手術中の過剰な酸素投与は腎臓、心筋、および肺損傷発生率の増加に関連する [生体にとって酸素とは]

手術中の超生理学的酸素投与が術後の腎臓、心臓、および肺損傷の低下と関連するかを調べた外科患者の大規模で多様なコホートにおいて、酸素曝露の増加は腎臓、心臓、および肺の有害な転帰に関連していたと報告されている。

今でも、エビデンスも不明なまま過剰な酸素が投与されていることや、今頃、このような研究が行われているのかと呆れてしまうのだが、、、。さらに、この雑誌は、世界四大医学雑誌の1つである「BMJ ; イギリス医師会雑誌」なのだ。

さらに呆れるのは、手術中の酸素投与を導くには、臓器損傷と患者中心の結果に対する小さいながらも臨床的に有意な影響を検出するための大規模な臨床試験が必要だと述べている。

デザインは、Multicenter Perioperative Outcomes Group のデータ レジストリに参加している全米の 42 の医療センターにおける観察コホート研究。対象は、2016 年 1 月から 2018 年 11 月の間に全身麻酔および気管内挿管による 120分以上の外科的処置を受けて入院した成人患者535, 085人の適格な患者のうちの、除外基準適用後の350,647人(年齢中央値 59 歳 四分位範囲 46-69 歳)で、3839 人の麻酔科医で構成されていた。

介入は、超生理学的酸素投与。ヘモグロビン酸素飽和度が 92% を超えていた数分間の空気中の吸入酸素 (21%) の割合の曲線下面積として定義。主要エンドポイントは、Kidney Disease Improving Global Outcomes 基準を使用して定義された急性腎障害、手術後 72 時間以内に血清トロポニンが 0.04 ng/mL を超える心筋障害、国際分類の病院退院診断コードを使用して定義された肺障害。

手術は、350, 647 人の患者のうち 24, 602 人 (7.1%) で、術前血清ヘモグロビンおよびクレアチニン濃度の中央値は、それぞれ 13.2 g/dL (四分位範囲 11.8 ~ 14.3 g/dL) および 0.86 mg/dL (0.71 ~ 1.03 mg/dL) 。

糖尿病は 350, 647 例中 45, 614 例 (13.0%)、高血圧は 350, 647 例中 148,370 例 (42.3%)、慢性腎臓病は350, 647 例中 29, 645 例 (8.5%)、末期腎疾患は 350,647 例中 6,091 例の患者 (1.7%)。 手術は、350, 647 人の患者のうち 24,602 人 (7.1%) 。 コホートの術前血清ヘモグロビンおよびクレアチニン濃度の中央値は、それぞれ 13.2g/dL (四分位範囲 11.8 ~ 14.3 g/dL) および 0.86 mg/dL (0.71 ~ 1.03 mg/dL) 。 手術時間の中央値は 205 分 (四分位範囲 158 ~ 279 分) で、350, 647 人の患者のうち 148, 388 人 (47.4%; 表 1) で少なくとも 1 回の低血圧のエピソードが認められた。

AKI は 297, 554 例中 19, 207 例 (6.5%)、320, 527 例中 8972 例 (2.8%)、肺損傷は 312 ,161 例中 13,789 例 (4.4%)、脳卒中は312,161 例中 3,298 例 (1.1%) で確認。

309,929 人の患者のうち 2,468 人 (0.8%) が手術後 30 日以内に死亡。 AKI、心筋損傷、肺損傷はそれぞれ、入院期間の延長と30日死亡率の増加に関連。

超生理学的酸素投与は、共変量として含まれるすべての要因とは無関係に術後 AKI発症と関連していた。AUCFIO2 の 75th centile の患者は、25th centileの患者よりも AKI のオッズが 26% 高かった (odds ratio 1.26, 95% confidence interval 1.22 to 1.30; fig 2, upper panel; P<0.001)。

超生理学的酸素投与は、肺損傷と関連していた。 AUCFIO2 の 75th centile の患者は、25th centileの患者よりも肺損傷のオッズが14% 高かった(odds ratio 1.14, 1.12 to 1.16; fig 2, lower panel; P<0.001)。

全身麻酔を受けている患者の 80% 以上がエビデンスも無いまま、正常な血中酸素レベルを維持するのに必要な量を超える酸素投与に曝されていると推定されている。術中における吸気酸素の割合 (FIO2) に関するベストプラクティス戦略が不明のままに。

手術中の低酸素血症の結果と高酸素血症の推定安全性により、酸素補給の投与が麻酔の基本的な構成要素となり、FIO2を高めることで手術中の患者に利点をもたらすと考えられてきた。その利点として、周術期の動脈および組織の酸素圧を高めることによる虚血性組織損傷の減少、手術部位感染のリスク低下、および吻合部位の治癒の改善などが含まれている。

しかし、これらの利点は酸素不足の状態に限られる。医師は、生物学の基本的な知識を忘れているのだろうか。

このような考えには、生体内部における酸素は「有毒物質」であるという認識が欠如している。我々は、呼吸によって酸素を取り込んで生きている「好気的生物」であるため、酸素が有毒物質と言われても信じがたいと思われる。古代の地球上には酸素は存在しておらず、嫌気的生物が繁栄していた。やがて、光合成植物の出現によって大気中に酸素が出現し数億年かけて増加した。嫌気的生物にとって、大気汚染物質である酸素の増加は正に危機的状態であった。しかし、生物はこの状況を逆手にとって、有害な酸素を除去すると同時にこれを利用して効率的にATPを作り出すシステムを作り出した。その方法はミトコンドリアとの共生であった。

しかし、体の内部の細胞は好気的になる以前の嫌気的なままであるため、酸素は猛毒であり、存在して良い部位と濃度は厳格に制御されている。酸素は、主にミトコンドリアに運ばれて内的呼吸の化学反応に使われる。酸素は、生物にとって「生きるための電池」と言えるATPを合成する化学反応の最終段階において、電子を受け取って処分する役目を担っている。

しかし、この酸素が生体内組織にとっては有害である事実は何も変わっていないことを認識すべきなのだ。過剰に投与すれば生体組織を損傷することは自明の理であろう。

医療の現場では、過剰な酸素療法の有害性が認識されず、ICUなどにおいても患者はhyperoxemic状態に長時間曝されている。
このブログの「酸素療法の妄想 [生体にとって酸素とは;2016-10-08 13:47 ]」に紹介。

出典文献
Oxygen administration during surgery and postoperative organ injury: observational cohort study
David R McIlroy, Matthew S Shotwell, Marcos G Lopez, Michelle T Vaughn, et al.
BMJ 2022; 379 doi: https://doi.org/10.1136/bmj-2022-070941 (Published 30 November 2022)
Cite this as: BMJ 2022;379:e070941