Анализ системного воспалительного ответа при использовании различных методик искусственного кровообращения
Резюме
В статье представлены результаты оригинального исследования использования различных методик искусственного кровообращения, применяемых в клинике кардиохирургии в ГБУЗ Тверской области "Областная клиническая больница". Проведен анализ системного воспалительного ответа при применении различных методик искусственного кровообращения.
Ключевые слова:искусственное кровообращение, МЕСС- перфузия, системный воспалительный ответ
Клин. и эксперимент. хир. Журн. им. акад. Б.В. Петровского. 2017. No 1. С. 78-83.
Статья поступила в редакцию: 01.11.2016. Принята в печать: 13.12.2016.
Как известно, один из самых эффективных
способов лечения больных с ишемической
болезнью сердца (ИБС) - это хирургическая реваскуляризация миокарда. Современный уровень
коронарной хирургии позволяет выполнять прямую
реваскуляризацию миокарда достаточно безопасно,
с госпитальной летальностью, не превышающей
1-3%. Подавляющее количество операций на артериях сердца в мировой практике выполняется
в условиях искусственного кровообращения (ИК)
на остановленном сердце. Несмотря на совершенство современного технического обеспечения, экстракорпоральное кровообращение остается достаточно нефизиологичной процедурой[1-5].
Возникающий во время проведения ИК системный воспалительный ответ (СВО) способствует развитию множества побочных эффектов
в послеоперационном периоде [6]. Существует
ряд специфических факторов, оказывающих системное влияние и характерных для кардиохирургических вмешательств: контакт крови с чужеродной поверхностью контуров аппарата ИК,
хирургическая травма, ишемические реперфузионные повреждения, вызывающие развитие СВО
(активация системы комплемента и лейкоцитов,
выброс цитокинов, экспрессия молекул адгезии,
эндотелинов, выброс оксида азота), гипотермия,
гемодилюция вследствие использования растворов для кардиоплегии и первичного заполнения
контура ИК, а также нарушения в сосудистом
тонусе [7-11].
Важную роль в развитии СВО играют каскадные
системы плазмы крови: комплемента, коагуляции и
фибринолиза, контактной активации коагуляции.
Активация нейтрофилов и продукция ими биологически активных веществ (активных форм кислорода, нейтральных протеаз и др.) играет ключевую
роль в повреждении тканей [12-14].
Одним из перспективных направлений в минимизации тяжести СВО после операции в условиях
ИК является использование в перфузионных системах материалов со специальными, более совместимыми с кровью, покрытиями и фильтров,
позволяющих удалять из циркуляции активированные лейкоциты. В то же время эффективность
различных методов оптимизации ИК и их влияние на различные звенья патогенеза СВО требуют
изучения и критического анализа. До настоящего
времени не проводилось систематических исследований, посвященных влиянию биосовместимых
покрытий и лейкоцитарных фильтров на выраженность СВО, и на сегодняшний день нет единого мнения о позитивной роли этих методов в минимизации СВО у пациентов, оперированных в условиях
ИК [15-17].
Цель исследования - изучить показатели провоспалительного звена системного ответа организма и центральной гемодинамики при проведении операций прямой реваскуляризации миокарда
на работающем сердце и в условиях различных
видов ИК.
Материал и методы
Критерии включения пациентов в исследование: плановое оперативное вмешательство, возраст старше 18 лет, подписанное информированное согласие на исследование, отсутствие интраоперационных хирургических осложнений.
Обследовано 93 пациента (71 мужчина
и 22 женщины) в возрасте от 41 года до 75 лет
(58,59±2,14 лет). Клиническая тяжесть исходного
состояния больных соответствовала II-IV функциональному классу ИБС по классификации NYHA.
59 (63,44%) пациентов ранее переносили инфаркт
миокарда. Забор крови для исследования выполняли из центрального венозного катетера до операции и через 1 сут после проведенного оперативного вмешательства. Концентрацию биомаркера
определяли методом иммуноферментного анализа
(ИФА) с помощью набора реактивов BioHimMak на
биохимическом анализаторе BioChem.
Все больные оперированы в условиях общей
сбалансированной анестезии на основе севофлюрана. Пациентам выполняли шунтирование 1-4 (2,63±0,74) коронарных артерий. Мониторинг
центральной гемодинамики (ЦГД) обеспечивали
с помощью катетеров типа Swan-Ganz. Сердечный выброс определяли методом термодилюции.
По стандартным формулам рассчитывали сердечный индекс (СИ), индексы ударного объема (ИУО)
и общего периферического сосудистого сопротивления (ИССС). Показатели ЦГД анализировали до
и через 1 сут после оперативного вмешательства.
Анализировали дозировки норадреналина, время
проведения искусственной вентиляции легких
(ИВЛ) и количество гемотрансфузий после операции, а также количество нарушений ритма длительностью более 1 ч.
Все пациенты случайным образом были разделены на 4 группы: OPCAB - пациенты, оперированные на работающем сердце (29 чел.), CABG -
больные, оперированные в условиях ИК (23 чел.),
CABG + MECC - пациенты, оперированные с использованием минимизированного экстракорпорального контура (20 чел.), CABG + CYT - пациенты,
оперированные в условиях ИК с использованием
фильтра Cytosorb (21 чел.).
Длительность ИК составила 36-160 мин
(94,22±27,54 мин), пережатие аорты - 19-110 мин
(57,15±9,67 мин). ИК с использованием мембранных оксигенаторов проводили в непульсирующем
режиме с перфузионным индексом 2,4 л/(мин×м2)
в условиях умеренной гипотермии (34-35 °С). Миокард в период пережатия аорты защищали методом
фармако-холодовой кардиоплегии.
Все данные, полученные в ходе исследования,
статистически обрабатывали с помощью программы
StatPlusPro. Вычисляли среднее арифметическое
значение и ошибку среднего. Достоверность различий средних величин определяли с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Вычисляли коэффициенты парной линейной корреляции
Спирмена, выраженность взаимосвязи определяли
с помощью шкалы Чеддока. Достоверность коэффициента корреляции оценивали по t-критерию
Стьюдента. Различия средних значений и коэффициента корреляции считали достоверными при
уровне вероятности >95% (p<0,05).
Результаты и обсуждение
До операции показатели ЦГД в группах достоверно не отличались. Через 1 сут после оперативного вмешательства СИ в группе OPCAB (табл. 1)
достоверно вырос на 34,03% и составил 3,19±
0,08 л/(мин×м2). Наименьшее увеличение данного
показателя (на 19,26%) отмечено в группе пациентов CABG. В остальных группах прирост СИ через
1 сут составил до 25%. Наибольший прирост ИУО
после операции на 43,05% был зарегистрирован
в группе OPCAB. В группе CABG увеличение показателя составило всего 16,3%. Через 1 сут после
операции в данной группе пациентов отмечено
достоверное снижение ИССС на 10%, тогда как в
других группах данный показатель увеличивался
на 9-12%. Показатели натрийуретического пептида (BNP) через 1 сут после операции достоверно
увеличились более чем в 2 раза только в группе
CABG.
Кроме того, через 1 сут после операции была
выявлена достоверная обратная заметная корреляционная зависимость BNP от величины СИ во всех
группах наблюдения (рис. 1)
Рис. 1. Зависимость
натрийуретического
пептида от сердечного
индекса через 1 сут после
операции
До операции показатели тромбоцитов в группах были сопоставимы. Через 1 сут после операции
в группах CABG и CABG + CYT отмечалось наибольшее значимое снижение числа тромбоцитов - на
37,5 и 29,4% соответственно (табл. 2). В группе пациентов CABG + MECC достоверное снижение числа
тромбоцитов составило всего 15,68%.
Через 1 сут после операции во всех группах
отмечался рост цитокинов (табл. 3). Наибольшие
значения ФНО после операции были выявлены
в группе CABG, где уровень цитокина составил 39,17±
4,59 пг/мл. Значение ИЛ-6 в данной группе пациентов через 1 сут после операции выросло более
чем в 70 раз, тогда как прирост показателя в остальных группах не превысил 330%. Максимальный показатель ИЛ-8 через 1 сут после операции составил 301,18±34,48 пг/мл в группе пациентов CABG.
Уровень кортизола через 1 сут после операции
также вырос во всех группах, наименьший прирост
в 1,9 раза зарегистрирован в группе OPCAB.
Повышенные уровни цитокинов были причиной более высоких дозировок адреномиметиков
вследствие продленной ИВЛ в послеоперационном
периоде в группе пациентов CABG (табл. 3). Соответственно время госпитализации данной группы
пациентов в отделении реанимации превышало
аналогичный показатель в других группах почти
в 2 раза. Наименьшая потребность в трансфузии
компонентов крови в послеоперационном периоде выявлена в группе пациентов OPCAB. В группах
с ИК потребность в трансфузии компонентов крови
достоверно не отличалась. Также в группе CABG
пароксизмы тахиаритмий в послеоперационном
периоде отмечались в 0,84-2,42 раза чаще, чем
в других группах сравнения.
Заключение
Кардиохирургия с применением ИК активирует
воспалительные каскады и является триггером системной воспалительной реакции, что в постоперационном периоде может привести к развитию СВО.
Активация различных медиаторов воспаления, например ИЛ-6, ИЛ-8 или ФНО, ведет к таким осложнениям, как удлинение времени госпитализации
и послеоперационной ИВЛ, более частая потребность в компонентах крови, пароксизмы тахиаритмий.
Наилучшие показатели ЦГД и цитокинов зарегистрированы в группе, оперированной на работающем сердце. Использование минимизированного
экстракорпорального контура с биосовместимым
покрытием и центрифужным насосом без контакта
крови с воздухом снижает проявления СВО. Применение Cytosorb во время ИК было безопасно по
сравнению с работой по стандартной процедуре,
оно не представляло собой технических сложностей. CytoSorb снижает цитокиновую нагрузку и, по всей видимости, ослабляет иммунный ответ.
Использование данных методик позволяет снизить количество послеоперационных осложнений
и улучшить результаты лечения.
В нашей клинике у пациентов с расчетной
объемной скоростью перфузии (ОСП) >5 л/мин
мы стараемся проводить операции на работающем сердце (рис. 2). У пациентов с низким
сердечным выбросом <2,5 л/(мин×м2) и ОСП <5 л/мин проводим операции с использованием
MECC-систем или фильтра Cytosorb. Пациенты
с удовлетворительным сердечным выбросом
>2,5 л/(мин×м2) и ОСП <5 л/мин оперируем с проведением стандартного ИК.
Литература
1. Бокерия Л.А., Самуилов Д.Ш., Шведунова В.Н. и др.
Маркеры воспалительного ответа после радикальной коррекции
врожденных пороков сердца в условиях искусственного кровооброщения // Груд. и серд.-сосуд. хир. 2003. No 3. С. 27-35.
2. Матвеев Ю.Г., Наджар М.Х. Редкобородая А.А. и др.
Влияние биосовместимости перфузнонного контура на биохимические критерии оценки системного воспалительного
ответа // Вестн. трансплантол. и искусственных органов. 2006.
No 2. С. 44-47.
3. Day J.R.S., Taylor K.M. The systemic inflammatory response
syndrome and cardiopulmonary bypass // Int. J. Surg. 2005. Vol. 3,
N 2. P. 129-140.
4. Diegeler A., Doll N., Rauch T. et al. Humoral immune response
during coronary artery bypass grafting: A comparison of limited
approach, "off-pump" technique, and conventional cardiopulmonary
bypass // Circulation. 2000. Vol. 102, N 19. P. 95-100.
5. Holmes IV J.H. et al. Magnitude of the inflammatory
response to cardiopulmonary bypass and its relation to adverse
clinical outcomes // Inflamm. Res. 2002. Vol. 51, N 12. P. 579-586.
6. Бабаев М.А. Синдром полиорганной недостаточности после сердечно-сосудистых операций в условиях искусственного
кровообращения: дис. ... канд. д-ра мед. наук. М., 2011.
7. Larmann J., Theilmeier G. Inflammatory response to cardiac
surgery: cardiopulmonary bypass versus non-cardiopulmonary
bypass surgery // Best Pract. Res. Clin. Anaesthesiol. 2004. Vol. 18,
N 3. P. 425-438.
8. Matata B.M., Sosnowski A.W., Galinanes M. Off-pump
bypass graft operation significantly reduces oxidative stress and
inflammation // Ann. Thorac. Surg. 2000. Vol. 69, N 3. P. 785-791.
9. Mu Y.L. et al. Method of anesthesia and perioperative
management for off-pump coronary artery bypass grafting //
Chinese. 2008. Vol. 20, N 4. P. 207-209.
10. Nesher N. et al. Higher levels of serum cytokines and
myocardial tissue markers during onpump versus off-pump
coronary artery bypass surgery // J. Card. Surg. 2006. Vol. 21.
P. 395-402.
11. Бабаев М.А., Еременко А.А., Минболатова Н.М., Дземешкевич С.Л. Синдром полиорганной недостаточности
у больных после операций в условиях искусственного кровообращения // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2013. No 2.
С. 119-123.
12. Coronary scoring and inflammatory markers in coronary
artery disease patients // Clin. Chim. Acta. 2005. Vol. 355, suppl.
P.S85.
13. Goetze J.P., Christoffersen C., Perko M. et al. Increased
cardiac BNP expression associated with myocardial ischemia //
FASEB J. Express Article. 2003. Vol. 17, N 9. P. 1105-1107.
14. Raja S.G., Berg G.A. Impact of off-pump coronary artery
bypass surgery on systemic inflammation: current best available
evidence // J. Cardiol. Surg. 2007. Vol. 22, N 5. P. 445-455.
15. McGuinness J., Bouchier-Hayes D., Redmond J.M. Understanding the inflammatory response to cardiac surgery // Surgeon.
2008. Vol. 6, N 3. P. 162-171.
16. Parolari A. et al. Systemic inflammation after on-pump and
off-pump coronary bypass surgery: a one-month follow-up // Ann.
Thorac. Surg. 2007. Vol. 84. P. 823-828.
17. Warren O.J. et al. The inflammatory response to
cardiopulmonary bypass: part 2 - anti-inflammatory therapeutic
strategies // J. Cardiothorac. Vasc. Anesth. 2009. Vol. 23, N 3.
P. 384-393.