Pathophysiologie der Sepsis

In der Genese dieser Erkrankung spielt das Zusammenwirken von Infektion und Immunantwort eine entscheidende Rolle. Dabei ist es unerheblich, ob diese Infektion bakterieller, viraler, fungaler oder parasitärer Natur ist. Alle Erreger sind prinzipell in der Lage eine Sepsis zu triggern. Letztlich kommt es zu einer Aktivierung immunkompetenter Zellen und zur Ausschüttung der primären Inflammationsmediatoren Tumor-Nekrose-Faktor alpha (TNF-alpha) und Interleukin-1 (IL-1). Diese primäre Immunantwort wird durch das Freisetzen einer Vielzahl von sekundären Mediatoren weiter verstärkt. Allerdings kommt es neben der Hyperinflammation auch zu einer antiinflammatorischen Reaktion. Dies geschieht durch die Bildung antiinflammatorischer Substanzen (z.B. lösliche TNF alpha-Rezeptoren, IL-1 Rezeptorantagonisten, IL-4, IL-10) sowie durch programmierten Zelltod (Apoptose) immunkompetenter Zellen. Welche Auswirkungen das Zusammenspiel pro- und antiinflammatorischer Mechanismen auf den klinischen Verlauf hat, ist zurzeit noch ungeklärt.

Die Immunantwort bei Sepsis führt zu einer Beeinträchtigung einer Reihe von Körperfunktionen:

  • Es kommt zu einer Expression von tissue factor auf Monozyten, neutrophilen Granulozyten und Endothelzellen. Dies führt zu einer Aktivierung des Gerinnungssystems. Gleichzeitig werden physiologische Antikoagulantien (Antithrombin III, Protein C/Protein S-System, tissue factor pathway inhibitor) in ihrer Wirkung gehemmt. Es resultiert eine disseminierte intravasale Gerinnung.
  • Endothelzellen exprimieren Adhäsionsmoleküle für Leukozyten. Durch den Kontakt mit der Endothelzelloberfläche werden die Leukozyten aktiviert, was zur Freisetzung zytotoxischer Substanzen ("respiratory burst") führt. Diese wirken nicht nur antimikrobiell, sondern schädigen auch Endothelzellen. Endothelzellschäden bewirken Störungen der Mikrozirkulation sowie die Ausbildung eines Kapillarlecks, das den Austritt intravasaler Flüssigkeit in das Interstitium erlaubt. Massive Flüssigkeitsverschiebungen können zu einem ausgeprägten intravasalen Volumenmangel führen.
  • Inflammationsmediatoren stimulieren die endotheliale NO-Synthetase. NO (Stickoxid) ist eine Substanz mit ausgeprägten vasodilatatorischen Eigenschaften. Die hierdurch vermittelte arterielle Hypotension ist eine charakteristische Eigenschaft des septischen Schocks. Die Vasodilatation verringert die kardiale Vorlast durch einen fehlenden venösen Rückstrom noch zusätzlich zu dem Flüssigkeitsverlust über das Kapillarleck.
  • Sepsis geht mit einer Kardiomyopathie einher, die sich in einer reduzierten Ejektionsfraktion und diastolischen Dilatation des linken Ventrikels manifestiert. Die Erhöhung des linksventrikulären enddiastolischen Volumens erlaubt jedoch in der Regel die Aufrechterhaltung eines suffizienten Schlagvolumens.
  • Gegenwärtige Daten machen eine ausgeprägte endokrine Dysfunktion in der Sepsis wahrscheinlich. Dies beinhaltet z.B. eine relative Nebennierenrindeninsuffizienz sowie eine inadäquate Vasopressin- und Insulinsekretion. Die Bedeutung dieser Pathomechanismen für den klinischen Verlauf ist noch Gegenstand der Forschung.

Die ausgeprägten kardiozirkulatorischen Störungen, die auch die Organperfusion und Mikrozirkulation betreffen, begünstigen die Entstehung eines Multiorgandysfunktionssyndrom, das die häufigste Todesursache in diesem Patientengut darstellt.

Weiterführende Literatur zur Pathophysiologie der Sepsis:

  • Cohen J (2002) The immunopathogenesis of sepsis. Nature 420:885-891
  • Hotchkiss RS, Karl IE (2003) The pathophysiology and treatment of sepsis. N Engl J Med 348:138-150
  • Landry DW, Oliver JA (2001) The pathogenesis of vasodilatory shock. N Engl J Med 345:588-595
  • Riedemann NC, Guo RF, Ward PA (2003) Novel strategies for the treatment of sepsis. Nat Med 9:517-524
  • ten Cate H, Schoenmakers SH, Franco R, Timmerman JJ, Groot AP, Spek CA, Reitsma PH (2001) Microvascular coagulopathy and disseminated intravascular coagulation. Crit Care Med 29:S95-98

Das PIRO-Konzept

Viele der neu gewonnen Erkenntnisse zur Pathophysiologie der Sepsis finden sich in den 1991 niedergeschriebenen Sepsis-Kriterien nicht wieder. Zwar haben sich die Definitionen bewährt, jedoch ist eine Schweregradeinteilung (staging) kaum möglich. 2001 kam es zu einer erneuten Konferenz mit dem Ziel, einen praktischen Rahmen für die Definition einer systemischen Inflammation durch Infektion zu entwickeln. Es wurde ein Staging-Konzept für Sepsis vorgestellt, das sich aus den Kriterien Prädisposition, Infektion, Immunantwort (Response) und Organdysfunktion zusammensetzt (PIRO). Dieses Konzept hat zurzeit allerdings noch keine klinische Bedeutung.