Parenteral Nutrition-Associated Cholestasis - What Do We Know, What Can We Do?[*]

Abstract

In the early days of parenteral nutrition of children liver disease resulting in steatosis and cholestasis was assumed to be an inevitable complication of the procedure. Since then, the management of parenteral nutrition has improved so much that nowadays adolescents have a fair chance of surviving more than 15 to 20 years without severe liver disease. Nevertheless, we still see cases of parenteral nutrition-associated cholestasis (PNAC) due to various conditions such as recurrent infections, inflammatory response, inappropriate composition of the nutrient mixture, contaminants of the nutrient solution, and toxic substances from infusion bags and tubes.

Recent research indicates that the administration of ursodesoxycholic acid and cysteine can prevent or even improve the cholestasis. A reversal of PNAC has been documented in an adolescent after small bowel transplantation from Japan.

There is ample opportunity for prevention of PNAC with respect to the various pathophysiologic aspects: prevention, early detection, and management of infections, avoiding glucose overloads, cyclic infusion of nutrients, light protection of the solution, choice of paediatric amino acid solutions, and most important, oral or enteral feeding to support the bile flow by stimulating the cholecystokinine release.

Résumé

Dans les premiers temps de la nutrition parentérale chez l'enfant, les anomalies hépatiques à type de stéatose et de choléstase étaient considérées comme une complication inévitable de ce traitement. Depuis, la conduite de la nutrition parentérale a tant été améliorée que, maintenant, les enfants ont une chance de survivre plus de 15 à 20 ans sans altération hépatique. Néanmoins, nous verrons des cas de nutrition parentérale associée à une choléstase (PNAC) en raison de conditions particulières telles que: infections récurrentes, inflammations, composition inappropriée des nutriments, contamination de la solution de nutrition, substances toxiques des poches et des tubulures.

Des informations récentes indiquent que l'administration d'acide ursodesoxycolique et de cystéine peut prévenir voire améliorer la choléstase. Une situation de PNAC a été documentée comme régressant après transplantation de l'intestin chez un adolescent au Japon.

Ceci est une grande opportunité de prévenir la PNAC en fonction de ces différents aspects physiopathologiques: prévention, détection précoce et management des infections, éviter la surcharge en glucose, choix des solutions d'amino-acides, infusion cyclique des nutriments, protection de la solution vis-à-vis de la lumière, utilisation de poches et tubulures faites de polyéthylène ou polyuréthane et, plus important encore, une nutrition orale ou entérale pour stimuler la production de bile entraînant une production de cholécystikinine, ce qui permet un bon état trophique de la muqueuse intestinale.

Resumen

Al comienzo de la era de la alimentación parenteral (AP) en niños se creyó que la hepatopatía que conducía a esteatosis y colestasis era una consecuencia inevitable de la técnica. Desde entonces, la AP ha mejorado tanto que muchos adolescentes y niños pueden vivir con ella más de 15 o 20 años sin hepatopatía grave. Sin embargo, vemos aún casos de colestasis asociada a AP (PNAC) por varias causas que incluyen infecciones repetidas, respuestas inflamatorias, composición inadecuada de los líquidos infundidos, contaminantes de la solución nutriente, sustancias tóxicas de las bolsa y de los tubos.

Informaciones recientes indican que la administración de ácido ursodesoxicólico y cisteína pueden evitar o mejorar la colestasis. Se ha demostrado regresión de la PNAC en un adolescente tras transplante intestinal en Japón.

Hay numerosas posibilidades de actuar para evitar la PNAC en cada uno de sus aspectos fisiopatológicos: prevención, detección temprana y tratamiento de las infecciones, evitación de sobrecargas de glucosa, elección adecuada de soluciones pediátricas de aminoácidos, infusión cíclica de nutrientes, evitación de la exposición de las soluciones a la luz, uso de tubos y bolsas de polietileno y poliuretano y lo que es más importante, alimentación oral o enteral para promover el flujo biliar estimulando la liberación de colecistoquinina y para mantener el trofismo de la mucosa.

Zusammenfassung

In den Anfängen der parenteralen Ernährung von Kindern und Jugendlichen musste angenommen werden, dass eine Lebererkrankung, die zu Steatose der Leber und Cholestase führt, eine unvermeidliche Komplikation dieser Ernährung sei. Inzwischen hat sich die Durchführung der parenteralen Ernährung so weit verbessert, dass heute Kinder und Jugendliche eine gute Chance haben, sogar mehr als 15 bis 20 Jahre ohne schwere Lebererkrankung zu überleben. Nichtsdestotrotz sehen wir auch heute Fälle von Cholestase in Assoziation mit parenteraler Ernährung. Die Ursachen sind vielfältig, u. a. wiederholte Infektionen, Entzündungsvorgänge in der Leber, unangepasste Zusammensetzung der Nährinfusionslösung und toxische Stoffe, z. B. Weichmacher aus Infusionsbeuteln und -leitungen.

Neuere Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Anwendung von Ursodesoxycholsäure und/oder Cystein der Entwicklung einer Cholestase vorbeugen oder sie günstig beeinflussen können. Die vollständige Rückbildung der Cholestase nach einer Dünndarmtransplantation ist in Japan beschrieben worden.

Es gibt viele Möglichkeiten, einer Cholestase unter parenteraler Ernährung vorzubeugen, wenn die pathogenetischen Aspekte berücksichtigt werden: Vermeidung, Früherkennung und sorgfältige (kompromisslose) Behandlung von Infektionen, Vermeidung zu hoher Glukosezufuhr, Verwendung von Aminosäurelösungen, die speziell auf den Bedarf von Kindern abgestimmt sind, frühe Einführung von Infusionspausen (Zyklisierung), Lichtschutz der Lösung vor und während der Infusion, Verwendung von Beuteln und Leitungen aus Polyethylen oder Polyurethan und wohl am wichtigsten: orale oder enterale Ernährung, um den Gallefluss über die Cholezystokinin-Freisetzung anzuregen und die Dünndarmschleimhaut vom Lumen her mit Nährstoffen zu versorgen.

Key words

Parenteral nutrition - cholestasis - children - adolescents

Mots-clés

Nutrition parentérale - choléstase - enfants - adolescents

Palabras clave

Alimentación parenteral - colestasis - niños - adolescentes

Schlüsselwörter

Parenterale Ernährung - Cholestase - Kind - Jugendliche

1 Manuscript prepared after a paper read at the joint congress of the German Societies of Pediatrics and Pediatric Surgery, Bonn, Germany, September 11, 2003

References

• 1 Albers M J, de Gast-Bakker D A, van Dam N A, Madern G C, Tibboel D. Male sex predisposes the newborn surgical patient to parenteral nutrition-associated cholestasis and to sepsis.  Arch Surg. 2002;  137: 7 789-793
• 2 Belli D C, Albrecht R, La Scala G C, Desjeux J F, Pelissier M A. Homocysteine prevents total parenteral nutrition (TPN)-induced cholestasis without changes in hepatic oxidative stress in the rat.  J Ped Gastroenterol Nutr. 2003;  36 200-205
• 3 Chessex P, Lavoie J C, Rouleau T, Brochu P, St-Louis P, Levy E, Alvarez F. Photooxidation of parenteral multivitamins induces hepatic steatosis in a neonatal guinea pig model of intravenous nutrition.  Pediatr Res. 2002;  52 958-963
• 4 Colomb V, Jobert-Giraud A, Lacaille F, Goulet O, Fournet J C, Ricour C. Role of lipid emulsions in cholestasis associated with long-term parenteral nutrition in children.  J Parenter Enteral Nutr. 2000;  24 345-350
• 5 Forrest E H, Oien K A, Dickson S, Galloway D, Mills P R. Improvement in cholestasis associated with total parenteral nutrition after treatment with an antibody against tumour necrosis factor alpha.  Liver. 2002;  22 317-320
• 6 Guglielmi F W, Moran Penco J M, Gentile A, Capogna D, Messanelli R, Regano N, Panella C, Francavilla A. Hepatobiliary complications of long-term home parenteral nutrition.  Clin Nutrition. 2001;  20 S51-S55
• 7 Gunsar C, Melek M, Karaca I, Sencan A, Mir E, Ortac R, Canan O. The biochemical and histopathological effects of ursodeoxycholic acid and metronidazole on total parenteral nutrition-associated hepatic dysfunction: an experimental study.  Hepatogastroenterology. 2002;  49 497-500
• 8 Harry D, Anand R, Holt S. et al . Increased sensitivity to endotoxemia in the bile-duct ligated cirrhotic rat.  Hepatology. 1999;  30 1198-1205
• 9 Hasegawa T, Sasaki T, Kimura T, Nakai H, Sando K, Wasa M, Takagi Y, Okada A, Mushiake S, Harada T. Effects of isolated small bowel transplantation on liver dysfunction caused by intestinal failure and long-term total parenteral nutrition.  Pediatr Transplant. 2002;  6 235-239
• 10 Hwang T L, Lue M C, Chen L L. Early use of cyclic TPN prevents further deterioration of liver functions for the TPN patients with impaired liver function.  Hepato-Gastroenterology. 2000;  47 1347-1350
• 11 Kaufman S S. Prevention of parenteral nutrition-associated liver disease in children.  Pediatr Transplantation. 2002;  6 37-42
• 12 Loff S, Kabs F, Subotic U, Schaible T, Reinecke F, Langbein M. Kinetics of diethylhexyl-phthalate extraction from polyvinylchloride-infusion lines.  J Parenter Enteral Nutr. 2002;  26 305-309
• 13 Marin J J, Bravo P, Perez Barriocanal F, el-Mir M Y, Villanueva G R. Hyperglycemia-induced cholestasis in the isolated perfused rat liver.  Hepatology. 1991;  14 184-191
• 14 Moore M C, Hsieh P S, Neal D W, Cherrington A D. Nonhepatic response to portal glucose delivery in conscious dogs.  Am J Physiol Endocrinol Metab. 2000;  279 E1271-E1277
• 15 Reimund J M, Duclos B, Arondel Y, Baumann R. Persistent inflammation and immune activation contribute to cholestasis in patients receiving home parenteral nutrition.  Nutrition. 2001;  17 300-304
• 16 Shattuck K E, Klein G L. Hepatobiliary complications of parenteral nutrition. Rombeau JL, Rolandeli RH Clinical Nutrition - Parenteral Nutrition. 3rd ed. New York; Chapman and Hall Pbl 2001
• 17 Shulman R, Phillips S. Parenteral nutrition in infants and children.  J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2003;  36 587-607
• 18 Sokol R J. Total parenteral nutrition related liver disease.  Acta Paed Sin. 1997;  38 418-428
• 19 Suita S, Yamanouchi T, Masumoto K, Ogita K, Nakamuar M, Taguchi S. Changing profile of parenteral nutrition in pediatric surgery: A 30-year experience at one institute.  Surgery. 2002;  131 S275-S282
• 20 Teitelbaum D H. Parenteral nutrition-associated cholestasis.  Curr Op Pediatr. 1997;  9 270-275
• 21 Wolf A, Pohlandt F. Bacterial infection: the main cause of acute cholestasis in newborn infants receiving short-term parenteral nutrition.  J Pediatr Gastroenterol Nutr. 1989;  8 297-303

1 Manuscript prepared after a paper read at the joint congress of the German Societies of Pediatrics and Pediatric Surgery, Bonn, Germany, September 11, 2003