Einfluß von Theophyllin auf die mukoziliäre Klärfunktion beatmeter Intensivpatienten

Zusammenfassung.

In einer plazebokontrollierten Doppelblindstudie wurde der Einfluß von Theophyllin auf die bronchiale Transportgeschwindigkeit (BTG) von Intensivpatienten untersucht. Gruppe 1 (n=10) diente als Kontrollgruppe. Gruppe 2 (n=10) erhielt 5 mg/kg KG Theophyllin-Natriumglycinat als "loading dose" und anschließend 1 mg/kg KG/h. Vor Beginn der Theophyllinapplikation sowie eine Stunde nach Infusionsbeginn erfolgte die Bestimmung der BTG, des Theophyllinserumspiegels sowie der arteriellen Blutgase. Zur Bestimmung der BTG wurden 2 MBq Technetium-99 makroaggregiertes Albumin auf die Schleimhautoberfläche der distalen Hauptbronchen mittels Fiberbronchoskopie appliziert und die Wanderungsgeschwindigkeit mit einer Gammakamera erfaßt. Durch die Theophyllinapplikation kam es zu einem signifikanten Anstieg der BTG im linken Hauptbronchus von 3,8 auf 7,6 mm/min und im rechten von 0,5 auf 5,4 mm/min. Verbunden mit der Steigerung der BTG war allerdings ein unerwünschter Anstieg der Herzfrequenz, welcher bei drei Patienten zu einem Abbruch der Theophyllinapplikation führte. Blutgase und arterieller Blutdruck blieben unverändert. In einer weiteren Studie wurde bei zehn Patienten der Effekt einer niedrig dosierten Theophyllingabe (2 mg/kg KG, anschließend 0,5 mg/kg KG/h) untersucht. Diese Dosierung hatte weder einen Einfluß auf die BTG noch auf die Herzfrequenz. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse führt eine Theophyllinapplikation in therapeutischer Dosierung zu einer Verbesserung der mukoziliären Klärfunktion beatmeter Patienten. Ein genereller Einsatz kann jedoch nicht empfohlen werden, da dieser Effekt von einem unerwünschten Anstieg der Herzfrequenz begleitet sein kann.

Abstract.

Mucociliary clearance represents an important protective mechanism of the upper and lower respiratory tracts whereby inhaled particles and micro-organisms are removed from the tracheobronchial system. In intubated intensive care unit (ICU) patients, impaired ciliary function and mucus transport are associated with pulmonary complications [9]. Some authors have shown that theophylline increases mucus transport in healthy subjects and patients with chronic bronchitis [8, 16, 31, 36]. However, other investigators have found unconvincing or conflicting results [4, 20, 25]. Therefore, we studied the influence of theophylline on bronchial mucus transport velocity (BTV) in ventilated ICU patients. Methods. The study was approved by the ethics committee of our hospital. In a placebo-controlled double-blind study, the effect of therapeutic serum concentrations (10 – 20 µg/ml) of theophylline on BTV in ventilated patients in a surgical ICU was investigated. Group 1 (n=10) served as controls and received placebo. The patients of group 2 (n=10) were given intravenous infusions of 5 mg/kg body weight theophylline over 20 min, followed by 1 mg/kg per hour. Before administration of theophylline and 1 h after starting the infusion BTV, serum theophylline concentrations, and arterial blood gases were measured. Heart rate and blood pressure were registered every 5 min. In an additional study, the effect of theophylline on BTV at subtherapeutic serum concentrations (5 µg/ml) was investigated. BTV was measured with a small volume (0.05 – 0.08 ml) of albumin microspheres labeled with technetium-99m, which was deposited on the dorsal surface at the lower ends of the right and left main bronchi via a catheter placed in the inner channel of a fibre-optic bronchoscope. The movement of the microspheres towards the trachea was visualised and recorded using a scintillation camera [10]. Results. The theophylline treatment induced a significant improvement in BTV from 3.8 to 7.6 mm/min in the left main bronchus and from 0.5 to 5.4 mm/min in the right, while placebo was inactive. The increase in BTV, however, was associated with an increase in heart rate; in 3 patients the theophylline infusion had to be stopped because of severe tachycardia. Blood gases and blood pressures did not change. Theophylline at subtherapeutic concentrations had no effect on either BTV or heart rate. Conclusions. Theophylline at therapeutic concentrations improves bronchial mucus transport in intubated ICU patients. The increase in BTV may be associated with severe tachycardia, and therefore routine application cannot be recommended.