Serumenzyme bei verschiedenar~igen akuten Ereignissen gleichsinnig ver/~ndern, ver- anlaltte HAvss u. Mitarb2, ~0, das Verhalten der Enzyme als Teilreak- tion einer allgemeinen vegetativen Umschaltung zn betraehten. Dem- gegenfiber sind andere Autoren der Meinung, dab die im St rum nachweis- baren Aktivit~tssteigernngen dnrch den Anstri t t der Enzyme aus den jeweils gesch~digten Organbezirken zustande kommen s, 7, 25

Bei Operationen am offenen t terzen treffen mehrere Faktoren zu- sammen, wobei jeder fitr sich eine Beeinflussung der Enzymakt iv i tg ten hervorrufen kann. Es sind dies der Operationsschock, die MuskeL~er-

454 H. BREUER, M. SOH(~NFELDER und E. I~ASCHKE :

letzung, die einem Herzinfarkt gleichzusetzende Herzl~sion und die ver- ~nderte Durchblutung, die ihrerseits wieder zu Iseh~mien und Zell- nekrosen der parenchymatSsen Organe fiihren kann. U m den Anteil dieser Fakboren auf das Verhalten der Enzyme feststellen zu kSnnen, haben wir drei Gruppen yon Serumenzymen untersucht . Dazu geh6ren die relativ ~erz-spezifische SGOT, die mehr Leber-spezifische SGPT und die Sorbi t-Dehydrogenase (SDtI) sowie die im Serum vorkommende Cholinesterase. Die Akt iv i ta t des le tz tgenannten Enzyms wurde in Gegenwart der Substrate Acetyleholin, Benzoylcholin und Aeetyl- fi-methylcholin gemessen.

Methodik Alle Operationen wurden yon Prof. Dr. A. GUTGE~ANN U. Mitarb. durchgefiihrt.

Die Enzymaktivi~aten wurden an drei Patientengruppen bestimmt. Gruppe I. Sechs Patienten mit Aor~enstenosen (2), Ventrikelseptumdefekten (2)

und Vorhofseptumdefekten (2). Die Operationen wurden mit der Herz-Lungen- maschine durchgefiihrt.

Gruppe II. Vier Patienten mit Mitralstenosen, die in Hypothermie operiert wurden.

Gruppe III. Zwei Patienten, yon denen einer lobektomiert und einer wegen einer Aortenisthmusstenose operiert wurde.

Bei den Patienten der Gruppe I wurde eine Herz-Lungenmaschine vom rotie- renden Scheiben-Typ mit l~oller-Pumpen angewandt. Die Zusammense~zung der Anaesthetiea war bei alien Untersuchungsgruppen die gleiche. Die Enzymbestim- mungen wurden in] Serum yon venSsem Blur durchgeffihr~; die Blutentnahmen erfolgten vor der Operation, 4~6 Std nach ErSffnung des tterzens und mSglichst am 1., 2 , 3., 4 , 6, 8., 10., 14., 16, 18., 20. und 30. Tag naeh der Operation.

Zur Aktivit~tsbestimmung der SGOT, der SGPT und der SDH wurden die Testkombinationen der Biochemiea Boehringer (C. F. Boehringer & SShne, Mann- heim) verwendet; die Messung der ExtinktionsSnderungen erfolgte am Photo- meter ,,Eppendorf" bei einer Wellenlange yon 366 m#. Die Aktivitat der Trans- aminasen wurde in Einheiten naeh WROBnEWSKI angegeben. Die Serum-Cholin- esberase wurde manometriseh nach der Methode yon A~IMo~ -s bestimmt. Als Substra~e kamen Acetylcholinchlorid (Endkonzentration 2,2 • 10 -~ M), Benzoyl- eholinehlorid (Endkonzentration ]• und Acetyl-fl-methyleholinehlorid (Endkonzentration 6 • l0 -2 M) zur Anwendung.

Ergebnisse Abb. l zeig~ die Spal tung der Subsgrate Aeetyleholin, Benzoylcholin

und Acetyl-fi-methy]cho]in durch die Cholinesterasen des Serums vor sowie zu verschiedenen Zeiten naeh Operation. Aus der Abbildung ist zu ersehen, dab bei allen Pat ien tengruppen die Akt iv i tg t der Cholin- esterase gegenfiber den drei oben angefiihrten Substraten in der post- operat iven Phase abnahm. Das Minimum der Aeetyleholinspal tung wurde bei der Gruppe I zwisehen dem 6. und 10., bei der Gruppe I I zwisehen dem 4. und 6. und bei der Gruppe I I I wieder zwisehen dem 6. und 10. postoperat iven Tag beobachtet . Die Akt iv i tg tsknrven ffir die

Uber das Verhalten der Glutamat-Oxalacetat-Transaminase 455

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Abb. I . Ak t i v i t /~ ten cler Cholinesterasen im Serum yon Pat ien ten v o r uncl zu versei~iedene~ Zeiten naeh der Operation. Die Punkte der Kurven sind l~iittelwerte der jeweiligen Patien- tengruppen. Patienteng~'uppe I: sechs Patienten mit Aortenstenosen (2), Ventrikelseptum- defekten (2) und. Vorhofse!otumdefekten (2). Die Operationen wm~den mit der IIerz-Lungen- masehine 4urehgeftthrt. Patientengruppe If: vier Patienten mit Mitralstenosen, die in Hypothermie operiert ~vurden. Patientengruppe/irl: zwei Patienten, yon dener~ einer lobektomiert und einer wegen einer Aortenisthmusstenose operiert win.de, e--. Spaltung

von Aeetylcholin; o--o Spaltung Yon Benzoylcholin; x--x Spaltung ~on Aeetyl-fi -methylcholin

Substrate Acetyleholin, Benzoylchohn und Acetyl.fi-methylcholin ver- liefen weitgehend parallel. In Abb. 2 isg der zeitliehe Verlaui des pro-

z e n t u a l e n A b / a l l s der AeetyL ehohnspaltung f/Jr die drei Pa- t, ientengruppen wiedergegeben. Dabei zeigt sich, dab die maxi- malen Aktivit~tsverlus~e bei der GruppeI 60%, bei der Gr uppe I I 34% und bei der Gruppe I I I 55 % veto Ausgangs- weft betrugen. Die Patienten der Gruppe II hatten die Aus- gangswerte der Cho]inesterase- Aktivit~t 16 Tage postoperativ wieder erreicht; bei den Patien- ten der Gruppe I waren nach 32 Tagen 80 % und bei den Pa- bienten der Gruppe I I naeh 20 Tagen 72% der urspriing- tiehen Aktivit~t vorhanden.

Abb. 3 zeigt die Aktivitgten der SGOT und der SGPT vor sowie zu verschiedenen Zeiten

~ 2 5 I I i 1 I : g g ~ I 2 r 8 /$ 32

Tage p. op.

A b b . 2. P r o z e n t u a l e ) 2 n d e r u n g e n t ier Ak t iv i t~ t , t ier C h o l i n e s t e r a s e ( S u b s t r a t A e e t y l e h o l i n ) i m Serum naeh der Operation bei den Patiente~- gruppen f, 1I und III (Einzelheiten s. Legende zu Abb. I). Die Punkte der Kmwen sind Mittel- werte der jeweiligen Patientengruppen. e--i Patientengruppe I; o--o Patientengruppe If;

x--x Patiente1~gt.uppe Ill

naeh Operation. Bei allen Patientengruppen war der postoperative Anstieg der SGOT sehr viel starker als derjenige der SGPT. Die gr6gten

456 ]=I. BREUER, M. SCHONFELDER u n d E . RASCHKE:

Ak~ivit~tssteigerungen der SGOT wurden bei allen Gruppen am ers~en Tage postoperativ festgestellt. Die Maxima der SGPT waren weniger deutlieh ausgepr~gt. Bezieh~ man die maximale Aktivit~t

25O I-I / 206 -

" ! " " ! ' '

Abb. 3. Aktivit~ten der Scrum-Glutam~t-Ox~lacetat- und Sernm-Glutamat-PFruvat- Transaminase wor und zu versehiedenen Zeiten naeh Operat ion bei den Pa t i en t eng rnppen I , I I und I I I (Einzelheiten s. Legende zu Abb. 1). Die P u n k t e der E:urven sind Mit te lwerte der jeweiligen P ~ t i e n t e n g r u p p e n . . - - . Se rum-Glu tam~t -Ox~laee ta t -Tr~nsaminase (SGOT);

o--o S e rum-Glu t a r a a t -P y ruva t -T ra nsamin ase (SGPT)

der SGOT auf die Ausgangswerte, so betrug die Steigernng post- operativ ffir die Gruppen I und I I I etwa 1000%, fiir die Gruppe I I

z I Einh.

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~ i 2 ~ 8 7: zz Tage p. op.

Abb. d. Akt iv i t~ t der Sorbi tdehydrogenase im Serum vor trod zu versehiedenen Zeiten naeh Operat ion bei den Pa t i en t eng ruppen I und I I (Einzelheiten s. Legende zu Abb. 1). Die P u n k t e der Ktu 'ven sind Mit telwerte der jeweiligen

P~t ien tengruppen. - - - . Pa t i en t engruppe 1; o--o l~ I I

e~wa 300 %. Die AktivitgC der SGPT postoperativ fiber- stieg bei den Patien~en der Gruppe I I nieh{ den Bereich der Norm; bei der Gruppe I betrug der Aktivitgtsanstieg, bezogen auf den Ausgangswer~, etwa 320 %, bei der Gruppe I I I etwa 110 %. Die NormMisierung der SGOT-Aktivitgten erfolgte fiir die Gruppen I I und I I I am 7.--8 .Tag postoperativ wghrend die GruppeI naeh 15 Tagen den Bereich der Norm wieder erreieh{e. Die SGPT-Aktivi-

t~ten bei den Patient,en der Gruppe I I I normalisierten sich schon am 3. Tag postoperativ; dagegen erreiehten die Werte der Gruppe I erst am 15. Tag postoperativ wieder ihre urspriingliche ItShe.

In Abb. 4 ist das Verhalten der SDH des Serums dargestellt. Aueh bier wurden die erreehneten Mitbelwerte ffir die Patientengruppe I und

~ber das Verhalten der Glutamat-OxMacetat-Transaminase 457

I I aufgetragen. Der Aktivit~Ltsanstieg dieses sehr leberspezi~ischen Enzyms war relativ gering; er betrug itir beide Untersuehungsgruppen etwa 50 % yore Ausgangswert. Das Aktivitgtsmaximum der SDIt lag fiir beide Untersuchungsgruppen zwisehen dem 2. und 3. Tag postopera- tiv. Die SDH erreiehte ihre Normalwerte, d.h. Aktivitgten unter einer Einheit, etwa am 5. Tag postoperativ.

Es soil bier noeh das Verhalten der Serumenzyme bei zwei Patienten besehrle- ben werden, die mit einer Herz-Lungenmasehine operiert wurden und am Tage nach der Operation ad exitum kamen. Die Werte dieser Patienten wurden nicht in die Abb. 1--3 aufgenommen. Bei einem der beiden Patienten, einem 6j~hrigen Knaben, wurde am Tage naeh der Operation ein SGOT-Wert van 3200 und ein SGPT-Wert yon 2500 beobaehtet. Die Acetyleholinspaltung fiel yon 160/*1 C02/20 rain auf 58/~1 C02/20 rain ab, die Benzoylcholinspaltung sank von 62/~1 auf 30/~1 C02/20 min und die Spaltung yon Acetyl-fl-methylcholin yon 25 auf 15/*1 C02/20 rain. Bei dem anderen Kind (Alter 6 Jahre) waren die Aktivitgts~nderungen weniger deutlieh ausgeprggt; die SGOT erreiehte einen Tag postoperativ 260 WE. Die Aeetyleholinspaltung fiel yon 156 auf ll0#l C02/20min und die Benzoyl- cholinspaltung yon 60 auf 28 #1 C02/20 rain ab, wghrend die Spaltung yon Aeetyl- iff-methyleholin praktiseh unver~ndert blieb.

Diskussion Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dab die Aktivitgtsgnderungen der

Serumenzyme bei den Kranken der Gruppe I mit Kardiotomien unter Anwendung einer I-Ierz-Lungenmaschine in Normothermie das gleiche AusmaB erreiehten wie bei den Patienten der Gruppe I I I , bei denen zwar ein ThoraxeingrL~f, jedoeh keine ErSffnung des IIerzmuskels erfolgte. Im Gegensatz dazu stehen die Patienten der Gruppe II , bei denen Brust- korb und I-Ierzmuskel in Hypothermie (29 ~ erSffnet wurden; die Enzym- aktivits erfuhren als Folge dieses Eingriffes keine nennenswerten Vers Es w~re interessant festzustellen, inwieweit die Unter- kiihlung einen sts Enzymanstieg im Serum verhindert. Da die Gruppen I und I I I gegentiber der Pa~ientengruppe I I offenbar das schwerere Opera~ionstrauma aufwiesen, erscheint der SchluB gerecht- fertigt, dab die Aktiviti~tsgnderungen der yon uns untersuchten Enzyme nicht nut yon der Gr6[Je der Herzliision, sondern auch vom allgemeinen Ausma[3 der Operation abhgngig ist.

~hnliehe Beobachtungen machten Ku~t~ und HOLDEI~I~; die Autoren fanden keinen deutlichen Untersehied im Anstieg der Aktivit~t der SGOT und der SGPT zwisehen Operation zur Sprengung elner Mitralstenose and Thoraxoperationen ohne gesetzte Herzmuskelverletzung. PEI~SO~ und JVDGE ls stellten lest, dab ein Herzinfarkt in der postoperativen Phase nach Thoraxoperationen mit Hilfe der Serumtransaminase nicht naehgewiesen werden kann. S~NDEI~ u. Mitarb. 22 be- richteten yon einem Patienten, der an einer Fallotsehen Tetra]ogle lift und mit Hilfe einer Herz-Lungenmasehine operiert wurde; bei diesem Patienten wurde mit einer weitgehenden Sehommg der Ske]etmusknlatur wahrend der Operation (longitudinMe Sternotomie) ein auffallig geringer Anstieg der SGOT-Aktivitgt in der postoperativen Phase beobachtet.

458 H. BREUER, M. SeH6NFELDER und E. I~ASeEKE :

Vergleieht man die Patientengruppen, bei denen versehiedenartige Herzoperationen durehgeffihrt wurden (Gruppe I und II), so ergibt sieh eine Abhgngigkeit im Verhalten der Serumenzyme yon der Art und GrSBe der I-Ierzl~sion. Dieser Zusammenhang wurde bereits von mehreren Autoren festgestellt 16, 2o, 21 und deekt sieh mit t~erexperimentellen Ver- suehen, bei denen der Anstieg der Aktivit/~t der SGOT parallel mit der Gr6Be der gesetzten Herzseh~digung verlief. Wie das Verhalten der Serumenzyme bei den Patienten der Gruppe I I I zeigt, ist es jedoch nieht angs andere Faktoren, die ebenfalls einen Einflul3 auf die Aktivit/~t der Serumenzyme haben kSnnen, vSllig aul3er acht zu lassen.

Wir haben bereits eingangs die Frage gestellt, inwieweit andere parenehymat6se Organe, insbesondere die Leber, an den Aktivit/~ts- /inderungen der Serumenzyme beteiligt sind. Der Aktivitgtsanstieg der SGPT bei den Patientengruppen I und III , die Aktiv~tgtszunahme der SDH bei den Gruppen I und I I sowie der Abfall der Aktivitgt der Cholinesterase maehen eine gewisse reversible Seh/~digung der Leber bei allen untersuehten Patientengruppen wahrscheinlieh. Dabei w/~re der Anstieg der Aktivitgten der SGPT und der SDtt mit einem Austrit t der Enzyme aus der geschgdigten Leberzelle zu erkl/~ren, w/~hrend der zeit- lieh sp/~ter einsetzende Abfall der Cholinesterase sich als verminderte F/~higkeit der Leber zur Eiweil3-Synthese deuten liege. Die Ursaehe der Leberseh/~digung ist m6glieherweise in einer ver/~nderten Durehblutung des Organs zu suehen; in diesem Zusammenhang sei erw/~hnt, da6 ]:IEINI~IOtt u. Mitarb. 1"~ bei tierexperimentellen tIypothermie-Versuehen histologisch verifizierte Leber- und Nierenseh/~digungen festgestellt ha- ben. Die Abh/~ngigkeit der Enzymvergnderungen yon der GrSl?e des operativen Eingriffs kSnnte aueh mit tIilfe der sog. vegetativen Um- sehaltung naeh I-IOFF gedeutet werden, wobei das Ausmal3 der Umsehal- tung yon dem Schweregrad des akuten Ereignisses abhgngig ist.

Wir haben an anderer Stelle die Frage naeh dem Verhalten der Cholinesterase und der Acetyleholinesterase im Serum bei versehiedenen Erkrankungen gestellt 4. Wie aus der vorliegenden Untersuehung her- vorgeht, zeigt die Spaltung der Substrate Aeetyleholin, Benzoyleholin und Acety]-/~-methyleholin zu versehiedenen Zeiten naeh der Operation eine weitgehende Para]lelit/~t. Daraus kann geschlossen werden, dab sieh die Cholinesterase und die Acetyleholinesterase des Serums wghrend der postoperativen Phase naeh tterz- und Thoraxoperationen gleichartig verbielten.

Kiirzlich beriehteten WERLE 1]. Mitarb. 23 fiber das Verhalten der SGOT, der SGPT und der Milchsguredehydrogenase nach herzchirurgischen Eingriffen mit extrakorporaler Zirkulation. Die Autoren beobachteten eine relativ geringe Wir- kung der extrakorporalen Zirkulation und der Thorakotomie auf die Enzymwerte. Im Gegensatz zu unseren, an einer kleineren Zahl yon Patienten gewonnenen Befun-

~ber das Verhalten der Glutamat-0xalaeetat-Trensaminase 459

den stellten WEI~LE U. Mitarb. iest, dab die Aktivitiitserh5hungen der SGOT und der SGPT unabh~ngig yon der Schwere des operativen Eingriffes waren sowie unabh~ngig davon, ob in ttypothermie operiert wurde oder nicht.

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde das Verhalter~ der Glutamat-

Oxalacetat-Transaminase, der Glutamat-Pyruvat-Transaminase, der Sorbitdehydrogenase nnd der Cholinesterase im Serum vor sowie zu versehiedenen Zeiten nach I-Ierz- und Thoraxoperationen untersucht. Die Untersuchungen wurden an folgenden PatientengTuppen durch- gefiihrt: Pat ienten der Gruppe I, bei denen der operative Eingriff unter Anwendung caner t terz-Lungenmaschine durchgefiihrt wurde; Patienten der Gruppe I I , bei denen die I-Ierzoperation in Hypothermie, jedoch ohne extrakorporalen Kreislaui durchgeftihrt wurde ; Pat ienten der Gruppe I I I , bei denen zwar der Thorax, nieht abet der t terzmuskel erSffnet wurde.

Bei allen Pat ientengruppen wurden in der postoperat ivea Phase lolgende Vergnderungen der Enzymaktixdtgten beobachtet: maximale Aktivitgtssteigerung der Glutamat-Oxalacetat-Transaminase am ersten Tage postoperativ, geringerer Anstieg der Glutamat-Pyruvat-Trans- aminase am 1. bzw. 2. Tage postoperativ, maximaler Anstieg der Sor- bitdehydrogenase am 2. und 3. Tag postoperativ, maximaler Abfall der Cholinesterase und Aeetylcholinesterase zwisehen dem 6. und 10. Tag postoperativ. Die ~nderungen der Enzymakt iv i tg ten im Serum waren bei den Pat ienten der Gruppe I und I I I etwa gleieh grog ; im Gegensatz dazu waren die ~nderungen bei den Patienten der Gruppe I I wesentlieh geringer.

Die vorliegenden Untersuchnngen zeigen, dug die Aktivit/tten der Serumenzyme nieht nut yon der Gr613e der tIerzlgsion, sondern auch yore allgemeinen Ausmag der Operation abhgngig sand. Darfiberhinaus schei- nan in t Iyp0thermie geringere Jmderungen au{zutreten als in Normo- thermie.

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Priv.-Doz. Dr. H. B~EUER, Chirurgische Universit/~tsklinik und Poliklinik, Bonn-Venusberg