Zirkulierende inflammatorische Mediatoren spielen eine zentrale Rolle in der Induktion und Unterhaltung eines septischen Multiorganversagens (MOV). Tritt im Rahmen eines septischen MOV ein akutes Nierenversagen auf, so wird der Einsatz einer Nierenersatztherapie notwendig. Kontinuierliche Nierenersatztherapieverfahren (CRRT) haben sich hier bewährt. Der Einsatz von CRRT zur adjuvanten Therapie des septischen MOV ist in den neunziger Jahren aufgekommen. Grundlage bildet die Hypothese, dass durch die Reduktion von Spitzenpegeln pro- and anti-inflammatorischer Mediatoren im Blutplasma die Homöostase der Immunabwehr wiederhergestellt werden kann. Kommerziell erhältlichen Hämofilter weisen aufgrund ihrer Konstruktion nur eine geringe Clearanceleistung für inflammatorische Mediatoren auf. In Kooperation mit der Industrie (Gambro, Medical Research, Hechingen, Germany) entwickelten wir einen neuartigen, großporigen Hämofilter für den klinischen Einsatz. Der Hämofilter wurde konzipiert, um Moleküle in einer Größe von bis zu 60 kD aus dem Blut septischer Patienten zu eliminieren. In einer ersten Pilotstudie wurde der Hämofilter auf seine klinische Verwendbarkeit untersucht. Untersucht wurde die hämodynamische Verträglichkeit, der Verlust an Bluteiweißen und Gerinnungsfaktoren sowie die Effektivität der Mediatorelimination am Beispiel von Interleukin-6 (IL-6) und Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-alpha). Wir konnten zeigen, dass die großporige Hämofiltrationstherapie ein sicheres und effizientes Nierenersatzverfahren darstellt. Es erwies sich als hämodynamisch verträglich. Der kumulative Eiweißverlust lag bei 8 g/Tag. Signifikante Verluste an essentiellen Gerinnungsfaktoren wurden nicht beobachtet. Es zeigte sich zudem eine signifikante Filtration von im Blut zirkulierendem IL-6. Die Clearancekapazität für TNF-alpha war jedoch gering. In Folgestudien konnten wir zeigen, dass die großporige Hämofiltration immunmodulatorische Eigenschaften ausübt. Sowohl die Phagozytose-Aktivität zirkulierender polymorphkerniger Leukozyten und Monozyten, als auch die Proliferationseigenschaften von T-Lymphozyten wurden günstig beeinflusst. Um den Verlust an Bluteiweißen durch den großporigen Hämofilter zu reduzieren, wurden verschiedene Nierenersatzstrategien experimentiert. Der diffusive Stofftransport scheint dem konvektiven Verfahren hinsichtlich der Mediatorelimination, bei deutlich günstigerem Effekt auf den Proteinhaushalt, gleichwertig zu sein. In wieweit die großporige Hämofiltration den Krankheitsverlauf septischer Patienten beeinflussen kann, ist Gegenstand aktueller Studien. / Inflammatory mediators play a pivotal role in the induction and maintenance of a septic syndrome. In the course of a septic multiorgan dysfunction syndrome, acute renal failure (ARF) often necessitates the use of renal replacement therapy. Continuous renal replacement therapy (CRRT) is the treatment of choice in this regard, and convection (hemofiltration) has become the most common used purification technique. Apart from representing a valuable renal replacement modality, CRRT also allows the elimination of inflammatory mediators. Since the early nineties CRRT has been used as an adjuvant treatment strategy in the septic multiorgan failure syndrome. It has been hypothesized that CRRT may re-institute the immunologic and hemostasilogic homeostasis by reducing the peak cytokine concentration in circulating blood. Commercially available hemofilters do not allow for a substantial elimination of inflammatory mediators. Their clearance capacity for septic mediators is poor. In cooperation with an industry company (Gambro, Medical Research, Hechingen, Germany), we developed a high cut-off hemofilter for clinical use in septic patients. The hemofilter was developed in order to allow the elimination of septic mediators in the molecular weight range up to 60 kilodaltons (kD). In a first pilot study the newly developed hemofilter was analyzed for clinical feasibility. We studied the hemodynamic impact, the transmembrane loss of plasma proteins and coagulation parameters as well as the efficacy in regard to mediator elimination. For mediator elimination Interleukin-6 (IL-6) and tumor-necrosis-factor-alpha (TNF-alpha) were chosen. We were able to show, that high cut-off hemofiltration is a safe and effective renal replacement procedure. Hemodynamically high cut-off hemofiltration was well tolerated. The cumulative transmembrane total plasma protein loss was around 8g/day. Coagulation parameters were not effected. We further demonstrated, that high cut-off hemofiltration is able to significantly eliminate substantial amounts of circulating IL-6. However, the elimination capacity for TNF-alpha was poor. We were also able to show, that high cut-off hemofiltration exerts immunomodulatory properties. The phagocytotic activity of polymorphnuclear leukocytes and monocytes as well as proliferative capacity of lymphocytes were positively influenced. In order to reduced transmembrane protein losses through the high cut-off hemofilter, a variety of different renal replacement strategies were tested. Diffusive purification techniques were comparable to convective techniques in regard to the mediator elimination capacity, but were associated with significantly lower transmembrane protein losses. Whether high cut-off hemofiltration can positively influence the course of critically ill septic patients is still under investigation.

Konventionelle hitzesterilisierte, glukosehaltige Peritonealdialyselösungen (PDL) sind aufgrund ihres niedrigen pH-Wertes, ihrer hohen Glukosekonzentration und Osmolalität und ihres Gehaltes an Glukosedegradationsprodukten (GDP) bioinkompatibel. Alternativen zu glukosehaltigen PDL stellen aminosäuren- oder icodextrinhaltige PDL dar. Daneben enthalten auch neuere Glukose-PDL in Doppelkammersystemen aufgrund der Sterilisation von Glukose bei sehr niedrigem pH nur noch sehr geringe GDP-Konzentrationen. In dieser Arbeit wurden die akuten und chronischen Wirkungen verschiedener PDL auf humane peritoneale Mesothelzellen (HPMC) untersucht. Konfluente HPMC wurden mit den zu testenden PDL (glukosehaltige hitze- versus filtersterilisierte und konventionelle versus Doppelkammer-Glukose-PDL, 1% Aminosäuren-PDL und Icodextrin - alle bei neutralem pH-Wert) akut (1-4 Stunden Präinkubation) bzw. chronisch (bis zu 10 Tage) inkubiert. Die Zellvitalität (MTT-Assay) und IL-1beta-stimulierte Sekretion von IL-6 (Zellfunktion) wurden untersucht. Die akute und chronische Exposition von HPMC gegenüber hitzesteriliserten Peritonealdialyselösungen führte zu einer signifkanten Reduktion von Vitalität und Funktion der Zellen. Demgegenüber führte die Inkubation mit filtersteriliserten PDL und GDP-armen PDL zu einer weniger starken Beeinflussung von Vitalität und Funktion. Die aminosäurenhaltige PDL beeinflusste weder akut noch chronisch die Vitalität bzw. Funktion der Zellen negativ. Hingegen unterschied sich die icodextrinhaltige Lösung nicht wesentlich von der hitzesteriliserten PDL mit hohem Glukoseanteil. Die Verringerung des Gehaltes an GDP in PDL mittels Filtersterilisation bzw. alternativer Sterilisation in Zweikammerbeuteln hat einen positiven Einfluss auf Vitalität und Funktion von HPMC in vitro. Der Ersatz des osmotischen Agenz hingegen bedeutet nicht zwansgläufig eine bessere Biokompatibilität. / Conventional heat-sterilized glucose-containing peritoneal dialysis fluids (PDF) are bioincompatible due to their acidic pH, high glucose concentration and resulting hyperosmolality, and the presence of glucose degradation products (GDP). Alternatives to these solutions are PDL containing amino acids or icodextrin as the osmotic agent. Furthermore, novel glucose-based PDF contain only trace amounts of GDPs due to the sterilisation of glucose at very low pH in a dual-chamber container system. The present study examines the acute and chronic effects of different PDL on human peritoneal mesothelial cells (HPMC). Confluent HPMC were exposed to the different test PDF (glucose containing heat- versus filter-sterilised PDF and conventional versus dual-chambered glucose PDF, 1% amino-acid PDF and icodextrin – all at neutral pH) in an acute (1-4 hours preincubation) and chronic (up to 10 days) cell culture model. Cell viability (MTT assay) and IL-1beta stimulated IL-6 (cell function) release were assessed. Acute and chronic exposure of HPMC to heat-sterilised PDF resulted in a significant reduction of viability and cell function. In contrast, the incubation of filter-sterilised PDF and dual chambered low GDP solution had only minor effects on cell viability and function. Neither viability nor cell function were negatively affected by the amino-acid PDF following acute and chronic exposure. However, incubation with icodextrin resulted in a similar degree of inhibition as compared to incubation with conventional heat-sterilised glucose PDF. In conclusion, removal of GDP from PDF either via filter-sterilisation or manufacture in dual chambered containers helps to conserve viability and function of HPMC in vitro. However, the replacement of the osmotic agent per se does not necessarily result in improved biocompatibility.