Je leest:

Een ademtest voor ernstig zieke patiënten

Een ademtest voor ernstig zieke patiënten

Auteur: | 21 september 2017

In de operatiekamer en op de intensive care treden regelmatig complicaties op. Helaas zijn die niet altijd tijdig op te sporen. Natuurkundige Simona Cristescu ontdekte dat verhoogde productie van etheen een goede voorspeller is voor complicaties. Zij hoopt in de toekomst een ademtest te ontwikkelen waarmee complicaties bij ernstig zieke patiënten makkelijk zijn op te sporen.

Trace gas facility
Onderzoeker aan het werk in de Trace Gas Facility. Met deze apparatuur worden minieme concentraties gas in een mengsel gemeten.
Dick van Aalst

Natuurkundige Simona Cristescu voert haar onderzoek uit aan de Trace Gas Facility van de Radboud Universiteit. De Trace Gas Facility is gespecialiseerd in het meten van minieme concentraties gas in een mengsel. Ideaal voor de detectie van etheen, want dat komt in heel lage concentraties voor in de huid en de uitgeademde lucht van mensen. De hoeveelheid etheen waar je dan aan moet denken, is volgens Cristescu te vergelijken met een druppel water in een groot zwembad.

Infrarood licht

Waarom zou je zo’n kleine hoeveelheid etheen op willen sporen? “Etheen is een waarschuwingssignaal”, vertelt Cristescu. “Mensen die iets onder de leden hebben, produceren vijf keer zoveel etheen als gezonde mensen. Dat is nog steeds heel weinig, maar we kunnen het meten en dus kunnen we er iets mee.”

Het meten van etheen gebeurt met behulp van laserspectroscopie. De meting gaat uit van het feit dat moleculen reageren op licht. “Etheen raakt geactiveerd door infrarood licht”, legt Cristescu uit. “Door een gasmengsel met infrarood licht te beschijnen, gaan de etheenmoleculen vibreren. De meting geeft informatie over het aantal geactiveerde moleculen in het gasmengsel en zo, indirect, over de hoeveelheid etheen.”

Etheen bij planten

Etheen is vooral bekend als planthormoon. Bij sommige planten, zoals bijvoorbeeld appels en tomaten, schiet de productie van etheen omhoog zodra een vrucht beschadigd raakt. De verhoogde productie van het hormoon zorgt ervoor dat omliggende vruchten versneld gaan rijpen. Er zijn daardoor veel vruchten tegelijkertijd rijp. Dit heeft een belangrijke functie. Rijpe vruchten trekken dieren aan die nodig zijn om het zaad in de vruchten te verspreiden. Mensen produceren ook etheen, maar wel veel minder dan planten. Het is nog onduidelijk wat de rol van het molecuul in ons lichaam is.

Meten aan de beademing

Dat het meten van etheen nuttig kan zijn, blijkt uit onderzoek van de Radboud Universiteit in samenwerking met Imperial College Londen. Cristescu was aanwezig bij zeven openhartoperaties. “Patiënten liggen dan gemiddeld vier tot zeven uur aan de beademing”, vertelt ze. “Ik nam iedere vijf seconden een monster van de uitgeademde lucht uit het beademingsapparaat. Op die manier kon ik de metingen van etheen direct koppelen aan wat de chirurg op dat moment aan het doen was.”

Simona cristescu
Simona Cristescu na een succesvolle openhartoperatie, tijdens haar verblijf aan Imperial College Londen.
Nandor Marczin, Imperial College Londen

En dat leverde belangrijke inzichten op. Bijvoorbeeld dat het vastmaken van een bypass altijd gepaard gaat met een piek in de etheenproductie. Cristescu: “Om een connectie te kunnen maken tussen de bypass en bestaande bloedvaten worden de aorta en andere grote vaten heel eventjes afgeklemd. Sommige chirurgen doen dit zo snel dat je het nauwelijks ziet. Toch is er altijd schade. Bij het afklemmen van de vaten ontstaat zuurstoftekort. Daardoor komen een hoop reactieve deeltjes (‘vrije radicalen’) vrij. Dat is het moment dat de concentratie etheen piekt.”

Blazen in een zak

Ook bij infecties komen vaak veel reactieve deeltjes vrij. Is etheen dan ook te meten gedurende infecties? Om dat uit te zoeken werkte Cristescu samen met onderzoekers van het RadboudUMC. “In het RadboudUMC gebruiken ze een menselijk modelsysteem om de afweerreactie tijdens infectie te bestuderen”, vertelt ze. “Ze dienen gezonde proefpersonen een stof (endotoxine) toe die het afweersysteem wakker schudt. De stof is een bestanddeel van de celwand van de E. coli-bacterie. Het afweersysteem ziet het aan voor een levende bacterie en gaat in de aanval. Dit was een fantastische mogelijkheid om te laten zien dat etheen ook geproduceerd wordt tijdens infectie.”

Voor het experiment van Cristescu bliezen de vrijwilligers na toediening van het toxine regelmatig in een zak. Etheen was enkele minuten na toediening van het toxine al te meten in de uitgeademde lucht. Dat is een stuk eerder dan andere signaalstoffen van infectie, zoals cytokinen, die pas na ongeveer een half uur verschijnen in het bloed. De concentratie etheen piekte na ongeveer een uur en nam daarna weer geleidelijk af. Na zes tot acht uur lag de concentratie etheen weer op een normaal niveau voor gezonde volwassenen.

Goede aanvulling

Cristescu gelooft dat etheen een biomarker kan zijn voor het voorspellen van complicaties in de operatiekamer of op de intensive care. Bijvoorbeeld na een hartoperatie. “Nu weten artsen soms niet waarom patiënten sterven. Door de hoeveelheid etheen te meten, kun je achterhalen bij welke patiënten gedurende de operatie veel schade is ontstaan en welke patiënten dus een hoog risico hebben op complicaties. Ik wil niet zeggen dat alle complicaties ontstaan door schade aan het weefsel, maar het speelt denk ik wel een belangrijke rol.”

6841125683 7aae8f48c9 o
Bij een operatie ontstaat altijd schade. De geproduceerde hoeveelheid etheen is waarschijnlijk een goede voorspeller voor die schade. Hoe meer etheen, hoe ernstiger de schade en hoe groter de kans op complicaties bij de patiënt.

Volgens Cristescu is het grote voordeel van een etheenmeting dat je die real-time kunt doen. Dat kan heel belangrijk zijn in een situatie waarbij elke minuut telt, bijvoorbeeld bij bloedvergiftiging of een hersenvliesontsteking. “Een hele hoop is wel te meten in bloed of urine, maar de uitslag van zo’n test laat op zijn minst enkele uren op zich wachten”, benadrukt ze.

De natuurkundige is niet van plan met haar etheenmeting andere metingen te vervangen. “Ik denk dat het meten van etheen een goede aanvulling kan zijn op bijvoorbeeld met meten van de bloeddruk en de hartslag”, zegt ze. “Maar we staan nog aan het begin. Onze resultaten laten zien dat het meten van etheen mogelijk is en nuttig kan zijn. We zijn nog niet zover dat artsen op de intensive care de meting standaard kunnen toepassen. Daar zijn we wel druk mee bezig.”

Bron:

Laurent Paardekooper e.a. Ethylene, an early marker of systemic inflammation in humans Scientific Reports, 31 juli 2017 (online), doi:10.1038/s41598-017-05930-9

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 21 september 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.