Effect of furosemide (Lasix) on acute severe experimental cerebral edema

Summary

The effect of furosemide (Lasix) therapy on a standardized experimental cerebral edema, induced in rats by applying a cooling stamp to the right side of the skull over the right coronal suture by means of a stereotactic instrument, was examined. The hemispherically separated water and electrolyte contents of the brain were analyzed after 24h. Following furosemide therapy, the behavior of these edema parameters was compared statistically with dexamethasone, glycerol and albumin.

An increase of the water and sodium content, and a decrease of potassium was observed 24h after the trauma, especially in the right hemisphere. Furosemide did not improve either the water content or the electrolyte balance. By contrast, the administration of dexamethasone, glycerol and albumin was followed by a significant improvement of the edema.

In experiments with cats, the course of the edema and the effect of furosemide on the cold brain injury of the right hemisphere were observed by measuring the intracranial pressure (ICP) values, and by continuous monitoring of the EEG. The ventricular CSF pressure and epidural pressures were also recorded. The electrical brain activity was continuously compared with the course of the ICP by means of computer analysis. In addition, the blood osmolality and diuresis were monitored.

The ICP increased rapidly after the trauma, establishing considerable pressure gradients, and the EEG power intensities decreased markedly on the right side. Histologically, there was an extended edema of the white matter of both hemispheres. The ICP was not lowered by single injections or high dose infusions of furosemide, and the EEG power intensities also did not improve. Infusions of large volumes of furosemide even resulted in an increase of ICP, but infusion of 40% sorbitol effected a rapid decrease of ICP and EEG recovery over the left hemisphere. Sorbitol infusion also caused a marked rise in the blood osmolality, whereas furosemide had no such effect.

The results raise considerable doubts as to the propriety of the exclusive use of furosemide for cases of acute cerebral edema with raised ICP. The diuretic effect is insufficient to establish an osmotic gradient, and its general dehydrating effect does not acutely influence the ICP. The absence of effect on the experimental tissue edema would not appear to commend furosemide as basic therapy for cases of traumatic cerebral edema.

Zusammenfassung

Die Wirkung von Furosemid (Lasix^®) auf ein ausgeprägtes, standardisiertes experimentelles Hirnödem wurde geprüft. Bei Ratten erzeugten wir ein reproduzierbares Ödem durch Aufsetzen eines Kältestempels konstanter Temperatur rechts parietal mittels eines stereotaktischen Zielgerätes. Die Hirnwasser- und Elektrolytgehalte wurden nach 24h hemisphärengetrennt bestimmt. Das Verhalten dieser Ödemparameter nach Furosemidtherapie wurde statistisch mit den Werten von unbehandelten sowie mit Dexamethason, Glyzerin und Albumin therapierten Tieren verglichen.

24h nach dem Trauma beobachteten wir eine in der rechten Hemisphäre betonte Zunahme des Wasser- und Natriumgehaltes sowie eine Kaliumabnahme. Furosemid verbesserte weder die Wassergehalts- noch die Elektrolytwerte; demgegenüber zeigten Dexamethason, Glyzerin und Albumin eine signifikante Ödembesserung.

Beim Kälte-Hirnödem der rechten Hemisphäre der Katze verfolgten wir danach Verlauf von Ödem und Wirkung von Furosemid durch Messung von intrakraniellen Druckwerten (ICP) und fortlaufende EEG-Ableitung. Neben dem Ventrikeldruck wurden die Epiduraldrucke gemessen; die elektrische Hirnaktivität wurde durch Computerauswertung (FFT) kontinuierlich mit dem ICP-Verlauf verglichen. Serumosmolalität und Diurese der Katzen registrierten wir zusätzlich.

Nach dem Trauma steigt der ICP rasch mit erheblichen Druckgradienten, die EEG-Power-Intensität nimmt mit zunehmenden ICP rechts betont ab. Histologisch besteht ein ausgedehntes Marködem beider Hemisphären. Der ICP wird weder durch Einzelinjektion noch durch hochdosierte Infusion von Furosemid gesenkt. Infusion von Furosemid in einem größeren Verdünnungsvolumen führte sogar zu einem ICP-Anstieg. Ebenso wurde die EEG-Power-Intensität durch Furosemid nicht gebessert. Das zum Vergleich infundierte 40%ige Sorbit führte dagegen zu einer raschen ICP-Senkung und EEG-Erholung über der linken Hemisphäre. Gleichzeitig erhöhte Sorbit im Gegensatz zu Furosemid deutlich die Serumosmolalität.

Nach den Ergebnissen bestehen erhebliche Bedenken gegen eine alleinige Anwendung von Furosemid bei akutem Hirnödem mit deutlicher ICP-Steigerung. Die diuretische Wirkung reicht zum Aufbau eines hirndrucksenkenden osmotischen Gradienten nicht aus, die allgemein dehydrierende Wirkung allein beeinflußt den ICP nicht rasch. Der fehlende Effekt auf die Gewebsparameter spricht auch nicht für Furosemid als Basistherapie im traumatischen Ödem.