S100B and Cardiac Surgery

Abstract

The brain-derived protein S100B is a 21 Kda dimerand have been used as a serum marker for brain damage of different etiology. The feasability of protein S100B as serum marker for brain damage after cardiac surgery was studied in this thesis. One unexpected finding was made, which changed the basis for interpration of S100B levels. Shed blood collected during surgery with cardiotomy suction contained high levels of S100B. In parallell, shed blood collected after surgery from drainage tubed also contained high levels of S100B. Retransfusion of this blood by means of cardiotomy suction or autotransfusion increased serum levels of S100B, making interpretation of serum samples drawn after retransfusion difficult to interpret, since the measured levels of S100B partly depended on extracerebral contamination. Th in vivo half-life for S100B was determined 25 minutes, and was not found to depend on glomerular filtration rate. As a consequence, any infusion of extracerebral S100B will be eliminated within 2-3 hours. A model for early S100B release was constructed, which corrected for extracerebral S100B and estimated release after surgery. With this model, a weak association was found between neuropsychological decline and increased release the first 4 hours after surgery. The nature of this association makes it difficult to use S100B in clinical practice for evaluating cognitive function in patients after surgery. In patients who suffered a brain infarction, absolute S100B levels 48 hours after surgery were found to correlate with size of the infarcted brain tissue. In these patients, S100B levels also predictedsurvival. In this group, patients with S100B above 0,5 microgram/L had shorter survival compared to those below that level. Increased S100B 48 hours after surgery was also associated with risk-factors for adverse neurological outcome.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Att behandla hjärtsjukdomar med hjärtkirurgi är en väl prövad behandlingsmetod med goda resultat. Många patienter blir symptomfria och får därigenom en markant ökad livskvalitet. Som vi nästan all andra typer av behandlingar förekommer komplikationer. Den mest fruktade komplikationen inom hjärtkirurgi är en neurologisk skada. Grovt sett indelas denna komplikation i två typer: 1 - En ischemisk skada där en del av hjärnparenkymet går under, den skada kallas till vardags slag eller stroke. Denna komplikation förekommer i mellan 1,5 % till 5,7 % av patienterna. 2- En kognitiv dysfunkion, vars uppkomstmekaniser är okända. En del av patienterna förnimmer en försämrad förmåga med minne, inlärning och komplexa uppgifter. Förekomsten av denna typ av skada är svår att definiera, beroende på de metodologiska problem nuvarande diagnostiska metoder har. Förekomsten bestäms med neuropsykologiska tester och siffror mellan 4 % och 80 % har förekommit. Syftet med detta arbete var att undersöka om man kunde använda sig av serumkoncentrationsbestämning av hjärnproteinet S100B som ett mått på förekomsten och omfattningen av hjärnskada. S100B är ett protein som normalt inte förekommer i serum i mätbara mängder, stora mängder av protein finns däremot i hjärnan, varför detta skulle kunna vara en lämplig kandidat till en serummarkör för hjärnskada De presenterade studierna kunde sammanfattningsvis påvisa följande: Förhöjda nivåer av S100B i serum återfanns efter hjärtkirurgi. Under studiens gång gjordes ett lika oväntat som intressant fynd. I samband med hjärtkirurgiska operationer förekommer en blödning ut i sårhålan. Detta blod samlas rutinmässigt upp under och efter hjärtkirurgi, för att sedan ges tillbaka till patienten i blodbesparande syfte. Det visade sig att patienterna fick snabba och höga ökningar av serumnivåerna av S100B. Detta kunde härledas till blod som samlades upp från sårhålan och gavs tillbaka till patienterna. Genom att bestämma den tid det tog för detta S100B att försvinna från blodbanan, halveringstiden, kunde man bestämma tidpunkter då uppmätta nivåer med stor sannolikhet inte var påverkade av detta S100B från källor utanför hjärnan. Halveringstiden bestämdes till 25 minuter. Patienter som utvecklade en stroke efter operationen hade höga S100B nivåer i serum 15 och 48 timmar efter operationen. De uppmäta värden 48 timmar efter operationen korrelerade med storleken av hjärnskada, mätt med röntgenmetoder som CT och MRI. Vidare visade det sig att patienter som hade S100B värden över 0,5 mg/L vid den tidpunkt hade en försämrad överlevnad jämfört med de som hade S100B under denna nivå. Välkända riskfaktorer för att utveckla en stroke var också kopplade till högre S100B nivåer. S100B uppmätta de första 15 timmarna efter operationen kunde inte påvisas vara högre hos patienter som utvecklade stroke. Att koppla förhöjda S100B nivåer till den kognitiva försämringen skulle visa sig vara svårare. Noggranna analyser av materialet indikerade att förhöjda S100B nivåer de första timmarna efter kirurgi var kopplade till en kognitiv försämring. Utforskandet av detta samband försvårades avsevärt av den förorening av S100B från mediastinal blödning som nämnts tidigare. När denna källa av S100 var exkluderad kunde man uppmätta ett S100B utsläpp med en topp en timme efter avslutande av kirurgi. Denna topp kunde associeras med kognitiv försämring genom en kinetisk modell. För att ytterliggare försöka belysa detta samband gjordes en studie där man kunde förklara en del av den kognitiva försämringen med hjälp av patientens ålder och uppmätta S100B nivåer en timme efter kirurgi. Tyvärr så är uppmätta nivåer vid detta tillfälle påverka av just den förorening av S100B som nämnts. Med den information som vi har tillhanda för närvarande är det därför svårt använda sig S100B provtagning för att diagnostisera kognitiv försämring efter hjärtkirurgi. Sammanfattningsvis bör S100B kunna användas 48 timmar after hjärtkirurgi för att diagnostisera storleken av en ischemisk skada. Tidigare S100B är kopplade till en kognitiv försämring, men pga. En komplex kinetisk situation har vi inte tillräckligt med information för att utnyttja detta samband i kliniskt bruk.

• author: Bjursten, Henrik
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: van den Linden, Jan, Karolinska Institutet
• organization: Thoracic Surgery
• publishing date: 2001
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Cardiac and Cardiovascular Systems; Surgery
• keywords: S100-B, S100B, S100beta, brain damage, cardiac surgery, CABG, renal function, autotransfusion, Cardiovascular system, serum marker, Kardiovaskulära systemet
• pages: 112 pages
• defense location: Wallenberg Neurocentrum, Lund, Sweden
• defense date: 2001-02-03 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/METS-1001-SE
• ISBN: 91-628-4575-6
• language: English
• LU publication?: yes
• id: eb3fcef6-984f-4c90-a1a6-dfa73db0c405 (old id 41293)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:08:25
• date last changed: 2018-11-21 20:57:00