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Objective: To study the influence of positive endexpiratory pressure (PEEP) ventilation on metabolic parameters with specific regard to liver metabolism. Design: Prospective experimental study on the effects of PEEP ventilation on nemo-dynamic gas exchange as well as metabolic parameters i. e. hepatic glucose production, arterial, hepatic and portal venous insulin, glucagons, free fatty acid (FFA), glycerol β-hydroxybutyrate and lactate concentrations. Setting: Experimental Laboratory Unit of the University Hospital. Animals: 10 Labrador Beagle dogs (18-22 kg) were studied. Interventions: Animals were ventilated with PEEP of 0, 7.5, 15, and 0 mmHg, each level lasting 2 h. Results: PEEP 15 significantly increased heart rate from 110(70) to 220(55) beats/min and decreased cardiac output from 2.5 (2.0) to 1.5 (0.8) 1/min. This was associated with significant increases in mean pulmonary artery pressure, pulmonary artery occlusion pressure, portal and hepatic venous pressure whereas mean systemic pressure did not change. While whole-body oxygen consumption and respiratory quotient remained constant whole-body oxygen delivery significantly decreased from 456(266) to 294(168) ml/min during PEEP 15 concomitant to augmented whole-body oxygen extraction (from 27(34) to 51(33)%). Oxygen extraction from the splanchnic organs increased from 41(31) to 81(30) %. Hepatic venous oxygen tension (PhVO2) hemoglobin oxygen saturation (ShvO₂) during PEEP 15 decreased from 41(18) to 28(47) mmHg and from 60(31) to 18(66) % respectively. Hepatic glucose production was significantly stimulated from 3.44(1.44) to 3.92(1.83) mg/kg/min at PEEP 15. Arterial portalvenous glucagon/insulin ratios did not change. FFA and glycerol concentrations depending on PEEP levels were significantly higher in the hepatic artery portal vein than in the hepatic vein. Compared to portal venous and arterial hepatic concentrations, hepatic venous β-hydroxybutyrate significantly increased with rising PEEP levels. Conclusions: Low values of PhvO₂ ShvO₂ during PEEP 15 gave evidence for hypoxia of the liver. This was associated with a stimulated hepatic glucose production rate accompanied by enhanced hepatic uptake utilization of FFA serving as fuel substrates. As the rate of gluconeogenesis is a major determinant of hepatic oxygen consumption these metabolic effects of PEEP ventilation have to be considered during states of critical illness.

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Ziel: Den Einfluß einer Glucose-Xylit-Infusion gegenüber einer reinen Glucose-Infusion auf den Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel nach aortokoronarer Bypass-operation sowie bei septischen Patienten zu untersuchen. Design: Prospektiv randomisierte Studie (Studie I nach Herzoperation) bzw. intra-individuelle Cross-over-Studie (Studie II bei Sepsis). Rahmen: Intensivstation einer Universitätsklinik. Patienten: 18 Patienten nach Bypassoperation und 5 Patienten mit Sepsis. Interventionen: In Studie I unmittelbar postoperativ 24stündige Infusion von 2 mg/kg KG/min Glucose (K I, n = 6), bzw. 1:1 Glucose-Xylit-Lösung (K II, n = 6) bzw. glucosehaltiger Elektrolytlösung (0,8 mg/kg KG/min Glucose, K III, n = 6). Bestimmung von Glucose, Insulin, Lactat und freien Fettsäuren präoperativ und ostündlich über 36 h. In Studie II zunächst 4 mg/kg KG/min Glucoseinfusion über 6 h und im Anschluß ebenfalls über 6 h 1:1 Glucose-Xylit (4 mg/kg KG/min). Messung der hepatischen Glucoseproduktion und der Palmitatoxidation mit stabilen Isotopen. Ergebnisse: Glucose- und Insulinspiegel waren während des Infusionszeitraumes in K II und K III gegenüber K I signifikant erniedrigt. Die höchsten Lactatspiegel wurden 6 h postoperativ in K I beobachtet. Die Konzentration aller Fettsäuren war während der gesamten Infusionsperiode in K I niedriger als in K II und K III. Bei den Sepsispatienten war die hepatische Glucoseproduktion und Lactatkonzentration während Xylit signifikant niedriger als während alleiniger Glucosezufuhr. Dagegen erhöhte sich nach Applikation von Xylit die Palmitatoxidationsrate signifikant. Schlußfolgerungen: Durch die Gabe von Glucose-Xylit werden im Vergleich zu reiner Glucose energetisch nutzlose hohe Blutglucosekonzentrationen vermieden und die endogene Lactatproduktion reduziert. Dies ist wahrscheinlich Ausdruck einer xylit-induzierten Senkung der hepatischen Gluconeogenese. Zusätzlich führt Xylit zu vermehrter Freisetzung und oxidativer Verwertung endogener Fettsäuren, welche als wichtige Energieträger für den Patienten nach Trauma und während Sepsis fungieren.