Nutritional Status of Trauma Patients with Disorders in Wound Healing

Abstract

Disorders in wound healing (DWH) are severe post-surgical complications in trauma patients, unfortunately, the reasons being not completely understood. However, nutrition is hypothesised as an important factor for proper wound healing as micronutrients are directly involved in the healing process. The hypothesis of this thesis is that an inadequate status of antioxidant micronutrients may favour DWH. Reliable data on causal relationships, however, are lacking.<br /> Within a cross-sectional study (CHAPTER ONE) the plasma/serum status of vitamins A, C, D, E, and β-carotene, albumin, prealbumin were determined in 44 trauma patients with DWH (wound not closed or persisting secretion within 10 days post surgery or trauma) and in 45 trauma patients with regular wound healing (RWH). Moreover, malondialdehyde (MDA), peroxides, trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) as well as C-reactive protein (CRP) were assessed. Interestingly, Vitamin C, vitamin E/cholesterol-ratio, beta-carotene, prealbumin, TEAC and peroxides were higher in patients with DWH than in patients with RWH. Most patients showed deficiencies in vitamin C, vitamin D, and β carotene without differences between DWH and RWH. Only four patients with DWH and only one person with RWH had CRP concentrations within the reference range. Obviously, low values of several micronutrients are common in trauma patients with and without DWH and may be triggered by inflammation. <br /> In a placebo-controlled randomized trial (CHAPTER TWO), 20 trauma patients with DWH were recruited. The verum group (V) received an oral nutritional supplement (Glutamine Plus, Fresenius Kabi, Bad Homburg, Germany) for 14 days providing 500 mg/d ascorbic acid, 166 mg/d α tocopherol, 3.2 mg/d β-carotene, 100 µg/d selenium, 6.6 mg/d zinc and 20 g/d glutamine; the placebo group (P) received isoenergetic amounts of maltodextrine instead. Before (d0) and after (d14) supplementation, plasma/serum levels of the ingested micronutrients, CRP and vascular endothelial growth factor-A (VEGF-A) were analysed and the microcirculation of the wound was measured. The time to wound closing was recorded. At d0, the plasma status of micro-nutrients was comparable between the groups. No changes were observed in V and P, except for selenium which increased in V. Prevalence for hypovitaminosis did not change in any group. Glutamine decreased only in P. VEGF-A did not change in any group whereas CRP decreased in P. The O2-saturation was lower in V than in P at d0. Except for the decrease in O2-saturation in P, the microcirculation did not change. The time to wound closing (no secretion/ inflammation/infection) was shorter in V than in P. The supplementation of antioxidant micronutrients and glutamine accelerates wound closing in trauma patients with DWH. Thus, the supplementation of antioxidative micronutrients and glutamine seems to be an effective dietary tool to improve wound healing.<br /> In conclusion, the results of the cross-sectional and interventional study do not show associations between the micronutrient concentrations in plasma/serum, parameters of oxidative stress and the wound healing of trauma patients with DWH. However, marker of the nutritional status in plasma/serum have to be evaluated cautiously due to post-traumatic inflammation which lowers micronutrient concentrations directly or indirectly by reduced availability of transporter proteins. Since the supplementation of micronutrients and glutamine accelerated WH, tailored nutritional measures contribute effectively to wound treatment and, thus, should be implemented in daily clinical routine.

<strong>Ernährungsstatus von unfallchirurgischen Patienten mit Wundheilungsstörungen – Assessment und Wirkung einer Nährstoffsupplementation</strong><br /> Wundheilungsstörungen (WHS) sind schwere postoperative Komplikationen bei unfall-chirurgischen Patienten (UP), wobei die Ursachen noch nicht vollständig bekannt sind. Es wird angenommen, dass die Ernährung ein wichtiger Faktor für eine regelgerechte Wundheilung (WH) ist, da Mikronährstoffe direkt am Heilungsprozess beteiligt sind. Die Hypothese dieser Dissertation ist, dass ein inadäquater Mikronährstoffstatus Störungen der Wundheilung begünstigen kann. Verlässliche Daten bezüglich der kausalen Zusammenhänge existieren bisher nicht.<br /> In einer Querschnittstudie (CHAPTER ONE) wurden bei 44 UP mit WHS (offene Wunde oder persistierende Sekretion 10 Tage nach Unfall oder Operation) und bei 45 UP mit einer regelgerechten Wundheilung (RWH) die Plasma/Serum Konzentrationen (Konz.) von Vitamin A, C, D, E, β-Carotin, Albumin und Prealbumin bestimmt. Weiterhin wurden Malondialdehyd (MDA), Peroxide und trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) sowie C-reaktives Protein (CRP) analysiert. Die Konzentration von Vitamin C, Vitamin E/ Cholesterol Ratio, β-Carotin, Prealbumin, TEAC aber auch Peroxide waren höher bei Patienten mit WHS als mit RWH. Die meisten Patienten hatten einen Mangel an Vitamin C, Vitamin D und β-Carotin (keine Unterschiede zwischen den Gruppen). Bei vier Patienten mit WHS und einem mit RWH lagen die CRP Werte im Referenzbereich. Niedrige Mikronährstoffkonz. kommen bei UP mit WHS oder RWH offenbar häufig vor und können durch die Inflammation ausgelöst werden. <br /> In einer Placebo-kontrollierten und randomisierten Studie (CHAPTER TWO) wurden 20 UP mit WHS eingeschlossen. Patienten in der Verumgruppe (V) erhielten für 14 Tage ein orales Supplement (Glutamine Plus, Fresenius Kabi, Bad Homburg, Deutschland), das 500 mg/d Ascorbinsäure, 166 mg/d α Tocopherol, 3,2 mg/d β Carotin, 100 µg/d Selen, 6,6 mg/d Zink and 20 g/d Glutamin enthielt. Patienten der Plazebogruppe (P) wurden isoenergetische Mengen an Maltodextrin verabreicht. Vor (d0) und nach (d14) der Supplementation wurden die Plasma/Serum Konzentrationen der verabreichten Mikronährstoffe, CRP sowie VEGF-A analysiert und die lokale Mikrozirkulation der Wunde gemessen. Die Zeit bis zum Wundverschluss wurde erfasst. Zum Zeitpunkt d0 waren die Plasmakonz. der Mikronährstoffe zwischen den Gruppen nicht verschieden und bis auf Selen (gestiegen) in V änderten sie sich nicht. Ebenfall blieb die Anzahl der Patienten mit einer Hypovitaminose sowie VEGF-A in beiden Gruppen unverändert. Allerdings sanken die Glutamin- und CRP Spiegel in P. Die O2-Sättigung war zum Zeitpunkt d0 in V geringer als in P, wobei diese in P später sank. Die Zeit bis zum Wundverschluss (keine Sekretion/ Inflammation/ Infektion) war kürzer in V als in P. Demnach scheint die Supplementation von antiox. Mikronährstoffen und Glutamin eine effektive Ernährungsmaßnahme zur Verbesserung der WH zu sein.<br /> Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Ergebnisse der Querschnitt- und Interventionsstudie keine Assoziation zwischen der Mikronährstoffkonzentration im Plasma/Serum, den Parametern des oxidativen Stresses und der WH bei UP mit WHS zeigen. Marker des Ernährungsstatus im Plasma/Serum müssen vorsichtig bewertet werden, da die posttraumatische Inflammation die Mikronährstoffkonzentrationen direkt oder indirekt über eine verringerte Verfügbarkeit an Transportproteinen erniedrigt. Da die Supplementation von Mikronährstoffen und Glutamin die WH beschleunigen, trägt eine zugeschnittene ernährungstherapeutische Maßnahme effektiv zur Wundbehandlung bei und sollte demnach in die tägliche klinische Routine aufgenommen werden.