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Effect of endotoxic shock on renal and hormonal functions

Summary

The effect of endotoxic shock on endocrine function and the anti-shock effects of dexamethasone and methylprednisolone were investigated in 44 mongrel dogs. Plasma concentrations of antidiuretic hormone (ADH), adrenocorticotropic hormone (ACTH), epinephrine, norepinephrine, aldosterone, plasma renin activity, Cortisol, and insulin were measured simultaneously during and following endotoxic hypotension. Other parameters, such as cardiac output, renal tissue plasma flow, mean arterial blood pressure, urine volume and osmolality, serum and urine electrolytes, blood gas analysis, blood glucose, lactate and pyruvate concentrations were also determined simultaneously during the procedure. Dogs anaesthetized with pentobarbitone were given a fatal intravenous dose of E. coli (Difco) 3 mg per kg body weight. Lactated Ringer’s solution 6 ml/kg/hr was given throughout the procedure. Methylprednisolone 30 mg/kg or dexamethasone 5 mg/kg was administered just prior to the administration of the endotoxin.

Plasma ADH concentrations were found to be increased 20 and 25 times at 15 and 30 minutes post-endotoxin, respectively. Plasma levels of epinephrine and norepinephrine, aldosterone, plasma renin activity, Cortisol and insulin increased significantly to 21, 4, 4, 2, 3 and 5 times, respectively, 30 minutes post-endotoxin, but thereafter they decreased gradually. Renal cortical tissue blood flow decreased to a low level about 39-42 per cent of control 15 minutes postendotoxin in all groups. Urine volume, osmolality, as well as sodium and potassium concentrations decreased significantly in the postendotoxin period. Mean arterial blood pressure and cardiac output, blood pH and base excess fell significantly following administration of the endotoxin. Plasma lactic and pyruvic acid, blood glucose and haematocrit increased significantly during the same period.

Methylprednisolone (MP) 30 mg/kg or dexamethasone 5 mg/kg administered intravenously before the endotoxin caused a significant decrease of the plasma levels of ADH, aldosterone and ACTH as compared with the control group which had received no steroids. No significant effect of steroid was observed in renal tissue blood flow or mean arterial blood pressure. Administration of methylprednisolone before the endotoxin improved urine output significantly, but affected elevation in blood pH and cardiac output only to an insignificant degree. Our data suggest that the administration of methylprednisolone or dexamethasone is beneficial in improving endotoxic shock by decreasing the plasma levels of vasoactive hormones such as ADH and the renin-angiotensin-aldosterone system.

Résumé

Le retentissement du choc endotoxique sur la fonction endocrine et les effets anti-choc de la déxaméthasone et de la méthylprednisolone ont été étudiés sur 44 chiens bâtards. La concentration plasmatique de ľhormone antidiurétique (ADH), de ľhormone corticotrope (ACTH), de ľépinéphrine, de ta norépinéphrine, de ľaldostérone, ľactivité de la rénine plasmatique, du Cortisol et de ľinsuline furent mesurées simultanément pendant et après ľhypotension obtenue par une endotoxine. D’autres paramètres tels que le débit cardiaque, le flux plasmatique rénal, la pression artérielle moyenne, le volume et ľosmolarité urinaires, les électrolytes sériques et urinaires, les gaz du sang, la glycémie, la concentration des acides lactique et pyruvique furent aussi mesurés au cours de cette étude. Des chiens anesthésiés au pentobarbitone ont reçu une dose intraveineuse léthale de colibacilles (Difco) à la dose de 3 mg/kg. Une solution de lactate Ringer fut perfusée continuellement à la vitesse de 6 ml/kg/hre pendant ľétude. De la méthylpredminisolone 30 mg/kg et de la déxaméthasone 5 mg/kg furent injectées immédiatement avant ľendotoxine.

La concentration plasmatique ďADH a augmenté à 20 fois et à 25 fois le contrôle à la quinzième et à la trentième minute suivant ľinjection ďendotoxine. Une augmentation significative a été notée pour les niveaux plasmatiques de ľépinéphrine (21 fois), de la norépinéphrine (4 fois), de ľaldostérone (4 fois), pour ľactivité de la rénine plasmatique (2 fois), du Cortisol (3 fois) et de ľinsuline (5 fois) 30 minutes après ľinjection de ľendotoxine. Cette augmentation a été suivie ďune baisse progressive. Le flux sanguin du cortex rénal a diminué à un niveau aussi bas que 39 à 42 pour cent du contrôle 15 minutes après ľinjection ďendotoxine dans tous les cas. Le volume et ľosmolarité urinaire ainsi que les concentrations en sodium et en potassium ont diminué de façon significative dans la période qui suivait ľendotoxine. La pression artérielle moyenne et te débit cardiaque, le pH sanguin et ľexcès de bases ont diminué de façon significative après ľadministration de ľendotoxine. Pendant la même période, les acides lactique et pyruvique, la glycémie et ľhématocrite ont accusé une hausse significative.

La méthylprednisolone (MP) 30 mg/kg et la déxaméthasone 5 mg/kg administrées par la voie intraveineuse avant ľendotoxine ont produit une baisse significative du niveau plasmatique de ľADH, de ľaldostérone et de ľACTH en comparaison du groupe contrôle n’ayant pas reçu de stéroides. Ceux-ci n’ont pas eu ďeffets significatifs sur le flux rénal et la pression artérielle moyenne. Ľadministration de méthylprednisolone avant ľendotoxine a produit une amélioration significative du débit urinaire sans élévation importante du pH sanguin et du débit cardiaque. Nos données nous permettent de croire que ľadministration de méthylprednisolone ou de déxaméthasone peut s’avérer bénéfique dans le choc endotoxique en augmentant la sécrétion ďhormones vasoactives telles que ľADH et ľactivité du système rénine-angiotensine-aldostérone.

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Correspondence to T. Oyama or K. Toyooka or Y. Sato or S. Kondo or T. Kudo.

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Oyama, T., Toyooka, K., Sato, Y. et al. Effect of endotoxic shock on renal and hormonal functions. Canad. Anaesth. Soc. J. 25, 380 (1978). https://doi.org/10.1007/BF03006567

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Keywords

  • Aldosterone
  • Plasma Renin Activity
  • Pyruvic Acid
  • Endotoxic Shock
  • Tissue Blood Flow