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ICU 환자의 위장장애, prokinetics, 위장관운동 조절제 (1)

기미개미 2021. 4. 21. 16:21

ICU에서 만날 수 있는 GI(gastrointestinal) motility disturbance의 시나리오

① immediate postoperative period

② critically ill patients who suffer from GI motility disorders

GI(gastrointestinal) motility disturbance 증상

nausea, vomiting, flatulence(복부 팽만감)

GI(gastrointestinal) motility disturbance 단점

  • Increased rate of complications-ventilator-associated pneumonia
  • Infections
  • The risk of bacterial translocation
  • The inability to be fed

Normal gastrointestinal motility

위장관은 신체 중 가장 광범위한 면역 체계를 가지고 있을 뿐만 아니라 중추신경계 외의 가장 많은 뉴런 집합(최대 108개의 세포)을 가지고 있음

enteric nervous system (ENS)은 식도에서 괄약근에 걸쳐 장벽 내(within the bowel wall)에 위치하며 뇌와 독립적으로 작동할 수 있도록 구성됨

Excitatory motor neurons(흥분성 뉴런)

Inhibitory motor neurons(억제성 뉴런)

acetylcholine and substance P

nitric oxide, vasoactive intestinal peptide, and adenosine triphosphate

 

이때 억제성 뉴런의 손실(loss)은(loss)는 hypermotility를 유발하는 반면 억제성 뉴런의 과잉 활동이나 흥분성 뉴런의 기능 장애는 내장의 loss of tone을 유발하여 심각한 intestinal motility disturbance를 초래함

 

1. Esophageal motility

  • to transport the swallowed food into the stomach

2. Gastrointestinal motility

  • Recordings of small bowel motility, comparable to the motility found in the antrum of the stomach, can be subdivided into interdigestive (fasting) and digestive (feeding) motility patterns (위의 운동성은 주로 antrum에서 발생함)

<Antrum = Antral = 위의 전정부>

https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-terms/def/pylorus

① Gastric emptying

  • The composition of the gastric contents influences the rate of gastric emptying. Neutral, isoosmolar, and calorically inert fluids empty fast while hypertonic fluids containing acid, fat or certain amino acids delay gastric emptying

② Interdigestive motility pattern (fasting)

  • the migrating motor complex (MMC)는 대략 세 가지 단계를 1 cycle(매 2시간)로 반복됨
  • inter- and intra-individual variability가 큼
  • 한 MMC cycle이 끝나갈 때쯤 새로운 MMC가 위에서 시작됨
  • MMC의 phase III에서 남아있는 음식/소화된 잔여물 등은 소장의 원위부에서 대장으로 넘어감. 이때 소장에 남아 있는 입자들이 넘어가면서 박테리아 과잉 증식을 보호하는 역할도 함
  • MMC는 ENS에 의해 제어되고 억제성 펩타이드에 의해 영향을 받지만 외인성 신경 차단에 의해서는 영향을 받지 않음(The MMC is controlled by the ENS and modulated by regulatory peptides, while a disconnection of the extrinsic nerve supply does not interrupt the MMC pattern)

<MMC cycle>

- phase I : a period of quiescence (45–60 min)

- phase II : a period of irregular contractions with a duration of 30–45 min

- phase III : a period of regular, propulsive activity that lasts 5–15 min

③ Digestive motility pattern (feeding)

  • 식사 후, 소화를 위하여 interdigestive motility pattern은 멈추고 accommodation, stationary motility (segmental contractions and pendular movements), and propulsive peristalsis로 대체됨
  • 식사 후 몇 시간 동안 지속됨, 지속 시간은 음식의 총 칼로리에 따라 달라지는 경향을 보임(칼로리가 높을수록 지속시간이 길어짐)

- Accommodation: active relaxation of the fundus in response to food intake

- Stationary contractions: mix the food with the secretions of the gut and improve its contact with the mucosa of the small intestine to allow absorption of luminal contents.

- Propulsive peristalsis: initiated by distortion of the mucosal villi or distension of the gut wall and involves a contraction of the circular muscle orally and relaxation aborally of the site of the stimulus.

 

Patterns of motility disturbances

  • pathological motility disturbance는 위치에 따라 달라짐. 이는 위, 소장, 대장의 개별 혹은 복합적으로 영향을 미칠 수 있음
  • GI 운동 장애는 중증의 혈류학적 불안정성, 다발성 장기부전(Multi Organ Dysfunction), 복강 내 고혈압 등이 있는 환자에게 흔히 나타나는 합병증임

1. Disturbances in esophageal motility

  • 식도 운동 장애는 당뇨 환자, 알코올 중독 등 기타 전신 질환 환자에게 자주 나타남
  • 중환자에서 주로 사용하는 약제인 ketamine, benzodiazepine, opioid는 식도 운동 활성을 억제함
  • 식도 운동 활성의 변화와 하부 식도 괄약근 압력의 감소는 위 내용물의 regurgitation을 유발하고 위액의 aspiration 가능성을 높임

2. Disturbances in gastric emptying

  • Gastric intolerance은 조기 경장 영양(early EN)이 실패하는 이유 중 하나
  • 제공된 EN 양과 위 비움(gastric emptying) 정도의 불일치로 인해 aspiration 등의 위험이 증가됨

<다양한 Gastric emptying 메커니즘>

① primary motor dysfunction resulting in antral hypomotility (전정부의 운동저하성)

② the presence of the fasting motility pattern during feeding

③ inhibitory feedback pathway originating in the proximal small bowel

④ nutrients release neuroendocrine peptides such as cholecystokinin (CCK, acting peripherally via CCK1 receptors) and serotonin(5-HT), acting via 5-HT3 receptors) that activate vagal and spinal afferent neurons and thus inhibit gastric emptying

⑤ Hyperglycemiaseems to inhibit gastric emptying by reducing vagal efferent activity and inhibition of the release of nitric oxide from the myenteric plexus (당뇨병성 위 마비))

 

😁😁 More about heperglycemia & gastric emptying & prokinetic

* 혈당의 급성 변화는 위 배출 기능에 영향을 주며, 혈당의 급격한 상승은 위저부 긴장도(tone)를 감소시키고 위체부 및 전정부의 수축력 감소, 유문의 수축력 증가, 소장의 수축력 변화 등을 통해 위 배출의 지연을 유발.

* 반면에 인슐린을 투여하여 일시적으로 저혈당을 유발하면 위 배출이 증가하는 소견이 나타남.

* 장기간 고혈당이 지속될 때 위 배출에 어떤 영향을 주는지에 대해서는 아직 잘 모르며, 자율신경병증이 동반된 경우에 위 배출 지연이 더 심해지는 경향을 보임.

*위 배출의 변화는 식후 혈당 반응(postprandial glycemic response)에 영향을 줄 수 있으며, 위 배출의 지연이 있는 당뇨 환자에서 인슐린 치료를 시행하는 경우 식후에 저혈당이 유발될 수 있음. 따라서 고혈당을 조절하는 약물을 피하나 경구로 투여할 때 위 배출의 변화 정도를 고려해야 함

* 고혈당 시 prokinetic 사용 주의 :During periods of hyperglycemia the effect of prokinetic drugs such as erythromycin and cisapride on gastric emptying may be adversely affected → 이에 관해서는 controlversial result가 존재함

🙄 당뇨병성 위 마비는 보통 prokinetic 약물로 치료되는데 특히 IV erythromycin 효과적임. 하지만 최근 한 연구에서 고혈당에 의해 erythromycin의 위장 운동 효과가 약화된다는 것이 증명되었지만 [3][3] 또 다른 연구에서 stimulation of antral pressures and propagated antral sequences by erythromycin는 약화되지만 pyloric or duodenal motility에는 영향을 끼치지 않음 [4][4]

🙄 당뇨병성 위 마비에서 사용되는 prokinetic 약물[2]

성분명 상품명 특징
Metoclopramide 맥페란 정 3.84 MG
맥쿨 주 5 MG/1 ML
(as metoclopramide 4.23 mg)		 중추신경계와 위의 도파민(D2) 수용체 길항, 5-HT4 수용체 촉진 및 5-HT3 수용체 길항 등
위장관 운동 촉진효과를 나타내며 중추신경계성 항구토작용 및 유문부와 십이지장 구부를 이완시키는 효과
주로 상부위장관에 국한
오심, 포만감 등의 증상 호전 및 위 배출 촉진 효과 등이 위약에 비해 유의하게 높은 결과
반복적인 투여 후에도 항구토 효과는 지속되지만 위장관 운동촉진작용은 내성이 발생하여 효과가 감소될 수 있음[5] 
BBB 통과하여 추체외로 부작용이나 고프로락틴 혈증 등의 부작용 나타날 수 있음
Domperidone 모티리움 엠 정 10 MG 말초성 도파민(D2) 수용체 길항
위장관 운동 촉진작용이 있으며, 위장관 증상의 호전 및 위 배출 촉진효과
BBB 통과하지 않으므로 추체외로 부작용이 metoclopramide에 비해 현저히 적음
혈뇌장벽 바깥쪽의 화학수용체 유발영역(chemoreceptor trigger zone)에 작용하여 항구토효과
증상을 개선시키는 효과가 지속되나 위장관운동 촉진 작용은 시간이 지날수록 감소되는 양상을 보여 항구토작용이 증상 개선의 주된 기전으로 추정[2] 하지만 추가적 문헌 조사에 의하면 domepridone은 erythromycin이나 metoclopramide에서 나타나는 tachyphylaxis에 대한 언급이 없거나 자료가 부족함[6], [7]
Itopride 가나칸 정 50 MG 말초성 도파민(D2) 수용체 길항 및 아세틸콜린에스테르 분해효소 억제
당뇨병성 위 마비 환자에서 위약에 비해 유동식의 위 배출을 유의하게 증가시키는 효과
Mosapride 가스모틴 에스알 정 15 MG
가스모틴 산제 0.5 G
모프리드 정 5 MG		 5-HT4 수용체 촉진
위장관의 장근신경총의 콜린성 신경세포로부터 아세틸콜린의 분비를 증가시키고, 위 전정부 및 십이지장의 수축과 전정부-십이지장 조율을 향상시키며 위 배출을 촉진
위 배출을 촉진하며 당뇨병성 위 마비 환자에서 혈당조절에 도움을 준다는 보고가 있으며 추가적인 연구가 필요

 

Critical Care  18.5 (2014): 1-5.
  Clinical gastroenterology and hepatology  6.7 (2008): 726-733.
The American journal of gastroenterology  108.1 (2013): 18.
The American journal of gastroenterology  108.1 (2013): 18.

 

3. Disturbances in the interdigestive motility pattern

  • MMC 장애는 중환자에서 더 빈번히 발생함
  • 한 문헌에 의하면 수술 후 MMC는 대조군에 비해 more phase I, less phase II, and more frequent phase III activity의 특성을 가짐
  • peristaltic contractions in phase III may tend to be retrograde rather than antegrade and thus significantly delay small bowel transit(소장 운동의 지연이 발생함)
  • MMC 장애는 대장으로의 flushing of the luminal contents의 감소를 유발하여 정체, 미생물 과성장, 세균 전이(translocation), ventilator associated Pn 등을 유발할 수 있음
  • In mechanically ventilated patients MMC activity fronts are totally absent in the antrum but originate from the duodenum. 한 연구에 의하면 more than 90% of mechanically ventilated patients with morphine administration phase III of the MMC started in the duodenum and not in the antrum. This disturbed the MMC-associated purging of the stomach, resulted in antral hypomotility and was related to the severity of gastric retention.

4. Disturbances in the digestive motility pattern

  • 중환자에서 motor activity from the interdigestive to the digestive pattern 간의간의 switching이 쉽지 않음
  • The failure of the motor activity to convert from the interdigestive to the digestive pattern may be a factor contributing to the high occurrence of diarrhea in critically ill patients → interdigestive to the digestive pattern 전환 장애는 설사를 유발할 수 있음

5. Acute colonic pseudo-obstruction (Ogilvie's syndrome)

In the colon of critically ill patients a variant of motility disturbances is the acute colonic pseudo-obstruction (Ogilvie's syndrome).

Clinical symptoms : abdominal discomfort, distension(복부 팽만)

Abdominal films show a diffuse dilatation of the colon with normal mucosal markings and haustra, and a thin colonic wall (in contrast to toxic colitis), while small bowel dilatation is mostly absent

 

 

 

reference:

1) Fruhwald, Sonja, Peter Holzer, and Helfried Metzler. "Intestinal motility disturbances in intensive care patients pathogenesis and clinical impact." Intensive care medicine 33.1 (2007): 36-44.

2) 권중구. "당뇨병성 위 마비." 대한내과학회지 81.2 (2011): 174-184.

3) Jones, Karen L., et al. "Hyperglycemia attenuates the gastrokinetic effect of erythromycin and affects the perception of postprandial hunger in normal subjects." Diabetes Care 22.2 (1999): 339-344.

4) Rayner, C. K., et al. "The stimulation of antral motility by erythromycin is attenuated by hyperglycemia." The American journal of gastroenterology 95.9 (2000): 2233-2241.

5) van der Meer, Y. Gert, et al. "Should we stop prescribing metoclopramide as a prokinetic drug in critically ill patients?." Critical Care 18.5 (2014): 1-5.

6) Sugumar, Aravind, Amanpal Singh, and Pankaj Jay Pasricha. "A systematic review of the efficacy of domperidone for the treatment of diabetic gastroparesis." Clinical gastroenterology and hepatology 6.7 (2008): 726-733.

7) Camilleri, Michael, et al. "Clinical guideline: management of gastroparesis." The American journal of gastroenterology 108.1 (2013): 18.

 

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