9789147099580 by Smakprov Media AB

Intensivvård och utökad upplaga. Den bygger på samma framgångsrika koncept som första upplagan från 2005 med inledande kapitel om basala mekanismer följt av kapitel som tar upp modern diagnostik och behandling av akut intensivvårdskrävande organsvikt. Boken blandar konkreta råd vid specifika sjukdomstillstånd med beskrivningar av bakomliggande patofysiologi och kan därför användas både ”bedside” och som en informationskälla om modern intensivvård. Varje kapitel hänvisar till aktuella referenser för vidare läsning. Boken riktar sig till läkare och sjuksköterskor under utbildning i intensivvård, men kan med fördel också användas under grundutbildningen.

Intensivvård

Intensivvård kommer nu i en andra, grundligt omarbetad

under redaktion av Anders Larsson Sten Rubertsson Andra upplagan

Den är även värdefull för färdiga specialister inom specialiteten och övriga läkare och sjuksköterskor som vill inhämta aktuell kunskap om modern intensivvård. Intensivvård är skriven av ledande experter från Skandinavien som alla arbetar inom sina specialområden kliniskt eller forskningsmässigt med intensivvård.

Anders Larsson är överläkare vid Anestesi- och intensivvårdskliniken, Akademiska sjukhuset och professor i anestesiologi och intensivvård med inriktning respirationsfysiologi vid Uppsala universitet där han också ansvarar för Hedenstiernalaboratoriet. Sten Rubertsson är överläkare vid Anestesi- och intensivvårdskliniken, Akademiska sjukhuset och professor i anestesiologi och intensivvård vid Uppsala universitet där han är prodekan för forskarutbildningen och ställföreträdande prefekt för Institutionen för kirurgiska vetenskaper

Best.nr 47-09958-0 Tryck.nr 47-09958-0

Omslag nytt.indd 1

2012-02-16 15.40

ISBN 978-91-47-09958-0 © Författarna och Liber AB Förläggare/projektledare Bengt Fundin Förlagsredaktör Annika Sandström Omslag Nette Lövgren, Lars E Pettersson Grafisk form Nette lövgren, AB Typoform/Andreas Lilius Ombrytning ord & form, Gudbrand Klæstad AB, Karlstad Illustrationer AB Typoform/Jan Wilhelmsson Andra upplagan 1 Repro Repro 8 AB, Stockholm Tryck Kina 2012

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner och universitet. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuspresskopia.se. Liber AB, 113 98 Stockholm Tfn 08-690 92 00 www.liber.se Kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01 e-post: kundservice.liber@liber.se

Intensivvård.indb 2

2012-02-17 12.06

IntensivvĂĽrd Under redaktion av Anders Larsson och Sten Rubertsson

IntensivvaĚ&#x160;rd.indb 3

2012-02-17 12.06

IntensivvaĚ&#x160;rd.indb 4

2012-02-17 12.06

Författare

Lars Algotsson, med dr, överläkare,

Hans Friberg, docent, överläkare,

KLINIKEN FÖR THORAXKIRURGI, ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD,

INTENSIV OCH PERIOPERATIV VÅRD SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS, LUND

SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS, LUND

Anders Frid, med dr, överläkare,

Roland Andersson, professor, överläkare,

ENDOKRINOLOGISKA KLINIKEN, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS, LUND

KIRURGISKA KLINIKEN, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS, LUND

Claes Frostell, professor, överläkare,

Karin Asklund, IVA-sjuksköterska,

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA

CENTRALINTENSIVEN, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

UNIVERSITETSSJUKHUSET, HUDDINGE

Sören Berg, docent, överläkare,

Camilla Fröjd, med dr, specialistsjuksköterska inom intensivvård,

THORAX-KÄRLKLINIKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LINKÖPING

Lars Berggren, docent, överläkare,

CIVA, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET,

Ann-Christin Gedeborg, IVA-sjuksköterska,

ÖREBRO

OTM-DIVISIONEN KARDIOLOGEN, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Hans Blomqvist, docent, överläkare,

Rolf Gedeborg, docent, överläkare,

ANESTESI-OCH INTENSIVVÅRDSAVDELNINGEN, S:T GÖRANS SJUKHUS,

VO ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

STOCKHOLM

Anne Berit Guttormsen, professor, överläkare,

Mikael Bodelsson, professor, överläkare,

KIRURGISK SERVICEKLINIK, AVDELNINGEN FÖR INTENSIVMEDICIN,

VO INTENSIV- OCH PERIOPERATIV VÅRD, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS,

HAUKELAND UNIVERSITETSSJUKHUSET, BERGEN

LUND

Andreas Hvarfner, med dr, överläkare,

Helge Brändström, överläkare,

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LUND

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRD, OPERATIONSCENTRUM, AKUT- OCH

Göran Hedenstierna, professor em,

KATASTROFMEDICINSKT CENTRUM, NORRLANDS UNIVERSITETSSJUKHUS, UMEÅ

Lennart Eleborg, överläkare, ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA

KLINISK FYSIOLOGI, HEDENSTIERNALABORATORIET, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Bengt Åke Henriksson, docent, överläkare, AN/OP/IVA, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, GÖTEBORG

UNIVERSITETSSJUKHUSET, HUDDINGE

Per Enblad, professor, överläkare, NEUROKIRURGI, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Lars I Eriksson, professor, överläkare, ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA

Hans Hjelmqvist, docent, överläkare, ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, HUDDINGE

Martin H:son Holmdahl, professor em, ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, UPPSALA UNIVERSITET

UNIVERSITETSSJUKHUSET, SOLNA

Leif Eriksson, överläkare,

Claes Juhlin, docent, överläkare, VERKSAMHETSCHEF, VO KIRURGI, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

LUNG- OCH ALLERGIKLINIKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LUND

Filip Fredén, med dr, överläkare,

Torbjörn Karlsson, docent, överläkare, VO ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRD, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

VO ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRD, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Bertil B Fredholm, professor i farmakologi,

Eva Kumlien, docent, överläkare, NEUROLOGI, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

INSTITUTIONEN FÖR FYSIOLOGI OCH FARMAKOLOGI, KAROLINSKA INSTITUTET, SOLNA

Intensivvård.indb 5

2012-02-17 12.06

Anders Larsson, professor, överläkare,

Anders Samuelsson, med. dr, överläkare,

VO ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LINKÖPING

Björn Larsson, med dr, överläkare,

Lars E. Schmidt, PhD, överläkare,

BARNINTENSIVVÅRDSAVDELNINGEN, ASTRID LINDGRENS BARNSJUKHUS,

HEPATOLOGISKA KLINIKEN, RIGSHOSPITALET, KÖPENHAMN

KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, SOLNA

Folke Sjöberg, professor, överläkare,

Ing-Marie Larsson, doktorand, specialistsjuksköterska inom intensivvård

BRÄNNSKADEAVDELNINGEN, HAND- OCH PLASTIKKIRURGISKA KLINIKEN,

CIVA, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Jan Sjölin, professor, överläkare,

Sten G E Lindahl, professor em,

VO INFEKTIONSSJUKDOMAR, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVMEDICIN, FORSKNINGSCHEF, KAROLINSKA

Karin Soini, leg sjuksköterska, vårdchef,

INSTITUTET, KAROLINSKA UNIVERSITETSJUKHUSET, SOLNA

AVDELNINGEN FÖR INTENSIVVÅRD, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LINKÖPING

DIAGNOSTIK-, AKUT-, ANESTESI- & TEKNIKDIVISIONEN, AKADEMISKA

Viveka Lindén, docent, överläkare,

SJUKHUSET, UPPSALA

BARNINTENSIVVÅRDSAVDELNINGEN, ASTRID LINDGRENS BARNSJUKHUS,

Ola Stenqvist, professor em,

KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, SOLNA

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, SAHLGRENSKA

Dag Lundberg, professor, överläkare,

UNIVERSITETSSJUKHUSET, GÖTEBORG

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LUND

Hans Stiernström, docent, överläkare,

Stefan Lundin, professor, överläkare,

VO ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRD, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET,

Fin Stolze Larsen, dr med, överläkare,

GÖTEBORG

Carl Meurling, docent, överläkare, KLINIKEN FÖR HJÄRTSVIKT OCH KLAFFSJUKDOM, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS, LUND

Margareta Mure, docent, överläkare, ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRD KLINIKEN, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, SOLNA

Erling B. Myhre, docent, överläkare,

HEPATOLOGISKA KLINIKEN, RIGSHOSPITALET, KÖPENHAMN

Christoffer Sølling, med dr, PhD, ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVMEDICIN, ÅRHUS UNIVERSITETSSJUKHUS, ÅRHUS

Else Tønnesen, professor, överläkare, ANESTESI-OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, ÅRHUS UNIVERSITETSHOSPITAL NGB, ÅRHUS

INFEKTIONSKLINKEN, UNIVERSITETSSJUKHUSET, LUND

Ewa Wallin, doktorand, specialistsjuksköterska inom intensivvård

Alma D. Möller, med dr, överläkare,

CIVA, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSAVDELNINGEN, LANDSPITALI

Staffan Wahlin, med dr, överläkare

UNIVERSITETSSJUKHUS, HRINGBRAUT, REYKJAVIK

GATROCENTRUM MEDICIN, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET,

Per Nellgård, med dr, överläkare,

HUDDINGE

THORAXOPERATIONEN OCH THORAX-IVA, SAHLGRENSKA

Jan Wernerman, professor, överläkare,

UNIVERSITETSSJUKHUSET, GÖTEBORG

Ala Nozari, med dr, ass. professor

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET, HUDDINGE

MASSACHUSETTS GENERAL HOSPITAL, BOSTON, USA

Tadeusz Wieloch, professor,

Anders Oldner, docent, överläkare,

INSTITUTIONEN FÖR KLINISK NEUROVETENSKAP, LUNDS UNIVERSITET, LUND

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA

Lars Wiklund, professor em,

UNIVERSITETSSJUKHUSET, SOLNA

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, AKADEMISKA SJUKHUSET,

Ulrika Ransjö, docent, f.d. överläkare,

UPPSALA

AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Björn Wikström, docent, överläkare,

Sven-Erik Ricksten, professor, överläkare,

ONKOLOGI-, THORAX- OCH MEDICINDIVISIONEN, AKADEMISKA SJUKHUSET,

ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA AKADEMIN,

UPPSALA

SAHLGRENSKA SJUKHUSET, GÖTEBORG

Bernt Gerhard Wikström, docent, överläkare,

Peter Ridefelt, docent, överläkare,

OTM-DIVISIONEN, KARDIOLOGI, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

VO KLINISK KEMI & FARMAKOLOGI, AKADEMISKA SJUKHUSET, UPPSALA

Ola Winsö, professor, överläkare

Sten Rubertsson, professor, överläkare,

AVDELNINGEN FÖR ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVVÅRD, NORRLANDS

ANESTESI- OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, AKADEMISKA SJUKHUSET,

UNIVERSITETSSJUKHUS, UMEÅ

UPPSALA

Kap_00_001_012.indd 6

2012-02-22 09.08

Innehåll

Förord

Introduktion 1

9 11

Organisation av en intensivvårdsavdelning Intensivvårdsetik

Hjärtstopp

188

STEN RUBERTSSON

Chock

203

SÖREN BERG

DAG LUNDBERG

172

BERNT GERHARD WIKSTRÖM

KARIN SOINI OCH HANS STIERNSTRÖM

Akut kardiologi

Cell- och molekylärbiologi

Ekokardiografi på intensivvårdsavdelning

249

LARS ALGOTSSON OCH CARL MEURLING

MIKAEL BODELSSON

Celldöd

Andningsfysiologi

268

GÖRAN HEDENSTIERNA

HANS FRIBERG OCH TADEUSZ WIELOCH

Ischemi/reperfusion

Monitorering av respiration

283

OLA STENQVIST

ALA NOZARI

Koagulation, fibrinolys och DIC

Akut respiratorisk svikt

308

ANDERS LARSSON

PETER RIDEFELT

Inflammation – Immunologi

Pneumoni

316

ANDERS LARSSON OCH STEN RUBERTSSON

ELSE TØNNESEN OCH CHRISTOFFER SØLLING

Allergi och anafylaxi

KOL och astma

320

LEIF ERIKSSON

ALMA D. MÖLLER OCH ANNE BERIT GUTTORMSEN

Basal receptorfarmakologi

110

LARS I ERIKSSON OCH BERTIL FREDHOLM

Syra–basstatus under intensivvård

116

Bedömning av en intensivvårdspatient

124

Förvärvade neuromuskulära tillstånd Neurointensivvård

26 127

Intensivvård.indb 7

FILIP FREDÉN OCH VIVECA LINDÉN

135

Hjärndödsdiagnostik och organdonation 155 BENGT ÅKE HENRIKSSON

Adjuvant behandling vid andningssvikt 380 MARGARETA MURE, ANDERS LARSSON,

PER ENBLAD OCH EVA KUMLIEN

361

VIVEKA LINDÉN OCH PER NELLGÅRD

LARS I ERIKSSON

Respiratorstöd

HANS BLOMQVIST, ANDERS LARSSON, FILIP FREDÉN,

STEN RUBERTSSON OCH ANDERS LARSSON

329

PER NELLGÅRD

LARS WIKLUND

Luftvägshantering Intubation och trakeotomi

Toraxintensivvård

399

SVEN-ERIK RICKSTEN

Leversjukdom på IVA

432

STAFFAN WAHLIN, LENNART ELEBORG OCH JAN WERNERMAN

2012-02-17 12.06

Leverersättningsbehandling

439

FIN STOLZE LARSEN OCH LARS E SCHMIDT

Akut pankreatit

446

ROLAND ANDERSSON

Tarmen vid intensivvård – ulkusprofylax, tarmparalys och translokation 454 Abdominellt kompartmentsyndrom

Akut njursvikt och dialys

Septisk chock och sepsisinducerad multipel organdysfunktion 635 Mikrobiologi och antimikrobiella läkemedel

665

ERLING B MYHRE

459

ANDERS OLDNER

600

JAN SJÖLIN

ROLAND ANDERSSON

Förgiftningar ANDERS SAMUELSSON

464

Patienter med nedsatt infektionsförsvar 680 ERLING B MYHRE

ROLF GEDEBORG, KARIN ASKLUND,

ANN-CHRISTIN GEDEBORG OCH BJÖRN WIKSTRÖM

Vatten- och elektrolytstörningar samt blödning 496

ULRIKA RANSJÖ

HANS HJELMQVIST

Diabetes mellitus

507

Akuta endokrinologiska tillstånd

704

Metabolism och nutrition

Intensivvård av barn

714

BJÖRN A LARSSON OCH CLAES FROSTELL

526

OLA WINSÖ

Analgesi och sedering LARS BERGGREN

ANDERS FRID

Vårdrelaterade infektioner i intensivvård 686

535

Den kritiskt sjuka patienten utanför intensivvårdsavdelningen

728

ANDREAS HVARFNER

JAN WERNERMAN

Trauma

544

Omvårdnad av intensivvårdspatienter

732

CAMILLA FRÖJD ING-MARIE LARSSON EWA WALLIN

CLAES JUHLIN

Intensivvård av brännskadade

568

FOLKE SJÖBERG

Registrering och uppföljning av intensivvård

743

STEFAN LUNDIN

Exfoliativa och nekrotiserande tillstånd

587

Framväxt av intensivvård

751

MARTIN H:SON HOLMDAHL

TORBJÖRN KARLSSON

Accidentell hypotermi

592

Utbildning och forskning

756

STEN G E LINDAHL

FOLKE SJÖBERG OCH HELGE BRÄNDSTRÖM

Intensivvård.indb 8

761

2012-02-17 12.06

Förord

Intensivvård tillämpades redan under Krimkriget för 150 år sedan, när Florence Nightingale etablerade en särskild avdelning för de svårast sjuka och skadade, så att de kunde övervakas mer eller mindre kontinuerligt. Men det var först under polioepidemierna på 1950-talet som intensivvårdsavdelningar inrättades både i Europa och i Nordamerika. Skandinavien intog en framträdande plats i detta sammanhang (Bauer, Holmdahl, Nilsson, Norlander i Sverige; Lassen, Ibsen i Danmark; Lund, Lindh i Norge, m.fl.). Många små läroböcker framför allt om andnings- och respiratorvård såg dagens ljus på 1960och 1970-talen. Den första stora läroboken om intensivvård publicerades 1984 av amerikanska Society of Critical Care Medicine. I Sverige utgav Eklund, Westermark och Wåhlin redan 1968 en medelstor lärobok som utkom i fem upplagor. Men först nu ser vi en komplett, stor intensivvårdsbok på svenska, redigerad av professorerna Anders Larsson och Sten Rubertsson, båda välkända inom intensivvårdsbranschen och erkända specialister inom detta alltjämt kraftigt expanderande och enormt viktiga område i modern sjukvård. Redaktörerna har samlat över 50 aktörer som bidragit med 57 enastående kapitel fördelade inom 12 viktiga områden. Efter en inledande sektion om organisation och etik följer kapitel om basala mekanismer, därefter problem inom centrala nervsystemet, torax, abdomen, njurar, endokrinologi, systemdysfunktioner, speciella tillstånd, infektioner samt avslutande kapitel om uppföljning av intensivvårdspatienter, utbildning och forskning. Efter mångårig utbildning i allmänkirurgi, toraxkirurgi, anestesiologi och intensivvård, har jag tillbringat all min tid under de senaste

40 åren inom intensivvården, till största delen i USA. Dessa fyra decennier inkluderar patientvård, undervisning, klinisk forskning och administration, de fyra huvudkomponenterna i akademisk medicin. Medan denna långa professionella karriär dalar mot slutskedet, känns det speciellt uppmuntrande och hedersamt att bli ombedd att skriva förordet till Larssons och Rubertssons magnifika, hittills största och mest omfattande svenska lärobok i intensivvård. De två redaktörerna och deras val av kapitelförfattare måste gratuleras till ett synnerligen gediget verk. Kapitlen är inte bara välskrivna och fyllda med den senaste informationen, boken är också speciellt modern med en hel sektion tillägnad basala mekanismer, t.ex. cellfunktion ur molekylärbiologisk synpunkt och olika former av celldöd. Dessa futuristiska områden röner för närvarande enormt intresse bland prominenta intensivvårdsforskare världen över. Eftersom detta högst sannolikt kommer att medföra dramatiska förändringar i vår behandling av kritiskt sjuka och skadade intensivvårdspatienter har redaktörerna visat signifikant framtidsvision genom att inkludera dessa aspekter i läroboken. De mer konventionella sektionerna representerar också det senaste inom återupplivning, diagnostik, behandling och omvårdnad i livets slutskede. Den föreliggande intensivvårdsboken riktar sig till både läkare och sjuksköterskor inom den vuxna intensivvården. Lika fullt är ett kapitel speciellt ägnat åt pediatrisk intensivvård. Redaktörerna har lyckats mycket väl med att inkludera praktiskt taget alla viktiga områden inom intensivvård. Det är dock att förvänta att nästa upplaga av denna gedigna lärobok skall ägna mer utrymme åt utbildningsfrågor, framför allt inom simulationsträning, ett område i mer eller mindre förord

Intensivvård.indb 9

2012-02-17 12.06

explosiv utveckling och av speciell betydelse för patientsäkerheten på vara sjukhus. Allt fler medicinska simulationscentra öppnar för närvarade runt om i världen. De har redan visat sitt stora värde framför allt inom anestesiologi och intensivvård. Denna nya lärobok förespås stor popularitet och framgång. Den rekommenderas varmt inte bara till dem som behöver studera morgondagens intensivvård för specialistexamen utan också till alla läkare och sjuksköterskor som önskar förbättra sina kunskaper för att bättre hjälpa patienterna inom intensivvård. Pittsburgh 20 november, 2004 Åke Grenvik, MD, PhD Distinguished Service Professor of Critical Care Medicine University of Pittsburgh School of Medicine Pittsburgh, PA, USA

Tillägg förord Intensivvård är ett ämnesområde i snabb utveckling där nya terapier gör att mer avancerade sjukdomstillstånd kan behandlas framgångsrikt. Samtidigt sker en kraftfull kunskapsutveckling av den bakomliggande patofysiologin om de intensivvårdskrävande sjukdomstillstånden. Den nya upplagan av Intensivvård speglar dessa förhållanden där alla kapitel är grundligt omarbetade och där hänsyn har tagits till aktuella forskningsresultat. Dessutom har boken utökats med nya kapitel om toraxintensivvård, mobila intensivvårdsgrupper och ekokardiografi. Boken är fortfarande riktad till läkare och sjuksköterskor under utbildning i intensivvård, men är skriven så att även andra som vill få en uppdatering om modern intensivvård kan ha glädje av dess innehåll. Vi är mycket tacksamma för den stora insats som alla författare har gjort för att modernisera boken och det utmärkta arbete som redaktör Annika Sandström har lagt ner för att få den nya upplagan till stånd. Uppsala oktober 2011 Anders Larsson Sten Rubertsson

förord

Intensivvård.indb 10

2012-02-17 12.06

Introduktion

Den moderna intensivvården, liksom den medicinska kunskapen i övrigt, har under senare år alltmer utvecklas i en riktning som kräver ökade kunskaper om basala mekanismer inom exempelvis cellbiologi, genetik och immunologi. Denna bok bygger på ett nytt koncept med inledande kapitel om dessa basala mekanismer som är nödvändiga för att kunna förstå moderna behandlingsprinciper av intensivvårdspatienter men även för förståelsen av de kapitel som specifikt handlar om organsvikt. De följande kapitlen om svikt inom kroppens olika organsystem riktar in sig på patofysiologi och symtom, och tar även upp det senaste inom (modern) diagnostik och behandling av intensivvårdspatienten. Denna bas är nödvändig för att förstå de utmaningar som intensivvården står för inom den närmaste framtiden. Intensivvård består definitionsmässigt av diagnos, monitoring, behandling och vård av patienter med potentiell reversibel svikt i en eller flera organsystem. Den intensivvård vi idag kan erbjuda våra patienter är en mycket högspecialiserad och högteknologisk vård. Tiden som patienten tillbringar på intensivvårdsavdelningen kan upplevas av både patient och närstående som mycket påfrestande. Vi som arbetar med intensivvård måste därför göra allt för att ge en god medicinsk behandling och omvårdnad, och allt för att minimera tiden på avdelningen. Det finns dessvärre även ett ekonomiskt incitament till detta. Kostnaden för intensivvården i Sverige idag kan i stora drag beräknas från siffror tagna ur Svenska intensivvårdsregistret, SIR. Om man inte räknar med neurokirurgisk-, toraxkirurgisk- och barnintensivvård så finns det drygt 60 intensivvårdsavdelningar som står för cirka 37 000 vårdtillfällen/år. Om man sedan räknar med att ett vårddygn på en intensivvårds-

avdelning kostar mellan 25 000–30 000:– så inser man att kostnaderna står för en betydande del av sjukvårdens budget. För att få en bra och effektiv intensivvård krävs det att den bedrivs 24 timmar om dygnet året runt och inte bara vardagar 8 timmar dagtid. Det kräver en välutbildad personal som arbetar i ett team med intensivvårdspatienten. I teamet ingår läkare och sjuksköterskor med specialistutbildning inom intensivvård, och dessutom ingår oftast undersköterskor och sjukgymnaster. En väl fungerande intensivvård kräver, utöver samarbetet inom teamet, ett multidiciplinärt samarbete mellan flera olika specialiteter som arbetar med och runt patienten på själva intensivvårdsavdelningen. Koordinator för denna vård är intensivisten, som i Skandinavien vanligtvis är anestesiolog med specialinriktning mot intensivvård. Dennes uppgift är att med hjälp av dels egna specialkunskaper, dels genom att konsultera kollegor från andra specialiteter, driva vården framåt tillsammans med teamet på intensivvårdsavdelningen. För att denna vård ska fungera har sedan många år sjuksköterskor en vidareutbildning inom intensivvård. Läkarna har däremot en grundspecialitet, anestesiologi och intensivvård. Den medicinska utvecklingen inom intensivvården har medfört ökade krav på specialkunskaper varför det sedan 1998 i Skandinavien finns en tvåårig intensivistutbildning. De som hittills genomgått denna utbildning har redan en specialitet inom anestesi. Specialutbildning av läkare inom intensivvård pågår sedan flera år i USA och i ett par europeiska länder. I Europa pågår för närvarande även en planering att få en gemensam intensivistutbildning via European Society of Intensive Care Medicine (ESICM). introduktion

Intensivvård.indb 11

2012-02-17 12.06

Utöver en god utbildning och ett gott samarbete inom intensivvården så behövs ett bra samarbete med den övriga patientvården. Antalet vårdplatser för inneliggande patienter har under de senaste 10–15 åren minskat med mellan 30–40 % vid de flesta sjukhus i Skandinavien. Detta tillsammans med andra försök att minska sjukvårdens utgifter har medfört att det på färre vårdplatser vårdas sjukare patienter. Vi har en allt äldre population och dessutom möjligheter till en ny och avancerad behandling. Dessa faktorer medför en efterfrågan på välutbildad och kompetent personal som bedriver en effektiv intensivvård, något som i framtiden kommer att öka. Det finns idag flera positiva erfarenheter från team s.k. Medical emergency team (MET) eller mobila intensivvårdsgrupper (MIG) som det heter i Sverige. Dessa grupper som oftast består av både en intensivvårdssjuksköterska och en läkare utgår från intensivvården till vanliga vårdavdelningar och tittar på patienter med potentiellt intensivvårdsbehov. De kan med enkla scoringsystem, där bland annat hjärtfrekvens, blodtryck, andningsfrekvens, kroppstemperatur och diures ingår, identifiera patienter med intensivvårdsbehov i ett tidigt skede och sätta in behandling redan på den vanliga vårdavdelningen. Genom

att göra detta kan man ibland undvika att patientens tillstånd försämras så mycket att de behöver vårdas på en intensivvårdsavdelning. I framtiden kommer det säkerligen att läggas större vikt vid att göra uppföljande studier av hur patienter som vårdats på en intensivvårdsavdelning mår efter utskrivningen. Uppgifter från dessa studier kan ge oss en bättre bild och förståelse av vad vi som arbetar inom intensivvården bör fokusera våra insatser på. Prognos och livskvalitet kommer då sannolikt att bli bättre för patienter i behov av intensivvård och dessutom kommer de anhörigas lidande att minska. Ovanstående gjorde att en ny svensk lärobok i intensivvård kändes angelägen. Förlaget Liber var starkt positiv till ett sådant bokprojekt. Emellertid de viktigaste i förverkligandet av boken ”Intensivvård” har varit våra medförfattare och framför allt förlagsredaktör Karin Sjögren Marklund. Vi vill tacka dessa nyckelpersoner för det ytterst förtjänstfulla, kompetenta och stora arbete som de har lagt ner i bokprojektet. Boken riktar sig till sjuksköterskor både under och efter sin vidareutbildning i intensivvård och till läkare alltifrån medicinstuderande till STläkare i anestesiologi och intensivvård. Den riktar sig även till färdiga specialister och till dem som behöver få mer kunskaper i modern intensivvård. Sten Rubertsson

Anders Larsson

introduktion

Intensivvård.indb 12

2012-02-17 12.07

K A RI N SOI N I OCH HA N S ST I E RN ST RÖM

Organisation av en intensivvårdsavdelning Bakgrund

Bakgrund

Ledarskap

Arbetsmiljö

Flera studier har visat att resultatet av behandlingen av intensivvård är relaterat till organisation och bemanning. Intensivvårdsavdelningar som har intensivister i tjänst under hela dygnet hade en signifikant lägre mortalitet och vårdtid jämfört med avdelningar utan denna kompetens. Man har även visat att sjukhusmortaliteten hos patienter som opererats för bukaortaaneurysm var tre gånger så hög vid de intensivvårdsavdelningar som inte hade daglig rond av en intensivist. Det är därför viktigt från såväl medicinsk som ekonomisk synpunkt att intensivvårdsavdelningar är bemannade med tillräckligt många intensivvårdsutbildade läkare under dygnets alla timmar. Vidare kunde man visa att komplikationer och resursåtgång var större på de avdelningar där en intensivvårdssjuksköterska hade fler än två patienter. Vid en studie av kateterrelaterad sepsis har man påvisat att en ökad patient–sköterska-ratio var en oberoende riskfaktor för sepsis. Man har även kunnat påvisa att bristen på intensivvårdsplatser förklarar en högre mortalitet av patienter som man alltför tidigt tvingas flytta nattetid för att bereda plats åt nya intensivvårdspatienter. En högre mortalitet som har påvisats hos patienter som kommer under jourtid till intensivvården beror sannolikt dock mer på skillnader i patientklientel än på bemanningen. Antalet sängplatser på en intensivvårdsavdelning bestäms i första hand av lokala förhållanden men internationellt brukar man anse att ett optimalt antal intensivvårdsplatser för en intensivvårdsavdelning är åtta till tolv. Mindre än fyra platser är inte kostnadseffektivt och fler än tolv kan vara svårt att hantera medicinskt på bästa sätt. Antalet intensivvårdplatser på ett sjukhus har tidigare ansetts ligga på 1–2 % av

Arbetstidsförläggning 15 Kontakt med närstående 15 Krishantering 15

Kompetens och kompetensutveckling

Kvalitetsarbete

1 • organisation av en intensivvårdsavdelning

Intensivvård.indb 13

2012-02-17 12.07

sjukhusets totala antal vårdplatser eller 12 % av sjukhusets akuta sängplatser. Med ett idag förändrat sätt att arbeta med dagkirurgi, minimalt invasiva kirurgiska metoder m.m. är det svårare att på samma sätt uppskatta hur många intensivvårdsplatser som behövs. Till detta kommer neuro-, brännskade- och toraxintensivvård för sjukhus med sådana specialiteter. För att inte belägga intensivvårdssängplatserna med patienter där den egentliga intensivvårdsfasen är över kopplas ofta en intermediäravdelning till intensivvårdsavdelningen där patienten kan vårdas med färre intensivvårdsinsatser innan det är dags för en vanlig vårdavdelning att ta över. På många håll även i ett internationellt perspektiv har man under de senaste åren haft brist på intensivvårdsplatser. Orsaken till detta är en brist på intensivvårdssjuksköterskor snarare än en pressad ekonomi. Vanligen ansvarar en sjuksköterska och en undersköterska för en till två patienter på avdelningen. Vid ökat behov av att isolera patienter ökar personalbehovet. I planeringsskeden är bemanningsmålen desamma oberoende av tidpunkt på dygnet medan personalbehovet kan växla fort på kort sikt. Intensivvårdspatienternas sjukdomsbild och behov samt den högteknologiska miljön ställer stora krav på specialistutbildade medarbetare med hög kompetens och ständigt behov av fortbildning. Arbetsmiljön är fysiskt och psykiskt krävande, arbetet sker vanligen i ett högt arbetstempo och i en stressfylld miljö. Sammantaget ställer detta mycket höga krav på medarbetare, arbetsmiljö och ledarskap. Vidare förutsätter detta att avdelningen har personella och tekniska resurser för att vid alla tidpunkter kunna ta emot och vårda de patienter som är i behov av intensivvård. Det är också viktigt att intensivvården är tydlig med vilka patienter som ska vårdas på avdelningen och när sådan vård inte längre är indicerad. För att det ska fungera i praktiken krävs ett gott samarbete mellan olika professioner och en god diplomatisk förmåga.

Ledarskap Ledningsstrukturen för en intensivvårdsavdelning påverkas framför allt av avdelningens storlek och sjukhusets aktuella organisationsstruktur. Det är därför inte meningsfullt att beskriva en organisationsstruktur för en intensivvårdsavdelning i

detalj. I stället ska vi belysa några olika områden som erfarenheten har lärt oss är viktiga att tänka på när man utövar sitt ledarskap och vill skapa en stimulerande och attraktiv arbetsplats. Att vara chef och ledare för en grupp kompetenta specialister, ofta en svårrekryterad personalgrupp, ställer krav mer på att ge förutsättningar och handlingsutrymme än att ”peka med hela handen”. Att i stället använda mjuka värden som kultur, klimat, värderingar, relationer, kompetens, mål, visioner, interna rutiner, system och arbetsprocesser som styrmedel. Det ger en organisation där förmåga till lagarbete, kommunikation, respekt för varandras olikheter och kompetens har stor betydelse för verksamhetens utveckling och resultat. Ledarskap med den sortens mjuka styrmedel kan åstadkomma en väl fungerande avdelning, där rätt personer väljer att satsa sitt intresse och engagemang och fortsätta arbeta inom intensivvården. Det är svårt att nå verklig framgång utan att medarbetarna kan se sammanhang och mening med arbetet. Ytterst handlar det om att stödja individerna att engagera sig i sina uppgifter. Det kräver information och möjlighet till dialog mellan medarbetare och ledning. All erfarenhet visar, att det svåraste momentet i verksamhetsstyrning inte är att bygga upp utan att hålla vid liv.

Arbetsmiljö Otydliga mål och brist på uppskattning är några av de främsta orsakerna till stress i arbetslivet. Andra vanliga orsaker är brist på stöd, möjlighet att använda sin kunskap och erfarenhet, dåligt kamratskap, skiftarbete och brister i fysisk arbetsmiljö. Det är därför viktigt att det hela tiden finns en dialog mellan personal och chef för att tillsammans skapa en bra arbetsmiljö. Den medicinska och teknologiska utvecklingen inom intensivvården ger nya möjligheter för behandling av mycket svåra medicinska tillstånd. Parallellt med att vårda kritiskt sjuka patienter får intensivvårdspersonal medverka i beslut som berör liv och död. Det kan vara beslut som handlar om att påbörja, avsluta eller avstå behandling. Intensivvårdssjuksköterskan förväntas dessutom utföra flera helt olika uppgifter samtidigt, t.ex. att intensivövervaka en patient och parallellt bemöta

organisation av en intensivvårdsavdelning • 1

Intensivvård.indb 14

2012-02-17 12.07

känslomässiga reaktioner i samband med svår sjukdom. Detta i kombination med bristande intensivvårdsresurser kan leda till så kallad moralisk stress för intensivvårdssjuksköterskor. För att sjuksköterskor ska kunna hantera detta krävs dels tillgång till olika stödformer, dels att personalen har förmåga att verkligen utnyttja och ta till sig de stödinterventioner som erbjuds. Arbetsbelastning och krav ska balanseras så att stressnivån ligger i lagom beredskap för de arbetsuppgifter som ska utföras.

Arbetstidsförläggning Arbetsförhållanden ska vara i andan av bra balans mellan arbete och fritid. Arbetstidsmodeller där individer själva planerar sitt schema och samtidigt uppmuntras till att arbeta mindre attraktiva arbetspass som nätter och helger kombinerat med tydliga bemanningsmål för dygnets alla timmar ger jämnare bemanning. Möjligheten att styra personalresursen utifrån verksamhetens behov ökar. En arbetstidsmodell som främjar god bemanning och tid för återhämtning minskar arbetsbelastning och negativ stressnivå för personalen. Erfarenheten visar att arbetsscheman som premierar ledig tid framför ekonomisk ersättning är det som långsiktigt fungerar bäst. Arbetsmiljön förbättras och sjukfrånvaron minskar. Kontakt med närstående Närstående till patienter på en intensivvårdsavdelning uppvisar en hög grad av ångest och kan utveckla framför allt depressiva symtom liknande de vid posttraumatisk stress med t.ex. överspändhet, irritabilitet och minnesstörningar. Det är därför väsentligt att ta sig tid till att noggrant informera om patientens tillstånd och prognos. Det är även viktigt att närstående presenteras för all personal som sköter patienten och informeras om de behandlingsmetoder som används och vad övervakningsutrustningen är till för. Erfarenheten visar att den information som ges ofta behöver upprepas flera gånger för att närstående ska kunna tillgodogöra sig den. Om intensivvårdspersonalen redan från början kunnat skapa en förtroendefull relation till närstående underlättas även diskussioner om eventuell begränsning av behandling, obduktion eller i

tillämpliga fall frågan om organdonation. Liberala besökstider och möjlighet till övernattning för närstående i kritiska skeden förbättrar kommunikation och förståelsen av vårdförloppet. Det har visat sig vara värdefullt om intensivvårdsavdelningen har nära kontakt med personal från kyrka och/eller kuratorsorganisation som kan hjälpa till med att stödja närstående psykosocialt i svåra situationer.

Krishantering Behovet av ett gott psykosocialt omhändertagande vid stora olyckor och katastrofer är väl dokumenterat. Den personal som är inblandad i sjukvårdsarbete vid särskilda händelser utsätts för starka påfrestningar. Vid dessa tillfällen bör en särskild psykologisk genomgång (debriefing) erbjudas personalen. Utbildning, övning, god arbetsledning, kamratstöd och gruppsammanhållning är faktorer som gör att personalen bättre kan stå emot de psykiska påfrestningarna i dessa situationer. Men även det vardagliga arbetet på en intensivvårdsavdelning innebär att möta människor i kris där händelser inom intensivvården kan vara belastande för personalen. Det gör att personalen regelbundet måste beredas tillfälle att reflektera över sitt arbete och få stöd av sina arbetskamrater i en lugn och förtroendefull miljö och utbyta erfarenheter utan att något dramatiskt har inträffat. Man får inte glömma bort att personal som sekreterare och studerande som inte deltagit i det direkta arbetet med svårt sjuka patienter ändå kan vara i stort behov av att få ventilera sina reaktioner.

Kompetens och kompetensutveckling Specialistkompetens i intensivvård är ett grundkrav för alla som arbetar vid en intensivvårdsavdelning. En strukturerad introduktion och inskolning i arbetsuppgifterna med erfarna handledare, gärna med ett mentor- eller faddersystem, har visat sig vara en lyckad kombination. Det ger individen möjlighet att växa in i arbetsuppgifterna och chans till reflektion med erfaren kollega vilket bidrar till att göra inskolningsperioden effektiv. Möjlighet att träna sina färdigheter i 1 • organisation av en intensivvårdsavdelning

Intensivvård.indb 15

2012-02-17 12.07

olika akuta situationer tillsammans med andra yrkeskategorier i en simulerad miljö ger god handlingsberedskap och utvecklar lagarbetet i positiv riktning. Kunskap om olika kulturer, psykologiska krisreaktioner, etiska och moraliska frågor är viktiga att tillgodose. Medarbetarnas kompetensutveckling, både fort- och vidareutbildning, är en nyckelfaktor när det gäller framtida vård och omvårdnad. Kompetensutveckling är dessutom en viktig faktor för individens karriärutveckling, förbättring av arbetsmiljö och för verksamhetens framtida personalförsörjning. Lärandet sker bäst i organisationer med en kultur som uppmuntrar till dagligt lärande och engagemang där individen är delaktig och tar ansvar för sin egen utbildning utifrån verksamhetens behov, krav och mål. En heltidsbefattning som lärare är en förutsättning för att man ska lyckas tillgodose det stora behov av fortbildning som finns inom intensivvården. Medarbetarna, framför allt de som har arbetat länge inom intensivvård, har en reell kompetens och känsla som utvecklats genom erfarenhet. Den kunskapen behöver tas till vara vid utveckling av verksamheten och fördelning av arbetsuppgifter. Den totala kompetensen på enheten kommer på det viset att höjas när kompetenta medarbetare förmedlar sin kunskap till arbetslaget. Samtidigt görs individerna delaktiga och kan på så sätt

påverka arbetets innehåll vilket bidrar till ökad arbetstillfredsställelse. Ett verktyg som används vid många sjukhus är ”kompetens- och karriärstege” – en form av systematisk planering för förändring av individens arbetsuppgifter och arbetsvillkor allteftersom kompetensen utvecklas (se faktaruta 1:1). Den nyutbildade intensivvårdssjuksköterskan börjar exempelvis med patientansvar där omvårdnadsarbete utförs under viss handledning. Under åren kan sjuksköterskan utveckla sin kunskap och erfarenhet som ger kompetens att utöver patientansvar även ansvara för ett specialistområde som exempelvis avdelningens personalutbildning. Kompetensstegen kan användas inte bara för individen utan gör det möjligt för ledningen att identifiera och åtgärda eventuella kunskapsbrister för avdelningen i sin helhet.

Kvalitetsarbete Socialstyrelsen föreskriver att kvaliteten i all hälso- och sjukvård fortlöpande ska följas och utvecklas på ett systematiskt sätt. Att systematiskt arbeta med att identifiera förhållanden som utgör risk för att patienterna inte får en säker och god vård samt att systematiskt arbeta på att eliminera identifierade risker är en bra startpunkt för förbättringsarbetet. En intensivvårdsavdelning med komplicerad teknisk apparatur som administrerar

fak taruta 1 :1

Exempel på kompetensstege för intensivvårdssjuksköterskor Effektiv sjukvård av hög kvalité genom Trygghet – Kunskap – Utveckling Nivå 5 Expert

Expertkunskaper och ansvar för specialistområde.

Nivå 4 Skicklig

Självständigt patientansvar samt eget ansvarsområde.

Nivå 3:3 Kompetent

Självständigt patientansvar samt ansvar för specifika tilläggsuppgifter.

Nivå 3:2 Erfaren

Självständigt patientansvar samt viss personalledning och administrativt ansvar.

Nivå 3:1 Nybörjare med mindre erfarenhet

Patientansvar under viss handledning samt leda och planera sitt arbete, personalledning och undervisning.

Introduktion

Enligt avdelningens introduktionsprogram.

Exemplet bygger på Akademiska sjukhusets grundmodell för kompetensutveckling för sjuksköterskor nivå 1–2–3.

organisation av en intensivvårdsavdelning • 1

Intensivvård.indb 16

2012-02-17 12.07

många potenta läkemedel, ofta i ett högt tempo, utgör en miljö där misstag lätt kan inträffa. Som exempel på frekvent förekommande avvikelser inom intensivvård kan nämnas läkemedelsförväxling, bristande identitetskontroll och felaktigt handhavande av utrustning. I syfte att förebygga allt från störningar i dagligt arbete till dödsfall finns vanligen dokumenterade rutiner, riktlinjer, metodbeskrivningar och arbetsinstruktioner. Dessa dokument, om de är bra utformade, tillsammans med ett användbart system för avvikelsehantering och engagerad ledning och arbetsgrupp, är en bra grund för allt kvalitetsarbete. När det gäller avvikelsehantering är det viktigt att alla störningar, incidenter och risksituationer rapporteras. För att uppnå detta måste tyngdpunkten i arbetet ligga på hur uppkomna fel eller brister kan åtgärdas och risker förebyggas. Ett sådant system måste ha ett så litet inslag av repressiva åtgärder som möjligt för att stimulera till rapportering. En sammanställning av avvikelserna på avdelningen kan vara utgångspunkt för utformning av internutbildning, revidering av rutinbeskrivningar osv. och kvalitetsarbetet blir en del av vardagen. Ett sådant arbetssätt gör det även möjligt att mäta resultatet av insatta åtgärder samt ger en möjlighet att se orsakssamband. Förutsättningar för att lyckas med avvikelsehantering är bland annat ett aktivt ledarskap som kan ge tydliga signaler om vikten av detta arbete.

Referenser Classon U, Soini K. Kompetens- och karriärutveckling för sjuksköterskor inom intensivvård. Ventilen 2000;4:30–32. Fridkin SK, Pear SM, Williamson TH, Galgiani JN, Jarvis WR. The role of understaffing in central venous catheterassociated bloodstream infections. Infect Control Hosp Epidemiol. 1996 Mar; 17(3):150–158. Guidelines for Intensive Care Unit Design. Crit Care Med 1995 Mar; 23(3):582–588. Pronovost PJ, Angus DC, Dorman T, Robinson KA, Dremsizov TT, Young TL. Physician staffing patterns and clinical outcomes in critically ill patients: a systematic review. JAMA 2002 Nov 6;288(17):2151–2162. Uusaro A, Kari A, Ruokonen E. The effects of ICU admission and discharge times on mortality in Finland. Intensive Care Med 2003 Dec; 29(12):2144–2148. Epub 2003 Nov 05.

1 • organisation av en intensivvårdsavdelning

Intensivvård.indb 17

2012-02-17 12.07

DA G LU ND B ER G

Intensivvårdsetik

Intensivvårdens målsättning

Behandlingsbart tillstånd 19

Patientens livskvalitet

Livskvalitet under intensivvård 19 Livskvalitet efter intensivvård 19

Allmänna etiska principer

Autonomi 20 Nyttoprincipen 20 Rättvisa 20 Patientens rätt till optimal behandling 21 Patientens rätt att avstå från behandling 21

Den gamla människan

Problem i samband med hög biologisk ålder 21

Begränsning av livsuppehållande behandling Meningslös medicinsk behandling 22 Beslut om begränsning 22 Diskussion i sjukvårdsteamet 23 Samtal med närstående 23 Praktiskt genomförande 23 Avslutande av respiratorbehandling 24 Psykologiska och etiska aspekter på begränsning av livsuppehållande behandling 24

Intensivvårdens möjligheter att rädda liv genom att stötta sviktande vitala funktioner under långa tider även hos kritiskt sjuka patienter har ökat under åren. Men myntet har en baksida. Utvecklingen har också skapat etiska problem. När patienter drabbats av sjukdomsprocesser med dålig prognos kan inte ens moderna och effektiva intensivvårdsinsatser alltid förlänga deras liv på ett meningsfullt sätt. Risken är att intensivvården i stället ger patienterna ett liv med miserabel livskvalitet eller orsakar en förlängd och plågsam dödsprocess. Senaste årens krympande ekonomiska resurser inom akutsjukvården har dessutom lett till en brist på intensivvårdsplatser och specialutbildad personal, vilket skapat prioriteringsetiska problem i lägen med stor belastning. Etiska konflikter har säkert alltid funnits inom intensivvården, men de har uppmärksammats och diskuterats först under de senaste decennierna. Under intensivvårdens uppbyggnadsfas fanns en tendens att ”göra allt för alla patienter” i syfte att upprätthålla livet hos patienterna till varje pris. Under 1970-talet växte insikten om att heroiska kirurgiska ingrepp och full intensivvårdssatsning på patienter med oåterkalleligt dödliga skador eller sjukdomar snarare kan öka patienternas lidande än rädda dem till ett värdigt liv. Därmed växte också intresset för medicinsk etik bland läkare och annan intensivvårdspersonal. Ett grundläggande internationellt dokument om etiska principer i intensivvård publicerades 1992 efter diskussioner i World Federation of Societies of Intensive and Critical Care Medicine. Dokumentet har haft stor betydelse för utvecklingen av intensivvårdsetik världen över.

intensivvårdsetik • 2

Intensivvård.indb 18

2012-02-17 12.07

Intensivvårdens målsättning När intensivvårdsetik diskuteras är det lämpligt att utgå från intensivvårdens målsättning. Det är intensivvårdens mål att optimera förutsättningarna för patienten att återfå hälsa och kunna återgå till ett liv med en kvalitet som patienten själv kan acceptera. De medicinska metoder som används för att nå detta mål har som syfte att stötta och behandla hotande eller manifest svikt i vitala funktioner för att ”köpa tid åt patienten”. Därmed ges insatt medicinsk och kirurgisk behandling och kroppens läkande krafter möjlighet att hinna verka. Intensivvård är alltså i mångt och mycket symtomatisk behandling till sin karaktär. Metoderna är dock ofta invasiva och därför relativt riskfyllda. Två aspekter på målsättningen är särskilt viktiga: tillståndet ska vara behandlingsbart och patientens livskvalitet är av avgörande betydelse.

Behandlingsbart tillstånd Patienter som omhändertas för intensivvård bör ha en rimlig chans att överleva. Den initiala bedömningen, som visserligen ofta är svår i akuta situationer, bör med rimlig sannolikhet visa att eventuellt sviktande vitala funktioner är behandlingsbara. Det är viktigt att tänka på att en patient med en uppenbart obotlig och terminal sjukdom i allmänhet kan tas om hand med bättre kvalitet för alla berörda på en enhet för palliativ vård än på en intensivvårdsavdelning.

municera med omgivningen. Vårdmiljön är dessutom extremt teknisk till sin karaktär. Dessa faktorer bidrar till patientens upplevelser av smärta, ångest, oro, sömnstörning, konfusion, delirium och andra obehag. De negativa effekterna av intensivvård beskrivs ibland som patientens ”kostnad” för att kunna bli frisk. Det är en grundläggande princip att denna kostnad alltid måste hållas så låg som möjligt med hjälp av bästa tänkbara omvårdnad och symtombehandling. Kostnaden är över huvud taget endast berättigad om patienten har en rimlig chans att överleva med en acceptabel livskvalitet.

Livskvalitet efter intensivvård Den andra typen av livskvalitet, dvs. den livskvalitet som patienten upplever när behandlingen på sjukhuset är slutförd, är resultatet av de samlade intensivvårdsinsatserna och andra behandlingar under sjukhusvistelsen. Vad som är acceptabel livskvalitet i enskilda fall kan i själva verket endast formuleras av patienten själv. För intensivvårdspersonal och andra utomstående är det en mycket svår bedömning eftersom livskvalitet är något högst individuellt, som dessutom förändras under livets gång. Patientens upplevda livskvalitet efter sjukhusvistelsen borde självklart vara det viktigaste måttet på intensivvårdens effektivitet. Trots detta är det först på senare år som livskvalitet har använts som resultatmått och som komplement till mätning av överlevnad/mortalitet. Ett skäl är att livskvalitet är svårt att mäta och att effektiva instrument länge har saknats.

Patientens livskvalitet Beträffande intensivvård kan man tala om livskvalitet i två skeden: livskvalitet under intensivvårdsperioden respektive livskvalitet efter intensivvård och sjukhusvistelse.

Livskvalitet under intensivvård Under intensivvårdsvistelsen är livskvaliteten primärt relaterad till vårdkvalitet. Många av de metoder som används i intensivvården är invasiva till sin karaktär och kan därför upplevas som smärtsamma och obehagliga. Patientens skador och sjukdom är i sig ofta smärtsamma. Trakeal intubation och respiratorbehandling försvårar eller upphäver patientens möjlighet att kom-

Allmänna etiska principer Det är uppenbart att etiska konflikter kan uppstå inom intensivvården. Etiska problem kan uppkomma i enskilda fall när intensivvårdens negativa effekter måste vägas mot den nytta som vården ger. Dessutom uppstår etiska problem, som kan engagera flera patienter samtidigt, när behovet av intensivvård, dvs. antalet patienter med intensivvårdsbehov, är större än antalet tillgängliga intensivvårdsplatser vid ett sjukhus. Etiska ställningstaganden baseras på vissa allmänt accepterade värdepremisser, som ofta presenteras i form av de fyra etiska huvudprinciperna autonomi, göra gott, inte skada och rättvisa.

2 • intensivvårdsetik

Intensivvård.indb 19

2012-02-17 12.07

Autonomi Respekt för autonomi (självbestämmande) berör inte bara patientens rätt att själv bestämma i en aktuell situation, utan innebär också respekt för patientens tidigare viljeyttringar eller uttalade värderingar. Principen kan i en vidare bemärkelse också tolkas så att alla som berörs av ett beslut bör ha möjlighet att påverka beslutet. Det kan i sin tur innebära att inte bara anhöriga utan också ansvarig sjukvårdspersonal har etiska rättigheter i samband med medicinska beslut som gäller en enskild patient, även om patientens vilja givetvis ska vara överordnad andras viljor. Autonomiprincipen, som den tolkas i svensk sjukvård, innebär inte att en patient kan beställa en viss behandling. Däremot innebär den att en patient har rätt till fullödig information om fördelar och nackdelar med olika behandlingsalternativ. Dessutom har patienten rätt att avstå från föreslagen behandling. Självklart ska en psykiskt kompetent patients autonomi respekteras. Men det finns tillfällen då det skulle vara fel av en ansvarig läkare att ”vältra över” ett komplicerat och livsavgörande beslut på patienten, som kanske inte har möjlighet att helt förstå den medicinska bakgrunden till beslutet. I sådana fall krävs att läkaren fokuserar på patientens bästa och tar initiativet på ett taktfullt sätt och med stor empati. Ibland stämmer inte patientens förväntningar, uppfattning och vilja – som ju enligt autonomiprincipen ska vara ledande – överens med läkarens professionella övertygelse om vad som är bäst för en patient med potentiellt intensivvårdsbehov. Detta kan leda till en besvärlig etisk konflikt där patientens autonomi ställs mot läkarens autonomi. Problemet ställs på sin spets i samband med vård av kritiskt sjuka patienter som tillhör samfundet Jehovas vittnen, som vanligen inte tar emot blod och blodprodukter. Vid livshotande tillstånd som inte är akuta har en läkare med samvetsförebråelser i sammanhanget en etisk rättighet att lämna över fallet till en kollega som är villig att gå patienten till mötes. Nyttoprincipen Principerna göra gott och inte skada slås ibland ihop till en princip som benämns nyttoprincipen. Det är en allmän princip som styr vårt handlande gentemot våra medmänniskor och innebär i sjuk-

vården att allt vi gör ska gagna våra patienter. Principen finns redan beskriven i Hippokrates ed. I intensivvården, liksom i alla verksamheter där avancerade metoder används, finns alltid risk för att patienten kommer till skada, vilket kan begränsa den samlade nyttoeffekten av insatserna. Syftet med behandlingen måste vara klart definierat och högt värderat, dvs. möjligheten att en riskfylld behandling ska vara framgångsrik måste vara särskilt stor för att behandlingen ska vara motiverad. Förhållandet mellan risk och nytta måste prövas noggrant varje gång en potentiellt riskabel metod ska användas.

Rättvisa Principen om rättvisa har två aspekter. Dels rör den alla människors lika rätt till behandling och omhändertagande oberoende av kön, ålder, ras, religion och socioekonomisk ställning. Dels handlar den om politikernas, administratörernas och sjukvårdspersonalens skyldighet att hantera hälso- och sjukvårdens gemensamma resurser på ett klokt, ansvarsfullt och rättvist sätt. I tider med begränsade resurser kan det bli fråga om att prioritera. Man talar i detta sammanhang om prioriteringsetik. Det kan röra sig om prioritering i sjukvårdssystemet mellan grupper av patienter med olika sjukdomar, mellan gamla och unga, dvs. omfördelning av resurser mellan olika områden. Det kan också handla om prioritering av enskilda patienter, ”vem ska läggas in på den sista intensivvårdsplatsen?”. I ett prioriteringsläge då behovet av intensivvårdsplatser är större än tillgången måste rättviseprincipen kompletteras med nyttoprincipen. Patienter med de största medicinska behoven och de bästa förutsättningarna att dra nytta av intensivvårdsbehandlingen, dvs. att återfå hälsa och återgå till ett liv med acceptabel livskvalitet, ska prioriteras. I praktiken är det ofta svårt att prioritera. En klok och rättvis prioritering kräver inte bara att beslutsfattarna har stora medicinska kunskaper och god klinisk erfarenhet utan också en stor portion empati. De fyra etiska huvudprinciperna ges olika värde i olika kliniska situationer. Ibland måste en princip tillåtas gå före andra. För att ta ett exempel: i samband med ett akut toraxtrauma kan omständigheterna kräva att pleurapunktion utförs omedelbart utan att patienten vare sig tillfrågats

intensivvårdsetik • 2

Intensivvård.indb 20

2012-02-17 12.07

eller fått tillfredsställande smärtlindring. I syfte att rädda liv och bevara hälsa prioriteras då principen göra gott på bekostnad av principerna respekt för autonomi och inte skada. I praktisk akutsjukvård kan de fyra etiska huvudprinciperna för enkelhetens skull kombineras till att bilda två grundprinciper, nämligen patientens rätt till optimal behandling och patientens rätt att avstå från behandling.

Patientens rätt till optimal behandling Enligt rättviseprincipen har alla patienter med behov av intensivvård rätt till sådan vård. Det är uppenbart att intensivvård har dubbla effekter. Oftast kan intensivvård rädda liv och bevara hälsa i enlighet med målsättningen. I andra fall kan dock intensivvårdsinsatser enbart orsaka smärta och annat lidande och i värsta fall förlänga en dödsprocess. Behandlingen ska därför skräddarsys så att, enligt nyttoprincipen, det goda överstiger det skadliga. Detta innebär att intensivvårdsinsatserna alltid måste anpassas till patientens förutsättningar att dra nytta av behandlingen. Med andra ord ska patienterna ges en optimal vård enligt principen ”allt som bör göras, men inte allt som kan göras”. I beslutsprocessen finns ett inbyggt problem. Läkare och sjuksköterskor har ibland svårt att inse och acceptera den brytpunkt då intensivvårdsinsatserna inte längre gynnar patienten, då skadan överväger det goda, och då fortsatt intensivvård förlänger ett lidande. Vi kan tala om att personalen har en ”botarinstinkt”, som i grunden givetvis är god, men som otyglad kan skada utsatta patienter. Patientens rätt att avstå från behandling Denna huvudprincip har sin grund i respekt för patientens autonomi. I daglig intensivvård är det sällan som den blir aktuell. Men principen är inte desto mindre viktig och bör finnas med i den medicinska bedömningen, inte bara inför stor kirurgi utan också i samband med beslut om intensivvårdsinsatser. Det är inte självklart att människor i mycket hög ålder eller i ett sent stadium av en svår kronisk sjukdom önskar få livet förlängt med hjälp av intensivvård. Familjeläkare eller annan patientansvarig läkare bör i lugn och ro samtala med patienter i sådana situa-

tioner för att få besked om vilken vårdnivå som patienten skulle föredra, om det blev aktuellt med intensivvård i framtiden. Om inte patienten längre är kompetent att svara för sig, bör tecken till viljeyttring från patienten sökas hos närstående. Patientens önskan ska tydligt dokumenteras i journalen. Detta minskar risken för felaktig och oetisk behandling i livets slutskede. Om det finns klara besked om att patienten inte önskar intensivvård är det etiskt korrekt att respektera önskemålet, men etiskt klandervärt att gå emot. Om exempelvis en kompetent patient med uttalade terminala besvär väljer att, som alternativ till intensivvård, få sova sig in i döden, s.k. terminal eller palliativ sedering, finns också enligt principen om autonomi och nyttoprincipen etiska skäl att tillmötesgå denna önskan.

Den gamla människan I hög ålder minskar de vitala funktionernas reservkapacitet, vilket reducerar kroppens motståndskraft i samband med svåra sjukdomar och trauma. Kroniska sjukdomar, som ju även drabbar unga människor, kan ha samma effekt. Man talar i dessa sammanhang om biologisk eller patofysiologisk ålder som något skilt från kronologisk ålder. En 50-åring med kroniskt obstruktiv lungsjukdom kan mycket väl ha högre biologisk ålder än en frisk 80-åring. De flesta moderna undersökningar som redovisar resultatet av intensivvård av äldre patienter visar också att kronologisk ålder inte nödvändigtvis är korrelerad till en ökad sjukhusmortalitet, utom möjligen för patienter över 85 år. Enligt riksdagens beslut om prioriteringar i sjukvården får patientens kronologiska ålder av etiska skäl inte utgöra grund för prioriteringar. Äldre människor ska alltså i princip ha samma rätt till intensivvård som unga. I alla åldrar ska beslut som rör intensivvårdsinsatser fattas på rent medicinska och etiska grunder. Det innebär att den biologiska åldern snarare än den kronologiska är det som räknas och att patientens möjlighet att dra nytta av behandlingen är det slutligen avgörande.

Problem i samband med hög biologisk ålder När patienter med hög biologisk ålder utsätts för stor kirurgi eller tas omhand i samband med akut 2 • intensivvårdsetik

Intensivvård.indb 21

2012-02-17 12.07

livshotande sjukdom finns en risk för utlösande av en ond cirkel av medicinska förpliktelser, ”en åtgärd föder en annan”. Innebörden av denna risk är att en investering i form av stor medicinsk insats med automatik anses kräva fortsatt satsning med avancerade metoder, den ena efter den andra. En kedja av invasiva och potentiellt plågsamma behandlingar, exempelvis med respirator, hemodialys, inotropa medel, re-operation m.m., skapas även om behandlingarna i själva verket inte gagnar patienten. En sådan utveckling hos patienter med hög biologisk ålder och högst begränsade möjligheter att dra nytta av en intensivvårdssatsning är oriktig ur etisk synvinkel eftersom den bryter mot nyttoprincipen. Risken för utlösning av en ond cirkel kan minskas om en ”etisk minikonferens” anordnas varje gång en ny intervention, som kan tänkas förlänga ett lidande, planeras. Vid mötet ska ansvariga läkare och sjuksköterskor ta ställning till om en fortsatt upptrappning av intensivvård verkligen kan ge patienten väsentliga medicinska fördelar och om lidandet som följer på behandlingen är acceptabelt.

Begränsning av livsuppehållande behandling De svåraste etiska problemen och de vanligaste konflikterna uppstår i samband med begränsning av livsuppehållande behandling. American College of Critical Care Medicine har publicerat värdefulla rekommendationer om behandling av terminalt sjuka intensivvårdspatienter. Mortaliteten på våra allmänna intensivvårdsavdelningar varierar, men ligger oftast mellan 10 och 20 %. Andelen patienter som dör efter någon form av begränsning av livsuppehållande intensivvårdsbehandling, antingen avstående från livräddande behandling eller utsättning av redan insatt terapi, har ökat under senare år och uppgår numera till 80–90%. Denna utveckling är en konsekvens av en ökande insikt bland ansvariga läkare att avancerad intensivvårdsbehandling inte alltid gynnar patienten eftersom den kan förlänga en svår och smärtsam process fram till en oundviklig död. Baserat bland annat på Socialstyrelsens Allmänna råd från 1992, som gäller läkares rätt att begränsa livsuppehållande behandling, har Svensk

Förening för Anestesi och Intensivvård (SFAI) nyligen gett ut mycket användbara riktlinjer för avstående eller avbrytande av behandling inom svensk intensivvård. Intensivvårdsläkare, som traditionellt har betraktat som sin främsta uppgift att rädda liv och återställa hälsa till varje pris, har sålunda under åren vidgat sin målsättning till att även omfatta terminal vård. Läkare och sjuksköterskor sysselsatta inom intensivvården äger stora kunskaper om symtombehandling i samband med trauma och postoperativ vård. Dessa kunskaper kan med fördel även utnyttjas för att garantera terminala patienter ett värdigt döende, så fritt från smärtor och andra obehag som möjligt. Begränsning av livsuppehållande behandling består av tre viktiga faser, nämligen fastställande av begreppet meningslös medicinsk behandling, beslut om begränsning och praktiskt genomförande.

Meningslös medicinsk behandling När avancerad intensivvårdsbehandling med största sannolikhet inte kan återföra patienten till ett liv med acceptabel livskvalitet betraktas behandlingen som medicinskt meningslös (eng. futility). Detta kan gälla både ännu inte insatt men tänkbar behandling och redan påbörjad terapi. Beslutet ”meningslös medicinsk behandling” är grannlaga. Det måste fattas på grundval av omsorgsfull utredning av grundsjukdomens prognos och en noggrann klinisk bedömning av intensivvårdsinsatsernas effektivitet i det enskilda fallet. Begreppet är relativt eftersom det alltid finns en viss inbyggd osäkerhet. För att öka säkerheten bör beslutet regelbundet och förutsättningslöst omprövas. Beslut om begränsning Det finns två huvudskäl till begränsning av livsuppehållande behandling. Det ena är att patienten själv önskar sådan begränsning. Om patienten är beslutskompetent och inte önskar intensivvård eller har lämnat tydlig viljeyttring om detta via anhöriga, ska patientens vilja, enligt principen om autonomi, respekteras oberoende av tillståndets prognos. Men det vanligaste skälet till begränsning är att fortsatt medicinsk behandling uppfattas som meningslös och att den på så vis

intensivvårdsetik • 2

Intensivvård.indb 22

2012-02-17 12.07

bryter mot nyttoprincipen genom att göra mer skada än nytta. Av naturliga skäl får beslutet om begränsning stora konsekvenser för både patient och anhöriga. I långdragna fall kan patientens situation ha skapat betydande frustration hos berörd personal, ibland även missämja och motsättningar mellan olika befattningshavare. Beslutsprocessen är därför mycket viktig. Forskning utförd i Sverige har visat att det finns viss oenighet om vem som ska bestämma i fall där patienten inte kan svara för sig. Intensivvårdssjuksköterskor liksom tillfrågad ”allmänhet” anser att beslutet ska fattas av ansvarig läkare tillsammans med anhöriga, medan intensivvårdsläkare anser att läkarna ensamma ska bestämma. I praktiken minskas risken för sådana motsättningar om beslutet föregås av en diskussion i den grupp som ansvarar för patientens vård och behandling och en kommunikation med patientens anhöriga.

Diskussion i sjukvårdsteamet Beslutet att full intensivvårdssatsning är medicinskt meningslös och att livsuppehållande behandling ska begränsas bör fattas av ansvarig intensivvårdsläkare gemensamt med patientansvarig läkare från remitterande klinik. Det optimala är att de ansvariga läkarna fattar sitt beslut efter en öppen och omsorgsfull diskussion som är fokuserad på patientens bästa. Diskussionen ska föras i en multidisciplinär grupp som består av läkare, sjuksköterskor och annan personal som varit engagerade i fallet. Det är viktigt att notera att de olika medlemmarnas kliniska erfarenhet, kunskaper, ansvar, uppgifter och engagemang i fallet varierar och att de därför ser patientens problem ur olika perspektiv. Detta kan uppfattas som besvärande av beslutsfattarna, men är egentligen en tillgång som berikar diskussionen och förbättrar beslutsunderlaget. För att minska frustrationen i gruppen och stärka samhörigheten är det viktigt att alla kommer till tals och att de deltagande respekterar varandras ståndpunkter. Samtal med närstående Eftersom patienten på grund av sin sjukdom och behandling i praktiken ytterst sällan kan utöva sin autonomi måste information vanligen sökas hos närstående i ett s.k. anhörigsamtal. Eftersom ämnet är mycket känsloladdat och berör svåra

frågor om lidande och död kan anhörigsamtal vara svåra att föra. Flera undersökningar visar också att läkare i allmänhet har svårt att samtala med patienter och anhöriga om frågor som rör livets slutskede. Anhörigsamtalen ska föras i en avskild och ”ombonad” miljö och ha karaktären av kommunikation och dialog och god tid ska lämnas för frågor. Det är läkarens skyldighet att informera och förklara patientens tillstånd och prognos på ett ärligt, öppet men finkänsligt sätt och på ett språk som människor förstår. Det är viktigt att läkaren försäkrar sig om att budskapet uppfattats på rätt sätt. Vidare bör anhöriga tillfrågas om hur de tror att patienten själv skulle ha bedömt sin situation och velat ha det och om patienten tidigare lämnat någon form av viljeyttring beträffande vård i livets slutskede. Först därefter bör läkaren fråga hur de anhöriga själva ser på patientens situation och hur de uppfattar vården och behandlingen. Ett viktigt syfte med anhörigsamtalet är att förbättra beslutsunderlaget för de ansvariga läkarna. Dessa har dock alltid ensamma skyldigheten att besluta. Anhöriga får aldrig lämna ett samtal med känslan av att de varit delaktiga i beslutet om begränsning av behandlingen, eftersom det kan medföra att de går vidare i livet med en svår samvetsskuld.

Praktiskt genomförande Begränsning av livsuppehållande behandling kan antingen bestå i att man avstår från att sätta in behandling eller att man avslutar redan påbörjad behandling. I båda fallen gäller att begränsningen aldrig får omfatta omvårdnadsåtgärder och att fokus och målsättning tydligt flyttas från bot till omvårdnad och symtomlindrande behandling. Trots denna förändrade målsättning är läkarnas kontinuerliga engagemang fortsatt viktigt. Avbrytande av en redan påbörjad behandling är det mest krävande från klinisk praktisk synpunkt. Alla typer av behandlingar, utredningar och monitorering som inte minskar patientens lidande fyller ingen funktion och ska avslutas. Att sätta ut nutrition och vätsketillförsel till en patient som inte helt förlorat medvetandet är fortfarande kontroversiellt. Men fortsatt tillförsel av födoämnen och vätska riskerar att förlänga dödsprocessen och mycket talar för att patienter i terminalt tillstånd med sänkt medvetande inte känner 2 • intensivvårdsetik

Intensivvård.indb 23

2012-02-17 12.07

törst och hunger. Avslutande av medicinsk behandling och vätsketillförsel leder bland annat till ketos, uremi, hyperosmolalitet, koldioxidretention och hypoxi. Dessa effekter bidrar till en ”endogen sedation/narkos” som ska utnyttjas snarare än motarbetas. Psykologiskt sett innebär processen en stor belastning för såväl anhöriga som engagerad personal och kräver därför noggrann planering och hänsynsfull och ärlig information till alla berörda avseende bakgrunden till beslutet och vad som kan tänkas hända med patientens tillstånd. Eftersom meningslös medicinsk behandling är ett relativt begrepp ska beslutet om avbrytande omprövas regelbundet. Vid genomförandet av ett avbrytande är det viktigt att tänka på att: • fokus tydligt och konsekvent flyttas från bot till symtomlindrande behandling. Omvårdnaden blir det centrala • fortsatta läkarinsatser är viktiga • tillståndet kräver optimerad behandling av smärta, lufthunger, ångest och oro, illamående och kräkning, klåda och andra obehag • monitorering, diagnostik, kirurgisk/medicinsk behandling och sjukgymnastik, som inte syftar till att minska lidande, saknar berättigande • intensifierat stöd till anhöriga med erbjudande av extern hjälp, exempelvis av kurator och sjukhuspräst, ofta krävs • beslutet om avbrytande ska omprövas regelbundet.

Avslutande av respiratorbehandling Avbrytande av livsuppehållande men meningslös respiratorbehandling är särskilt svår ur psykologisk synvinkel eftersom de fysiologiska konsekvenserna är så tydliga. Det praktiska genomförandet varierar med hänsyn till patientens situation. Ett par modeller finns beskrivna i litteraturen. I princip skiljer man mellan snabb avveckling (terminal extubation) och långsam avveckling (terminal wean). Vilken metod som är den bästa är en kontroversiell fråga. SNABB AVVECKLING

Denna metod innebär att respiratorn stängs av utan föregående ändring av respiratorinställningarna, direkt följt av extubation. Metoden lämpar

sig bäst för patienter som har irreversibla primära eller sekundära hjärnskador med kraftigt sänkt medvetande. Om patienten har bibehållen spontanandning kan den snabba avvecklingen upplevas som drastisk och brutal av närvarande personal och anhöriga. Extubationen kan vara förknippad med ansträngd andning och starka sekret- och obstruktionsbiljud. Döden inträffar oftast inom minuter eller enstaka timmar efter att respiratorn stängts av. Självklart måste ansvarig läkare försäkra sig om att patienten är djupt medvetslös, antingen genom sin sjukdom eller med hjälp av opioider och sedativa, innan avvecklingen sker. Fördelen med metoden anses vara att avvecklingen sker snabbt och att döendeprocessen inte förlängs i onödan. LÅNGSAM AVVECKLING

Enligt den här metoden, som förmodligen är den vanligaste på våra allmänna intensivvårdsavdelningar, sker avvecklingen successivt under timmar till dagar. Den startar med ett gradvis minskat respiratorstöd ledande till hypoventilation och tillåten koldioxid retention och hypoxi under samtidig noggrann kontroll av patientens psykiska status och en omsorgsfullt titrerad symtombehandling med hjälp av sedativa och opioider. Patienten kan antingen extuberas eller behålla sin trakealtub, beroende på tillstånd. Fördelen med långsam avveckling är att processen blir psykologiskt och estetiskt lättare att acceptera för alla berörda. Nackdelen är att processen kan dra ut på tiden.

Psykologiska och etiska aspekter på begränsning av livsuppehållande behandling PSYKOLOGISKA ASPEKTER

Beslutet att livsuppehållande intensivvård i ett enskilt fall är medicinskt meningslös ska fattas efter en noggrann utredning och efter omsorgsfulla diskussioner. Beslutet innebär att livräddande behandling inte längre är i patientens bästa intresse och att en begränsning av sådan behandling borde vara det bästa för patienten. Trots detta är åtgärden psykologiskt belastande, såväl för läkare och annan sjukvårdspersonal som för anhöriga. Ansvariga läkare känner ibland tveksamhet inför beslutet och dess genomförande och försöker

intensivvårdsetik • 2

Intensivvård.indb 24

2012-02-17 12.07

stundom t.o.m. komma undan. Tveksamheten och rädslan är förståelig och kan bero på att begreppet meningslös medicinsk behandling är relativt och därför kopplat till en viss grad av osäkerhet. Dessutom rimmar åtgärder som skulle kunna påskynda döden illa med sjukvårdspersonalens primära instinkt och invanda beteende att bevara hälsa och rädda liv till varje pris. ”Vi är till för att hålla livslågan brinnande och inte för att släcka den.” Ett avbrytande av pågående intensivvårdsbehandling är särskilt svår. Svensk forskning har visat att intensivvårdspersonal upplever att det är psykologiskt svårare att avbryta pågående livsuppehållande behandling, t.ex. respiratorbehandling, än att avstå från att sätta in den. ETISKA ASPEKTER

Är det då någon etisk skillnad mellan att avstå från och sätta ut behandling? Facketiker som bekänner sig till utilitarismen (konsekvensetiker) anser att det inte är någon etisk skillnad mellan att avstå från och att avbryta livsuppehållande behandling, eftersom båda åtgärderna har samma effekt, nämligen att påskynda döden. I kontrast till detta anser många sjuksköterskor och läkare som arbetar inom intensivvården att det inte bara är psykologiskt svårare att sätta ut pågående behandling, utan att det också finns en etisk skillnad mellan att avstå och att avbryta. Detta kan tolkas som att sjukvårdspersonal snarare fokuserar på processen, dvs. att trycka på knappen och stänga av respiratorn, än på konsekvensen av åtgärden: ”Det är moraliskt fel att aktivt påskynda döden, medan det är rätt att låta naturen ha sin gång.” Men det är inte bara motivet, processen och konsekvensen som spelar roll. Även den rådande situationen har betydelse för det etiska handlandet. Kunskaperna om patienten är vanligen mindre och tidspressen större inför ett ställningstagande till att avstå från att starta en livsuppehållande behandling än i samband med ett avbrytande. Detta förhållande skulle tala för att avstående borde vara svårare än avbrytande. I akuta och tveksamma fall kan det följaktligen vara medicinskt och etiskt riktigt att primärt satsa på livräddande åtgärder tills tillräcklig kunskap inhämtats och nödig diskussion har förts. Detta förutsätter dock att det samtidigt finns beredskap för att avsluta behandlingen om den skulle visa sig vara medicinskt meningslös.

Om patienten inte gynnas av behandlingen utan enbart riskerar att skadas genom ett oacceptabelt lidande ska behandlingen begränsas av etiska skäl. Eftersom patientens vilja sällan är känd baseras det etiska handlandet vid begränsning av livsuppehållande behandling i första hand på nyttoprincipen, dvs. göra gott och inte skada. Patientens bästa ska självklart vara i fokus. I andra hand kan rättviseprincipen komma in i bilden, nämligen i en situation med begränsade intensivvårdsresurser. Ett okritiskt utnyttjande av resurser för genomförande av medicinskt meningslös behandling är oetiskt, eftersom det kan tvinga fram prioriteringar som kan drabba tredje person, dvs. andra patienter med intensivvårdsbehov. Den etiska konflikten sätts på sin spets när avbrytande av livsuppehållande behandling jämförs med dödshjälp (aktiv och passiv eutanasi). Debatten är viktig och aktuell. Etiker av facket, särskilt konsekvensetiker, har ofta en annan uppfattning än den som kliniskt verksamma läkare och sjuksköterskor i allmänhet företräder. Vissa etiker anser att avbrytande av livsuppehållande behandling är en form av aktiv eutanasi, snarare än passiv, eftersom avbrytandet i själva verket är en aktiv handling vars konsekvens är död. Många som arbetar inom intensivvården anser snarare att syftet är den väsentligaste moraliska principen bakom handlingen och att avbrytande av livsuppehållande intensivvårdsbehandling och aktiv eutanasi har primära syften som är mycket tydligt skilda åt. De betonar att det primära syftet med ett avbrytande är att undvika en onödigt utdragen och plågsam dödsprocess, ”att låta patienten dö”, väl vetande att samtidig användning av sedativa och opioider för att minska lidandet kan förkorta livet. En sådan förkortning av livet anses då vara etiskt acceptabel (the rule of double effect). Vid aktiv dödshjälp däremot är det primära syftet att stanna hjärtat, t.ex. med hjälp av dödliga doser av kalium, opioider och muskelrelaxerande medel, dvs. att direkt döda patienten, och på så sätt minska patientens totala terminala lidande. Vanliga argument mot införande av aktiv eutanasi i sjukvården är dels risken för indikationsglidning och dels att aktivt dödande strider mot en av de viktigaste läkaretiska reglerna. Kan då begränsning av livsuppehållande behandling jämställas med passiv eutanasi? I ett läge då det all2 • intensivvårdsetik

Intensivvård.indb 25

2012-02-17 12.07

mänt anses att aktiv eutanasi inte har någon plats i intensivvården är det olyckligt om begreppet eutanasi används över huvud taget i samband med begränsning av livsuppehållande behandling. Skälet är att begreppen passiv och aktiv eutanasi lätt blandas ihop, vilket kan skapa missuppfattningar som kan rubba allmänhetens förtroende för dem som arbetar med intensivvård. Detsamma gäller begreppet dödshjälp, som ofta tolkas som hjälp att dö, dvs. att påskynda döden snarare än symtombehandling i samband med döendet. Begränsning av livsuppehållande behandling innebär i själva verket att man ”låter naturen ha sin gång” under samtidig symtombehandling. Utgår man från detta kan palliativ intensivvård vara en lämplig beteckning på vården av terminalt sjuka där avbrytande av livräddande åtgärder ingår som en del av behandlingen.

Referenser ”Declaration of the Council of the World Federation of Societies of Intensive and Critical Care Medicine”. Intensive and Critical Care Digest 1992, 11:40–41. Melltorp G. Forgoing life-sustaining treatment in intensive care units. Practice, attitudes and ethics. Akademisk avhandling, Lunds Universitet, 2001. www.sfai.se Avstå eller avbryta behandling inom svensk intensivvård. SFAI:s Riktlinjer 2007. Sjökvist P. The decision to limit life support. Attitudes among intensive care professionals and the general public. Akademisk avhandling. Lunds Universitet, 1999. Truog RD, Cist AFM, Brakett SE, Burns JP Curley MAQ, m.fl. ”Recommendations for end-of-life care in the intensive care unit”: The Ethics Committee of the Society of Critical Care Medicine. Crit Care Med 2001, 29:2332–2348.

Sammanfattning Optimal omvårdnad

och behandling i intensivvården kräver både kloka och kunniga medicinska beslut och en ständig bevakning av de etiska aspekterna på vården.

Etiskt väl genomtänkta

att dra medicinsk nytta av intensivvårdsinsatserna är det centrala och ska alltid vägas mot de potentiellt negativa effekterna.

Det krävs intensifierad utbildning i medicinsk etik för all personal och bättre strukturerade diskussioner i multidisciplinärt sammansatta grupper om etiska problem i enskilda patientfall.

Patienternas möjlighet

som inte ger patienten medicinsk nytta och som kan medföra en oacceptabel livskvalitet eller en utdragen smärtsam dödsprocess ska avstås från eller avbrytas.

Intensivvårdsbehandling

beslut har blivit allt vanligare i intensivvården. Trots detta bör ett etiskt tänkande genomsyra praktisk intensivvård på ett mer konsekvent sätt.

Förbättrade kunskaper i

medicinsk etik och ett större etiskt medvetande hos ansvarig intensivvårdspersonal skulle inte enbart förbättra vård och omhändertagande av enskilda patienter och deras närstående utan även förbättra arbetsmiljön för de anställda.

intensivvårdsetik • 2

Intensivvård.indb 26

2012-02-17 12.07

MI K A E L B ODE L SSON

Cell- och molekylärbiologi

Cellbiologi

Proteinsyntes och DNA-replikering 28 Plasmamembranet 28 Cellkärnan 29 Cellplasman och cytoskelettet 30 Ribosomerna 31 Endoplasmatiskt retikulum, Golgiapparaterna och vesiklar 31 Mitokondrierna 32 Cellcykeln 32

Molekylärbiologi

DNA-molekylens struktur 33 DNA-replikering 34 Genomet 35 Genuttryck– expression 35 Transkription 36 Translation 37

Molekylärbiologiska metoder

Elektrofores 37 Metoder för att studera DNA 38 Rekombinant kloning 40 Metoder för att studera RNA 40 Metoder för att studera proteiner 41

Molekylär genetik Genetisk polymorfi 42 Enbaspolymorfi (SNP) 43 Genetik och läkemedel 44 Genterapi 45

Molekylärbiologi kan definieras som läran om alla de molekylära processer som ingår i kroppens funktioner. På senare år har termen kommit att omfatta enbart de funktioner som involverar vår arvsmassa. Då omfattas allt från produktion och omfördelning av deoxiribonukleinsyra (DNA) i samband med celldelning och reproduktion, via genetik på molekylär nivå, till arvsmassans funktion att bidra till att korrekta proteiner tillverkas i lagom mängd och vid rätt tillfälle. Molekylärbiologiska tekniker används i allt större utsträckning inom intensivvården, inte bara inom forskningen utan även i den kliniska vardagen, t.ex. inom mikrobiologisk diagnostik. Tidigare var alla dessa tekniker förbehållna speciallaboratorier men landvinningarna inom molekylärgenetiken kopplat till bioteknikföretagens utveckling av användarvänliga produkter har gjort dem till varje forskares egendom. Det går knappast att ögna igenom ett enda nummer av någon av de större tidskrifterna inom intensivvård utan att stöta på studier där man använt sig av molekylärbiologiska metoder. Detta kapitel syftar till att ge de basala kunskaper inom området som man behöver för att på ett kritiskt sätt kunna tillgodogöra sig nya metoder och forskningsrön inom intensivvård. Först en översikt över cellens struktur och funktioner.

Cellbiologi Cellen är kroppens minsta enhet som under gynnsamma omständigheter självständigt kan överleva och föröka sig. Tidigt i fosterutvecklingen har kroppens alla celler förmågan att utvecklas, differentieras, till kroppens samtliga celltyper. De kallas då stamceller. Mycket snart börjar emellertid differentieringen och en cell och dess ”avkomma” efter celldelningen är för3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 27

2012-02-17 12.07

Fibrer i cytoskelettet

Mitokondrier

Kärnpor

Golgiapparat

Endoplasmatiskt retikulum utan ribosomer

Vesiklar

Kärna Plasmamembran

Endoplasmatiskt retikulum med ribosomer

Ribosomer

Bild 3:1. Strukturer i cellen gemensamma för de flesta celltyper i människokroppen.

utbestämd att bli en specialiserad cell, till exempel en glatt muskelcell, neuron eller neutrofil granulocyt. Trots differentieringen uppvisar, med få undantag, människans alla celler många gemensamma drag, vilka vi nu ska titta närmare på (bild 3:1).

Proteinsyntes och DNA-replikering Proteinsyntesen är central för organismens funktioner och engagerar en stor del av cellmaskineriet. Cellens förmåga att skapa en exakt kopia av sitt DNA, DNA-replikering, är en förutsättning för celldelning och tillväxt. Dessa två livsviktiga funktioner kommer vi att gå igenom längre fram i kapitlet men viss kunskap om de grundläggande principerna redan nu underlättar förståelsen av cellens anatomi och fysiologi. Proteinerna består av långa kedjor av aminosyror. Informationen om hur dessa proteiner ska se ut, dvs. ordningen mellan aminosyrorna i kedjan, lagras i cellkärnans kromosomer, genomet. Ett visst protein motsvaras av en bestämd gen. En gen är helt enkelt en bit kromosomal deoxiribonukleinsyra (DNA) med en för genen unik struktur. När proteinet så ska tillverkas, dvs. genen uttryckas (expression), skapas ett avtryck av genen i form av messenger-ribonukleinsyra (mRNA). Processen när mRNA tillverkas kal-

las transkription, vilket närmast betyder omskrivning (bild 3:2). mRNA transporteras ut ur cellkärnan varefter informationen i mRNA översätts till en bestämd sekvens av aminosyror – det blivande proteinet växer fram. Processen kallas translation, översättning (bild 3:2). Translationen följer den genetiska koden. Man säger att en gen ”kodar” för ett visst protein. Den stora majoriteten av våra gener kodar för just olika proteinmolekyler. Generna kan även koda för annat RNA än mRNA, till exempel det RNA som finns i ribosomerna (se nedan). När cellen delat sig måste båda dottercellerna innehålla var sin komplett uppsättning DNA. Inför celldelningen tillverkas därför en exakt kopia av DNA (replikering).

Plasmamembranet Plasmamembranet omsluter cellen, utgör dess gränser och bibehåller skillnaden i miljöerna i intracellulärrummet (cellplasman) och extracellulärrummet. Likt alla andra av cellens membran, såsom till exempel i det endoplasmatiska retiklet och i Golgiapparaterna, utgörs plasmamembranet av en tunn hinna av fettmolekyler i vilken proteinmolekyler är inkorporerade (bild 3:3). Fettet i hinnan är relativt ogenomsläppligt för vattenlösliga molekyler som joner och polära moleky-

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 28

2012-02-17 12.07

DNA

Transkription

Replikation

mRNA Translation

Bild 3:2. Vid proteinsyntes överförs först DNA:s genetiska information till mRNA (transkription). mRNA bestämmer därefter ordningen av aminosyrorna i proteinet (translation). Inför celldelningen dupliceras DNA i två lika kopior (replikation).

Protein

ler. Fettlösliga, hydrofoba molekyler passerar däremot lättare genom plasmamembranet. Det ganska abstrakta begreppet blod–hjärnbarriären är egentligen inget annat än plasmamembranet i de endotelceller som klär insidan av hjärnans blodkärl likt fodret i en rockärm. Som man förstår av bild 3:4 är en substans förmåga att passera plasmamembranet av avgörande betydelse för så olika områden som elektrolytbalans, gasutbyte och farmakokinetik. Proteinerna i membranet utgörs bland annat av membranbundna enzym samt receptorer som förmedlar signaler från ena sidan av membranet till den andra. Vidare bildar andra proteiner kanaler genom membranen vilka kan styra transporten av vattenlösliga ämnen (bild 3:3). Fetthinnan isolerar elektriskt cellens insida och utsida från varandra. Genom att en del av proteinerna aktivt

pumpar laddade partiklar, till exempel natriumoch kaliumjoner, genom membranet byggs en elektrisk spänning på 20–90 mV, beroende på celltyp, upp mellan cellens ut- och insida, membranpotentialen. Om man betänker att fetthinnan bara är 5 nm tjock blir den elektriska fältstyrkan över membranet hela 15 000 000 V/m! Membranpotentialen utgör således en betydande elektrostatisk drivkraft för passagen av laddade partiklar genom membranet.

Cellkärnan Cellkärnan omges av det dubbla kärnmembranet likt skalet på en apelsin. Membranets yttre blad fortsätter i det endoplasmatiska retiklet (se bild 3:1), medan det inre bladet omsluter kärnans inre. Kärnmembranet avskiljer kärnan i ett separat

Bild 3:3. Tvärsnittsbild av plasmamembranet. Flera proteiner vetter enbart mot endera sidan av membranet medan andra, som receptorer och transportkanaler, penetrerar genom hela fetthinnans tjocklek. Många läkemedel inom intensivvården påverkar receptorer i plasmamembranet, t.ex. dobutamin, medan andra blockerar transportkanaler, t.ex. nimodipin (Nimotop). Protein på extracellulärsidan

Extracellulärrummet

Transportkanal

Fetthinna bestående av bl.a. fosfolipider och kolesterol

Receptor med associerade proteiner

Protein på intracellulärsidan Cellplasman 3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 29

2012-02-17 12.07

Hydrofoba molekyler

O2 CO2 N2 Atropin

Små oladdade polära molekyler

H2O Urea

Större oladdade polära molekyler

Glukos Rörsocker

Joner och joniserade molekyler

H+ Na+ K+ HCO3– Ca2+ Cl– Ipratropium

kompartment och utbytet med cellplasman sker genom specialiserade kärnporer (jämför med porerna i apelsinskalet). Vatten och mindre till medelstora molekyler passerar fritt genom kärnporerna. Vissa större molekyler, vilka absolut måste passera in och ut ur kärnan, t.ex. RNA och enzymer, gör detta efter att först ha bundit till mycket specifika receptorer i närheten av kärnporerna. Transporten är med andra ord selektiv. I kärnan förvaras arvsmassan i form av de 46 kromosomerna. Förutom vid celldelningen, då kromosomerna är hopsamlade till de klart definierade strukturer vi bäst känner dem som, har de formen av långa trådar av DNA och proteiner. Kärnmembranet samlar dessa trådar så att de inte riskerar att gå av i samband med cellens rörelser. I kärnan avläses delar av den genetiska informationen som lagras i kromosomerna. Den del av informationen som avläses är olika från celltyp till celltyp och förändras vid sjukliga tillstånd, till exempel sepsis.

Bild 3:4. Genomsläpplighet för olika substanser i plasmamembranets fettkomponent. Ju större molekyl och ju större vattenlöslighet desto mindre genomsläpplighet. Atropin passerar lätt membran, till exempel blod–hjärnbarriären och bronkernas epitelceller, medan dess huvudsakligen joniserade analog, ipratropium (Atrovent), har mycket svårt att passera. Efter inhalation förblir därför ipratropium till största delen i lungorna.

Cellplasman och cytoskelettet Området mellan plasmamembranet och kärnan kallas cellplasman. Cellplasman är mycket komplex och innehåller såväl membranomslutna komponenter som nakna, icke-membranomslutna strukturer. De enskilda komponenterna kallas organeller, små organ. De membranomslutna organellerna delar upp cellplasman i ett flertal rum eller kompartment. Mellan organellerna utbreder sig en koncentrerad lösning av stora molekyler, bland annat enzymer och RNA. Lösningen kallas cytosol. Trängseln mellan molekylerna i cytosolen är stor, ungefär som i en skånsk ärtsoppa. Detta ökar sannolikheten att två molekyler blott med hjälp av diffusion kan komma varandra så nära att de kan reagera. Detta är en förutsättning för normal ämnesomsättning. Vid ödem späds molekylsoppan ut av vätskeansamlingen och metabolismen försvåras. Cytosolen genomkorsas av massvis av fiberartade strukturer vilka bygger upp det s.k. cyto-

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 30

2012-02-17 12.07

skelettet. Det finns tre huvudtyper av fibrer (filament): • Mikrotubuli bestämmer bland annat organellernas lägen, flyttar omkring dem efter behov och bestämmer riktningen för andra transporter i cellernas inre, till exempel ut i nervernas axoner. • Intermediära filament ger cellen mekanisk styrka mot yttre påverkan. • Aktinfilament bestämmer cellens yttre form och möjliggör rörelse av hela cellen. Så är till exempel muskelcellens kontraktionsapparat en specialisering av cytoskelettet. Cytoskelettet är mycket dynamiskt och kan förändras med förvånande fart allt efter cellens behov. Vid t.ex. trombocytaktivering byggs hela trombocytens cytoskelett om på någon minut!

Ribosomerna På elektronmikroskopiska bilder i hög upplösning ser man cytoplasman späckad av små mörka partiklar, ribosomerna. I ribosomerna sker translationen. Aminosyror kopplas ihop till proteiner. För att det ska bli ett funktionellt protein är det av yttersta vikt att rätt aminosyror (det finns ett tjugotal olika) kopplas ihop – och i rätt ordning! Informationen i mRNA fungerar som en byggnadsbeskrivning. Det säger sig självt att detta är en mycket komplex uppgift och följaktligen är ribosomerna mycket komplicerat uppbyggda av två stora RNA-molekyler och mer än 50 olika proteinmolekyler. Vissa ribosomer ligger fritt i cytoplasman medan andra är bundna till det endoplasmatiska retiklet (se bild 3:1). Bakteriers ribosomer skiljer sig en del från människans. Det är därför möjligt att hitta substanser som hämmar funktionen av bakteriernas ribosomer men inte våra egna. En del av våra intensivvårdsantibiotika, bland annat klindamycin (Dalacin) och aminoglykosiderna, till exempel netilmicin (Netilyn) och tobramycin (Nebcina) fungerar på detta sätt. De gör att bakterierna inte kan tillverka för dem livsviktiga proteiner. Endoplasmatiskt retikulum, Golgiapparaterna och vesiklar Som redan antytts är cellens inre rikt uppdelad i flera kompartment. Varje kompartment avskiljs

med hjälp av membran liknande plasmamembranet. Den totala ytan av dessa intracellulära membran är i typiska fall faktiskt mer än 10 gånger större än plasmamembranet. Varje kompartment har sin egen kemiska miljö, vilken möjliggör specialiserade funktioner. Det endoplasmatiska retiklets membran bildar ett labyrintliknande nätverk av rör och tillplattade cisterner i en stor del av cellens volym. Detta gör att retiklets yta blir stor i förhållande till dess volym. Vissa proteiner är gjorda för att fungera i cytosolen, andra ska ligga inbäddade i membran, flyta omkring i något intracellulärt kompartment eller exporteras ut ur cellen. Den först tillverkade delen av de senare proteinerna sugs fast i det endoplasmatiska retiklet. Efterhand som proteinet bildas vandrar det ner genom retikelmembranet. Eftersom det är ribosomer som syntetiserar proteinerna, kommer ribosomer då att ligga tätt mot ytan av det endoplasmatiska retiklet (rough endoplasmatic reticulum, bild 3:1). Genom avknoppningar av blåsor (vesiklar) transporteras proteinerna vidare till Golgiapparaterna. Dessa består av platta cisterner där proteinerna vid behov modifieras före intracellulär användning eller export (exocytos). Golgiapparaterna syntetiserar också en stor del av cellens kolhydrater. Det finns även glatt endoplasmatiskt retikulum utan ribosomer (smooth endoplasmatic reticulum). Här sker en stor del av cellens fettomsättning. I det glatta endoplasmatiska retiklet, bland annat i leverceller, finns de viktiga enzymerna i cytokrom P450-systemet. Cytokrom P450-systemet är involverat i metabolismen av flera intensivvårdsläkemedel, till exempel fenobarbital (Fenemal). I samband med s.k. enzyminduktion vid fenobarbital-medicinering eller hög alkoholkonsumtion, ökar det glatta endoplasmatiska retiklet flerfalt i levercellerna för att kunna öka metabolismen. Kalciumjoner är en viktig signalsubstans som sätter igång flera cellulära processer, t.ex. muskelkontraktion. I vila pumpas kalciumjoner från cytosolen in i det glatta endoplasmatiska retiklet tills koncentrationen i cytosolen endast är futtiga 0,0001 mmol/l (jämfört med cirka 2,5 mmol/l i plasma). Vid cellaktivering, t.ex. inför en muskelkontraktion, öppnas transportkanaler i retikelmembranet, kalciumjonerna svämmar ut och muskeln kontraherar. 3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 31

2012-02-17 12.07

Mitokondrierna Mitokondrierna utvecklades från en gång frilevande bakterier vilka togs upp i cytoplasman hos eukaryota organismer, dvs. organismer med cellkärna som människan. Från att i början ha levt i ett symbiotiskt förhållande har mitokondrierna i t.ex. människans celler förlorat sin autonomi och är helt integrerade i cellens fysiologi. Mitokondrierna har dock bevarat vissa bakteriella drag. Således har de ett eget genom, bestående av en cirkulär kromosom. Mitokondriegenomet kodar bland annat för ett antal enzymer som ingår i cellens energiomsättning samt för mitokondriernas egna ribosomer. Mitokondrierna består av ett yttermembran som via porer är genomsläppligt för små och medelstora molekyler. Innanför detta finns det kraftigt veckade innermembranet, vilket innesluter mitokondriens egen ”cytosol”, kallad matrix (bild 3:5). Utan mitokondrierna är cellen hänvisad till anaerob metabolism, det vill säga cellen kan inte utnyttja syre för att tillverka adenosintrifosfat (ATP), energisubstrat för många cellulära funktioner. Anaerob omvandling av glukos till pyruvat och laktat via den s.k. glykolysen genererar endast två molekyler ATP per glukosmolekyl. I mitokondriernas matrix omvandlas pyruvat och fettsyror till koldioxid i citronsyracykeln. Frigjord energi omvandlas via konsumtion av syre till ATP med hjälp av proteiner i innermembranet. Med hjälp av mitokondrierna kan cellen generera inte mindre än cirka 30 molekyler ATP per glukosmolekyl. Detta kräver dock syre.

Vid cyanidförgiftning, t.ex. i samband med rökskador, binder cyanidmolekyler till en del av innermembranets proteiner och förhindrar mitokondriernas ATP-bildning. Detta resulterar i intracellulär energibrist. Mitokondrierna har även betydelse för regleringen av programmerad celldöd, apoptos (se kapitel 4).

Cellcykeln Barnets tillväxt kräver att antalet celler ökar. Detta sker genom att befintliga celler delar sig. Även hos den vuxna individen nybildas flera miljoner celler varje sekund, t.ex. i benmärgen och i tarmslemhinnan. Cellens tillväxt och delning – cellcykeln – är en mycket välregisserad och kontrollerad föreställning som typiskt genomgår ett antal logiska faser (bild 3:6). S-FASEN

En förutsättning för att celldelningen ska ge upphov till två livsdugliga celler är att den genetiska informationen först finns i två identiska uppsättningar – en till varje dottercell. Under syntesfasen, S-fasen, replikeras ursprungscellens kromosomer i cellkärnan. M-FASEN

Under mitosfasen (M-fasen) packas kromosomerna samman. Kärnmembranet löses upp och med hjälp av aktivitet i cytoskelettet vandrar kromosomerna till två motsatta poler i cellen, varefter cytoplasman delas i två celler. Därvid delas organellerna upp mellan dottercellerna, en

Bild 3:5. Mitokondrie i genomskärning (A) och i perspektiv med en sektor ”bortskuren” (B). Innermembranet är kraftigt veckat för att öka dess yta. A

B Matrix

Innermembran

Yttermembran

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 32

2012-02-17 12.07

A B Bild 3:6. Cellcykeln. A. Schematiskt diagram. Under S-fasen dupliceras den genetiska informationen i cellkärnan, här åskådliggjort med att cellkärnans storlek ökar. Efter en tillväxtfas, G2-fasen, sker celldelningen under M-fasen. Därefter tillväxer cellerna i storlek under G1-fasen. Cellerna kan därefter gå in i en längre eller kortare vilofas, G0-fasen, visat med en differentierad cell, en fibroblast. B. Glatta muskelceller som odlas på en plastyta utanför kroppen. Cellerna har behandlats med ett fluorescerande ämne som binder till kromosomernas DNA. Kromosomerna gör att cellkärnorna framträder ljusa mot den antydda, mörkare cytoplasman. De olika cellerna befinner sig i olika faser av cellcykeln. En cell under M-fas ses vid pilen. Kromosomerna har polariserats och cellen, som rest sig en smula över plastytan, håller på att snöras av på mitten. Fotot är taget med hjälp av ett fluorescens/faskontrastmikroskop.

annan förutsättning för livsduglighet. En del organeller, t.ex. mitokondrierna med deras eget genom, kan nämligen inte byggas upp från grunden utan måste mångfaldigas genom egen ”celldelning” inne i cellen.

G 2-FASEN

G 1-FASEN

DNA-molekylens struktur Var och en av människans kromosomer utgörs av två DNA-molekyler, DNA-strängar, med tillhörande proteiner. DNA-strängen är en lång kedja av sockermolekyler, deoxiribos, vilka är sammanfogade med hjälp av fosfatgrupper. Sockermolekylerna är hopkopplade lite asymmetriskt men ligger alla åt samma håll i kedjan. Man kan därför tala om två olika ändar av kedjan. De kalllas 3´-änden och 5´-änden. På varje deoxiribos sitter en kväverik grupp (bas) starkt, kovalent fästad. Gruppen är antingen adenin (A), tymin (T), guanin (G) eller cytosin (C). Som vi ska se är det ordningen mellan deoxiriboser med olika baser i kedjan som bestämmer hur proteinet sedermera kommer att se ut. En deoxiribosmo-

Celldelningen ger upphov till två celler som bara är hälften så stora som ursprungscellen. Upprepade på varandra följande S- och M-faser skulle således ge allt mindre celler. M-fasen följs därefter av en period då cellen tillväxer, G1-fasen (av gap phase). G 0-FASEN

Efter G1-fasen träder många celltyper in i en vilofas, G0-fasen, vilken kan vara från dagar till flera år beroende på celltyp. Under G0-fasen kan cellerna differentiera ut till många av de högst specialiserade cellerna i kroppen. Nervceller t.ex., vilka efter differentiering ytterst motvilligt delar sig, kan stanna i G0-fasen resten av individens liv.

I vissa cellers livscykel inträder en andra tillväxtfas, G2-fasen, mellan S-fasen och M-fasen.

Molekylärbiologi

3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 33

2012-02-17 12.07

Deoxyribos

Bas

Fosfat

G Nukleosid

Nukleotid

Bild 3:7. DNA-molekylens byggstenar. En deoxiribosmolekyl med vidhängande bas, här guanin (G), kallas nukleosid. En nukleosid med en fosfatgrupp bunden till deoxiribosdelen kallas nukleotid. Flera nukleotider i rad bygger upp DNA-molekylen.

lekyl med en bas på kallas nukleosid och om dessutom fosfat ingår kallas den nukleotid eller kort och gott bara bas (bild 3:7). I kromosomerna ligger de två DNA-strängarna tätt tillsammans i form av s.k. dubbelsträngat DNA (bild 3:8). De hålls samman av svagare vätebindningar mellan nukleotidernas baser. A binder alltid till T via två bindningar, medan G alltid binder till C via tre bindningar. Eftersom den ena strängens A alltid motsvaras av T i den andra och G alltid av C, kommer varje nukleotid att bidra till att strängarna binder samman. Man säger att strängarna är komplementära. ATrespektive GC-komplexen kallas baspar. Strängarna ligger antiparallellt, dvs. ena strängen går från 3´-änden till 5´-änden, medan den andra går från 5´-änden till 3´-änden (se bild 3:8). När två komplementära DNA-strängar förenas säger man att de hybridiserar. Dubbelsträngat DNA vrider sig runt i en spiral, vilket ger stadga åt molekylen.

DNA är mycket stabilt mot yttre påverkan och kan till exempel kokas utan att förstöras. Det enda som händer är att de två strängarna separerar. Komplementära strängar hybridiserar dock igen när temperaturen sänks. Som vi ska se utnyttjar man detta vid polymeraskedjereaktion (PCR, se vidare s. 38). DNA-molekylens stabilitet är inte överraskande om man betänker dess funktion: att bära den genetiska informationen genom årmiljonerna!

DNA-replikering Vid replikeringen av DNA inför celldelningen arbetar en specialiserad enzymapparat med hög precision. DNA-strängarna skiljs åt och längs varje sträng löper ett enzym, DNA-polymeras. DNA-polymeras bygger upp en ny, komplementär DNA-sträng med hjälp av fria nukleotider. Detta gäller för båda de ursprungliga DNAsträngarna. Slutresultatet blir två identiska dubbelsträngar (se bild 3:2).

Bild 3:8. DNA i en kromosom i stigande förstoring från vänster till höger. Vid celldelningen ligger DNA tätt sammanpackat med hjälp av proteiner. Under cellcykelns övriga faser ligger det som en sträng upprullad på glesa men regelbundet återkommande proteinmolekyler, histoner. Den dubbelsträngade spiralen med sina antiparallella strängar och bindningarna inom varje baspar antyds. Histoner P

3' Fosfatgrupp

Baser

C A

Deoxiribos

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 34

2012-02-17 12.07

Primer

3' 3'

Bild 3:9. För att DNA-polymeras ska kunna syntetisera nytt DNA måste först en liten bit färdigt komplementärt DNA eller RNA (primer) förenas med den ursprungliga DNA-strängen. Därefter kan DNA-polymeraset bygga upp en ny DNA-sträng med början i primerns 3’-ände. Vid DNA-replikation inför celldelning utgörs primern av en liten bit RNA som syntetiseras av ett speciellt enzym, primas.

DNA-polymeraser är en grupp enzymer som fått stor användning inom biotekniken. Metoder där DNA-polymeraser används, t.ex. PCR, är viktiga inom modern intensivvård, både för rutindiagnostik och inom forskning. DNA-polymeraserna har en del gemensamma karakteristika, vilket man då utnyttjar: • DNA-polymeras syntetiserar alltid den nya DNA-strängen från 5´- mot 3´-änden. • DNA-polymeras behöver en färdig bit komplementärt DNA (eller RNA) för att kunna påbörja syntesen. Biten kallas primer (bild 3:9). Om man experimentellt vill replikera en bestämd DNA-sekvens tillverkar man en primer som motsvarar början av den sekvens man vill replikera. Man låter primern hybridisera med sitt prov och låter sedan DNA-polymeras replikera resten. Genom att formge primern kan man efter behag replikera vilken del av genomet som helst. En specialvariant av DNA-polymeras kallas omvänt transkriptas. Det fungerar som andra DNA-polymeraser frånsett att det syntetiserar DNA med komplementärt RNA som mall i stället för DNA.

Genomet Människans genom är samlat i 2 × 23 kromosomer, vilka tillsammans utgör cirka 3 miljarder

baspar. Därav följer att varje kromosom har en lång DNA-spiral som i medeltal är 60 miljoner baspar lång! Nukleotidsekvensen i hela det mänskliga genomet är känd. Även om vårt genom innehåller cirka 30 000 gener är det bara 1,5 % av genomet som kodar för proteiner och RNA. Resten är bland annat repetitiva sekvenser av baser. En del kan vara virusgenom som inkorporerats i arvsmassan och sedan blivit kvar. Funktionen av detta icke-kodande DNA, vilket troligen felaktigt ibland benämns ”genetiskt skräp”, är okänd. Kanske är det reglerande sekvenser. Kanske är det ett skydd mot mutationer. Kanske är det gener som under evolutionens gång mist sin betydelse. Man skulle kunna likna det vid en författare som slipar på ett manuskript. Hon lagrar varje ny version som en ny fil i datorn. Även om det bara är den senaste filen som används så finns alla gamla versioner kvar på datorns hårddisk. En gen är alltså en DNA-sekvens men även mitt i en gen förekommer DNA-bitar som inte ska ge upphov till protein. Dessa kallas introner och utgör hela cirka 90 % av genens DNA-sekvens. Kodande, mellanliggande delar kallas exoner. Trots DNA-molekylens stabilitet och ett effektivt DNA-reparationsmaskineri, sker dock permanenta förändringar då och då, mutationer. Om mutationerna drabbar icke-kodande sekvenser kan de gå obemärkta förbi. Annars kan de förändra strukturen av genprodukten, protein eller RNA, eller rubba regleringen av dess tillverkning.

Genuttryck – expression I varje cell är det cirka 10 000 gener som uttrycks. Vilka det är, är noggrant reglerat och beror på celltyp och behov på grund av yttre förhållanden. Sjukdom förändrar cellernas genuttryck. I början av varje gen finns speciella bassekvenser som sätter igång transkriptionen till RNA. Sekvenserna, vilka benämns promotorsekvenser, kan se lite olika ut. Den kanske mest bekanta sekvensen i en promotor är den som kallas ”TATA-box”. Den består av alternerande tyminoch adeninnukleotider och ser bland annat till att genen börjar läsas av på rätt ställe i DNAkedjan. Det finns genetiska varianter av promotorsekvenserna och dessa kan ha lika stor betydelse 3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 35

2012-02-17 12.07

för individen som mutationer inne i själva genen. Tumor necrosis factor-α (TNF-α) är ett slags hormon, cytokin, som frisätts i blodet i samband med svåra infektioner. TNF-α bidrar till att utlösa de cirkulatoriska förändringar man ser vid septisk chock. Cirka 20 % av befolkningen har en avvikande variant av promotorsekvensen för TNF-α-genen. Dessa personer får en högre TNF-α-produktion än övriga 80 %. Hos patienter med septisk chock har det visat sig att de som har den avvikande promotorvarianten har en flerfaldigt ökad mortalitet. Varianten är också vanligare hos patienter med kroniskt obstruktiv lungsjukdom. Promotorsekvenserna har förmågan att binda budbärarproteiner, s.k. transkriptionsfaktorer. Efter bindningen sätts genuttrycket igång. Att reglera halten transkriptionsfaktorer är alltså ett sätt för organismen att reglera uttrycket av generna. Promotorsekvensen ser också till att det är den DNA-sträng som innehåller koden för genprodukten som läses av och inte den komplementära strängen. Den komplementära strängen skulle inte ge upphov till någon vettig genprodukt utan bara nonsens. Den kallas därför anti-

sense-DNA, till skillnad från den kodande strängen: sense-DNA. Vissa genprodukter är nödvändiga för cellens basala funktioner. Dessa uttrycks alltid. Cytoskelettets aktin är exempel på en gen som alltid uttrycks. Dessa gener kallas basgener (housekeeping genes). Genuttryck som till följd av yttre påverkan leder till proteinsyntes kallas ibland induktion av proteinet. Ett exempel på proteininduktion vid sepsis åskådliggörs i bild 3:10.

Transkription Genen läses av genom att ett enzym, RNApolymeras II, syntetiserar en sträng RNA komplementär till sense-DNA-strängen. RNA är till sin struktur likt DNA, frånsett att sockerarten är ribos i stället för deoxiribos och att basen uracil (U) används i stället för tymin (T). Eftersom RNA bara syntetiseras med sense-DNA som mall, kommer RNA att vara enkelsträngat. Om RNA ska koda för protein kallas det messenger-RNA (mRNA). Ska det ingå i ribosomer kallas det rRNA. mRNA transporteras ut ur kärnan och

Bild 3:10. Exempel på induktion av enzymet inducerbart kväveoxidsyntas (iNOS) vid gramnegativsepsis. Vid sepsis frisätts cytokiner, till exempel tumor necrosis factor-α (TNF-α) till blodet. Dessa jämte endotoxin (LPS), vilket frisätts från sönderfallande bakterier, reagerar med särskilda receptorer på ytan av celler i blodkärlsväggarna. Därvid frigörs det intracellulära proteinet (NFκB). NFκB gör att en transkriptionsfaktor i kärnan binder till promotorsekvensen för genen för iNOS. Genen uttrycks och bildat iNOS börjar syntetisera kväveoxid, NO. NO är en vasodilaterande substans och bidrar till låg systemvaskulär resistans vid septisk chock. NFκB ger även expression av en rad andra gener och är troligen av stor betydelse för utvecklingen av systemic inflammatory response syndrome (SIRS). LP S

LPS

F-

LPS

TNF-α

LPS

NF-κB

DNA RNA

iNOS

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 36

2012-02-17 12.07

genomgår en serie modifikationer. Bland annat klipps de delar av mRNA som är komplementära till intronerna bort, en process som kallas splicing. RNA är inte alls lika stabilt som DNA. Det finns intracellulära enzymer som bryter ner RNA-molekylerna (RNAs). Detta innebär att när en gen inte längre transkriberas kommer motsvarande mRNA att snabbt försvinna. Genuttrycket är alltså en mycket dynamisk process, vilket innebär att cellen, och organismen, snabbt kan anpassa sig efter yttre omständigheter. Som redan nämnts kan genuttrycket regleras med hjälp av transkriptionsfaktorer. Ett annat sätt är att reglera nedbrytningshastigheten av mRNA. Detta görs i cellen med hjälp av en särskild klass dubbelsträngat RNA, så kallat siRNA (small-interfering RNA). Det är möjligt att, än så länge experimentellt, använda konstgjort siRNA för att reglera genuttrycket. Två av de största problemen med tekniken är att få in siRNA i cellerna samt att effekten efter hand klingar av. Man har emellertid bland annat hos möss lyckats bromsa förloppet av levercellsdöd vid fulminant hepatit med hjälp av siRNA mot en receptor involverad i programmerad celldöd, apoptos.

Translation Den genetiska koden styr översättningen av sekvensen av baser i mRNA till en sekvens av aminosyror i ett protein. Tre baser som följer efter varandra utgör en s.k. kodon och definierar en viss aminosyra. Så motsvarar t.ex. kodon UGG aminosyran tryptofan och AGC aminosyran serin. Tre efter varandra följande baser, som kan vara olika kombinationer av A, U, G och C, ger 43 = 64 möjliga olika kodoner. Eftersom det bara finns 20 olika aminosyror kan flera olika kodoner motsvara samma aminosyra. Detta illustreras bäst av den fullständiga kodnyckeln, presenterad i tabell 3:1. Aminosyrorna i cytosolen är fästade till en särskild typ av RNA som kallas transfer-RNA (tRNA). tRNA har på ena sidan tre exponerade baser, ett s.k. anti-kodon. På andra sidan sitter motsvarande aminosyra (bild 3:11). tRNA:s antikodon är komplementär till koden för motsvarande aminosyra. Genom att tRNA i ribosomen förenas med mRNA kommer aminosyrorna att

Tabell 3:1. Den genetiska koden. En ”kodon” utgörs av tre på varandra följande baser. Det finns 64 möjliga kodoner men bara 20 aminosyror, varför flera olika kodoner kan motsvara samma aminosyra. Här anges baserna i mRNA-strängen läst från 5´-änden. I kodnycklar som hänför till genen i form av DNA används bokstaven T i stället för U. AUG innebär både en startsignal för translationen och aminosyran metionin. UAA, UGA och UAG kodar inte för någon aminosyra utan signalerar att translationen ska avslutas. Alanin

GCA

GCC

Cystein

UGC

UGU

Aspartat

GAC

GAU

Glutamat

GAA

GAG

Fenylalanin

UUC

UUU

Glycin

GGA

GGC

Histidin

CAC

CAU

Isoleucin

AUA

AUC

Lysin

AAA

AAG

Leucin

UUA

UUG

Metionin = START

AUG

GCG

GCU

GGG

GGU

AUU

CUA

CUC

CUG

CUU

CCG

CCU

CGA

CGC

CGG

CGU

UCG

UCU

Asparagin

AAC

AAU

Prolin

CCA

CCC

Glutamin

CAA

CAG

Arginin

AGA

AGG

Serin

AGC

AGU

UCA

UCC

Treonin

ACA

ACC

ACG

ACU

Valin

GUA

GUC

GUG

GUU

Tryptofan

UGG

Tyrosin

UAC

UAU

STOPP

UAA

UGA

UAG

radas upp och kan fogas samman. Därefter klyvs tRNA av (bild 3:11). Efter translationen genomgår proteinerna modifikationer, t.ex. glykosylering och fosforylering.

Molekylärbiologiska metoder Elektrofores Elektrofores är en grundläggande teknik som är en del i många viktiga molekylärbiologiska metoder. Resultat inom den molekylära intensivvårdsforskningen presenteras ofta som bilder framställda med elektroforetisk teknik. 3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 37

2012-02-17 12.07

t Me

d C

U G

Thr

Leu

Gly

Trp A

Bild 3:11. Schematisk bild av translationen som den sker i ribosomerna. En tRNA-molekyl med vidhängande aminosyra hybridiserar med mRNA (a). Aminosyrorna radas upp (b) och kopplas samman (c). Till sist frikopplas aminosyran från tRNA som lossnar från mRNA-strängen (d).

Elektrofores betyder ordagrant ”buren av elektricitet” och innebär att elektriskt laddade molekyler förflyttas i en vätska med hjälp av ett elektriskt fält. Det är emellertid mer praktiskt att göra vätskan halvfast i form av en gel. Sett ur ett molekylärt perspektiv är gelen ett tredimensionellt nätverk. Små molekyler trixar sig snabbt fram i nätverket medan större molekyler tar sig fram betydligt långsammare. Under en given tid (i praktiken ofta ett par timmar) kommer således mindre molekyler att ha hunnit längre i gelen än större. Molekylerna kommer att ha separerats på grund av sina inbördes storleksskillnader (bild 3:12). Man kan sedan antingen visualisera alla molekyler som vandrat i gelen eller enbart dem som har någon speciell egenskap. Genom att ge gelen olika kemiska egenskaper kan man med hjälp av elektrofores separera såväl DNA som RNA och proteinmolekyler.

Metoder för att studera DNA POLYMERASKEDJEREAKTION (PCR)

Med PCR-tekniken har molekylärgenetiken etablerats i klinisk rutindiagnostik. Även den biomedicinska forskningen har revolutionerats och det står numera en PCR-maskin på var och varannan lab-bänk. PCR är en extremt känslig metod för att påvisa förekomsten av en viss nukleotidsekvens. Under processen flerfaldigas sekvensen ofattbart många gånger och kan användas för efterföljande applikationer.

Tekniken efterliknar det som händer vid normal DNA-replikation inför celldelning. Skillnaden är att replikationen sker i provrör och att den upprepas 20, 30, kanske 40 gånger! Principen

Bild 3:12. DNA-elektrofores. Olika DNA-molekyler har fått vandra i en agarosgel med hjälp av ett elektriskt fält. Allt DNA syns ljust eftersom det fluorescerar med hjälp av en substans i gelen. DNA har tillsatts till urgröpningar i gelen vid pilen. Fältets polaritet är angiven (+ och -). Eftersom DNA är negativt laddat har det vandrat mot den positiva polen. Till vänster (A) ser man hur en blandning av DNAfragment med kända storlekar (en s.k. ”DNA-stege”) har separerats. Storleken i antal baspar är angiven. De minsta fragmenten har vandrat längst. Till höger (B) ses ett okänt fragment med storlek mellan 200 och 400 baspar. Fragmentet framställdes från ett extrakt av lever med hjälp av RT-PCR. Primers var formgivna för att hybridisera med mRNA för aktin. Det visar att mRNA för aktin finns i levern.

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 38

2012-02-17 12.07

återges i bild 3:13. För varje replikation måste temperaturen höjas och sänkas. Det görs automatiskt i en så kallad thermocycler, i dagligt tal PCR-maskin. Den höga känsligheten gör att det räcker med DNA från en enda cell för att kunna starta reaktionen. Efter 30 cykler har den efterfrågade DNA-sekvensen duplicerats 30 gånger och finns då i 2 kromosomer × 230 = 2 miljarder kopior. Att mångfaldiga en DNA-sekvens, t.ex. en gen, kallas ibland att klona DNA-sekvensen. PCR-

produkten kan därefter lätt visualiseras med elektrofores (bild 3:12). Eftersom det räcker med så lite utgångsmaterial har PCR fått betydelse inom kriminaltekniken samt vid faderskapsbestämning, s.k. DNA-analys. PCR får sin specificitet genom att primers, vilka ofta är 20–30 baspar långa, formges så att deras nukleotidsekvens enbart hybridiserar med den DNA-sekvens man är intresserad av. Med hjälp av fluorescerande ämnen kan man mäta hur mycket DNA som bildats efter varje reaktions-

Bild 3:13. Principen för polymeraskedjereaktionen (PCR). DNA som innehåller den sekvens man vill mångfaldiga blandas med fria nukleotider, DNA-polymeras och två olika primers. Primers är komplementära till början respektive slutet av den sekvens man vill mångfaldiga. Genom att höja temperaturen skiljs DNA-strängarna åt (a). När temperaturen sedan sänks kan primers hybridisera och DNA-polymeraset syntetiserar nya strängar med utgångspunkt från dessa (b). Resultatet blir två dubbelsträngar (c). Om temperaturen höjs och sänks igen kan nya primers hybridisera och resultatet blir fyra dubbelsträngar (d). Om proceduren upprepas, vanligen ett trettiotal gånger, kommer i princip bara sekvensen som börjar och slutar med primers att anrikas. DNA-sekvens man vill mångfaldiga

Primers

3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 39

2012-02-17 12.07

steg, så kallad realtids-PCR (skilj från RT-PCR som beskrivs nedan), och därvid få en uppskattning av hur mycket DNA som fanns i utgångsprovet. PCR har fått betydelse inom den mikrobiologiska rutindiagnostiken. Man påvisar TBC på någon dag med PCR, medan traditionell odling tar 6–8 veckor. Även resistensbestämning är möjlig. Inom intensivvården används PCR vid snabbdiagnostik av atypisk pneumoni. Såväl klamydia, legionella, mykoplasma som pneumocystis kan påvisas i trakealsekret eller BAL-vätska. PCR är också en känslig metod för att påvisa kroppsfrämmande DNA i blod. Andelen falskt negativa blododlingar vid septikemi är sannolikt mycket stor. Bakteriernas ribosomer skiljer sig som sagt från våra och följaktligen är bakteriernas gener för rRNA olika våra. Man kan därför använda PCR för att påvisa bakteriellt ribosomkodande DNA (och därmed bakterier) i blod. PCR har kommit att komplettera traditionell blododling. Det är inte omöjligt att man också kommer att kunna typa och resistensbestämma med hjälp av PCR på ett par timmar.

Rekombinant kloning Ett annat sätt att klona en DNA-sekvens är att lägga in den i genomet hos någon snabbväxande organism, t.ex. bakterier. Genomet kallas därefter rekombinant eftersom det är en kombination av DNA från olika arter. Ett sätt att införa DNAsekvenser i bakterier är att sätta in sekvensen i en cirkulär bit DNA, en så kallad plasmid. Under vissa betingelser kan bakterier ta upp plasmiden varvid den replikeras. Den införda DNA-sekvensen kommer då också att replikeras. Om en rekombinant gen uttrycks så att protein produceras, säger man att proteinet tillverkas rekombinant. Rekombinant tillverkade proteiner är stapelvara inom läkemedelsindustrin. Så kommer s.k. ”humant insulin”, t.ex. Actrapid, inte alls från människor utan tillverkas rekombinant med hjälp av vanliga bagerijästceller. Aminosyrasekvensen är emellertid identisk med den hos vårt endogena insulin. Andra exempel på preparat som tillverkas rekombinant är trombolysmedlet t-PA (Actilyse) och aktiverat protein C (Xigris).

SEKVENSERING

Om man lyckats mångfaldiga en okänd DNAsekvens i ett tillräckligt antal kopior är det närmast ett expeditionsärende att bestämma ordningen på de ingående nukleotiderna. Denna s.k. sekvensering är en i allt väsentligt automatiserad process. När man i dagligt tal säger att ”en gen blivit klonad” menar man ofta egentligen att nukleotidsekvensen blivit kartlagd.

Metoder för att studera RNA Halten av RNA för en genprodukt vid ett givet tillfälle är ett direkt mått på expressionen av genen. Påvisande av ett visst mRNA avspeglar således cellens anpassning till de rådande omständigheterna. OMVÄNT TRANSKRIPTAS– POLYMERASKEDJEREAKTION (RT-PCR)

Om man först omvandlar RNA till DNA kan man sedan använda PCR för detekteringen. Man använder omvänt transkriptas (reverse transcriptase, RT). Bildat DNA, som är ett avtryck av RNA, kallas komplementärt DNA (cDNA). Antalet cDNA-molekyler arbetas upp med PCR varefter de kan visualiseras med elektrofores (bild 3:12) eller kvantifieras med hjälp av realtidsPCR. RT-PCR är ett relativt snabbt och enkelt sätt att undersöka om och i så fall hur mycket en gen uttrycks i en vävnad. MIKROMATRISER

Det är möjligt att låta cDNA tillverkat från mRNA direkt hybridisera med en DNA-prob på en yta, s.k. dot blot. Vid mikromatristeknik (microarray) placerar man ut flera olika omärkta DNA-prober på var sitt område på en yta. En prob för varje gen av intresse. Därefter märker man in allt cDNA i sitt prov och låter detta hybridisera med proberna på ytan. Det märkta cDNA:t kommer att binda in där det finns komplementärt DNA. Detta visar att den gen där inbindning sker har uttryckts. Med mikromatristekniken kan man undersöka uttrycket för tusentals gener samtidigt. Man får en ögonblicksbild av cellens eller vävnadens svar på olika stimuli, t.ex. inflammation. Framtiden får utvisa mikromatristeknikens plats inom den rutinmässiga intensivvården och intensivvårdsforskningen. Metoden erbjuder

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 40

2012-02-17 12.07

nämligen en rad grundläggande problem: Klinikern får tusentals parametrar att värdera. Forskaren frestas att utan egentliga hypoteser ”tråla” ett stort material efter signifikanser. Man har därför utvecklat avancerade statistiska metoder för att göra det lättare att tolka resultaten. Det finns 3 huvudsyften med dagens forskning av genuttryck med mikromatriser: • Jämförande. Man letar efter skillnader i uttrycket av ett stort antal gener mellan olika patientgrupper, till exempel sepsis/icke sepsis. Syftet är att finna ledtrådar till underliggande biologiska mekanismer och möjliga behandlingar. I en mikromatrisstudie av neutrofiler från ett hundratal intensivvårdspatienter fann man, kanske lite överraskande, hos sepsispatienter ett tydligt mönster i form av sänkt uttryck av gener involverade i inflammation. • Förutsägande. Man identifierar en mindre grupp gener som uttrycks olika i olika patientgrupper i syfte att kunna använda dem kliniskt för att exempelvis bestämma diagnos, prognos eller förväntat resultat av en viss behandling. Man har således i samma intensivvårdsmaterial som ovan identifierat en grupp om 50 gener vars uttrycksmönster i cirkulerande neutrofiler med 90 % sannolikhet kan förutsäga diagnosen sepsis. I en annan studie har man funnit att man med hjälp av uttrycksmönstret från endast 8 gener med 90–100 % sannolikhet kan avgöra om en sepsispatient har akut lungskada (ARDS). Det kliniska värdet av detta är än så länge naturligtvis begränsat eftersom lungskadan redan var etablerad. • Urskiljande. Man undersöker genuttrycket i en till synes homogen grupp patienter för att kunna dela upp dem ytterligare, till exempel vad gäller vidare sjukdomsförlopp och prognos. Mikromatristekniken kan också användas för att screena en individs DNA för att hitta genetiska varianter (se nedan). Som bekant vilar individens mottaglighet för sjukdom, sjukdomens prognos och optimal behandling till viss del på genetisk grund.

Metoder för att studera proteiner Att påvisa en gen i form av DNA och genuttryck i form av mRNA har blygsam relevans om det inte dessutom sker syntes av proteinet. Även

identifiering av ett protein har sina begränsningar. För att bli verkligt intressant för klinisk intensivvård måste även proteinets funktion i olika sammanhang studeras. Vi har då lämnat molekylärbiologin och är inne på fysiologins och farmakologins områden. Av detta följer att molekylärbiologin aldrig kan bli det allena saliggörande för intensivvårdens utveckling. Tvärtom får den ses som ett komplement till kliniska, in vivo-baserade och organfysiologiska studier. Två tekniker dominerar proteinstudierna: Western blot och enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Gemensamt för dessa är att man använder antikroppar för att mycket specifikt identifiera det aktuella proteinet. WESTERN BLOT

En blandning av proteiner separeras med hjälp av elektrofores. Därefter överför man dem till ytan av ett membran. Specifika antikroppar (s.k. primär antikropp) tillförs och kommer att fästa på det aktuella proteinet. Platsen på membranet där antikropparna har fastnat visualiseras vanligen med hjälp av en sekundär antikropp riktad mot den primära antikroppen. Den sekundära antikroppen är märkt på något sätt så att en färg- eller ljusreaktion uppstår där den sitter. Western blot är en extremt känslig metod och proteinet identifieras både avseende storlek (elektroforesen) och antigena egenskaper (identifierade av den primära antikroppen). ENZYME-LINKED IMMUNOSORBENT ASSAY (ELISA)

Till skillnad från Western blot ger ELISA ingen information om proteinets storlek. Å andra sidan får man en exakt kvantifiering av mängden protein. En specifik antikropp mot proteinet fästs först på innerväggarna i ett provrör. Därefter tillsätts provet, proteinet får binda in till antikropparna, varefter överskottet avlägsnas. Ju mer av proteinet som finns i provet, desto mer kommer att finnas bundet till antikropparna. Vid s.k. sandwich-ELISA tillsätts därefter en annan antikropp riktad mot proteinet. Antikroppen har ett enzym kopplat till sig vilket katalyserar en färgreaktion som kan läsas av i en spektrofotometer. Vid kompetitiv ELISA har man i förväg kopplat samman molekyler av proteinet i fråga och ett 3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 41

2012-02-17 12.07

enzym till ett s.k. konjugat. Proteinet i provet och konjugatet kommer att tävla om antikropparnas bindning. Färgreaktionen kommer att bestämmas av mängden protein i provet. ELISA är standardteknik inom den kliniska kemin. Det är en ganska enkel teknik även för den måttligt laboratorievane intensivvårdsforskaren. ELISA-metoder saluförs som s.k. kits, vilka t.ex. kan användas för att mäta koncentrationerna av olika cytokiner i blod och BALvätska. TVÅDIMENSIONELL GELELEKTROFORES OCH MASSPEKTORMETRI

Vid tvådimensionell gelelektrofores (2-D-elektrofores) kan hundratals olika proteinmolekyler i ett prov synliggöras samtidigt. I en gel separeras proteinerna först i en dimension avseende en viss egenskap, vanligtvis isoelektrisk punkt, och därefter vinkelrätt mot detta avseende en annan egenskap, exempelvis storlek. Efter infärgning blir resultatet ett antal fläckar i gelen, en för varje protein (bild 3:14). Fläckarna kan sedan analyseras vidare med exempelvis masspektrometri.

PROTEOMIK

Samtidig analys av massor av proteiner med 2-D-elektrofores och/eller masspektrometri innebär nya möjligheter att studera proteinuttrycket såväl vid sjukdom som vid normalfysiologi. Detta verksamhetsområde kallas proteomik och är en proteinernas parallell till mikromatristekniken för RNA. Med denna teknik har man således till exempel hittat ett antal proteiner i urinen som tillsammans bildar ett mönster som tidigt och med stor precision kan förutsäga en kommande utveckling av akut njursvikt efter behandling i hjärtlungmaskin.

Molekylär genetik Genetisk polymorfi Många av våra yttre särdrag är medfödda, genetiskt bestämda, t.ex. ögon- och hårfärg. Den genetiska variationen beror på att de gener som kodar för en viss egenskap kan finnas i olika varianter, olika alleler. I stort sett alla gener finns i två kopior i varje cell: en från mor och en från far. Man kan således i varje cell ha två lika alleler

Isoelektrisk punkt

Bild 3:14. Tvådimensionell gelelektrofores. Proteinerna i provet har tillsatts i övre vänstra hörnet och har sedan först separerats lodrätt neråt baserat på isoelektrisk punkt. Därefter har de separerats vidare vinkelrätt åt höger avseende storlek. Efter infärgning ses fläckar i gelen, en per protein eller blandning av proteiner med liknande isoelektrisk punkt och storlek.

Storlek

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 42

2012-02-17 12.07

(vara homozygot) eller två olika alleler (vara heterozygot). Därav uppkommer det klassiska nedärvningsmönster som kartlades av Gregor Mendel på 1800-talet. Man måste emellertid komma ihåg att det bara är en liten del av alla genetiska varianter som visar sig på utanskriften. Det stora flertalet berör kroppens inre funktioner och en del har betydelse vid hälsa och sjukdom. Oftast är en av allelerna mycket vanligare än dess varianter. Denna kallas ibland lite slarvigt för ”vildtypen”. Om en annan allel än vildtypen förekommer hos mer än 1 % av populationen talar man om genetisk polymorfi. Om, däremot, en allel är ovanligare, dvs. endast finns hos färre än 1 % av populationen, är den helt enkelt definitionsmässigt en mutation.

Enbaspolymorfi (SNP) Den vanligaste typen av genetisk polymorfi beror på att en enda nukleotid i genens nukleotidsekvens är utbytt mot en annan nukleotid. Detta kallas enbaspolymorfi (SNP, i dagligt tal ”snipp”). En SNP kan få mycket varierande konsekvenser: • Den utbytta nukleotiden befinner sig i en intron eller en annan del av DNA som inte kodar för protein. SNP får i så fall inga konsekvenser. • Den utbytta nukleotiden befinner sig i promotorsekvensen för en gen. SNP kan i så fall inverka på hur mycket genen uttrycks. Genen kan antingen uttryckas mer eller mindre. • Den utbytta nukleotiden befinner sig i kodande DNA men kodar fortfarande för samma aminosyra. Ett exempel: Om den första nukleotiden (A) i kodon för arginin, AGA, byts mot cytosin (C) blir det CGA i stället. Emellertid motsvarar både kodon AGA och CGA arginin (se tabell 3:1). SNP får inga konsekvenser för proteinets struktur eller egenskaper. • Utbyte av en nukleotid gör att en aminosyra byts mot en annan men liknande aminosyra. Exempel: Om den första nukleotiden (C) i kodon CUG byts mot G byts aminosyran leucin ut mot valin (se tabell 3:1). Leucin och valin är båda apolära aminosyror och man kan därför inte förvänta sig några större förändringar i proteinets struktur och funktion. • Utbyte av en nukleotid gör att en aminosyra byts mot en annan, helt olik aminosyra. Exem-

pel: Om den andra nukleotiden (C) i kodon GCA byts mot A byts den apolära, oladdade aminosyran alanin ut mot den negativt laddade aminosyran glutamat (se tabell 3:1). Detta kan få stora konsekvenser för proteinets struktur och funktion. I människans genom är cirka 1,5 miljoner SNP kända. Det innebär i genomsnitt en SNP på 1 000 baser. Åtminstone 60 000 SNP anses befinna sig i promotorsekvenser eller i kodande DNA och kan alltså ha betydelse. Man har kunnat knyta SNP till kliniska situationer inom intensivvården. Lungans surfaktantproteiner bidrar till att förhindra kollaps av alveolerna. Rubbningar i surfaktantfunktionen bidrar till patogenesen av ARDS. Genen för ett av surfaktantproteinerna, SP-B, har en SNP vad gäller den 1 580:e nukleotiden. Bland alla alleler hos friska personer finns U i genomsnitt i 52 % i denna position, medan 48 % har C. Ett U gör att en aminosyra i proteinet blir isoleucin medan ett C gör att det blir treonin. I en grupp patienter med pneumoniutlöst ARDS var andelen C-allel ökad. Av patienterna var hela 65 % homozygota för C-allelen, medan bland friska bara cirka 20 % är homozygota. Detta talar för att personer som är homozygota för C-allelen löper en ökad risk att insjukna i pneumoniutlöst ARDS. Om man kunde identifiera de pneumonipatienter som är C/C-homozygoter är det möjligt att man skulle kunna förhindra utvecklingen av ARDS hos dessa med hjälp av exogen tillförsel av surfaktant. Hjärtats myokard uttrycker både β1- och β2-adrenoceptorer. Under normala förhållanden medierar båda dessa receptortyper en ökning av slagvolym och pulsfrekvens. Inom intensivvården är det välbekant att stimulering av β1-adrenoceptorerna med t.ex. dobutamin med tiden ger allt sämre effekt. Detsamma gäller vid hög sympatikustonus som en följd av hjärtsvikt. Patienter med svår hjärtsvikt blir helt beroende av sina kvarvarande β2-adrenoceptorer för att hålla hjärtfunktionen uppe. Cirka 97 % av alla individer är homozygota för β2-adrenoceptorer med aminosyran treonin i position 164. Resterande 3 % är nästan uteslutande heterozygota individer med en allel som kodar för isoleucin i position 164 i stället. De β2-adrenoceptorer som produceras från den avvikande allelen stimulerar inte hjärt3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 43

2012-02-17 12.07

funktionen alls lika bra som de från vildtypen. Detta har klinisk betydelse. Hjärtsviktspatienter som bär på den avvikande allelen har ett stormigare förlopp och en ökad dödlighet av sin sjukdom. Om man kunde identifiera dessa patienter tidigt skulle man kunna skräddarsy sin inotropa terapi, transplantera dem tidigare eller rent av försöka sig på genterapi (se nedan).

Genetik och läkemedel Ett läkemedel eller en viss dos av ett läkemedel, vilken är effektiv och säker för en individ, kan vara totalt utan effekt för en annan och kanske orsaka allvarliga biverkningar för en tredje. Molekylärgenetiska landvinningar har gjort det möjligt att visa att en del av de interindividuella variationerna står på genetisk grund. Genetiska variationer kan antingen påverka läkemedlens öde i kroppen, farmakokinetiken, eller läkemedlens effekter, farmakodynamiken. Denna vetenskap kallas för farmakogenetik. En annan, mer spektakulär gren av läkemedelsläran är farmakogenomiken. Inom farmakogenomiken tar man sin utgångspunkt i genetisk polymorfi kopplad till sjukdom. Utifrån denna försöker man formge sina droger och skräddarsy behandlingen efter patientens genom. FARMAKOKINETIK

Kunskaper om genetiska variationer av läkemedlens farmakokinetik är den del av farmakogenetiken som utvecklats längst. Succinylkolin (Celocurin) t.ex. metaboliseras av pseudokolinesteras i plasma. Redan på 1950-

talet observerade man att vissa individer hade en kraftigt förlängd duration av muskelrelaxationen efter Celocurintillförsel. Det visade sig att dessa individer var homozygota för en gen som producerade en atypisk variant av pseudokolinesteras. Det atypiska pseudokolinesteraset bryter inte ner Celocurin och följaktligen förlängs effekten avsevärt. Den moderna farmakogenetiken var född. Molekylärgenetiska undersökningar har visat att atypiskt pseudokolinesteras beror på en SNP i genen för esteraset. Senare har man även identifierat andra varianter av pseudokolinesterasgenen. Ett par av dessa ger ett så kallat frameshift. Detta innebär att en eller två nukleotider lagts till eller fallit ifrån i nukleotidsekvensen. Aminosyrasekvensen läses av i kodoner, dvs. tre nukleotider åt gången. Tillägget eller frånfället kommer att förskjuta avläsningen. Nya kodoner bildas och fel aminosyror kommer att bygga upp proteinet (bild 3:15). Cytokrom P450-systemet är en grupp enzymer som bidrar till metabolismen av många av våra intensivvårdsläkemedel. Enzymerna är i hög utsträckning polymorfa. Ketobemidon (Ketogan) metaboliseras huvudsakligen av typen CYP2C9. Detta enzym finns i ytterligare två genetiskt bestämda varianter, vilka metaboliserar Ketogan betydligt sämre än vildtypen. Detta är sannolikt orsaken till den markanta variationen i plasmakoncentration av ketobemidon i samband med fast dosering. Förhållandet är likartat för diazepam (Stesolid). Detta understryker vikten av att, så ofta detta är möjligt, dosera läkemedel efter monitorerbar effekt.

Bild 3:15. Variant av pseudokolinesteras (Silent-2) uppkommen genom frameshift. I den normala vildtypen av genen är den 16:e nukleotiden A (a). Den 6:e aminosyran i proteinet blir då isoleucin. I varianten Silent-2 har A fallit bort (b). Hela avläsningen av mRNA förskjuts och den 6:e aminosyran kommer att bli leucin i stället. Även de därpå följande aminosyrorna blir fel och det bildade proteinet förmår inte bryta ner succinylkolin.

Glu

Thr

Lys

GAA

GAU GAC

AUC

AUA AUU GCA

ACA

AAG

10 11 12

13 14 15

22 23 24

25 26 27

AUC

AUA UUG CAA

2 3

Asp 5 6

Asp 7

Ile 9

GAA GAU GAC Glu

Asp

Ile

Ile 16 17 18

Leu

Ala 19 20 21

Gln

CAA Gln

A… 28

AGA … Arg

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 44

2012-02-17 12.07

FARMAKODYNAMIK

Även om det finns många exempel på genetisk polymorfi inom läkemedlens verkningsställen på målorganen (till exempel β2-adrenoceptorer, se ovan), finns det så vitt författaren vet inget med verklig relevans för läkemedelsbehandlingen inom modern intensivvård. Än så länge. Emellertid kan också biverkningsmönstret hos en patient vara genetiskt styrt. Det mest kända exemplet torde vara malign hypertermi. I cirka hälften av dessa fall ligger orsaken i mutationer i en kalciumkanal i det sarkoplasmatiska retiklet, ryanodinreceptorn. Vissa läkemedel som direkt eller indirekt påverkar denna kanal, t.ex. succinylkolin, ger hos de malign hypertermi-känsliga ett på tok för stort utflöde av Ca2+ till cytosolen. Detta ökar muskelmetabolismen med bland annat ökad koldioxidproduktion, feber och muskelsönderfall som följd. Drygt 20 mutationer i ryanodinreceptorn är kända. Detta, tillsammans med möjliga andra faktorer som kan ge tillståndet, gör att genetisk testning inte är acceptabel för närvarande. Risken är att testningen skulle få för låg sensitivitet. Det tarmmotorikstimulerande läkemedlet cisaprid (Prepulsid) används allt mindre inom intensivvården på grund av hög risk för allvarliga hjärtarytmier. Det finns studier som tyder på att denna biverkning är kopplad till en polymorfi av genen till en kaliumkanal i hjärtmuskeln. Det är möjligt att man med bibehållen säkerhet skulle kunna använda Prepulsid till alla patienter som inte har den aktuella allelen (cirka 98 %). Detta förutsätter naturligtvis att alla patienter som skulle ha nytta av Prepulsid först testas om de har den avvikande allelen. Detta är för närvarande inte möjligt i klinisk rutinsjukvård.

första problemet är att få in DNA i patientens celler. För detta kan man använda virus som man låter infektera cellerna med. Vid virusinfektioner överförs genetiskt material från viruspartiklarna till de angripna cellerna och man låter då det DNA man vill föra in följa med. Ett annat sätt är att stoppa in DNA i fettdroppar, liposomer, som man låter cellerna fagocytera. Viruspartiklarna och liposomerna kallas i detta sammanhang vektorer. Problemen är inte slut med att man har lyckats få sitt DNA att uttryckas i patienten. Nästa utmaning är att bibehålla uttrycket. Kroppen är ju bra på att oskadliggöra främmande material, inte minst virusinfektioner. Ofta avtar därför genuttrycket med tiden. Inte minst av detta skäl har genterapin ännu inte rönt några större framgångar. Det kanske är så att genterapi skulle kunna komma att få sin främsta användning vid icke-kroniska tillstånd, såsom kritiskt sjuka patienter på intensivvårdsavdelningen. Referenser Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K & Walter P. Molecular biology of the cell. 5:e upplagan. Garland Science, New York, 2007. Arcaroli J, Fessler MB & Abraham E. Genetic polymorphisms and sepsis. Shock 2005;24:300–312. Christie JD. Microarrays. Crit Care Med 2005; 33: 449–452. Heitner SB, Hollenberg SM & Colilla SA. Heat maps, random forests, and nearest neighbours: a peak into the new molecular diagnostic world. Crit Care Med 2010;38:296–298. Karvunidis T, Mares J, Thongboonkerd V & Matejovic M. Recent proteomics in critical illness. Shock 2009;31:545– 552.

Genterapi Våra kunskaper om genetiken på molekylär nivå gör det möjligt att också interferera med den. Mycket kraft har lagts på att utveckla så kallad genterapi. Oftast går denna helt enkelt ut på att föra över DNA till celler hos en patient med genetiskt betingad sjukdom. Meningen är att DNA som kodar för normala proteiner ska komplettera patientens defekta DNA-sekvenser. Även om detta i teorin är enkelt nog brottas genterapeuten med många praktiska svårigheter. Det 3 • cell- och molekylärbiologi

Intensivvård.indb 45

2012-02-17 12.07

Sammanfattning För att på ett kritiskt sätt kunna tillgodogöra sig nya metoder och forskningsrön inom intensivvård behöver man basala kunskaper inom cell- och molekylärbiologi. Cellkärnans DNA,

genomet, innehåller generna, dvs. information för tillverkningen av proteiner. Vilka proteiner som tillverkas, genuttrycket, beror på vilka delar av genomet som läses av och förändras vid sjukdom, t.ex. sepsis.

Ribosomerna syntetiserar

proteinerna. Bakteriernas ribosomer är annorlunda än människans och många antibiotika, t.ex. klindamycin och aminoglykosiderna, verkar endast på bakteriernas ribosomer och hindrar därmed deras proteinsyntes.

I mitokondrierna sker

den aeroba, syrekrävande, metabolismen. Denna genererar omkring 30 energirika ATP-molekyler för varje glukosmolekyl. Om cellen blir hänvisad till anaerob metabolism, såsom vid syrebrist eller cyanidförgiftning, genereras endast 2 ATPmolekyler per glukosmolekyl.

Polymeraskedjereaktionen (PCR) är en känslig metod för att påvisa och framställa en stor mängd kopior av en på förhand bestämd del av DNA. PCR är rutinmetod för att diagnostisera ett flertal bakterie- och virusinfektioner inom intensivvården. Många av människans gener finns i fler än en variant, s.k. genetisk polymorfi. Genetisk polymorfi kan förklara många av de interindividuella skillnaderna i ett intensivvårdsklientel, t.ex. vad gäller risk för att utveckla vissa sjukdomar, läkemedelskänslighet och anlag för att få läkemedelsbiverkningar och komplikationer. Vid genterapi strävar man efter att föra över gener till patientens celler, t.ex. för att behandla eller förebygga sjukdom som beror på genetisk polymorfi. Genterapi är ännu inte någon etablerad behandling inom intensivvård.

cell- och molekylärbiologi • 3

Intensivvård.indb 46

2012-02-17 12.07

HA N S F RI B E RG OCH T A DE U SZ W I E L OCH

Celldöd

Inledning

Cellens liv

I detta kapitel inleder vi med att diskutera normal cellfysiologi och generella principer för cellskada och celldöd, följt av en detaljerad genomgång av de olika celldödsdefinitionerna. Avslutningsvis diskuteras klinisk relevans och framtida tänkbara terapeutiska möjligheter. Kunskap om den normala cellens funktion är en förutsättning för att kunna förklara mekanismer för celldöd. För att diskutera celldödsbegrepp och celldödsmekanismer är det därför lämpligt att först definiera liv på cellulär nivå. Cellen är vid liv om dess makromolekylära strukturer, såsom energiproducerande system, cytoskelett, arvsmassa och cellmembran (plasmamembran, organellmembran) är funktionella så att cellens integritet gentemot intern och extern miljö upprätthålls. Den levande cellen är med andra ord en intakt och väldefinierad biologisk enhet, där nedbrytande processer aktivt kontrolleras och kompenseras. Under normala (optimala) förhållanden fungerar cellen enligt det genetiska program som den tilldelats i individen, men cell-liv och cellfunktion är inte samma sak. Celler med defekt cellfunktion kan, om de överlever, ha längre livslängd än den friska cellen (t.ex. tumörceller), men detta påverkar oftast organismens eller individens överlevnad negativt. Var går gränsen mellan liv och död hos den enskilda cellen? I normaltillståndet befinner sig alla cellens biokemiska processer i balans, homeostas, vilket innefattar balans mellan aktiv nedbrytning och nybildning av cellkomponenter. Dessutom måste cellens olika delar, som ständigt utsätts för yttre stress och skada, repareras eller ersättas. Vid återkommande fysiologisk stress eller vid exponering för patologiska stimuli kan balansen i cellen ändras varvid en ny homeostas upp-

Cellens membranfunktion – grunden för liv 49 Kalcium reglerar cellfunktionen 50 Fria radikaler 51

Apoptos

Introduktion 52 Apoptosmekanismer 53

Nekros

Morfologi 56 Kollaps av ATP-produktion 57 Mitokondrien spelar en central roll 57 Membranfunktionen ur spel 57 Kalciumtoxicitet 58 Gener och proteinsyntes drabbas 59 Programmerad nekros – nekroptos 59

Autofagi

Autofagi-associerad celldöd 59 Blandformer av celldöd 59

Klinisk relevans

Terapi och framtid

4 • celldöd

Intensivvård.indb 47

N 4

2012-02-17 12.07

nås, en process som kallas adaptation. Adaptation innefattar kompensatorisk aktivering/deaktivering av cellbiologiska processer, bland annat av specifika gener eller genprogram, allt för att upprätthålla integriteten av makromolekylära strukturer och därmed cellfunktion. Svår stress av olika genes (fysikalisk skada, förgiftning eller sjukdom) kan leda till att cellen inte förmår reparera skadan och inte heller adaptera sig. Skadan blir då irreversibel eller propagerar tills cellen dör. Celldödsförloppet kan antingen vara snabbt som vid mekanisk skada, eller långsamt som vid åldrandeprocessen. Det som avgör cellens öde är inte enbart skadans svårighetsgrad utan även vilken celltyp som drabbas, eftersom olika celltyper har olika förmåga till reparation och adaptation. En viss typ av skada kan exempelvis i hudepitelet leda till reparation och hyperplasi, medan samma skada kan medföra att muskelceller atrofierar eller går under. Celldöden är således ett tröskelfenomen, dvs. det finns en tidpunkt under celldödsförlopp (point of no return) före vilken

cellen är döende men där processen är potentiellt reversibel, och efter vilken förloppet är en genomförandefas då cellen upplöses och resorberas. En cell är således död när dess plasmamembran lösts upp, eller när cellen eller dess kärna fragmenterats eller om cellen fagocyterats av en annan cell. Tidigare definierades cellundergång som antigen nekrotisk celldöd eller programmerad celldöd (PCD). Nekros ansågs vara ofysiologisk och en följd av stress, skada eller förgiftning medan PCD var genetiskt programmerad, reglerad och därför fysiologisk. Ofta används fortfarande dessa två begrepp men kunskapen om de bakomvarande biokemiska processerna har ökat dramatiskt under de senaste 10 åren och det är uppenbart att denna enkla klassificering är otillräcklig, inte minst i diskussion kring hur farmakologiska medel mot celldöd ska utvecklas. Idag definieras celldöd som i huvudsak apoptotisk, autofagisk, eller nekrotisk, men med flera blandformer och specialfall (bild 4:1).

Normal cell

Strålningsskador

ischemi Svält öppning av membrankanaler, cellsvullnad

cellkondensering, pyknos

mitokondriepermeabilisering

cellulär fragmentering

apoptos

bildning av autofagosomer

organellsvullnad, förlust av ATP produktion

förbrukning av energisubstrat massiv vakuolisering

läckage av cellinnehåll membranruptur

autofagisk celldöd

cellnekros

Bild 4:1. Tre renodlade former av celldöd. Dessutom finns morfologiska blandformer av celldöd.

celldöd • 4

Intensivvård.indb 48

2012-02-17 12.07

Apoptos är en reglerad form av celldöd, en programmerad celldöd, som styrs av ett genetiskt, förutbestämt ”självmordsprogram”, och som utförs genom aktivering av specifik cellsignalering. Syftet är att enskilda celler kontrollerat ska ”begå självmord” för att bevara vävnadens funktion och integritet, som t.ex. under embryogenesen, där celler som inte längre behövs kan avlägsnas. Också vid spontana mutationer och vid tumöromvandling i enskilda celler är en fungerande programmerad celldöd nödvändig för att eliminera celler och bibehålla homeostas i vävnaden, och därmed trygga fortsatt liv för organismen. Morfologiskt ses cellskrumpning med ett intakt cellmembran (i typiska fall med ”blebbing” – se nedan), intakta organeller och avsaknad av omgivande inflammation i vävnaden. Apoptos kommer från grekiskan och betyder ungefär ”falla ifrån”, och beskriver hur fragment av den döende cellen faller ifrån för att sedan fagocyteras. Autofagi är en form av cellulär makrokatabolism, där lysosomen spelar en central roll, och som har speciella morfologiska karakteristika. Vid autofagi bryts cellstrukturer ner, inklusive hela cellorganeller, efter att först ha inkluderats i autofagosomer som sedan sammansmälts med cellens lysosomer till autolysosomer. Autofagi är en del av den programmerade omsättningen av cellens organeller, cytoskelett och denaturerade proteiner, och sker vid cellens omstrukturering och kvalitetskontroll. Vid metabol stress som svält tar autofagin ytterligare ett steg, och bryter ner cellstrukturer till aminosyror och fettsyror för att tillse cellens energibehov. Autofagi är alltså viktig för cellens överlevnad. Celldöd med massiv autofagi och ansamling av autofagiska vakuoler, men med intakt cellkärna, har benämnts autofagi-associerad celldöd, alltså celldöd med autofagi. Autofagi är liksom apoptosen reglerad av specifika proteiner och således programmerad. Nekros uppkommer efter att cellen utsatts för svår yttre stress, t.ex. mekanisk skada, exponering för toxiner eller efter ischemi. Nekros är oftast inte önskvärd och ett uttryck för patologi. Morfologiskt ser man tidigt en cellmembranskada, cellsvullnad, skadade organeller med svullna mitokondrier (bild 4:1). Nekrotisk celldöd drabbar många celler synkront och följs av en omgivande vävnadsreaktion, inflammation. Nekros kan dock också vara programmerad och orsakas av aktivering av celldödsreceptorerna t.ex. TNF-receptorn.

Cellens liv Cellens membranfunktion – grunden för liv Cellens plasmamembran ger möjlighet att skapa en intracellulär miljö skild från omgivningen, vilket är grundläggande för cellens funktion, och därmed en absolut förutsättning för cellens liv. För sin specifika funktion innehåller cellen strukturer som själva är omslutna av membran (mitokondrien, endoplasmatiska retiklet (ER), cellkärnan och lysosomen). I dessa membranstrukturer kan cellen hantera näringsämnen och slaggprodukter, producera energi, gömma och skydda den genetiska koden, bygga upp och transportera cellkomponenter, och aktivt bryta ner skadade och uttjänta cellkomponenter. För att cellen ska fungera normalt och överleva, kontrolleras och koordineras dessa funktioner genom intern kommunikation – cellsignalering. Grundläggande för all cellfunktion är koncentrationsskillnader eller gradienter av joner (natrium-, kalium-, väte- och kalciumjoner) över cellens membran. Den viktigaste jongradienten är den av natriumoch kaliumjoner, som skapas av natrium/kalium-ATPas, ett protein och en ”pump” som transporterar natriumjoner ut ur cellen och kaliumjoner in i cellen (bild 4:2). Natrium/kalium-gradienten är central för alla cellers funktion och överlevnad och reglerar cellsignalering, cellvolym och cellens surhetsgrad. ATPas kräver energi i form av ATP, som bildas vid glykolys men framför allt vid förbränning av pyruvat, fettsyror och aminosyror i mitokondrien, som är cellens kraftverk. Vid förbränningen i mitokondrien skapas en gradient av vätejoner (H+) över mitokondriens innermembran, varvid mitokondriens matrix (insida) får en negativ laddning och ett högre pH jämfört med cytosolen, som har pH 7,0. Energin i glukos, fettsyror och aminosyror omvandlas på så sätt till en vätejongradient som mitokondrien utnyttjar för att bilda ATP från ADP som kommer in i mitokondrien via en transportör adeninnukleotidtranslokas (ANT) (bild 4:2). Vätejonen passerar sedan tillbaka in i mitokondrien via ett protein, ATPsyntas, som utnyttjar den fria energi som finns i vätejongradienten. Energin är nu bevarad i ATP och kan utnyttjas till alla cellens energikrävande processer. Bland annat skapas jonkoncentrations4 • celldöd

Intensivvård.indb 49

2012-02-17 12.07

glukos fettsyror aminosyror syrgas

Na+ Tr

kanal

cellsubstrat Na+

Na+

joner

ATPas

K+

Na+

mitokondrie ER – – – –

+ + + +

H+

Ca2+

ADP 1 ATP

ATP

kärna DNA-syntes, reparation proteinsyntes lipidsyntes

Bild 4:2. Illustration av cellens normaltillstånd, homeostas, med balans mellan aktiv nedbrytning och nybildning av cellkomponenter. Vid förbränning av glukos och andra substrat i cellens mitokondrier bildas en vätejongradient (H+) som utnyttjas av enzymet ATP-syntas (1) för att producera ATP från ADP. ATP och ADP transporterats in och ut ur mitokondrien av adeninnukleotidtranslokaset (ANT). ATP används för energikrävande processer såsom att upprätthålla viktiga jongradienter samt för syntes och reparation av cellkomponenter. Na/K-ATPas upprätthåller natrium/kalium-gradienten över plasmamembranet, och kalciumgradienten bibehålls av kalcium-ATPas (2) och natrium/kalcium transportören (Tr). Jongradienter kan också driva tranportproteiner (Tr) för att förflytta näringsämnen och joner till och från cellen.

skillnader liknande natrium/kalium-gradienten över plasmamembranet, såsom kalciumgradienten över ER-membranet, eller vätejongradienten över lysosom-membranet. På samma sätt som ATP-syntaset utnyttjar vätejongradienten för att bilda ATP, kan andra jongradienter driva transportproteiner för att förflytta näringsämnen och cellsubstrat till och från cellen och mellan olika delar av cellen (bild 4:2). Enbart pumpningen av joner för att upprätthålla jongradienter kan förbruka upp till 70 % av energiproduktionen i vissa celler (nervceller), men ATP krävs för alla cellens funktioner, inklusive kontinuerlig syntes av makromolekyler (proteiner, lipider och DNA). Speciellt vissa lipider som omsätts snabbt i cellsignaleringen kräver ATP för sin återsyntes och för att upprätthålla en konstant membranyta i cellen.

Kalcium reglerar cellfunktionen Kalciumjonen reglerar en mängd viktiga intracellulära processer och signaleringsvägar inom ett relativt snävt koncentrationsområde (cirka 0,1 mikromolar). Samtidigt är koncentrationen utanför cellen 10 000 gånger högre (cirka 1 millimolar) och denna gradient upprätthålls med hjälp av ett relativt tätt plasmamembran och av effektiva jonpumpar (bild 4:3). Flera kalciumaktiverade reaktioner deltar i cellsignaleringen som leder till begränsad nedbrytning av cellkomponenter och bildning av potentiellt toxiska substanser, t.ex. kväveoxid. Vid cellsignalering ökar kalciumkoncentrationen i cytosolen, då kalcium strömmar in genom kanaler i plasma- och endoplasmatiska retikelmembranet. För att återställa kalciumkoncentrationen utnyttjar cellen sedan natriumgradienten för att

celldöd • 4

Intensivvård.indb 50

2012-02-17 12.07

föra ut kalcium via natrium/kalcium-transportören. Natrium som förs in i cellen transporteras sedan ut ur cellen genom Na/K-ATPas. Finjustering av cytosolens kalciumkoncentration sker med hjälp av ATP-beroende kalciumpumpar i plasmamembranet och endoplasmatiska retiklet (bild 4:3). Kalciumkoncentrationen i endoplasmatiska retiklet (ER), cirka 1 millimolar, är nödvändig för att förhindra proteiner i endoplasmatiska retiklet att aggregera. Mitokondrien kan också ta upp stora mängder kalcium, speciellt vid kraftigt stegrade kalciumnivåer i cellen. Den positivt laddade kalciumjonen tas enkelt upp av en fungerande, respirerande mitokondrie, som genom vätejongradienten har en negativ laddning på matrixsidan.

radikaler, och vid olika patologiska tillstånd (ischemi, Parkinsons sjukdom) kan läckaget öka. Superoxidradikaler produceras också i cellen då enzymet cyklooxygenas oxiderar arakidonsyra som frigjorts från nedbrytning av fosfolipider, samt då xantinoxidas bryter ner xantin till urinsyra (bild 4:4). Vid inflammation producerar aktiverade leukocyter stora mängder fria syreradikaler. Fria radikaler är instabila molekyler med en oparad elektron (R•), vilket innebär att de gärna reagerar med andra molekyler (X) varvid en ny fri radikal bildas (X•). Denna fria radikal (X•) kan i sin tur reagera med andra molekyler (Y, Z) och sätta igång en kedjereaktion där slutresultatet är produktion av fria radikaler långt från den ursprungliga källan. I detta extremt snabba förlopp kan membranlipider, proteiner och nukleinsyror drabbas av irreversibla skador såvida inte cellens eget antioxidativa försvar förmår neutralisera de instabila fria radikalerna genom att bilda mer stabila föreningar. Superoxid neutraliseras (dismuteras) till väteperoxid (H2O2) av enzymet superoxiddismutas (SOD), varpå väteperoxid reduceras till H2O av enzymet katalas. Väteperoxid kan också bilda hydroxyljoner (•OH) i en reaktion som katalyseras av en järnjon, Fe2+ (Fentonreaktionen). En

Fria radikaler För att upprätthålla mitkondriemembranets vätejongradient flödar elektroner genom elektrontransportkedjan och överförs mellan de olika respirationskomplexen. Vid ett antal av dessa överföringsprocesser befinner sig elektronen tillräckligt länge i obunden form för att kunna reagera med syrgas och bilda en fri radikal, syreradikalen superoxid (•O2-). Det är relativt stora mängder av elektroner, cirka 5 %, som läcker ut från elektrontransportkedjan och kan bilda fria

Bild 4:3. Normal kalciumomsättning i cellen. Inflöde av kalcium till cytosolen i samband med cellsignalering sker via proteinkanaler i främst plasmamembran(kanal) och endoplasmatiska retiklet (ER) (1), men också i mitokondrier (2). Kalcium transporteras tillbaka in i organeller eller ut ur cellen via ett transportprotein (Tr) i utbyte mot natrium och via ATP-beroende kalciumpumpar (ATPas). Kalcium tas upp i ER av kalcium-ATPas (3). Vid kraftigt stegrade kalciumkoncentrationer i cytosolen kan mitokondrien ta upp och lagra stora mängder via en proteinkanal (4). Ca2+ ATPas

Na+ kanal

Ca2+

ATPas Tr K+

Na+

mitokondrie

– – – –

+ + + +

ER 4 2

Ca2+

Ca2+ 1

4 • celldöd

Intensivvård.indb 51

2012-02-17 12.07

mycket toxisk och reaktiv substans är peroxinitrit (ONOO-), som bildas när superoxid reagerar med en annan fri radikal, kväveoxid (NO•). Kväveoxid är speciellt förrädisk eftersom den är en gas och därmed kan diffundera långt från sitt ursprung och bilda peroxinitrit på platser där det antioxidativa försvaret inte är tillräckligt. Ett kraftfullt och väl utvecklat antioxidativt försvar är nödvändigt för att neutralisera fria radikaler och förhindra vävnadsskada. Bland viktiga antioxidanter som finns i alla celler kan nämnas vitamin C, vitamin E, och glutation. Evolutionen har lärt cellerna att ta tillvara på oxidanternas egenskaper i cellfunktionen. Således påverkar väteperoxid det s.k. redox-tillståndet i cellen och är därmed en del av cellsignaleringen, t.ex. den som reglerar genaktivering. Balansen mellan produktion av fria radikaler och cellens antioxidativa försvar är avgörande för cellens välbefinnande och fortlevnad, och en obalans kan leda till irreversibla skador och celldöd.

Apoptos Introduktion Hos det mänskliga fostret avlägsnas den ”simhud” som anläggs mellan fingrar och tår genom apoptos, och genom samma mekanism elimineras

det stora överskott av nervceller som bildas under hjärnans utveckling. Också hos den vuxna människan är apoptos vanlig och varje dygn dör och avlägsnas cirka 1 kg vävnad, vilket motsvarar miljarder celler. Samtidigt nybildas lika många celler genom celldelning så att homeostasen i våra vävnader och organ kan upprätthållas. De vävnader som kvantitativt bidrar mest till omsättningen av celler hos den vuxne individen är hud, tarmslemhinna och benmärg. I benmärgen bildas 3 ton blodceller under en livstid och fram till 80 års ålder har vi bildat 16 km tarm. Apoptos är således en celldödsmekanism som är reglerad och normalt under kraftfull kontroll via multipla signaleringsvägar i cellen, och därför programmerad. Termen apoptos syftar på den typiska morfologin som ofta förekommer men som sällan uppmärksammas i den intakta vävnaden, eftersom dödsprocessen är snabb och fagocytos effektivt förhindrar ansamling av döda celler. Dödsprocessen börjar med att cellen får en rundad form och krymper i storlek (bild 4:1). Organellerna som fortfarande är opåverkade fyller då upp mer av cytoplasman, kärnans kromatin kondenseras, marginaliseras och fragmenteras. I typiska fall sker sedan en utbuktning (”blebbing”) av cellens plasmamembran. Cellen fragmenteras i mindre membranomslutna fragment, vilka kan förändra

Bild 4:4. Superoxidjonen (•O2-) är en syreradikal som normalt bildas i cellens mitokondrier som en biprodukt till cellandningen. Vid skada på cellen kan stora mängder •O2- bildas från såväl cellandningen som från katabola processer, då enzymerna cyklooxygenas (COX) och xantinoxidas (XO) oxiderar arakidonsyra respektive bryter ner xantin till urinsyra. Om cellens antioxidativa försvar inte kan oskadliggöra den ökade mängden fria syreradikaler uppstår skador då •O2- eller andra oxidanter angriper och bryter ner cellens cytoskelett, membran och DNA. Na+ kanal

ATPas

Tr K+ mitokondrie

– – – –

proteinskador

+ + + +

DNA-skada, mutation

.O2-

ADP ATP

Ca2+ Na+ membranskador

COX, XO

celldöd • 4

Kap_04_047_063.indd 52

2012-02-23 11.30

sina antigena egenskaper genom att externalisera ytreceptorer som möjliggör fagocytos och lysis av omgivande fagocyterande celler. Hela proceduren är snabb, 15–30 min, och tomrummet fylls raskt av en ny cell genom celldelning. Den forskning och de framsteg som gjorts sedan tidigt 1960-tal för att kartlägga celldelning, cellmognad och celldöd och som ledde fram till upptäckt och karakterisering av nyckelgener som styr apoptos har gett oss helt ny kunskap om vår egen utveckling från embryo till vuxen individ. Den experimentella modellorganism som har använts framgångsrikt för att studera apoptos är en millimeterstor transparent rundmask med kort livscykel, C.elegans. Genom att direkt studera utvecklingen av C.elegans i ett ljusmikroskop kunde man följa hur celler delar sig och hur de dör på ett reproducerbart sätt. Genom att inducera mutationer och genom att bygga cellsläktträd utfördes sedan genetisk analys. Det visade sig att exakt 131 av totalt 1 090 celler dog under utvecklingen till färdig ”individ”, och att denna celldöd styrdes av en unik uppsättning gener. Dessa dödsgener hos C.elegans visade sig också ha motsvarigheter hos andra arter, och har varit avgörande för förståelsen av celldödsprocessen hos såväl C.elegans som hos människan (se vidare nedan under Mekanismer). Hos människan är apoptos en central och viktig process vid många fysiologiska och patofysiologiska tillstånd. Fysiologiskt förekommer apoptos hos odifferentierade celler och hos celler som genomgår celldelning. Vi har redan nämnt betydelsen av reglerad celldöd i samband med embryonalutvecklingen och vid normal vävnadshomeostas. Andra tillstånd då apoptos normalt förekommer är vid immunreaktioner, exempelvis då cytotoxiska T-celler inducerar celldöd, eller då B- och T- lymfocyter själva går under, på grund av brist på cytokiner, efter att ha slutfört sin uppgift. Apoptos fungerar också som en viktig skyddsmekanism när celler drabbas av sjukdom, till exempel vid virusangrepp eller då enskilda celler löper amok vid tumöromvandling. Om dessa sjuka och drabbade celler elimineras genom ”självmord” förhindras spridning av virus som annars använder sig av infekterade cellers maskineri för att föröka sig, och tumörceller kan inte fortsätta att dela sig ohämmat. Den enskilda cellen offrar sig för kollektivets bästa så att orga-

nismen kan bestå. Samma sak kan ske vid exogen cellskada, då skadade celler stillsamt kan avlägsnas genom programmerad celldöd. Ibland uppstår störningar i regleringen av de gener som styr apoptos, vilket anses vara orsaken till många sjukdomstillstånd hos människan. Patologiskt minskad apoptos ses vid exempelvis maligna sjukdomar, vid virusinfektioner och vid autoimmuna sjukdomar då autoreaktiva lymfocyter ansamlas. Patologiskt ökad apoptos, med förlust av celler, ses vid neurodegenerativa sjukdomar, vid svåra infektioner som sepsis och HIVinfektion. Vanligt åldrande medför också en ökad apoptos; orsaken tros då vara en accelererad obalans hos den åldrande individen mellan skadestimuli (mer fria radikaler, fler mutationer), energiproduktion (försämrad ATP-produktion) och cellulära försvarsmekanismer (försämrat antioxidativt försvar, sämre nutritionsstatus). Apoptos kan som nämnts vara svår att upptäcka vid granskning av histologiskt material på grund av det snabba förloppet och på grund av frånvaro av omgivande inflammatorisk reaktion. Dess klassiska förlopp, som motsvarar den morfologiska beskrivningen apoptos, ser man vid embryogenesen och vid normal fysiologisk omsättning av celler hos den vuxne individen. Vid exogen cellskada och andra patofysiologiska tillstånd förhåller det sig annorlunda – här är i stället olika intermediärformer och blandformer mellan apoptos och nekros (se nedan) vanliga. Skadans svårighetsgrad, dvs. duration och intensitet, snarare än specifik skadeorsak avgör på vilket sätt celldöden kommer att ske.

Apoptosmekanismer Kaspaser är en grupp intracellulära proteaser som är viktiga för initiering och effektuering av apoptos. Normalt förekommer kaspaserna i en inaktiv form men kan efter specifika stimuli aktivera sig själv eller varandra i en kedjereaktion, i analogi med koagulationskaskadens proteaser. Kaspas-3, som är det viktigaste proteaset i celldödskaskaden, aktiverar bland annat endonukleaser och degraderar samtidigt DNA-reparationsenzymer och kritiska delar av cellens cytoskelett. Vissa kaspaser förekommer i cytosolen i en aktiv form, men är inhiberade under normala förhål4 • celldöd

Intensivvård.indb 53

2012-02-17 12.07

landen av endogena inhibitor-proteiner (IAP). När mängden aktiva kaspaser i cytosolen ackumuleras kan dessa inte längre neutraliseras av IAP och apoptosen kan fortskrida. Hittills har 12 olika kaspaser identifierats hos människan och de som deltar i apoptos kan indelas efter funktion i två subgrupper – initieringskaspaser och effektorkaspaser. Initieringskaspaserna inkluderar kaspas-8, -9, och -10 medan kaspas-3 och kaspas-6 och -7 är centrala för genomförandet av apoptos (se nedan). Kaspaser aktiverar endonukleaser som klyver DNA i allt mindre fragment enligt ett distinkt mönster som går att detektera med olika molekylärbiologiska tekniker. När cellens innanmäte degraderats sker upprensning och borttransport av celler och cellfragment med hjälp av makrofager som känner igen apoptotiska celler. Förenklat kan apoptos delas in i fyra steg: • Steg 1. Initiering av celldödsprocessen.

vid mitokondriemembranet och i cytosolen, vilket leder fram till att antingen en letal signal eller en överlevnadssignal förmedlas i cellen. Apoptosens signaleringsvägar är komplicerade och väl reglerade för att apoptos inte ska aktiveras av en tillfällighet. Aktörer i denna balansakt för och emot fortsatt liv i en enskild cell innefattar bland annat Bcl-2-familjens proteiner, proteinet p53, pro- och antiinflammatoriska cytokiner, tillväxtfaktorer, endogena kaspas-inhibitorer men även kalcium och fria syreradikaler. Ett beslut om celldöd leder i steg 3 till effektuering genom aktivering av en proteolytisk kaskad där kaspas-3 intar en särställning. I sista steget av den programmerade celldöden, steg 4, kan aktiverade makrofager identifiera, fagocytera och lysera döende celler. Detta sker genom att döende celler uttrycker specifika antigen på sin yta, vanligen fosfatidylserin (PI) eller glykoproteinet trombospondin.

• Steg 2. Integration av signaler och beslut om

DÖDSRECEPTORBEROENDE VÄGEN

celldöd. • Steg 3. Effektuering av celldöd. • Steg 4. Upprensning och borttransport av cell-

rester. I steg 1 kan biologiska, kemiska och fysikaliska stimuli generera intracellulära signaler som initierar apoptos. Men även bortfall av stimuli kan initiera celldöd, exempelvis kan minskade nivåer av tillväxtfaktorer och vissa cytokiner leda till att balansen mellan överlevnadsstimuli och dödsstimuli förskjuts så att cellens dödsprogram aktiveras. Cytotoxiska T-celler utsätter sina målceller för irreversibel skada genom att utsöndra lytiska granulae, som innehåller cytotoxinerna perforin och granzym. Perforin perforerar målcellen så att granzym kan vandra in och inducera celldöd genom att direkt klyva kaspas-3 och kaspas-8. Vissa stimuli, som joniserande strålning eller hetta, kan direkt eller via reglerande proteiner aktivera cellens effektorkaspaser, framför allt kaspas-3, vilka sedan utför den systematiska nedbrytningen av cellen. Vanligare är dock att stimulus aktiverar den dödsreceptorberoende signaleringsvägen och/eller den mitokondriella signaleringsvägen (bild 4:5). I steg 2 i celldödsprocessen sker sedan kontroll och integration av en mängd signaler genom proteininteraktioner vid plasmamembranet, eller

Aktivering av den dödsreceptorberoende vägen vid apoptos är viktig för immunsystemets celler och inkluderar Fas-, TRAIL- och TNF-receptorerna (bild 4:5) som samtliga är transmembranösa glykoprotein som innehåller en s.k. dödsdomän. Dessa receptorer aktiveras av respektive receptorligand (Fasligand (FasL), TNF eller TRIAL) som binder till respektive receptortrimer varvid ett receptorkomplex (receptosom) bildas, med ett antal regulatoriska proteiner och bl.a. prokaspas-8 eller prokaspas-10. Därefter autoaktiveras prokaspaserna. Det fortsatta dödsförloppet som leder till kaspas-3 aktivering kan ta två principiella vägar. Receptosomen kan internaliseras via endocytos från plasmamembranet in i cellen och receptosomens kaspas-8 aktiverar därefter direkt kaspas-3. Kaspas-3 kan alternativt aktiveras genom att den cellytebundna receptosomen aktiverar kaspas-8 som därefter aktivera den mitokondriella celldödsvägen genom att klyva proteinet Bid (se nedan). Fas-, TRAIL- och TNF-receptorerna kan även stimulera cellöverlevnadsprocesser, proliferation och cellmigration genom att specifika regulatoriska proteiner binder till receptosomen (dock inte prokaspas-8), som därefter aktiverar signaleringsproteinerna nuclear factor-κB (NF-κB) eller en av MAP-kinaserna.

celldöd • 4

Intensivvård.indb 54

2012-02-17 12.07

Dödsreceptorer (Fas-r, TNF-r) Tillväxtfaktorreceptor

aktivering av PC tBid

Prokaspas-8 Bid

Bcl2 Bad Bcl2

Bad P

tBid

aktivering av PC

– + – + – +

Bcl2

– + – + – +

Bax

Kaspas-8

inhibition av PC aktivering av PC cytC

APAF-1 ATP Kaspas-9

MPT Mitokondrie

Prokaspas-3

Kaspas-3 Celldöd

Bild 4:5. Vid apoptos aktiveras vanligen någon av de två viktigaste cellulära signaleringsvägarna: den dödsreceptorberoende vägen eller den mitokondriella vägen. Till exempel kan Fasligand och TNF aktivera den dödsreceptorberoende vägen via cellytereceptorerna Fas (Fas-r) respektive TNF-receptorn (TNF-r). Aktivering leder till att prokaspas-8 klyvs till kaspas-8 som i sin tur kan aktivera effektorkaspaset kaspas-3, vilket leder till att cellens vitala delar irreversibelt bryts ner. Kaspas-8 kan också klyva och aktivera proteinet Bid till tBid, som då förflyttar sig till mitokondrien där det kan binda och neutralisera ”överlevnadsproteinet” Bcl-2, vilket kan medföra aktivering av apoptos via den mitokondriella vägen. Proteinerna Bax som Bad kan initiera apoptos via den mitokondriella vägen genom att öka mitokondriemembran permeabiliteten så att cytokrom C och andra s.k. ”dödsproteiner” frisätts till cytosolen. Detta antas ske via specifika Bax-kanaler eller via mitokondriens transitionspor (MPT). Apoptos via den mitokondriella vägen regleras av Bcl-2 proteiner och skyddar från celldöd genom att binda och neutralisera Bax. I cytoplasman bildar cytokrom C tillsammans med kaspas-9, proteinet APAF-1 och ATP den s.k. apoptosomen, som sedan kan aktivera kaspas-3, som i sin tur orsakar irreversibel cellskada på samma sätt som via den dödsreceptorberoende vägen.

Fas-receptorn är vanligt förekommande i hematopoetisk och i epitelial vävnad men kan också induceras i annan vävnad, där den normalt inte förekommer. Fas-systemet är viktigt för kontroll av immunsystemet och utnyttjas bland annat då cytotoxiska T-celler inducerar celldöd eller då B- och T-celler själva undanröjs efter fullgjort värv. TRAIL är viktig i T-cellshomeostasen, men är preferentiellt toxisk mot tumörceller. TNFreceptorn, som aktiveras av fritt eller membranbundet TNF-α eller TNF-β är central i mediering av inflammation, men spelar även en viktig roll i apoptos-induktion i infekterade celler. Genom aktivering av NF-κB regleras produktion

av ett stort antal pro- och anti-inflammatoriska cytokiner och via Jun-kinaset induceras apoptosinhibitorer som därmed stimulerar överlevnad. Vid generaliserad inflammation (SIRS) och akut lungsvikt (ARDS) kan ökad förekomst av NF-κB bidra negativt till förloppet genom att fördröja apoptos av extravaserade neutrofila leukocyter i lungparenkymet. RIP1 (receptor-interacting protein 1) kinaset aktiverar receptosomens cellöverlevandsmekanismer. För att driva TNFstimuleringen mot apoptos klyvs och inaktiveras RIP1 av kaspas-8. RIP1 har även en viktig roll i den programmerade nekrosen.

4 • celldöd

Intensivvård.indb 55

2012-02-17 12.07

DEN MITOKONDRIELLA VÄGEN

Centralt i aktiveringen av den mitokondriella vägen är ökningen av permeabiliteten av mitokondriens yttermembran och frisättning av ett eller flera proteiner från utrymmet mellan mitokondriens inner- och yttermembran (bild 4:5). Det mest spektakulära i processen är frisättningen av cytokrom C, som normalt är en del av elektrontransportkedjan och därmed viktig för ATP-produktionen. Utanför mitokondrien får cytokrom C en ny funktion och bildar ett komplex med två andra proteiner, apoptosaktiverande faktor-1 (APAF-1) och prokaspas-9, i närvaro av ATP. I detta komplex, som kallas apoptosom, aktiveras prokaspas-9 till kaspas-9 som i sin tur klyver och aktiverar kaspas-3. Mekanismen bakom frisättning av cytokrom C och andra mitokondriella ”dödsproteiner” vid apoptos, såsom apoptosis inducing factor (AIF), endonukleas G (EndoG), Omi eller SMAC/diablo, är inte klarlagd. En ökad permeabilitet av mitokondriens yttermembran är dock en förutsättning för passage av proteinerna ut till cytoplasman. En hypotes bygger på att specifika proteinkanaler bildas i ett för övrigt intakt yttermembran, vilket skulle tillåta passage av dödsproteiner till cytoplasman. Proteiner som anses bilda en sådan proteinkanal är Bax och Bak (se nedan), proteiner som ansamlas i mitokondriemembranet efter initiering av en dödssignal. En annan hypotes bygger på att mitokondriens transitionspor (MPT) öppnas genom att adenin nukleotidtranslokasen (ANT) tillsammans med andra proteiner bildar en öppen proteinkanal genom mitokondriens inre och yttre membraner som tillåter passage av joner och små proteiner (<1 500 Da). Därvid svullnar mitokondrien och yttermembranet sprängs på grund av dess mindre omfång jämfört med det normalt veckade innermembranet. Dödsproteiner kan då läcka ut genom det skadade yttermembranet och initiera celldödskaskaden med kaspasaktivering. Cyklosporin A och flera av dess ickeimmunomodulerande analoger kan förhindra att transitionsporen hålls öppen och har visats kunna förhindra celldöd i experimentella modellsystem. Endast 10–20% av cellernas mitokondrier behöver permeabiliseras för att aktivera apoptos. För att förhindra okontrollerad apoptos är regleringen av mitokondriens permeabilitetsökning strikt och styrs av Bcl-2-proteiner som kan vara

såväl pro- som antiapoptotiska. Proteinerna Bcl2 och Bcl-xL motverkar apoptos medan andra, såsom Bax, Bcl-xS, Bak, Bad, Bid, och Bim stimulerar dödsprocessen. Bcl-2 finns ansamlat i membran i endoplasmatiska retiklet, i kärnan och i mitokondrier, där det utöver permeabilitetsreglering också motverkar celldöd genom att binda och neutralisera proteiner som stimulerar dödsprocessen (Bax, Bad, Bid men även APAF-1), (bild 4:5). Även p53 proteinet stimulerar Baxinducerad mitokondriepermeabilisering. Cellens interna miljö påverkar också mitokondriemembranets permeabilitet och därmed dödsprocessen, och bland viktiga endogena substanser som bland annat styr mitokondriens transitionspor kan nämnas fria syreradikaler, kalcium, vätejoner (pH) och adeninnukleotider (ADP, ATP). Mitokondrieinducerad apoptos är också under strikt kontroll via hämmande faktorer som IAP förutom antiapoptotiska Bcl-proteiner. Dessutom förhindras apoptos genom aktivering av tillväxtfaktor- och cytokinreceptorerna. Receptoraktivering leder till att cellulära proteinkinaser fosforylerar det proapoptotiska proteinet Bad (bild 4:5). Även andra Bcl-2-proteiner kan fosforyleras vilket betyder att receptormedierad cellsignalering via proteinkinaser och fosfataser kan modulera mitokondrieinducerad apoptos. T.ex. i dess fosforylerade form förhindras Bad från att binda till Bcl-2, och Bcl-2 kan därmed utöva sin cellskyddande funktion. Om tillväxtfaktorn försvinner kan Bad defosforyleras och därmed binda till Bcl-2, vilket leder till att två andra dödsproteiner, Bax och Bak, oligomeriserar vilket inducerar cytokrom C-frisättning och celldöd. För att bevara Bad i fosforylerad form och därmed förhindra apoptos krävs därför ständig aktivering av tillväxtfaktorreceptorer eller cellinteraktioner. Man kan förenklat säga att cellens ”normaltillstånd” är död, men att död förhindras av signaler som undertrycker apoptos via tillväxtfaktorer.

Nekros Morfologi Karakteristisk för nekros är cellsvullnad och sönderfall av svullna organeller, ruptur av cellmembran, skadad kärna och aggregerade cytoplasma-

celldöd • 4

Intensivvård.indb 56

2012-02-17 12.07

proteiner. Denna morfologi är ett resultat av enzymatisk digestion och denaturering av proteiner. Celldöden behöver därför timmar på sig att utveckla sitt typiska utseende. Även om den nekrotiska morfologin tar viss tid att utvecklas så är den nekrotiska celldöden oftast snabb och våldsam och lämnar ett kaos efter sig. Onkos (av grekiska ”oncos”, svullnad) domineras av cellsvullnad utan sönderfall av membran, organeller eller kärna. Onkos representerar ett potentiellt reversibelt tillstånd i en ännu levande cell. Nekros drabbar alltid en stor grupp celler (till skillnad från apoptos, som drabbar enskilda celler) och den omgivande inflammation som uppstår i det skadade området beror på läckage av lysosomala enzymer till det extracellulära rummet från skadade och döda celler med otäta cellväggar och från invandrande leukocyter som släpper ifrån sig proteaser och genererar syreradikaler. I klinisk medicin är den ischemiska/hypoxiska vävnadsskadan och ischemi/reperfusionsskadan ofta nekrotisk. Vilka är då de biokemiska särdrag som karakteriserar irreversibel cellskada och nekros?

Kollaps av ATP-produktion Ett plötsligt totalt upphörande av ATP-produktionen leder till akut ATP-brist, dvs. energibrist, och förlust av jongradienter över cellmembranen. Om ATP-bristen består leder det till cellsvullnad (onkos) och nekrotisk celldöd. I hjärnans nervceller, som har hög omsättning av ATP och samtidigt små depåer av lagrad energi i form av fosfatföreningar och glykogen, leder en syrebrist redan inom ett par minuter till akut ATP-brist, depolarisation av cellmembran och efterföljande cellsvullnad då vatten följer med natrium in i cellen. Samma sak sker också i andra vävnader vid ATP-brist och beror på att den ATP-beroende Na/K-pumpen (ATPas) slutar fungera, och att vätejoner ansamlas p.g.a. den anaeroba metabolismen. Vätejongradienten som bildas vid ATP brist driver transporten av natriumjoner in i cellen (bild 4:6). Med natriumjonerna följer kloridjoner och med dem bundet vatten. Kombinationen natrium/vatten och en ansamling av intracellulära nedbrytningsprodukter (kataboliter), som inorganiskt fosfat och laktat, leder till osmotisk svullnad av cellen, onkos.

Ett exempel på hur den onkotiska reversibla cellskadan får funktionella konsekvenser är när hjärtmuskelcellen upphör att fungera efter cirka 60 sekunders ischemi, vilket inte innebär att cellen är irreversibelt eller dödligt skadad. Tillförsel av syrgas inom 30–40 minuter leder till att ATPproduktionen kan återupptas och hjärtmuskelcellens homeostas och kontraktilitet kan återställas.

Mitokondrien spelar en central roll En defekt mitokondriefunktion kan leda till akut nekrotisk celldöd. Svår cellulär stress som leder till förhöjda intracellulära kalciumnivåer och ökad produktion av fria syreradikaler kan leda till aktivering av transitionsporen, MPT. Detta leder till spänningsfall över mitokondriemembranet, upphävd ATP-produktion och utflöde av kalciumjoner och små proteiner som ekvilibreras med cytoplasman (bild 4:6). Samtidigt sker en osmotisk svullnad av mitokondrien (på grund av mitokondriens höga koncentration av stora proteiner, >1 500 Da). Kalciumjoner som släpps ut i cytoplasman kan tas upp av andra mitokondrier i cellen, som i sin tur leder till öppning av transitionsporen hos dessa, upphävd ATP-produktion, utflöde av kalciumjoner som ånyo kan tas upp av andra mitokondrier osv. Denna kaskad kan leda till akut ATP-brist och irreversibel nekrotisk cellskada. Om den svåra cellulära stressen upphör är transitionsporen bara kortvarigt öppen och mitokondrierna kan återhämta sig och börja producera ATP på nytt, åtminstone tillfälligt. Den tillfälliga permeabiliseringen kan dock ha varit tillräcklig för att aktivera apoptoskaskaden. En irreversibelt öppen mitokondrietransitionspor leder däremot, enligt ovan beskrivna resonemang, till upphävd ATP-produktion, irreversibel skada och nekrotisk celldöd. Membranfunktionen ur spel Förlust av plasmamembranets täthet, integritet och funktion kan ske tidigt vid många typer av cellskada och kan leda till en bestående plasmamembranskada med återverkningar på andra livsviktiga intracellulära membranstrukturer (kärnmembran, mitokondriemembran, endoplasmatiskt retikel). Membranskadan förvärras av fria syreradikaler och av direkta angrepp från olika 4 • celldöd

Intensivvård.indb 57

2012-02-17 12.07

glukos fettsyror aminosyror syrgas

Na+ ATPas

kanal

Na+ Ca2+

mitokondrie membrannedbrytning

ER ATP MPT

Ca2+

Ca2+ DNAnedbrytning

kärna

proteinnedbrytning

Bild 4:6. Cellskada och upphävd ATP-produktion leder till att cellens viktiga energikrävande processer upphör att fungera. En förlust av jongradienter över plasmamembranet leder till inflöde av bland annat kalcium och natrium genom kanaler och med hjälp av transportproteiner (tr). Natriumjoner tar med sig vatten vilket leder till cellsvullnad (onkos). Kraftigt stegrad kalciumkoncentration i cytosolen kan initialt neutraliseras av ER och av cellens mitokondrier, men om kalciuminflödet fortsätter kan i stället mitokondrierna släppa ifrån sig lagrat kalcium och andra molekyler via transitionsporen (MPT), vilket ytterligare bidrar till kalciumtoxicitet och en katabol miljö i cellen. Frisättning av lagrat kalcium sker också från ER, vilket bidrar till att aktivera kalciumberoende katabola enzymer med nedbrytning av membran, protein och DNA som följd. Om inte ATP-produktionen snabbt återupptas uppstår en irreversibel skada och cellen dör i nekros.

skadeagens (toxiner, kvicksilver, strålning, värme etc.). Fria syreradikaler, framför allt hydroxyljonen (•OH), attackerar omättade fettsyror i alla membran och genererar peroxider, som i sin tur kan reagera med andra fettsyror, med ytterligare peroxidproduktion som följd. Denna kedjereaktion kan resultera i utbredda membranskador om inte de fria radikalerna neutraliseras av någon antioxidant (se s. 58). Oberoende av vilken typ av skada som initierar membranskadan, och oberoende av vilka mekanismer som dominerar den fortsatta skadebilden, leder en bestående plasmamembranskada till utjämning av joner mellan extra- och intracellulära rummet, kalciumtoxicitet och ATP-brist. Kalcium och fria radikaler är viktiga effektormolekyler i den kedjereaktion som i förlängningen kan leda till celldöd.

Kalciumtoxicitet Att upprätthålla en låg intracellulär kalciumkoncentration kräver ATP och ATP-brist leder därför till ett inflöde av kalcium till cytoplasman på grund av utjämning över plasmamembranet. Från mitokondrier och endoplasmatiska retiklet sker också en frisättning av kalcium till cytoplasman (bild 4:6). Fritt kalcium överaktiverar sedan nedbrytande processer, bland annat fosfolipaser och lipaser som bryter ner cellmembran, proteaser (kalpainer och katepsiner) som bryter ner cellulära proteiner och endonukleaser som bryter ner kärnans kromatin. Kalcium kan också tas upp av respirerande mitokondrier och där ytterligare störa ATP-produktionen och stimulera produktion av fria syreradikaler. Om ATP-nivåerna är låga i cellen fungerar reparationsprocessen dåligt,

celldöd • 4

Intensivvård.indb 58

2012-02-17 12.07

och det sker inte heller tillräcklig nysyntes av cellkomponenter för att kunna kompensera för nedbrytningen.

Gener och proteinsyntes drabbas Transkription av DNA och translation av mRNA är centrala cellfunktioner som tillför cellen dess olika proteiner i enlighet med cellens genetiska kod. Dessa processer regleras av ett intrikat cellsignaleringssystem, som avläser cellens behov av proteiner för sin struktur och funktion. Dessa centrala och känsliga byggsystem är måltavlor för flera typer av skadeagens, av vilka strålning, fria radikaler och nedbrytande enzymer, s.k. nukleaser, är de viktigaste. Normalt kontrolleras nukleaserna rigoröst och aktiveras vid olika stadier under celldelning då DNA-molekylen dupliceras och repareras. Dagligen sker många tusen mutationer av cellulärt DNA hos en individ enbart till följd av kosmisk strålning. Skadat DNA lagas av cellens effektiva DNA-reparationssystem som därmed förhindrar att mutationer får genomslag, vilket annars kan leda till celldöd eller cancerutveckling (neoplasier). Denna reparation kräver stora mängder ATP, bland annat till reparationsenzymer som poly(ADP-ribos)polymeras (PARP), och konsekvensen av en svår skada kan därför bli att cellens ATP-nivåer utarmas. Programmerad nekros – nekroptos Aktivering av TNF-receptor 1 kan inducera apoptos eller stimulera cellöverlevnad (se ovan), men kan även leda till nekros. Eftersom denna form av nekrosinduktion är beroende av signalering via specifika proteiner så är den en form av programmerad celldöd och benämns även nekroptos. Nekroptosinduktionen är lika komplex som apoptosregleringen, och den dödsreceptorberoenden apoptosen och nekroptosen har vissa gemensamma signaleringsvägar. Central i reglering anses RIP1 vara, som i modifierad form normalt aktiverar TNF-receptor medierad cellöverlevand via NF-κB genom att binda till receptosomen som inte inkluderar kaspas-8 (se ovan). Däremot, i omodifierad form binds RIP1 till den internaliserade aktiverade receptosomen som innehåller kaspas-8 som inaktiverar RIP1 och samtidigt aktiverar kaspas-3 och därmed apoptos.

Om omodifierat RIP-1 aktiveras samtidigt som kaspas-8 inhiberas går cellen däremot i nekros. De detaljerade mekanismerna för denna programmerade nekros, är ännu inte helt klarlagda men RIP1 tycks stimulera bildning av fria radikaler via NADPH-oxidas-1 samt oxidering av arakidonsyra och minska ADP-transporten in i mitokondrien vilket leder till ATP-brist och aktivering av MPT, samt öka proteinnedbrytningen genom att destabilisera lysosommembranet.

Autofagi Autofagi-associerad celldöd Celldödsnomenklaturen kan också vara numerisk. Till typ I-celldöd räknas apoptos och typ III celldöd motsvaras av nekros. Autofagi har benämningen typ II-celldöd eftersom den uppvisar en distinkt morfologi skild från typ I och III. Vid autofagi under normala fysiologiska förhållande omhändertar cellen åldrade och skadade organeller, proteinaggregat. Autofagi kan således ses som en cellulär produktkontroll, där beståndsdelar som inte håller måttet kasseras. Viktigt i detta sammanhang är att autofagi leder till nedbrytning av cellstrukturerna till aminosyror, fettsyror och nukleotider, som därmed blir ett tillskott till cellens energimetabolism. Vid metabol stress ökar autofagin och därmed de strukturella förändringarna som är kopplade med denna process (bild 4:1). Detta innefattar bildning av autofagosomer där organellen omsluts av ett dubbelmembran och som sedan sammanfogas med lysosomen. Vid t.ex. svält ökar autofagin och kan vara så omfattande att hela cellen fylls med autofagosomer. Inhibition av autofagi i detta läge leder till celldöd eftersom autofagi genererar ATP. Däremot, om autofagi får fortgå och orsaka omfattande nedbrytning av cellstrukturer och molekyler, så leder detta till celldöd, på grund av att organeller och molekyler viktiga för cellöverlevnad (ATP-produktion, inhibition av apoptos) försvunnit. Den detaljerade molekylära mekanismen som reglerar autofagi-associerad celldöd är inte känd men synes innefatta aktivering av specifika gener, kaspaser och RIP1. Blandformer av celldöd En avgörande faktor för celldödsinduktion är således cellens förmåga att producera ATP. En 4 • celldöd

Intensivvård.indb 59

2012-02-17 12.07

Fysiologi embryogenes/homeostas

programmerad celldöd

Patologi yttre skada/sjukdom

blandformer programmerad celldöd – nekros

nekros

ATP

Bild 4:7. Apoptos i sin rena form är en ATP-beroende fysiologisk process och förekommer huvudsakligen vid embryogenesen och vid kroppens normala omsättning av celler, homeostas. Vid patologiska stimuli, exempelvis svår yttre skada och sjukdom, leder en akut och irreversibel ATP-brist till irreversibel kollaps av cellfunktionen, med cellsvullnad och nekros som följd. Vid exponering av celler till dödligt agens som inte leder till omedelbar kollaps av cellens energiproducerande system är det vanligt att cellen går under i apoptos eller en blandform av apoptos och nekros.

situation med ATP-brist i vävnaden kan uppstå akut vid en svår skada eller med fördröjning vid en mildare skada. Vid svår skada kommer den nekrotiska morfologin och biokemin att dominera, och vid mildare skada med kvarvarande ATP-produktion, kommer olika blandformer av nekros och apoptos att ta överhanden (bild 4:7). Tillgång till ATP är en absolut förutsättning för apoptos och om brist på ATP uppstår övergår en apoptos i en nekrotisk celldöd med blandad morfologi (sekundär nekros). Cellmorfologiska förändringar vid nekros och apoptos är ett resultat av distinkta biokemiska processer där olika enzymer såsom proteaser, lipaser och endonukleaser klyver cellulära proteiner, lipider och cellulärt DNA. Dock sker vid apoptos, autofagi och nekroptos aktivering av katabola processer enligt ett förutbestämt schema, medan det vid nekros sker kaotiskt och okontrollerat. Också cellens endogena egenskaper, nutritionsstatus och metabola behov samt förmåga till adaptation, har betydelse för vilken celldödsform som uttrycks, och samma typ av agens eller stimuli kan initiera såväl nekros som apoptos, och vanligast är olika blandformer (se bild 4:7).

Klinisk relevans Mer än 50 % av neoplasierna har en defekt i apoptosmekanismerna. Mest framträdande är obalansen mellan de cellulära nivåerna av Bcl-2 och Bax och mutationer i p53 och därmed en dysfunktion i den mitokondriella induktionen av apoptos. Mutationer som medför en ökad mängd av ”överlevnadsproteinet” Bcl-2 är associerat till flera typer av malignitet, t.ex. lymfom, leukemi, adenokarcinom, njurcancer, lungcancer och malignt melanom. Balansen mellan cellproliferation, vävnadstillväxt och otillräcklig angiogenes kan leda till substratbrist i vävnaden och därmed till nekros. Autofagi påverkar också tumörutvecklingen och kan både stimulera och hämma tillväxt. En minskad autofagi kan leda till ansamling av proteinaggregat, DNA-skador och aktivering av onkgener och tumörgenes. Således leder mutationer i autofagistimulerande proteiner såsom Beclin 1 till tumörtillväxt. När tumören väl är etablerad kan en ökad autofagi förhindra t.ex. mitokondrieinducerad apoptos, och leder därmed till tillväxt. Immunsystemet och blodbildande organ. Immunsystemets celler används ofta som modellsystem för att studera apoptos och mycket av vår kunskap om celldödsmekanismer kommer från studier av dessa celler. Immunceller avlägsnas normalt genom apoptos och problem i aktivering av apoptosen leder till immundefekter, autoimmuna sjukdomar och lymfoida maligniteter. Flera sjukdomar är orsakade av det pro-apoptotiska Bim-proteinet eller en defekt i den pro-apoptotiska FAS-receptorsignaleringen. Vid sepsis ses en ökad apoptos av lymfocyter, vilket försämrar organismens immunitet. Samtidigt ses minskad apoptos av neutrofila granulocyter, vilket bidrar till ett förstärkt inflammatoriskt svar och ökad vävnadsskada. Sepsis och multiorgansvikt. Vid sepsis anses de pro-inflammatoriska cytokinerna TNF-α och interleukin-1-β spela en central roll i cytokinkaskaden som leder till multiorgansvikt. Den rådande obalansen mellan pro- och antiinflammatoriska cytokiner vid sepsis leder till obalans i regleringen av apoptos i flera organsystem. Ökad förekomst av apoptos i flera celltyper i olika organ har påvisats vid sepsis med multiorgansvikt, bland annat i njure, tarm, lunga, lymfoida organ och skelettmuskel. Flera oberoende studier visar på Maligna sjukdomar.

celldöd • 4

Intensivvård.indb 60

2012-02-17 12.07

ökade förluster av lymfocyter i perifert blod och i lymfoida organ genom apoptos, och samtidigt en försämrad immunitet. Orsaken anses vara cytokinmedierad och man har även funnit förhöjda FasL-nivåer. Lymfopeni vid sepsis korrelerar till försämrat utfall, medan experimentell behandling med kaspas-inhibitorer vid sepsis visat sig kunna förhindra lymfocytdöd och samtidigt förbättra immunitet och utfall. Centrala nervsystemet. Under embryonalutvecklingen dör >50% av alla nervceller i hjärnan på grund av apoptos till följd av reglerad minskning av tillväxtfaktor orsakad av frånvaro av synaptisk kontakt med omgivande nervceller. Vid hypoxi i den neonatala hjärnan dör nervcellerna företrädesvis en apoptotisk celldöd, medan i den vuxna hjärnans nervceller nedregleras apoptos-signaleringen, och cellerna dör en blandform av nekros och apoptos. Nervceller kan dö antingen akut eller en tid efter skadan – det senare kallas fördröjd nervcellsdöd. Vissa nervceller är mer känsliga än andra, vilket beror på cellspecifika egenskaper såsom mängden membranreceptorer, typ av försvars- och reparationsmekanismer och tillgång på tillväxtfaktorer. En viktig mediator för nervcellsdöd är neurotransmittorn glutamat, som orsakar kalciumtoxicitet och produktion av fria radikaler. Celldöd i hjärnan förekommer efter ischemi/reperfusionsskada, trauma, epilepsi och vid neurodegenerativa sjukdomar, där amyloid och ansamling av intracellulära proteinaggregat bidrar till skadeutvecklingen. Kaspasinhibitorer och överuttryck av Bcl-2 hos försöksdjur har visat sig kunna skydda nervceller från ischemiskada, liksom antioxidanter och den mitokondrieprotektiva substansen cyklosporin A. Dessa fynd talar för att nervcellsdöden har inslag av apoptos, men samtidigt uppvisar morfologin en nekrotisk bild. Tecken på ökad apoptos ses vid analys av hjärnvävnad från patienter med neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom och familjär amyotrofisk lateralskleros. Kardiovaskulära systemet. Studier på mänsklig hjärtmuskel visar patologiskt ökad apoptos vid hjärtsvikt, kardiomyopati och i randzonen runt en hjärtinfarkt, medan i det ischemiska området vid hjärtinfarkt ses nekrotiska cellförändringar. Vid hjärtinfarkt har behandling med cyklosporin A minskat infarktstorleken på försöksdjur.

Lever. En ökad apoptos sker vid hepatit C och behandling med kaspashämmare sänker serum ALAT och ASAT nivåerna hos patienter med kronisk hepatit C. Intoxikation med paracetamol leder också till ökad apoptos. Virussjukdomar. En virusinfekterad cell stimuleras att genomgå programmerad celldöd för att undvika att virus förökas ohämmat. Flera virus har därför utvecklat en förmåga att hämma celldöden hos sin värdcell, för att förbättra förutsättningarna för virusreplikation och för transformation av värdceller till cancerceller. Inhibitionen sker på flera nivåer i celldödskaskaderna. Virus kan bilda inhibitorer av kaspas-8 samt virala Bcl2 proteiner som blockerar Bcl-2 proteins antiapoptotiska funktion i värdcellen. Virus hindrar även att molekyler på den infekterade cellen stimulerar steg 4 i apoptos-kaskaden, dvs. bildar ”ät upp mig” signaler till dendritceller. På detta sätt hindras antigenpresentation på dendritcellerna och därmed immunsvaret.

Terapi och framtid Det finns numera en stor och växande kunskap om de mekanismer och signaleringsvägar som styr cellens liv och död. Att kunna rikta terapi mot någon eller några celldödsmekanismer som beskrivits i detta kapitel, i syfte att aktivera eller motverka dödsprocessen, är teoretiskt attraktivt. Ett problem är att selektivt och specifikt kunna rikta relevant terapi mot specifika celler utan att omgivande celler och organ påverkas negativt. Syftet med behandling är att kunna modulera jämvikten mellan faktorer som stimulerar respektive hämmar celldöd. Vid vissa tillstånd är det önskvärt att minska celldöden, t.ex. vid stroke och hjärtinfarkt. Vid andra tillstånd, som vid de flesta tumörsjukdomar, vill man öka celldöden i tumören utan att påverka cellerna i omgivande frisk vävnad och i kroppens immunsystem. Liknande problem kan uppstå vid behandling av sepsis med akut lungskada, där man enligt rådande hypotes önskar förbättra immuniteten genom att öka överlevnaden av lymfocyter, samtidigt som man önskar förkorta livslängden hos neutrofila leukocyter som ansamlas i lungparenkymet och där underhåller inflammation. Generellt sett så är det tekniskt svårare att utveckla läkemedel som hindrar celldöd (ischemi/reperfusion, dege4 • celldöd

Intensivvård.indb 61

2012-02-17 12.07

nerativa sjukdomar) än substanser som stimulerar celldöd (cancerterapi). Huvuddelen av vår läkemedelsarsenal vid behandling av cancer utnyttjar möjligheten att ingripa i och stimulera tumörcellers celldödsmekanismer. Till exempel uppreglerar vissa läkemedel proapoptotiska Bcl-2-proteiner såsom Bim och Bad, medan andra inaktiverar Bcl-2. Problemet med att finna medel som blockerar celldöd vid patologiska tillstånd är att det är inte enbart en mekanism som orsakar celldöd utan att parallella cellskadeprocesser pågår som var och en kan skada cellen irreversibelt. Blockeras proteaser efter ischemi, så kan t.ex. fria radikalreaktioner fortsätta skadeprocessen. Dessutom aktiveras inte alla mekanismer samtidigt utan kan vara konsekutiva. Ännu mera problematiskt är att nekros och apoptos sammanlänkas mekanistiskt på olika nivåer i celldödskaskaderna. Om t.ex. celldödsreceptoraktiveringen blockeras via kaspas-8-inhibition, så kan RIP1 mediera nekros om initialt celldödsstimulus kvarstår. Det betyder att man helst ska blockera celldöden tidigt i kaskaden men ofta kommer patient för sent för en sådan intervention. Då är multifarmaci troligen nödvändig för att hindra flera olika celldödsmekanismer och celldödsformer. Hypotermi har en skyddande effekt vid behandling av ischemi/reperfusionsskada i hjärna och hjärta och verkar på ett flertal skadliga mekanismer. På försöksdjur har hypotermi visat

sig minska metabolism och produktionen av fria radikaler, inhibera kaspasaktivering, öka Bcl2-nivåer och förhindra överaktivering av signaleringsvägar. Ett annat terapimål är mitokondrien; här sammanstrålar nekrotiska och apoptotiska mekanismer i den döende cellen. Mitokondrieprotektiva substanser (cyklosporin A och dess analoger) med förmåga att reglera mitokondriens transitionspor och cytokrom C-frisättning är skyddande vid hjärtinfarkt. På grund av komplexa signal- och reglersystem i alla kroppens celler och stora individuella variationer måste en framtida terapeutisk strategi sannolikt vara individanpassad och även kunna kombinera behandlingar med olika angreppspunkter. Referenser Galluzzi L, Blomgren K, Kroemer G. Mitochondrial membrane permeabilization in neuronal injury. Nature Reviews/Neuroscience 2009; 10:481-494. Hotchkiss RS, Strasser A, McDunn JE, Swanson P. Cell death. N Engl J Med. 2009; 361:1570–1583. Vandenabeele P, Galuzzi L, Vandenverghe T, Kroemer G. Molecular mechanisms of necroptosis. Nature Reviews/ Cell Biology 2010; 11:700-714. Vanlangenakker N, van denBerghe T, Krysko DV, Festjens N, van den Abeele P. Molecular mechanisms and pathophysiology of necrotic cell death. Curr Mol Med. 2008; 8:207–220. Yang Z, Klionsky DJ. Eaten alive: a history of macroautophagy. Nature Cell Biology 2010; 12: 814–822.

celldöd • 4

Intensivvård.indb 62

2012-02-17 12.07

Sammanfattning Kunskap om cellens normala funktion och om vilka skeenden som avgör när en cell ska leva eller dö är central i vår förståelse av hälsa och sjukdom. Homeostas är

normaltillståndet då cellens biokemiska processer är i balans.

Adaptation kan ske då cellens utsätts för fysiologisk stress eller vid exponering av patologiska stimuli och innebär att en ny homeostas uppnås. Celldöd är

den yttersta konsekvensen av en irreversibel skada, men celldöd är också en normalt förekommande, ständigt pågående fysiologisk process.

Nekros är den vanligaste typen av celldöd efter svår yttre stress som mekanisk skada, exponering för toxiner eller efter ischemi. Apoptos är

en reglerad form av celldöd, programmerad celldöd, som styrs av en genetiskt förutbestämd cellsignaleringsprocess.

Autofagi orsakas av att cellen bryter ner och konsumerar sina beståndsdelar för energiproduktion, vilket leder till inhibition av cellöverlevnadsfuntioner och slutligen till celldöd. Cellens öde avgörs av skadans typ och svårighetsgrad, men även av vilken celltyp som drabbas, eftersom olika celltyper har olika förmåga till reparation och adaptation, och olika genetisk predisposition för nekros eller apoptos. Många sjukdomar är

associerade med medfödda eller förvärvade defekter i det komplexa signal- och reglersystem som avgör om en cell ska leva eller dö.

Specifik terapi i

syfte att aktivera eller motverka celldöd är målet för behandling av många sjukdomar och är redan etablerad inom bland annat onkologi och infektionssjukdomar.

4 • celldöd

Intensivvård.indb 63

2012-02-17 12.07

ALA N O Z A R I

Ischemi/reperfusion

Patofysiologi

Kalciumparadoxen 65 Komplementaktivering 65 Fria syrgasradikaler och reperfusionsskada 66 Inflammation och mikrovaskulär dysfunktion 66 Kvävemonoxid-superoxidjämviktsteorin 68 pH-paradoxen 68

Kliniska aspekter

Reperfusionsarytmier 68 Övergående myokarddysfunktion – ”myocardial stunning” 69 Skador av hjärtmuskelcellerna och för tidig död 69 Cerebral ischemi/reperfusion 69 Gastrointestinal ischemi/reperfusion 70 Multiorgandysfunktion 70

Terapeutiska möjligheter Ischemisk prekonditionering 71 Antioxidanter 72 Antikomplementbehandling 73 Antileukocytbehandling 73 Terapeutisk hypotermi 73 Vätesulfid 74

Organischemi och cirkulationssvikt är vanliga orsaker till cellskada, och bidrar ofta till ökad morbiditet och mortalitet bland intensivvårdspatienter. Eftersom skadans svårighetsgrad beror i första hand på ischemins duration och intensitet, är behandlingsmålet att genast återställa blodflödet. Återställd cirkulation kan dock ge en rad postischemiska cirkulatoriska och metabola störningar, dvs. reperfusionsskador som också påverkar den slutliga skadans utseende. Möjligheterna för en individ att överleva en svår ischemisk skada beror inte bara på det primära omhändertagandet utan även på hur omfattningen av reperfusionsskadan kan begränsas. Reperfusionsskador är vanliga efter organtransplantation, trombolysbehandling, aortakirurgi, hjärtoperationer, hjärtstillestånd och hjärtlungräddning samt i samband med olika typer av chock. Optimal behandling av dessa intensivvårdspatienter kräver förutom kunskaper om den primära sjukdomen också kännedom om ischemi- och reperfusionsskadors patofysiologi och behandlingsmöjligheter.

Patofysiologi När cellens energiproduktion, den oxidativa fosforyleringen, upphör till följd av ischemi, utarmas snabbt cellens förråd på energirika substanser som fosfokreatin, ATP och andra nukleosid-trifosfater (CTP, UTP och GTP). De energikrävande, ATP-beroende enzymsystemen och jonkanalerna slutar att fungera och jongradienten över cellmembranen kan inte längre upprätthållas. Detta leder till utjämning av natriumgradienten över plasmamembranet med ansamling av natriumoch kloridjoner intracellulärt. Vatten sugs då passivt in i cellerna. Cellerna svullnar (onkos

ischemi/reperfusion • 5

Intensivvård.indb 64

2012-02-17 12.07

eller cytotoxiskt ödem) och denna svullnad kan medföra att cellmembranen spricker.

tet och nukleaser startar nedbrytning av DNA. Kalciumansamling i mitokondrier stoppar cellens energiproduktion. Dessutom öppnar icke-fungerande mitokondrier sina permeabilitets-transitionsporer (permeability transition pores eller PTP), vilket leder till spänningsfall över mitokondriemembranet och upphävd ATP-produktion. Aktivering av den mitokondriella vägen av programmerad celldöd kan genom frisättning av cytokrom C leda till frisättning av dödsproteiner, som i sin tur initierar kaskaden med kaspasaktivering.

Kalciumparadoxen Joniserat kalcium fungerar som en viktig intracellulär signalsubstans i den normala cellfunktionen. Kalciumkoncentrationen ökar i cytoplasman efter ischemi, både genom transport över cellmembranet och genom frisättning från endoplasmatiska retiklet (bild 5:1). Ökad intracellulär kalciumkoncentration aktiverar i sin tur flera enzymsystem, såsom fosfolipaser, proteinkinaser, proteaser och nukleaser. Fosfolipaser (t.ex. fosfolipas-A2) bryter ner membranlipider och frisätter arakidonsyrametaboliter. Proteinkinaser aktiverar flera andra enzymer, inklusive NO-syntas och xantinoxidas. Proteaser bryter ner cellskelet-

Komplementaktivering En aktivering av komplementsystemet har dokumenterats i många experimentella och kliniska studier av ischemi och reperfusion. ExtrakorpoBild 5:1. Patofysiologiska kaskaden av intracellulärt kalcium efter cerebral ischemi. Kalciumkoncentrationen ökar i cytoplasman genom transport över cellmembranet och frisättning från endoplasmatiska retiklet. Ökad kalciumkoncentration aktiverar en rad intracellulära enzymer som bland annat startar nedbrytning av cellmembran och DNA, och aktiverar en programmerad celldöd. NMDA = N-metyl-D-aspartat; PIP2 = fosfatidylinositol 4,5-bifosfat, IP3 = inositol 1,4,5-trifosfat; NO = kvävemonoxid (nitric oxide); XDH = xantindehydrogenas; XO = xantinoxidas; ROS = reaktiva syreradikaler (reactive oxygen species).

Presynaptiskt neuron

NMDAreceptor

Spänningskänslig Ca2+-kanal

Na+

Metabotropisk receptor

Postsynaptiskt neuron DAG

PIP2

Ca2+ Ca2+

IP3

Arakidonsyra ATP

Ca2+

ADP

Fosfolipas Kalmodulin

Ca2+

Kalcineurin NO syntas

Endoplasmatiska retiklet

Endonukleas Proteas

DNA

Mikrotubuli

ROS

Calpain I

XDH

5 • ischemi/reperfusion

Intensivvård.indb 65

2012-02-17 12.07

real cirkulation, septisk chock och trauma aktiverar också komplementsystemet. Anafylatoxinerna C3a och C5a är särskilt viktiga i detta sammanhang, liksom iC3b och C5b-9. C5a är en kraftigt proinflammatorisk mediator som aktiverar leukocyter och som genom kemotaxi dirigerar leukocyter till skadan. Den stimulerar dessutom nybildning och utsöndring av cytokiner, inklusive TNF-α, IL-1 och IL-6. iC3b utgör en specifik ligand (bindningsställe) för leukocytadhesionen till kärlväggen (endotelet) via β2-integrinen CD11b-CD18. C5b-9, också kallad TCC (terminal complement complex), bildas av de terminala proteinerna i komplementkaskaden (C5b, C6, C7, C8 och C9) och ansvarar för cellsönderfallet (bild 5:2). Dessutom stimulerar TCC arakidonsyrametabolismen och leder till frisättning av olika prostaglandiner som PGE2 från makrofager, leukotrien-B4 från neutrofiler, tromboxan-B2 från trombocyter samt även IL-1 och fria syreradikaler från monocyter. Transkriptionsfaktorn nuclear factor κB (NF-κB) aktiveras också av TCC, och ökar syntesen av adhesionsmolekyler som E-selektin och ICAM1 i endotelet. C5b-9 aktiverar leukocyter och kemotaxi samt hämmar endotelcellsberoende relaxation av glatt muskulatur. Genom att rubba den vaskulära homeostasen och stimulera bindningen av leukocyter till endotelet i kärlväggen kan en komplementaktivering ytterligare försämra blodflödet till ischemiska organ.

Fria syrgasradikaler och reperfusionsskada Reperfusion av ischemisk vävnad leder till en kraftig ökning av reaktiva syrgasradikaler, ROS (reactive oxygen species), vilket inkluderar superoxidjoner (O2-), hydroxylradikaler (OH-), väte-

peroxid (H2O2), hypoklorsyra (HOCl), kvävemonoxid (NO) och peroxinitrit. Under ischemi bryts adeninnukleotider ner till nukleosider, purinbaser och sedan till hypoxantin (bild 5:3). Normalt oxideras hypoxantin av xantindehydrogenas till xantin, men under ischemi omvandlar kalciumaktiverade proteaser det viktiga enzymet xantindehydrogenas till xantinoxidas. Till skillnad från xantindehydrogenas, som använder nikotinamid-adenin-dinukleotider, behöver xantinoxidas syrgas för att oxidera hypoxantin. Eftersom syrgas saknas ansamlas hypoxantin i cellerna under ischemi. När syrgas åter blir tillgänglig under reperfusionsperioden oxideras hypoxantin till xantin av xantinoxidas, en reaktion som också producerar toxiska ROS. Cyklooxygenasmedierad oxidering av fria fettsyror (bildas av aktiverade fosfolipaser – se ovan) är en annan viktig källa till ROS. Reaktiva syrgasradikaler kan också produceras i mitokondriernas innermembran och genom NO-syntesen från arginin. ROS är potenta oxidanter eller reducerare som skadar cellerna genom peroxidering av fosfolipider i cellmembranen och fragmentering av mitokondriemembranen. Dessutom anses ROS aktivera leukocyter och stimulera kemotaxi genom syntes av prostaglandiner (eikosanoider) från arakidonsyra, stimulera adhesionsmolekyler och öka cytokinproduktionen via aktivering av transkriptionsfaktorer som NF-κB. Leukocytaktivering, kemotaxi och leukocyt-endotelial adhesion spelar sannolikt en viktig roll vid mikrocirkulationsstörningar efter ischemi/reperfusion (I/R).

Inflammation och mikrovaskulär dysfunktion Endotelcellerna är särskilt känsliga för ischemi/ reperfusion, som snabbt rubbar den cellulära

Klassiska vägen Anafylatoxin 3a C1q, C1r, C1s

C3adesArginin

C3c Anafylatoxin 5a

Alternativa vägen

C4c

C4d

ischemi/reperfusion • 5

Intensivvård.indb 66

C5b, C6, C7, C8, C9

C5adesArginin C5b-9

Bild 5:2. Den klassiska och alternativa vägen för aktivering av komplementsystemet. C5b-9, också kallad TCC (terminal complement complex), bildas av de terminala proteinerna C5b, C6, C7, C8 och C9.

2012-02-17 12.07

Anaerob glykolys Glukos + 4 ADP

2 ATP (netto) + 2 Laktat CK

CrP + ADP

ATP + Cr NDPK

GTP + ADP

ATPase

ATP

GDP + ATP

ADP + Pi

AK ADP + ADP

ATP + AMP

AMP-deaminas

5’ nukleotidas

NH3

Adenosin

IMP

Adenosin deaminas 5’ nukleotidas NH3

Inosin Pi

Purin-nukleosid-fosforylas

Ribos-1-fosfat

NAD

NADH

NAD

XDH Hypoxantin

NADH

XDH Urat

Xantin XO O2

XO O2

O2–

Bild 5:3. Degradering av högenergetiska fosfoföreningar (fosfokreatin, ATP och GTP). XDH = xantindehydrogenas. XO = xantinoxidas.

homeostasen för olika joner, ändrar membranpotentialen, ökar den intracellulära volymen, gör cellmembranet stelare och skadar cellskelettet. Morfologiskt ser man förutom cellsvullnad också bortfall av vesiklar, avlossning av endotelcellerna från basalmembranet och adhesion av aktiverade leukocyter till cellernas yta. LEUKOCYT-ENDOTELIAL INTERAKTION

Ischemi/reperfusion leder till kemotaxi, aktivering och bindning av leukocyterna till kärlväggens endotel. Därefter genomvandrar leukocyterna kärlväggen. Selektiner är en grupp adhesiva receptorer som presenteras på leukocyter, trombocyter och endotelcellers yttermembran. I/R-aktiverade endotelceller presenterar P-selektin, som binder till P-selektin-glykoprotein-1 på leukocyternas yta. Denna svaga bindning till

endotelytan kallas ”leukocyte rolling” och åtföljs av en starkare bindning som medieras av en grupp adhesionsmolekyler, de s.k. integrinerna. β2-integriner som CD18 på leukocyternas yta binder starkt till intracellular adhesion molecule (ICAM)-1 på endotelcellen. Därefter initieras vandring av leukocyter genom kapillärväggen. Extravasal degranulering av leukocyterna frisätter toxiska ROS, proteaser och elastaser, som resulterar i ökad mikrovaskulär permeabilitet, ödem, trombos och celldöd. ARTERIOLER

Endotelcellsberoende NO-medierad relaxation av glatt muskulatur i kärlväggen slås ut i arterioler efter ischemi, troligen till följd av en överproduktion av superoxidanjoner (se nedan).

5 • ischemi/reperfusion

Intensivvård.indb 67

2012-02-17 12.07

KAPILLÄRER

Efter I/R ses en ökning i endotelbarriärens genomsläpplighet för vätska och en ökad kapillärfiltration. Vidare ses reperfusionsdefekter i mikrocirkulationen, s.k. ”no reflow phenomenon”, vilket orsakas bland annat av en ökad leukocyt-endotelial adhesion och aggregation av trombocyter till leukocyter. Interstitiell vätskeansamling och peri-endotelial svullnad leder också till en förträngning av de små kärlen, med försvårad passage av blodceller till följd. Hyperosmolär hydrering, t.ex. med hypertont koksalt och höjning av blodtrycket, kan troligen motverka denna typ av postischemisk perfusionsrubbning. VENOLER

Den endoteliala dysfunktionen i postkapillära venoler spelar en viktig roll i den inflammatoriska reaktionen efter I/R. Leukocyt-endoteliala interaktionen är särskilt uttalad i denna del av cirkulationssystemet, på samma sätt som genomvandringen av vita blodkroppar över kärlväggen och oxidantproduktionen. Mastceller och makrofager aktiveras också i de postkapillära venolerna och vandrar till venolernas endotel, där de förstärker det inflammatoriska svaret. NO anses spela en viktig roll i detta sammanhang.

Kvävemonoxid-superoxidjämviktsteorin Enligt NO-superoxid-jämviktsteorin neutraliserar NO den relativt låga superoxidkoncentrationen i celler under normala förhållanden. Normalt minskar NO också prekapillära resistensen genom att relaxera den glatta muskulaturen (genom aktivering av guanylatcyklas). Vidare motverkar NO trombocytaggregation och trombbildning och reducerar bindningen mellan leukocyter och endotelytan. En kraftig ökning av superoxidproduktionen när ischemisk vävnad reperfunderas rubbar denna balans och leder därför till en störning i mikrocirkulationen. Superoxidjoner och väteperoxid bidrar till en mikrocirkulatorisk dysfunktion genom att: • öka produktionen av PAF (platelet-activating factor) genom aktivering av fosfolipaser • aktivera komplementsystemet • mobilisera P-selektin till endotelytan

• aktivera transkriptionsfaktorer (t.ex. NF-κB och AP-1) vilket leder till ökad syntes av adhesionsmolekyler (E-selektin och ICAM-1).

pH-paradoxen Återställd cirkulation medför en snabb korrigering av vävnadsacidosen genom uttransport av laktatjoner och återställd natrium-väte utbyte och natrium-bikarbonat transport över cellmembranet. Enligt pH-paradoxen kan den snabba korrigeringen av vävnadsacidosen förvärra reperfusionsskadan. Experimentella studier har visat att reperfusion av ischemisk vävnad med sura buffrar kan reducera cellskadan, troligen via inhibition av mitokondriers PTP öppning. Kliniska studier har dock inte påvisat någon organprotektion när pH-korrektionen har förlångsammats med exempelvis buffertbehandling.

Kliniska aspekter Den kliniska bilden av I/R varierar mycket och inkluderar allt från reperfusionsarytmier till koagulopati och multipel organdysfunktion (MODS).

Reperfusionsarytmier Reperfusionsarytmier är vanliga efter trombolys, angioplastik eller stentbehandling för att öppna ockluderade kranskärl samt efter hjärtkirurgi, och varierar från enstaka ventrikulära extraslag till ventrikeltakykardi och -flimmer. Många mekanismer har identifierats, bland annat ändrad jonbalans i hjärtmuskelcellerna (särskilt kalcium och kalium), adrenerg stimulering och ökad cyklisk AMPkoncentration, störd lipidmetabolism och oxidativ stress. ROS anses kunna orsaka arytmier genom att skada membranlipider och proteiner, vilket i sin tur leder till en rubbning av den cellulära homeostasen för kalcium och kalium. Den oxidativa stressens roll har bekräftats genom ett flertal studier där olika antioxidanter (som superoxiddismutas, mannitol, allopurinol och glutation) visat en hjärtskyddande effekt efter I/R. Långsam och gradvis reperfusion efter ischemi kan också förebygga reperfusionsarytmier. De flesta patienter drabbas dock endast av benigna arytmier och kliniska studier har dessutom visat att livshotande arytmier är ovanligare hos trombolysbehandlade patienter än hos patienter som inte är behandlade.

ischemi/reperfusion • 5

Intensivvård.indb 68

2012-02-17 12.07

Övergående myokarddysfunktion – ”myocardial stunning” Myocardial stunning definieras som reversibel hjärtsvikt efter I/R. Återhämtning av hjärtmuskelfunktionen efter ischemi hämmas således av ovan nämnda reperfusionsskador, inklusive påverkan av de små kranskärlen, ROS-medierad cellskada, abnorm kalciummetabolism och förlångsammad ATP-produktion. En hypotes är att kalciumkanaler i hjärtmuskelcellens sarkoplasmatiska retikel upphör att fungera normalt efter ischemi, vilket innebär att de kontraktila proteinerna inte kan aktiveras optimalt under systole (excitation–kontraktionsdissociation). Myocardial stunning har påvisats efter behandling av instabil angina, efter hjärtinfarkt och trombolysbehandling samt efter hjärtkirurgi och cirkulationsstillestånd. Efter hjärtkirurgi kan vänsterkammarfunktionen vara försämrad under timmar, trots avsaknad av påvisbara skador. Inotropt stöd och cirkulationssupport hjälper vanligen men kvarvarande myocardial stunning kan bli livshotande. Antioxidanter har också föreslagits som en potentiell behandling. Hypotesen är att antioxidanter, om administrerat omedelbart efter återställd cirkulation, kan förebygga eller förbättra myocardial stunning. Stöd för denna terapi finns i många experimentella studier, men bevis saknas ännu från randomiserade kliniska studier. En annan lovande behandling är metabolisk modulering av myokardiet. Eftersom glukosmetabolism är bättre än förbränning av fettsyror som energisubstrat för ett ischemiskt hjärta tror man att kombinationen av glukos med insulin och kalium (GIK-behandling) under reperfusionsperioden kan minska den funktionella och anatomiska skadan. Kliniskt bevis är dock ännu inte tillgänglig och i en stor studie av patienter med akut hjärtinfarkt kunde man inte visa någon fördel med GIK-behandling. Skador av hjärtmuskelcellerna och för tidig död En klinisk viktig fråga är om reperfusion av ischemiskt myokardium efter trombolysbehandling, angioplastik eller stentbehandling ökar risken för tidig skada på hjärtmuskelcellerna, med ventrikelruptur och kardiogen chock som följd. Dessa komplikationer är vanligare hos äldre patienter,

särskilt om ischemitiden är lång (över 6 timmar). Det är osäkert hur stor del av hjärtmuskelskadan som är orsakad av reperfusionen och hur stor del som är orsakad av den föregående ischemin. Dessutom finns rapporter om att reperfusionsbehandling inte bevarar vänsterkammarfunktionen, även om infarktstorleken blir mindre. Trots detta finns övertygande bevis för att farmakologisk och mekanisk reperfusion av ockluderade kranskärl förbättrar överlevnaden i samband med akut hjärtinfarkt. Risken för dessa komplikationer kan därför ses som ett pris man måste betala för att rädda hjärtmuskeln.

Cerebral ischemi/reperfusion Hjärnan är särskilt känslig för I/R-skador. Den har en exklusivt aerob metabolism, hög koncentration av omättade fettsyror och i många områden höga järnkoncentrationer (t.ex. striatum och substantia nigra). Dessa egenskaper gör hjärnan känslig för oxidativ skada (se Fentons och Haber– Weiss reaktioner, bild 5:4). Patofysiologiskt finns det skillnader mellan fokal ischemi (t.ex. stroke), där skadan vanligen är permanent eller minskar först efter relativt lång tid, och global cerebral ischemi (t.ex. hjärtstillestånd). Histologiskt ses efter stroke irreversibel skada på alla celltyper, inklusive neuron, glia och endotelceller, medan skadan efter global ischemi ofta karakteriseras av selektiv nekros av nervceller, och också följer ett specifikt distributionsmönster (selektiv vulnerabilitet). Exempelvis associeras minnessvårigheterna efter cirkulationsstillestånd till en selektiv skada i hippocampus, medan rigiditeten beror på selektiv vulnerabilitet av neuron i nucleus

Bild 5:4. Fentons och Haber–Weiss reaktioner. Exklusivt aerob metabolism och höga järnkoncentrationer i bland annat striatum och substantia nigra gör hjärnan känslig för oxidativ skada. Fentons reaktion

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + OH– Haber-Weiss reaktion

Fe3+ + O2•– ↔ Fe2+ + O2 Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + •OH + OH– O2•– + H2O2 → •OH + OH– + O2

5 • ischemi/reperfusion

Intensivvård.indb 69

2012-02-17 12.07

caudatus och putamen. Postischemisk epilepsi kan orsakas av en selektiv skada av GABA-erga neuron i nucleus reticularis lateralis i talamus. Cerebral I/R-skada karakteriseras ofta av en permeabilitetsökning i blod–hjärnbarriären (BBB). Hjärnödem och intrakraniell tryckstegring kan ytterligare försämra den postischemiska eller posttraumatiska hjärnperfusionen, med ökad morbiditet eller mortalitet till följd. Leukocyter vandrar igenom den öppna blod–hjärnbarriären och förvärrar skadan genom att frisätta proteaser, arakidonsyrametaboliter och ROS. Endotelet svullnar, mikrovilli buktar ut i kärllumen och interagerar med leukocyter, vilket ytterligare försämrar blodflödet. Den cerebrala autoregulationen är dessutom upphävd, och en initial dilatation av hjärnans kärl följs ofta av en sekundär hypoperfusionsfas, med risk för ischemi och cellskada. I en djurexperimentell studie visade Liu och medarbetare (2003) att tidig administrering av antioxidanten α-phenyl N-tert-butyl nitrone (PBN) bevarar den cerebrala autoregulationen och kan förebygga denna typ av perfusionsstörning.

Gastrointestinal ischemi/reperfusion Gastrointestinalkanalens roll i patogenesen för irreversibel chock efter ischemi och trauma har intresserat många forskare och kliniker. Autointoxikationsteorin med tarmbakterier presenterades redan under 1920-talet av den brittiske kirurgen Sir Arbuthnot Lane och ledde till att tämligen friska individer genomgick tarmoperationer i syftet att eliminera den ”interna intoxikationsmotorn”. Djurexperimentella studier av Jacob Fine och hans medarbetare i Boston under 1950- och 60-talen understryker också betydelsen av tarmendotelets barriärfunktion i utvecklingen av irreversibel chock efter ischemi och trauma. Fokalt ses, beroende på ischemins intensitet och längd, allt från en permeabilitetsökning i tarmmukosan och kapillärer, till ytliga skador i tarmvilli och transmurala infarkter. Reperfusionsskador anses särskilt viktiga i patogenesen av medelsvår tarmischemi (cirka 75 % reduktion i blodflödet). Däremot anses reperfusionsskada inte ha lika stor betydelse om blodflödet överstiger 50 % av det normala eller om ischemin är kort-

varig, t.ex. i samband med tarmtransplantation, där skadan i tarmvilli normalt läker inom 24 timmar. Om ischemitiden ökar till över 5 timmar, ger även detta reperfusionsskador. Förutom en skadad barriärfunktion och en ökad intestinal permeabilitet frisätts i samband med intestinal ischemi eikosanoider, särskilt PGE2, med immunomodulerande effekter. Bakterier genomvandrar (translokerar) till mesenteriella lymfkörtlar, med åtföljande bakteremi och endotoxemi, som tillsammans med bland annat kaskadaktivering av cytokiner resulterar i systemisk inflammatorisk reaktion (SIRS).

Multiorgandysfunktion Multiorgansvikt och SIRS beskrivs i detalj i separat kapitel i denna bok. Förutom sepsis, trauma och brännskador kan I/R av tarm, lever eller skelettmuskulatur också kompliceras av systemisk inflammation och multiorgansvikt. Cirkulationsstörningar till följd av artärembolier, aortakirurgi och långdragen chock är också tillstånd som kan leda till multiorgansvikt. När ett ischemiskt organ reperfunderas frisätts en rad enzymer, toxiska metaboliter, potenta cytokiner (TNF-α, IL-1, IL-6 och IL-8), proinflammatoriska mediatorer och arakidonsyrametaboliter (PAF, TXA2, LTB4 och PGI2) samt vasoaktiva ämnen (bland annat NO) till det cirkulerande blodet. Rabdomyolys efter muskelischemi frisätter intracellulära enzymer som laktatdehydrogenas, kreatinfosfokinas och myoglobin. Utfällning av myoglobin i njurtubuli kan, precis som efter krosskador, leda till en akut njursvikt. Sönderfallande nekrotiska celler frisätter också kalium som kan leda till en hyperkalemi med risk för ventrikulära arytmier. Den störda cirkulationen i små kärl tycks också spela en viktig roll. Oxidativ stress leder till lipidperoxidering i cellmembranen och endotelcellsskada, frisättning av vasoaktiva ämnen och aktivering av neutrofiler. Lokal ischemi med kaskadaktivering leder således till en aktivering av endotel-leukocyt-adhesionen och generell störning av mikrocirkulationen. Detta tillsammans med bakterietranslokation från tarmen samt cytokinfrisättning har ansetts utgöra motorn till SIRS och MODS efter I/R.

ischemi/reperfusion • 5

Intensivvård.indb 70

2012-02-17 12.07

inflödet av kalcium över cellmembranet, vilket resulterar i exempelvis försvagad muskelkontraktion och minskad energimetabolism i hjärtmuskelcellen. En annan teori är att prekonditionering inducerar PKC-beroende translokation av 5´-nukleotidas till cellytan och ökar adenosinproduktionen under ischemi samt motverkar leukocyt-adhesionen och den inflammatoriska reaktionen. Den sekundära protektionen tycks involvera det cellulära genuttrycket genom aktivering av olika transkriptionsfaktorer (t.ex. NF-κB). Proteinsyntesen modifieras, och det cellulära försvaret förstärks genom ökad produktion av antioxidanter, NO-syntas och ”heat-shock proteins” (intracellulära proteiner med ett flertal stressrelaterade och immunologiska funktioner). Intressanta är studier där prekonditionering inducerats av anestesigaser (anestetisk prekonditionering). Mekanismen tycks likna den för ischemisk prekonditionering och involvera intracellulära mediatorer som PKC eller potentiering av andra agonister som modulerar K+ATP-kanalens genomsläpplighet i cellmembranet eller i mitokondriemembranet. Kvävemonoxidproduktionen har också en sannolik betydelse, eftersom prekonditionering kan inhiberas med den specifika NOsyntas-blockeraren NG-nitro-L-argininmetyl

Terapeutiska möjligheter Ischemisk prekonditionering Sedan mitten av 1980-talet har ett flertal studier bekräftat den skyddande effekten av korta ischemiperioder (s.k. prekonditionering) före en längre och potentiellt skadlig ischemi. Djurexperimentella studier tyder på att tiden för prekonditionering bör överstiga 1 minut, men den behöver inte alltid upprepas för att bli effektiv. Den initialt skyddande effekten avtar relativt snabbt efter prekonditionering (timmar till dygn), men åtföljs av en sekundär protektionsperiod (second window of protection) som varar i 3–4 dygn (bild 5:5). Den akuta adaptationen avspeglar en uppreglering av försvarsmekanismer, medan den sena adaptationen är beroende på ändrad gentranskription och proteinsyntes. Den exakta mekanismen för prekonditionering är dock komplex och ännu inte helt klarlagd, men mycket tyder på att en receptormedierad minskning i cellens metabolism har en central betydelse. Efter receptoraktivering (adenosinreceptorer är här särskilt viktiga) leder en kaskad av intracellulära reaktioner till aktivering av proteinkinas C (PKC), som i sin tur öppnar ATP-känsliga kaliumkanaler (K+ATP) i cellmembranet. En utströmning av intracellulärt kalium motverkar

Bild 5:5. Ischemisk prekonditionering. Den protektiva effekten efter prekonditionering avtar efter några timmar men åtföljs av en sekundär protektionsperiod (second window of protection). Reduktion i infarktstorlek (%) 80 Klassisk prekonditionering 70 60 50 Sekundär protektion 40 30 20

28.12

10 0 0

Tid efter prekonditionering (timmar)

5 • ischemi/reperfusion

Intensivvård.indb 71

2012-02-17 12.07

ester (L-NAME). Dessutom, prekonditionering kan sannolikt inhibera den postischemiska apoptosen genom att inhibera öppningen av mitokondriens transitionsporer. Detta är ett receptormedierat fenomen och involverar aktivering av en grupp proteinkinaser (till exempel fosfatidylinositol-3-kinas och mitogen-aktiverad protein; också kallade ”reperfusion injury salvage kinase” eller RISK-kaskaden) som bland annat uppreglerar NO syntesen. Aktivering av RISK-kaskaden leder också till en ökad intracellulär produktionen av viktiga antiapoptotiska proteiner från Bcl-2 familjen (till exempel ”Bcl-2 antagonist of cell death”, eller BAD). Aktivering av RISK-kaskaden anses bidra till både den tidiga och sena fasen av cellprotektion efter prekonditionering, och efter postkonditionering. POSTKONDITIONERING

Postkonditionering utgörs av en serie av korta I/R-cyklar som appliceras omedelbart efter återställd cirkulation (se bild 5:6). Kliniskt är postkonditionering av större betydelse eftersom den kan tillämpas på patienter som har drabbats av organischemi, exempelvis i patienter med en akut hjärtinfarkt. Klinisk användning av ischemisk postkonditionering är dock fortfarande kontroversiell, eftersom den kan förvärra skadan i den ischemiska vävnaden. En alternativ behandlingsstrategi är därför att, istället för det ischemiska organet, utsätta ett annat organ eller annan vävnad för ischemisk postkonditionering. Till exempel i en patient med hjärtinfarkt kan en arm utsättas för ischemiska cykler medan reperfusionsterapi har påbörjats. Detta fenomen kallas ”remote ischemic postconditioning” och har fördelen att inte riskera det drabbade organet. Djurstudier tyder på en reducerad I/R-skada, men kliniska studier saknas ännu. Mekanismen för postkonditionering tycks i likhet med prekonditionering involvera RISK-kaskaden, apoptosreduktion, NO-medierad protektion, inhibering av mitokondriens PTP-öppning och pH manipulation. Förutom ischemisk postkonditionering kan man därför uppnå det terapeutiska målet att reducera I/R-skadan genom farmakologisk behandling av kalciumhomeostasen, vävnadsacidosen eller NO syntesen, eller genom att aktiverar RISK-kaskaden. Farmakoterapeutiska medel som aktiverar RISK-kaskaden inkluderar

IPre A

Ischemi timmar IPre

Ischemi dagar IPre

IPost Ischemi

Bild 5:6. Exempel på protokoller för tidig ischemisk prekonditionering, sen prekonditionering eller postkonditionering. Tidig prekonditionering (A) sker timmar före den ischemiska insulten, medan sen prekonditionering (B) sker dag(ar) före insulten. Ischemisk postkonditionering (C) utgörs av en serie av korta I/R-cykler som appliceras omedelbart efter återställd cirkulation. IPre: ischemisk prekonditionering; IPost: ischemisk postkonditionering.

erytropoetin, atrovastatin och ”atrial natriuretic peptide” (ANP). Dessa ämnen har i djurstudier reducerat infarktstorleken och begränsade humanstudier tyder också på I/R-protektion när de administrerats omedelbart efter reperfusionsterapi.

Antioxidanter Antioxidantterapi har i många experimentella studier effektivt minskat I/R-skador, men i kliniska studier har inga antioxidanter resulterat i en förbättring av prognosen. Superoxid-dismutas (SOD) och katalas (CAT) minskar t.ex. den kontraktila dysfunktionen men inte infarktstorleken efter I/R i hjärtat. Vitamin E-profylax har i råttstudier skyddat hjärtat från I/R-skada, men höga vävnadskoncentrationer av vitamin E har i andra studier inte haft några skyddande effekter för hjärtat. Pre-ischemisk administration av N-acetylcystein har också förbättrat den systoliska funktionen i hjärtmuskeln efter I/R, men inte minskat skadestorleken. Man tror dock att acetylcystein genom potentiering av nitraters effekt kan skydda hjärtat även om det ges under pågående ischemi. Den skyddande effekten av ”spin-trap-medlet” PBN och dess sulfonerade derivat natrium-2-sulfenyl-N-tert-butylnitron (S-PBN) har påvisats i samband med traumatisk hjärnskada och i ett flertal experimentella studier av fokal och global cerebral I/R. Vissa forskare ifrågasätter blod–hjärnbarriärens genomsläpplighet efter dessa skador och anser att antioxidanter med större genomsläpplighet (genom blod–

ischemi/reperfusion • 5

Intensivvård.indb 72

2012-02-17 12.07

hjärnbarriären) ska användas. I hundstudier har därför antioxidanten Tempol administrerats efter hjärtstillestånd och resulterat i bättre överlevnad och hjärnfunktion. I en prospektiv klinisk studie visade Marzi och medarbetare (1993) att superoxid-dismutas (SOD) förbättrar överlevnaden och förkortar vårdtiden efter hemorragisk chock. Gynnsamma effekter av SOD-behandling har också dokumenterats efter njurtransplantation där incidensen av akuta rejektioner har minskats. Trots betydande indicier från experimentella studier finns ännu otillräckligt stöd från kontrollerade kliniska studier för rutinmässig användning av antioxidanter i samband med I/R.

Antikomplementbehandling ”Dekomplementering” av hundar med Cobra Venom Factor (CVF) har resulterat i mindre hjärtmuskelskada och bättre överlevnad efter ischemi/reperfusion. CVF konsumerar C3 och TCC genom att aktivera den alternativa vägen av komplementsystemet. Minskad skada på hjärtmuskeln har också visats efter C1-esteras-inhibering, administrering av C5a-antikroppar eller rekombinant komplementreceptor typ 1 (CR1) i en serie experimentella I/R-studier. I en klinisk studie rapporterade Fitch och hans medarbetare (1998) att den kognitiva funktionen var bättre efter extrakorporeal cirkulation i samband med hjärtkirurgi om patienter behandlades med ”humanized recombinant antibody for C5” (h5G1,1-scFv). Den postoperativa hjärtfunktionen var också bättre och blodförlusten lägre efter denna behandling. Även om antikomplementbehandling ännu inte har utvärderats tillräckligt i kliniska studier talar tillgängliga data för att behandlingen minskar I/R-skador, särskilt efter ischemi i hjärtmuskeln. Antileukocytbehandling Leukocytmedierad I/R-skada kan potentiellt behandlas genom att • hämma inflammatoriska mediatorer • hämma syntesen av adhesionsmolekyler • motverka den leukocyt-endoteliala adhesionen. Som ovan beskrivits spelar cytokiner, PAF, leukotrien-B4 och TNF-α en viktig roll i leu-

kocytaktivering, och farmakologiska interventioner riktade mot dessa mediatorer bör således minska I/R-inducerad leukocytaktivering. Denna hypotes har fått stöd i experimentella studier av akut och kronisk inflammation, där IL-1-receptorantagonister, TNF-α-antikroppar, PAF- och LTB4-antagonister reducerat leukocytadhesionen. En fördel med dessa antagonister är att de också hämmar andra proinflammatoriska komponenter. Exempelvis kan PAF- och LTB4antagonister reducera ROS-produktionen, proteasfrisättningen och β2-integrinexpressionen i granulocyter. Cytokininhibitorer kan på samma sätt reducera mastcellers och makrofagers inflammatoriska svar. En intressant observation är att acetylsalicylsyra utlöser biosyntesen av en ny grupp eikosanoider, kallade 15-epi-lipoxiner, som inhiberar kemotaxi, adhesion och genomvandring av neutrofiler. I en studie av nedreextremitets-ischemi hos möss har en ny lipoxinanalog signifikant minskat vävnadsskadan. Syntesen av adhesionsmolekyler i leukocyter hämmas av många vanliga antiinflammatoriska medel, inklusive glukokortikoider, salicylater och penicillamin. ”Antisense” oligodeoxinukleotider är en enkelkedjad DNA-sekvens som binder till sitt motsvarande lokus på mRNA och på så sätt blockerar genuttrycket och syntesen av adhesionsmolekyler. Dubbelkedjade ”antisense” oligodeoxinukleotider (transcription factor decoys) hämmar på samma sätt syntesen av adhesionsmolekyler, dock genom att direkt binda till transkriptionsfaktorn och modifiera genregleringen. Monoklonala antikroppar mot adhesionsmolekyler har också effektivt hämmat leukocytendoteliala adhesionen i djurstudier, likaså lösliga adhesionsmolekyler (P-selektin glykoprotein-1, ICAM-1 och silayl-Lewis) som fäster sig på cellernas bindningsställen. Detta gör att blodcellerna inte kan fastna på endotelet. Trots övertygande resultat från experimentella studier finns ännu inga kliniska studier som styrker effektiviteten av dessa behandlingsstrategier.

Terapeutisk hypotermi Terapeutisk hypotermi har använts för neuroprotektion (inducerad före ischemi) i samband med torax- eller neurokirurgi sedan 1950-talet efter banbrytande arbeten från Bigelow, Dripps, 5 • ischemi/reperfusion

Intensivvård.indb 73

2012-02-17 12.07

Rosomoff och Negovski. Resuscitativ hypotermi (hypotermi inducerad efter ischemi) har inte tillämpats förrän på senare tid rutinmässigt, trots att det rekommenderades för hjärt– lungräddning redan på 1960-talet, troligen på grund av risk för komplikationer. Här bör man skilja på komplikationer associerade med accidentell hypotermi från komplikationer efter terapeutisk hypotermi. Shivering, ökad metabolism och ökad sympatikusaktivitet med vasokonstriktion och arytmier är skyddsmekanismer som aktiveras i samband med accidentell hypotermi. Dessa reflexer måste hämmas under kontrollerad lätt hypotermi (≥34 °C), t.ex. genom att administrera sedativa och anestetiska läkemedel. Om kroppstemperaturen understiger 32–34 °C kan även kontrollerad hypotermi kompliceras av arytmier, koagulopati med sekvestrering av trombocyter och inaktivering av koagulationsenzymer samt lunginfektioner. Därför har endast lätt kontrollerad hypotermi (32–34 °C) rekommenderats för behandling av patienter som har drabbats av ett hjärtstillestånd. I publicerade humanstudier har signifikant bättre neurologisk överlevnad påvisats. Behandling med mild hypotermi har allt sedan 2005 i internationella riktlinjer för behandling av hjärtstopp rekommenderats till patienter efter lyckad hjärtlungräddning. Terapeutisk hypotermi rekommenderas också vid asfyxi hos nyfödda. Det har dessutom använts med viss framgång för aneurysmkirurgi, status epilepticus, och traumatisk hjärnskada, men kliniskt stöd är ännu inte tillräckligt för att rekommendera hypotermi för dessa tillstånd. Mekanismen bakom terapeutisk hypotermi är komplex och beror på många faktorer. Minskad metabolism är troligen en viktig effekt av hypotermi. För hjärnan har man visat att metabolismen (cerebral metabolic rate for O2 – CMRO2) minskar med cirka 5–7 % per °C. Man har också visat att hypotermi bevarar den cellulära ATP-nivån, reducerar acidosen och excitatoriska neurotransmittorer och förlångsammar aktiviteten hos ett flertal destruktiva enzymer (Arrhenius-effekten). Den postischemiska inflammatoriska reaktionen och leukotriensyntesen bromsas också av hypotermi. Man har dessutom visat att blod–hjärnbarriären bättre

bevaras och att hjärnödem är mindre vanligt. Resultat från ett flertal experimentella studier indikerar att resuscitativ hypotermi förbättrar prognosen även efter traumatisk hjärnskada, stroke, ryggmärgsskador, hemorragisk chock, hjärtinfarkt och status epilepticus. Bevis tyder också på att hypotermin bör induceras så tidigt som möjligt för att minska I/R-skadan.

Vätesulfid Vätesulfid är en färglös gift- och brännbar gas med en motbjudande lukt av ruttet ägg. Medan höga koncentrationer av vätesulfid är celltoxiska och orsakar nervskada, ger låga koncentrationer en antiinflammatorisk och organprotektiv effekt. I djurstudier har inhalerad vätesulfid inducerat ett tillstånd av reducerad metabolism och kontrollerad hypotermi. Den har också reducerat I/R-skadan i bland annat hjärta, njurar och lever i experimentella studier. Man har dessutom påvisat bättre överlevnad om vätesulfid är administrerad efter hjärtstillestånd hos möss. Mekanismen är inte helt klar men troligen innefattar kvävemonoxid produktionen, syrgas radikaler, antiinflammation och mitokondrieprotektion. Trots växande djurexperimentell data saknas ännu humana studier, troligen på grund av risk för toxiska biverkningar.

Referenser Bilenko MV. Ischemia and reperfusion of various organs: injury mechanisms, methods of prevention and treatment. Nova Science Publishers, Hauppauge NY 2000. Carden DL, Granger DN. Pathophysiology of ischaemiainjury. Journal of Pathology 2000;190:255–266. Grace P, Mathie R. Ischaemia-reperfusion injury. Blackwell Science, Cambridge 1999. Kamada T, Shiga T, McCuskey R. Tissue perfusion and organ function. Ischemia/reperfusion injury. Elsevier, Arizona 1996. Maxwell S, Lip GYH. Reperfusion injury: a review of pathophysiology, clinical manifestation and therapeutic options. International Journal of Cardiology 1997;58:95–117. Yellon DM, Hausenloy DJ. Myocardial reperfusion injury. NEJM 2007:357:1121–1135.

ischemi/reperfusion • 5

Intensivvård.indb 74

2012-02-17 12.07

Sammanfattning Ischemi/reperfusion bidrar till ökad morbiditet

och mortalitet efter bland annat organtransplantation, aortakirurgi, hjärtoperationer, stroke och hjärtstillestånd. Patofysiologin är inte helt klarlagd men inklu-

derar en rubbad cellulär kalciumhomeostas, aktivering av komplementsystemet och fria syrgasradikaler samt stört blodflöde i arterioler, kapillärer och venoler.

Bättre förståelse av patofysiologin har banat väg för utvecklingen av lovande terapeutiska möjligheter såsom ischemisk pre- och postkonditionering, antioxidantbehandling och terapeutisk hypotermi. Med rätt behandling kan överlevnaden och morbiditeten efter en ischemisk skada förbättras.

5 • ischemi/reperfusion

Intensivvård.indb 75

2012-02-17 12.07

P ETER R ID EFELT

Koagulation, fibrinolys och DIC Hemostas

Primär hemostas 76 Koagulation 77 Antikoagulation 78 Fibrinolys 78

Laboratorieprover

Läkemedel som påverkar hemostasen

Disseminerad intravaskulär koagulation (DIC)

Vävnadsfaktorutlöst trombinbildning 83 Försvagad antikoagulation 83 Blockerad fibrinolys 84 Laboratorieprover 84 Behandling 84

Hemostas Hemostas omfattar de processer som förhindrar förblödning vid kärlskada samtidigt som blodet hålls flytande i oskadade blodkärl. Hemostasen bygger på ett samspel mellan kärlvägg, trombocyter, vita blodkroppar och proteiner i blodet. Den är beroende av många samverkande enzymreaktioner, som förstärker eller motverkar varandra, allt för att hindra blödning vid platsen för en skada men samtidigt hålla blodet flytande i oskadade blodkärl. Hemostasen kan indelas i – en trombocytplugg bildas.

•

primär hemostas

•

kärlfunktion – blodförlusten begränsas av att det

skadade blodkärlet dras ihop.

Koagulation och inflammation

Ärftliga sjukdomar i koagulationssystemet

•

koagulation – ett fibrinnät stabiliserar trombocytpluggen.

•

antikoagulation – motverkar koagulation utan-

för skadeområdet. •

fibrinolys – hindrar tillväxt och löser upp plug-

gen.

Primär hemostas Vid den primära hemostasen kommer en trombocytplugg att bildas inom några minuter efter en kärlskada. Den primära hemostasen kan indelas i • trombocytadhesion – trombocyter fastnar på subendotel. • frisättningsreaktion – sekretoriska granula frisätts. • aggregation – trombocyter fastnar i varandra. Vid kärlskada exponeras subendotelet. Där finns strukturer som kan binda receptorer på trombocytens yta. När trombocyten fäster i subendotelet

koagulation, fibrinolys och dic • 6

Intensivvård.indb 76

2012-02-17 12.07

bildar von Willebrand-faktorn en brygga mellan kollagen i subendotel och receptorn glykoprotein Ib på trombocytens yta. När trombocyterna fäster blir de aktiverade, de formförändras, exponerar negativt laddade fosfolipidytor samt frisätter sekretoriska granulae. De två viktigaste sekretionsgranulae är alfagranulae och ”dense bodies”. Alfa-granulae innehåller bland annat von Willebrand-faktor, fibrinogen, PDGF (platelet-derived growth factor), beta-tromboglobulin, koagulationsfaktor V, koagulationsfaktor VIII, koagulationsfaktor XIII, plasminogen-aktivator-inhibitor-1 (PAI-1). Dense bodies innehåller ADP, ATP, serotonin och Ca2+. Efter aktiveringen av trombocyterna exponeras en ny receptor på ytan, glykoprotein IIb/IIIa, som kan binda bland annat fibrinogen och von Willebrand-faktorn. Denna receptor är väsentlig för trombocyternas aggregation. Både von Willebrand-faktorn och fibrinogen kan på så sätt bilda bryggor mellan olika trombocyter. I trombocyterna bildas arakidonsyra intracellulärt och frisätts från cellmembran med hjälp av enzymet fosfolipas A2. Sedan kommer cyklooxygenas och tromboxansyntetas att omvandla arakidonsyran till tromboxan A2, som är en stark aktivator av trombocytaggregation. I endotelceller däremot kommer arakidonsyra att omvandlas till prostacyklin. Prostacyklin frisätts från oskadade endotelceller utanför skadeområdet och hämmar trombocytaggregationen samt vidgar blodkärlen. Serotonin och tromboxan A2 som frisätts från aktiverade trombocyter bidrar även till kärlsammandragningen. En lös trombocytplugg bildas inom några minuter, och oskadat endotel runt skadan hindrar trombocytpluggen från att växa till sig ohämmat.

Koagulation Med koagulation menas de processer som leder fram till att ett fibrinnät bildas inom några minuter efter en kärlskada. Detta fibrinnät stabiliserar trombocytpluggen. Koagulationen startar genom att en liten mängd aktiverade koagulationsfaktorer bildas. Stora mängder aktiva koagulationsfaktorer bildas sedan genom stegvis förstärkning. Vävnadsfaktorn (TF; engelska ”tissue factor”) är den viktigaste faktorn för att sätta igång koagulationssystemet, både vid normal hemostas och

vid sjukdomar som ger upphov till blodproppar. Vävnadsfaktorn är ett cellmembranprotein som finns i stor mängd i kärlväggen, framför allt i adventitia-lagret, samt i vävnaderna som omger blodkärlen. Hjärna, lunga och placenta har särskilt rikligt med vävnadsfaktor. Den finns bland annat på ytan av fibroblaster och pericyter. Däremot finns det under normala förhållanden ingen vävnadsfaktor på ytan av de celler som cirkulerar i blodet eller på blodkärlens endotelceller. Vid vävnadsskada exponeras blodet för vävnadsfaktorn. Vävnadsfaktorn kommer då att binda koagulationsfaktor VII (FVII). I blodet cirkulerar dessutom små mängder aktiverad FVII (FVIIa). Genom bindningen till vävnadsfaktorn samt den enzymatiska aktiviteten hos FVIIa bildas en större mängd TF/FVIIa-komplex. Dessa komplex kommer sedan att aktivera faktor IX och faktor X till respektive aktiva former, faktor IXa och faktor Xa. Faktor Xa kommer därefter att aktivera protrombin till dess aktiva form trombin (se bild 6:1). Trombin spjälkar av fibrinpeptider från fibrinogen och därigenom bildas lösligt fibrin, som snabbt polymeriseras och bildar långa trådlika strukturer. Trombin aktiverar också FXIII. Faktor XIIIa bildar starka bindningar mellan fibrinmolekyler så att ett stabilt nätverk bildas. Trombin är ett av de mest betydelsefulla enzymen i hemostasen, och det verkar via flera olika mekanismer. Trombin kan stimulera koagulationen i vissa situationer, men under andra förhållanden motverka koagulationen. I det första skedet av koagulationsprocessen som beskrivits ovan produceras endast en liten mängd trombin. Trombin, som är en kraftfull trombocytaktivator,

Bild 6:1. Koagulationssystemets huvudväg. TF (vävnadsfaktorn) och faktor VII aktiverar faktor X och protrombin. Trombin klyver fibrinogen, och lösligt fibrin polymeriseras till en fibrinklott. Dessutom finns flera förstärknings- och regleringsmekanismer som inte visas i figuren. TF + FVII

TF + FVIIa

FXa

Protrombin Fibrinogen

Trombin Lösligt fibrin

Fibrinklott

6 • koagulation, fibrinolys och dic

Intensivvård.indb 77

2012-02-17 12.07

binder då till specifika receptorer på trombocytens yta. Detta aktiverar trombocyter som exponerar negativt laddade fosfolipider. Dessa ger en yta för storskalig trombinbildning. Trombin förstärker också koagulationen genom att aktivera faktor V och faktor VIII. Aktiverade FVIII och FIX förstärker aktiveringen av FX. Faktor Va hjälper faktor Xa att aktivera protrombin. Trombin aktiverar dessutom faktor XI. Den senare ger via faktor IX en ytterligare förstärkning av kaskaden. Via dessa förstärkningsmekanismer erhålls en riklig trombinbildning som behövs för att aktivera faktor XIII, som bildar starka bindningar i fibrinnätet. Flera nyckelsteg sker lokalt på ytan av aktiverade trombocyter. Detta möjliggörs genom att de K-vitamin beroende faktorerna faktor IX, faktor X och protrombin binds till fosfolipider på ytan av aktiverade trombocyter via kalciumjoner. Genom att koagulationsprocessen utspelas på ytan av aktiverade trombocyter lokaliseras den dessutom till platsen för kärlskadan. Den kaskad som beskrivits ovan med vävnadsfaktorn som startpunkt har tidigare kallats den externa vägen. Detta är den viktiga mekanismen in vivo. Koagulationskaskaden kan också aktiveras via faktor XII, som sedan via FXI och faktor IX aktiverar FX. Detta har kallats den interna vägen. Det är dock oklart vilken roll den interna vägen spelar kliniskt, möjligen kan den ha betydelse för samspelet mellan den interna vägen, fibrinolyssystem, komplementsystem och inflammation.

Antikoagulation Koagulationen regleras på flera nivåer av motverkande system – antikoagulationen. Antikoagulationen verkar dels via hämning av olika aktiverade enzymer i koagulationskaskaden, dels via ändring av aktiviteten hos dessa enzymers hjälpfaktorer. Framför allt hämmas koagulationen utanför skadeområdet, men antikoagulationen skyddar också blodet från de cirkulerande aktiverade koagulationsfaktorer som frigörs från ställen med vävnadsskada. FVIIa-TF-komplexet startar koagulationen. Efter en kort aktiveringspuls inaktiveras detta komplex av en hämmare (tissue factor pathway inhibitor, TFPI). TFPI bildas i endotelceller och

megakaryocyter och finns i plasma och trombocyter. TFPI binder FXa och detta komplex hämmar sedan effektivt FVIIa-TF-komplexet. TFPI är troligen mycket viktigt för den normala funktionen i koagulationssystemet eftersom inga patienter med brist på detta protein hittats, vilket antyder att TFPI-brist inte är förenligt med liv. Antitrombin hämmar många av de enzym som produceras under koagulationsaktiveringen. Antitrombin hämmar trombin, FIXa, FXa, FXIIa och FXIIa. Effekten av antitrombin ökar kraftigt i närvaro av läkemedlet heparin eller heparansulfater – de heparinliknande ämnen som finns på endotelcellsytan. Antitrombin bildar irreversibla komplex med de aktiverade koagulationsfaktorerna som sedan avskiljs från cirkulationen i levern. Protein C-systemet är en tredje väg som antikoagulationen kan verka igenom. Trombin som bildas vid oskadade blodkärl binder till trombomodulin, en ytreceptor på endotelcellerna. Trombin–trombomodulinkomplexet klyver protein C och därigenom bildas aktivt protein C (APC), som aktiverar antikoagulationen. APC kräver protein S som kofaktor. APC hämmar koagulationen via inaktivering av faktor Va och faktor VIIIa. Funktionen hos trombin–trombomodulinkomplexet styrs också av ytterligare en receptor på endotelcellsytan, endotelcells-protein C-receptorn. Utöver antikoagulationen har protein C antiinflammatoriska egenskaper. Ett fungerande friskt endotel koncentrerar antitrombin på sin yta och uttrycker trombomodulin. Om trombin bildas vid detta intakta endotel kommer det antingen att fångas och neutraliseras av antitrombin, eller så kommer det att binda till trombomodulin, och via protein C-systemet stimulera antikoagulationen.

Fibrinolys Fibrinolysen löser upp blodproppar och motverkar utfällning av fibrin och tromboser i oskadade blodkärl. Fibrinolysen aktiveras av tPA (plasminogen-aktivator, vävnadstyp) som bildas i endotelceller och som frisätts som svar på stress, stas eller hormoner som vasopressin. Det mesta av tPA i blodet är dock inaktivt och bundet till fibrinolyshämmaren PAI-1 (vävnadsplasminogen-aktivator-inbihibitor-1). PAI-1 bildas främst

koagulation, fibrinolys och dic • 6

Intensivvård.indb 78

2012-02-17 12.07

+ tPA Plasminogen

PAI-1 Plasmin

Fibrinklott

Laboratorieprover Plasminhämmare

Fibrinnedbrytningsprodukter TAFI

Bild 6:2. Fibrinolys. tPA (plasminogen-aktivator, vävnadstyp) aktiverar plasminogen till plasmin, som bryter ner fibrinklotten. De röda pilarna visar de olika hämmare som deltar i regleringen av fibrinolysen: PAI-1 (plasminogen-aktivator-inhibitor-1), plasminhämmare och TAFI (trombin-aktiverad fibrinolysinhibitor).

i lever, trombocyter och endotelceller. Plasminogen bildas i levern, och finns i höga halter cirkulerande i blodet. Efter aktivering bildas plasmin, som har förmåga att bryta ner fibrinklottar. Plasmin har en allmän proteinnedbrytande förmåga och deltar även vid ombyggnad och reparation i kroppen. Plasminogen omvandlas till det aktiva enzymet plasmin av tPA (se bild 6:2). Denna omvandling sker på ytan av en fibrinkoagel där tPA och plasminogen placerats vid varandra. Fritt plasmin som cirkulerar i blodet kommer snabbt att fångas upp och inaktiveras av plasminhämmaren (tidigare kallad alfa–2-antiplasmin). Men plasmin som bildas på ytan av en fibrinklott skyddas från denna inaktivering. Fibrinet bryts ner till mindre fragment som bildar en heterogen grupp av degradationsprodukter som kan mätas med olika laboratorieanalyser. En av dessa är fibrin D-dimer. Detta är en specifik nedbrytningsprodukt av korsbundet fibrin. Höjda halter ses vid fibrinbildning och därpå följande fibrinolys. Trombin aktiverar även trombin-aktiverad fibrinolys-inhibitor (TAFI). TAFI spjälkar vissa aminosyror från en fibrinkoagel som är delvis nedbruten. På så sätt minskar antalet bindningsställen för plasminogen, vilket hämmar plasminogens aktivering till plasmin. Därigenom skyddas fibrinpluggen från ytterligare fibrinolys. Trombin har alltså effekter på många delar av hemostasen: det aktiverar trombocyter, ger fibrinbildning, aktiverar protein C-systemet, hämmar fibrinolys och deltar i samspel mellan inflammation, vita blodkroppar och cytokiner.

Koagulationssystemets funktion kan analyseras och följas med ett flertal laboratorieprover. Nedan beskrivs de viktigaste analyserna för att bedöma koagulationen hos intensivvårdspatienter och patienter med andra akuta tillstånd. De referensvärden som anges är ungefärliga och varierar mellan olika laboratorier. TROMBOCYTER, PARTIKELKONCENTRATION

Referensvärde 150–350 109/l. Ökad blödningsbenägenhet ses vid låga värden. Oftast måste trombocytantalet sjunka till mycket låga värden innan spontana blödningar uppkommer. BLÖDNINGSTID

Blödningstiden är ett screeningtest för den primära hemostasen, och ger ett sammanfattande mått på trombocytantal, trombocytfunktion, von Willebrand-faktor samt kärlfunktion. Oftast används blödningstid enligt Ivy, där man under standardiserade förhållanden gör ett litet snitt i huden på underarmen. Den övre gränsen för en normal blödningstid enligt Ivy ligger på 7–10 minuter, men varierar beroende på vilken metod som används. Blödningstiden förlängs vid lågt trombocytantal, men är oftast normal tills trombocytantalet sjunker under 70–80×109/l. Ärftliga sjukdomar i trombocytens funktion och von Willebrands sjukdom ger också förlängd blödningstid. Dessutom kan njur- och leversjukdomar samt en del hematologiska sjukdomar påverka blödningstiden. Många läkemedel kan förlänga blödningstiden, bland annat acetylsalicylsyra och andra icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID), samt trombocythämmande läkemedel som klopidogrel. Då trombocytfunktionen kan påverkas av många faktorer finns ett stort behov av att bedöma denna funktion hos akut sjuka patienter. Blödningstid enligt Ivy har sina begränsningar i form av låg känslighet, svårigheter att få likvärdiga resultat från gång till gång, samt att testet är smärtsamt för patienten. Fortfarande saknas ett optimalt sätt att bedöma trombocytfunktion. Tromboelastografi är en teknik som mäter viskositet och elasticitet hos den plugg som bildas under tiden som helblod får koagulera. Metoden ger information om trombocytfunktion och 6 • koagulation, fibrinolys och dic

Intensivvård.indb 79

2012-02-17 12.07

Intensivvård

Intensivvård kommer nu i en andra, grundligt omarbetad

under redaktion av Anders Larsson Sten Rubertsson Andra upplagan

Best.nr 47-09958-0 Tryck.nr 47-09958-0

Omslag nytt.indd 1

2012-02-16 15.40