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.