Celem tej pracy jest przedstawienie współczesnych poglądów na zastosowanie roztworów glukozy w czasie operacji, związanych z tym korzyści oraz niebezpieczeństw.

W okresie okołooperacyjnym dziecko przez pewien czas nie może przyjmować płynów doustnie. Czas ten jest różny w zależności od choroby podstawowej, rodzaju operacji, przebiegu pooperacyjnego. Płyny podawane w tym okresie powinny pokryć:

1) zapotrzebowanie podstawowe – związane ze stratami przez skórę, układ oddechowy, ze stolcem i z moczem. Zapotrzebowanie to dobrze pokrywa płyn hipotoniczny o stężeniu sodu od 30 mmol l^-1 dla noworodka, do 100 mmol l^-1 dla dorosłego [2],

2) straty dodatkowe wynikające z utraty krwi, przemieszczenia płynów do trzeciej przestrzeni, wymiotów i biegunki.

Zarówno osocze, płyn zgromadzony w trzeciej przestrzeni, jak i treść żołądkowa i jelitowa są płynami o dużej zawartości jonów sodu, toteż ich uzupełnienie wymaga podaży płynów elektrolitowych izotonicznych ( balanced salt solutions), do których zalicza się np. płyn pediatryczny wyrównawczy, płyn Ringera, mleczanowy roztwór Ringera, 0,9% NaCl.

W czasie operacji zdecydowanie większe znaczenie mają straty dodatkowe. Uwzględniając to, logiczne wydaje się stosowanie płynów izotonicznych jako podstawowych płynów w tym okresie, jednakże wielu lekarzy wciąż stosuje roztwory glukozy. Postępowanie to wynika z obawy przed hipoglikemią oraz chęci zapobieżenia skutkom głodzenia tj. katabolizmowi białek, lipolizie i ketogenezie.

Starsze prace wskazywały na znaczne ryzyko wystąpienia hipoglikemii u dzieci. Wg Thomasa i wsp. [3] hipoglikemię stwierdzano u 15,2% dzieci, w tym u 28% w wyodrębnionej grupie dzieci z masą ciała poniżej 15,5 kg i przed ukończeniem 47 miesiąca życia. Późniejsze badania obejmujące kilkuset pacjentów poszczących od 6 do kilkunastu godzin [4,5,6,7,8] nie potwierdzają tych danych i wskazują, że hipoglikemia jest zjawiskiem rzadkim nie przekraczającym 0-1,2%. Rozbieżności te wynikać mogły m.in. z różnych definicji hipoglikemii (obecnie najczęściej przyjmuje się za hipoglikemię stężenie glukozy we krwi poniżej 1,65 mmol l^-1 u noworodków, poniżej 2,2 mmol l^-1 u dzieci starszych) oraz z różnych zaleceń co do czasu postu przedoperacyjnego.

W ostatniej dekadzie ukazało się wiele badań dowodzących, że podaż klarownych płynów (np. woda, woda z glukozą, sok jabłkowy, herbata) nawet 2-3 godz. przed anestezją nie zwiększa objętości soku żołądkowego, nie obniża jego pH, a tym samym nie zwiększa ryzyka zachłyśnięcia [9,10]. Doprowadziły one w wielu krajach [11,12] do zmiany dotychczas obowiązującej zasady niepodawania niczego doustnie ( nil per os – NPO) na przynajmniej 4-8 godzin, w zależności od wieku, przed anestezją. Skrócenie czasu postu przedoperacyjnego dodatkowo może zredukować i tak znikome, jak wynika z powyżej cytowanych badań, ryzyko wystąpienia hipoglikemii.

Trzeba wyraźnie podkreślić, że skrócenie czasu NPO do 2 godzin dotyczy wyłącznie płynów u dzieci przed operacjami planowymi, bez dodatkowych czynników ryzyka związanych z aspiracją. Zalecenia te nie oznaczają więc liberalizacji dotyczącej zakazu przyjmowania pokarmów stałych, od których należy się powstrzymać minimum 6 godzin przed anestezją [13].

Poza obawą przed hipoglikemią, stosowanie roztworów glukozy w czasie operacji uzasadnia się ich hamującym wpływem na lipolizę, ketogenezę, oraz katabolizm białek. Nishina i wsp. [8] potwierdzili, że u niemowląt nie otrzymujących roztworów glukozy w czasie operacji występowały znamiennie wyższe stężenia wolnych kwasów tłuszczowych ( free fatty acids – FFA) oraz ciał ketonowych, wpływające na obniżenie pH krwi. Autorzy uznali jednak, że klinicznie zmiany te były bez znaczenia. Mikawa i wsp. [7} przebadali 45 dzieci poddawanych 6-godzinnej operacji tympanoplastyki. Na podstawie pomiarów FFA, trójglicerydów i ciał ketonowych nie wykazali oni aktywacji lipolizy także w grupie otrzymującej płyny nie zawierające glukozy.

Przekonanie o korzystnym wpływie glukozy na metabolizm białkowy w czasie głodzenia oparte jest na badaniach prowadzonych m.in w okresie pooperacyjnym. Natomiast bardzo mało jest danych mogących wykazać ów wpływ w czasie operacji, np. praca Siebera i wsp. [14] dowodzi, że podaż glukozy nie zmniejsza rozkładu białek w tym okresie.

Z danych powyższych wynika, że rutynowe podawanie roztworów glukozy w czasie operacji nie jest jednoznacznie uzasadnione. Nasuwa się natomiast pytanie, czy stosowanie roztworów glukozy może być niebezpieczne?

W Polsce często używane są wodne roztwory glukozy, ew. roztwory 5% lub 10% glukozy z 0,9% NaCl w stosunku 2:1 lub 4:1. Jak wiadomo, są to płyny hipotoniczne w stosunku do osocza. Podawanie takich płynów może prowadzić do hemodilucji i hiponatremii z rozcieńczenia. Powstawaniu tych zaburzeń i ich pogłębieniu sprzyja:

1) utrata płynów wysokoelektrolitowych (patrz wyżej) oraz ich uzupełnianie płynami hipotonicznymi,

2) wzrost stężenia hormonu antydiuretycznego (ADH), stwierdzany:

– w czasie operacji, jako część ogólnoustrojowej reakcji związanej za stresem operacyjnym,

– podczas wentylacji z dodatnim ciśnieniem końcowo-wydechowym (PEEP) w drogach oddechowych [15].

Wysokie stężenia ADH stwierdza się również często w okresie pooperacyjnym [16]. Obserwuje się przy tym zaburzenia fizjologicznej regulacji wydzielania tego hormonu – zespół nieadekwatnego wydzielania ADH (ang. syndrome of inadequate ADH release – SIADH), kiedy to mimo niskiej osmolalności osocza obserwuje się wysokie stężenia ADH [17]. Wynika stąd konieczność ostrożnego podawania płynów pokrywających zapotrzebowanie podstawowe, tj. płynów hipotonicznych, również w okresie pooperacyjnym. Zawsze należy upewnić się, czy uzupełnione zostały straty z okresu operacji i czy np. chory nie wymiotuje [18]. Trzeba tu podkreślić, że hiponatremia jest najczęściej stwierdzanym zaburzeniem w okresie okołooperacyjnym [18].

Spadek stężenia jonów sodu w osoczu sprawia, że staje się ono hipotoniczne w stosunku do płynu wewnątrzkomórkowego. Powstały w ten sposób gradient osmotyczny jest wyrównywany poprzez przechodzenie wody (jony nie mogą swobodnie przemieszczać się przez błony komórkowe) z osocza do wnętrza komórek, co prowadzi do ich obrzęku. Klinicznie najgroźniejszy jest obrzęk mózgu. Jakkolwiek przedstawiany powyżej mechanizm patofizjologiczny jest identyczny niezależnie od wieku, ryzyko wystąpienia w jego wyniku obrzęku mózgu u noworodka jest znacząco wyższe niż u dorosłego. Wynika to z faktu większego stosunku masy mózgu do całkowitej masy ciała noworodka – 25-30% w porównaniu do 6% u dorosłego. U dorosłego więc znaczna część wolnej wody może zostać rozmieszczona w pozostałych tkankach organizmu, poza jamą czaszki, podczas gdy u noworodka przy tej samej proporcjonalnie do masy ciała ilości wody większa jej część wchodzi do komórek mózgowych powodując pełnoobjawowy obrzęk mózgu [2].

Czynnikiem potęgującym jeszcze owo zagrożenie jest niedojrzałość mechanizmów nerkowych wyrażająca się upośledzoną zdolnością zarówno zagęszczania jak i rozcieńczania (a tym samym wydalania nadmiaru wolnej wody) moczu.

Poza hiponatremią szybka podaż płynów zawierających nawet niskoprocentowe roztwory glukozy prowadzi do hiperglikemii.

1. Reakcja humoralna na stres związany z operacją

W wyniku stresu operacyjnego stwierdzano podwyższone stężenia kortyzolu, katecholamin, glukagonu, hormonu wzrostu (GH), oraz jak wykazały niektóre badania – supresję wydzielania insuliny [19].

2. Zmniejszone tkankowe zużycie glukozy

Obserwowano także oporność tkanek na działanie insuliny, związaną ze zmianą konformacji receptora dla insuliny pod wpływem kortyzolu i katecholamin [8]. W następstwie tego zmniejsza się obwodowe zużycie glukozy, dochodzi do zewnątrzkomórkowego jej nadmiaru, przy niedoborze wewnątrz komórek [19]. W tej sytuacji, wskutek braku substratu dla podtrzymania metabolizmu komórkowego, uruchamiane są rezerwy tłuszczów i białek.

Opisane powyżej zjawiska prowadzą u większości pacjentów, w tym również dzieci, do wzrostu glikemii w czasie trwania operacji, pomimo podaży płynów nie zawierających glukozy [4,5,7]. Ward Platt i wsp. [20] stwierdzili dodatnią korelację między poziomem stresu operacyjnego a obserwowanymi stężeniami glukozy: im większy był uraz związany z operacją tym większą obserwowano tendencję do odpowiedzi hiperglikemicznej. Istnieją jednakże również doniesienia o niewielkim odsetku dzieci ze stwierdzoną hipoglikemią w okresie przedoperacyjnym, u których nie obserwowano wzrostu glikemii po indukcji, a przeciwnie, dalsze obniżenie stężenia glukozy [4]. Stanowi to podstawowy argument zwolenników przetaczania roztworów glukozy w czasie operacji.

3. Egzogenna podaż glukozy

Wykazano, że przetaczanie 5% glukozy może prowadzić do hiperglikemii [4,7,21]. Istnieją również doniesienia wskazujące, że hiperglikemię powodować mogą nawet 2,5% roztwory glukozy [21].

1. Przemieszczenia przestrzeni wodnych

W następstwie hiperosmolarności płynu śródnaczyniowego spowodowanej hiperglikemią woda przemieszcza się z komórek do naczyń. W wyniku tych przesunięć dochodzi do hiponatremii z rozcieńczenia [22].

2. Diureza osmotyczna

Po przekroczeniu progu nerkowego dla glukozy tj. zdolności nerek do jej zwrotnego wchłaniania dochodzi do glikozurii. Wzrost stężenia glukozy w ultrafiltracie podwyższa jego ciśnienie osmotyczne, co powoduje napływ wody z przestrzeni śródmiąższowej i w rezultacie zwiększenie ilości moczu ostatecznego. Pozostałe składniki moczu ulegają wtórnie rozcieńczeniu, co zaburza ich wchłanianie zwrotne i prowadzi do utraty m.in. jonów sodowych. Konsekwencją tych zaburzeń może być zmniejszenie objętości łożyska naczyniowego oraz zaburzenia elektrolitowe, szczególnie niebezpieczne u dzieci.

3. Uszkodzenie niedotlenionych tkanek

Liczne prace na zwierzętach, jak również nieco mniej liczne i bardziej kontrowersyjne badania u ludzi dowodzą, że hiperglikemia przy niedostatecznej dostępności tlenu może wywierać uszkadzający wpływ na komórki i tkanki [1,23]. Uważa się, że przy niedoborze tlenu glukoza metabolizowana jest w procesie glikolizy beztlenowej do kwasu mlekowego. W wyniku tego obniża się wewnątrzkomórkowe pH [24], co może prowadzić do uszkodzenia, a nawet śmierci komórki [1,23]. Stwierdzano również zmniejszenie przepływu mózgowego [25,26] oraz supresję produkcji adenozyny [27], która uważana jest za czynnik neuroprotekcyjny. Działa ona rozszerzająco na naczynia krwionośne, hamuje uwalnianie neuronalnych ekscytotoksyn oraz wpływa na interakcje neutrofile – śródbłonek. Obserwowano ponadto:

– uszkodzenie bariery krew-mózg i zaburzenia mikrokrążenia prowadzące do obrzęku mózgu [28],

– zaburzenia metabolizmu wysokoenergetycznych fosforanów ATP-ADP [29],

– zaburzenia interakcji neutrofile – śródbłonek [30],

– zaburzenia regulacji ekspresji genów [31].

Zupełnie odmiennie przedstawiają się wyniki badań dotyczących wpływu hiperglikemii na niedojrzały mózg. W przypadku noworodków urodzonych w zamartwicy hiperglikemia miałaby działać ochronnie na OUN [32].

Coraz większa świadomość potencjalnych zagrożeń związanych nawet z krótkimi okresami hiperglikemii doprowadziła do poszukiwań możliwości jej zapobiegania.

Najwięcej publikacji dotyczy wpływu hiperglikemii na ośrodkowy układ nerwowy (OUN) [23]. W licznych badaniach eksperymentalnych na zwierzętach – szczurach, psach, kotach, naczelnych [23,33] – wykazano negatywny wpływ hiperglikemii na stan neurologiczny tych zwierząt po epizodzie niedokrwienia mózgu lub rdzenia kręgowego.

W 1987 r. w eksperymentalnej pracy na naczelnych Lanier i wsp. [33] badali wpływ wlewu glukozy przed całkowitym niedokrwieniem mózgu na powstawanie uszkodzeń OUN. Stwierdzili oni, że u małp którym przetaczano 5% glukozę w 0,45% NaCl, w ilości odpowiadającej ok. 1 litr 70 kg^-1 przed 17-minutowym epizodem niedokrwienia mózgu, wystąpiły znamiennie większe ubytki neurologiczne. Badania histopatologiczne potwierdziły dane kliniczne i wykazały znamiennie większe uszkodzenia, szczególnie w rejonach obfitujących w istotę szarą. Publikacja ta przyczyniła się do większej ostrożności w stosowaniu roztworów glukozy, szczególnie w operacjach związanych z ryzykiem niedokrwienia lub niedotlenienia mózgu [33].