RU2651364C1 - Method for evaluating the state of myocardium in cardiosurgical interventions under conditions of cardioplegic protection - Google Patents
Method for evaluating the state of myocardium in cardiosurgical interventions under conditions of cardioplegic protection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651364C1 RU2651364C1 RU2017115636A RU2017115636A RU2651364C1 RU 2651364 C1 RU2651364 C1 RU 2651364C1 RU 2017115636 A RU2017115636 A RU 2017115636A RU 2017115636 A RU2017115636 A RU 2017115636A RU 2651364 C1 RU2651364 C1 RU 2651364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- left ventricle
- myocardium
- level
- reperfusion
- myocardial
- Prior art date
Links
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000004224 protection Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000001101 cardioplegic effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 210000005240 left ventricle Anatomy 0.000 claims abstract description 21
- 230000010410 reperfusion Effects 0.000 claims abstract description 20
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 15
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 3
- BAWFJGJZGIEFAR-DQQFMEOOSA-N [[(2r,3s,4r,5r)-5-(6-aminopurin-9-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] [(2s,3r,4s,5s)-5-(3-carbamoylpyridin-1-ium-1-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl phosphate Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](COP([O-])(=O)O[P@@](O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 BAWFJGJZGIEFAR-DQQFMEOOSA-N 0.000 claims abstract 3
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 claims description 26
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 claims description 11
- BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N nicotinamide-adenine dinucleotide Chemical compound C1=CCC(C(=O)N)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O2)N2C3=NC=NC(N)=C3N=C2)O)O1 BOPGDPNILDQYTO-NNYOXOHSSA-N 0.000 claims description 10
- 230000003680 myocardial damage Effects 0.000 claims description 9
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 claims description 7
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 206010063837 Reperfusion injury Diseases 0.000 description 10
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 8
- 210000004413 cardiac myocyte Anatomy 0.000 description 8
- 238000007675 cardiac surgery Methods 0.000 description 7
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 7
- BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N NAD zwitterion Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 229950006238 nadide Drugs 0.000 description 6
- 208000031225 myocardial ischemia Diseases 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 210000000709 aorta Anatomy 0.000 description 4
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 4
- 208000010496 Heart Arrest Diseases 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 3
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 description 3
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 2
- 206010007556 Cardiac failure acute Diseases 0.000 description 2
- 206010058558 Hypoperfusion Diseases 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 2
- PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N Isoflurane Chemical compound FC(F)OC(Cl)C(F)(F)F PIWKPBJCKXDKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSMYVTOQOOLQHP-UHFFFAOYSA-N Malondialdehyde Chemical compound O=CCC=O WSMYVTOQOOLQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100030856 Myoglobin Human genes 0.000 description 2
- 108010062374 Myoglobin Proteins 0.000 description 2
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 2
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008148 cardioplegic solution Substances 0.000 description 2
- 230000005961 cardioprotection Effects 0.000 description 2
- 230000002612 cardiopulmonary effect Effects 0.000 description 2
- 238000013130 cardiovascular surgery Methods 0.000 description 2
- 230000008828 contractile function Effects 0.000 description 2
- 210000003748 coronary sinus Anatomy 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 2
- 230000034994 death Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 229960002725 isoflurane Drugs 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 210000001700 mitochondrial membrane Anatomy 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 2
- 208000037891 myocardial injury Diseases 0.000 description 2
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000000250 revascularization Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 2
- 208000010444 Acidosis Diseases 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000002330 Congenital Heart Defects Diseases 0.000 description 1
- 206010052895 Coronary artery insufficiency Diseases 0.000 description 1
- 102000004420 Creatine Kinase Human genes 0.000 description 1
- 108010042126 Creatine kinase Proteins 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 206010016803 Fluid overload Diseases 0.000 description 1
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 208000009378 Low Cardiac Output Diseases 0.000 description 1
- 206010024899 Low cardiac output syndrome Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 206010062575 Muscle contracture Diseases 0.000 description 1
- 206010064966 Myocardial oedema Diseases 0.000 description 1
- 208000007201 Myocardial reperfusion injury Diseases 0.000 description 1
- 108010007843 NADH oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102000008299 Nitric Oxide Synthase Human genes 0.000 description 1
- 108010021487 Nitric Oxide Synthase Proteins 0.000 description 1
- 102100029438 Nitric oxide synthase, inducible Human genes 0.000 description 1
- 101710089543 Nitric oxide synthase, inducible Proteins 0.000 description 1
- 208000032026 No-Reflow Phenomenon Diseases 0.000 description 1
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 1
- 206010051077 Post procedural haemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 241000700157 Rattus norvegicus Species 0.000 description 1
- 206010058156 Reperfusion arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 238000003639 Student–Newman–Keuls (SNK) method Methods 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 108010093894 Xanthine oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102100033220 Xanthine oxidase Human genes 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007950 acidosis Effects 0.000 description 1
- 208000026545 acidosis disease Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010241 blood sampling Methods 0.000 description 1
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000004098 cellular respiration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 208000028831 congenital heart disease Diseases 0.000 description 1
- 230000009091 contractile dysfunction Effects 0.000 description 1
- 208000006111 contracture Diseases 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 description 1
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 210000001723 extracellular space Anatomy 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 210000002837 heart atrium Anatomy 0.000 description 1
- 210000005003 heart tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 208000013403 hyperactivity Diseases 0.000 description 1
- 230000002102 hyperpolarization Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 208000037906 ischaemic injury Diseases 0.000 description 1
- 238000003771 laboratory diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 231100000518 lethal Toxicity 0.000 description 1
- 230000001665 lethal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003859 lipid peroxidation Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229940118019 malondialdehyde Drugs 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 description 1
- 230000002438 mitochondrial effect Effects 0.000 description 1
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 description 1
- 210000003365 myofibril Anatomy 0.000 description 1
- 230000001338 necrotic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000440 neutrophil Anatomy 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000010627 oxidative phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- CMFNMSMUKZHDEY-UHFFFAOYSA-N peroxynitrous acid Chemical compound OON=O CMFNMSMUKZHDEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 1
- 230000006950 reactive oxygen species formation Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000004102 tricarboxylic acid cycle Effects 0.000 description 1
- 230000006492 vascular dysfunction Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Physiology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, в частности к анестезиологии, и реаниматологии, перфузиологии и сердечно-сосудистой хирургии и может быть использовано для определения ишемического и реперфузионного поражения миокарда при операциях на открытом сердца в условиях кардиопротекции.The invention relates to medicine, in particular to anesthesiology, and resuscitation, perfusion and cardiovascular surgery and can be used to determine ischemic and reperfusion damage to the myocardium during open heart surgery under conditions of cardioprotection.
Золотым стандартом лечения пациентов с ИБС является операция прямой реваскуляризации миокарда - коронарное шунтирование (КШ), потребность в которой оценивается как 300 операций на 1 миллион населения ежегодно (Ардашев В.Н и др., 1998; Белякин С.А. и др., 2003.; Булавин В.В. и др., 1990, Бокерия Л.А. и соавторы, 2013). Несмотря на современные достижения кардиохирургии данные операции требуют использования искусственного кровообращения (ИК) и защиты миокарда на фоне пережатия аорты и кардиоплегического (защищенного) ареста (остановки) сердца, а возникающие в таких условиях ишемические и реперфузионные повреждения миокарда остаются ведущими причинами развития острой сердечной недостаточности в раннем госпитальном периоде (Wijns W. et al., 2010).The gold standard in the treatment of patients with coronary artery disease is the operation of direct myocardial revascularization - coronary artery bypass grafting (CABG), the need for which is estimated as 300 operations per 1 million population annually (Ardashev V.N. et al., 1998; Belyakin S.A. et al., 2003 .; Bulavin V.V. et al., 1990, Boqueria L.A. et al., 2013). Despite the modern achievements of cardiac surgery, these operations require the use of cardiopulmonary bypass (IR) and myocardial protection against aortic clamping and cardioplegic (protected) cardiac arrest (cardiac arrest), and ischemic and reperfusion myocardial injuries arising under such conditions remain the leading causes of acute heart failure in early hospital period (Wijns W. et al., 2010).
Дефицит кровотока вследствие гипоксии циркуляторного и гемического генеза замедляет скорость окислительных процессов в кардиомиоцитах и трансформирует внутриклеточное дыхание с аэробного пути на анаэробный. При недостаточном обеспечении миокарда кислородом и питательными веществами каскад биохимических реакций направлен на сдвиг соотношения НАДН/НАД+ с превалированием левой части, что в свою очередь приводит к блокировке реакций цикла трикарбоновых кислот в матриксе митохондрий. В итоге истощаются запасы АТФ и новые молекулы не синтезируются. Стремительно снижается скорость β-окисления и работа транспортных систем, изменяется поляризация мембран, отражающаяся в трансминерализации клеток, отмечается сдвиг рН в кислую (лактат-ацидоз) сторону, что становится главным фактором в образовании активных форм кислорода. Комплекс патологических изменений метаболизма кардиомиоцитов приводит к гибели клеток и тканей - некротическим зонам или зонам инфаркта [Лукьянова Л.Д., 2004; Siegel 1994; Афанасьев В.В., 2005].Blood flow deficiency due to circulatory and hemic hypoxia slows down the rate of oxidative processes in cardiomyocytes and transforms intracellular respiration from the aerobic to anaerobic pathways. With insufficient supply of oxygen and nutrients to the myocardium, the cascade of biochemical reactions is aimed at shifting the NADH / NAD + ratio with the prevalence of the left side, which in turn leads to blocking of the reactions of the tricarboxylic acid cycle in the mitochondrial matrix. As a result, ATP reserves are depleted and new molecules are not synthesized. The rate of β-oxidation and the work of transport systems are rapidly decreasing, the polarization of membranes, which is reflected in the transmineralization of cells, is changing, a pH shift to the acidic (lactate acidosis) side is noted, which becomes the main factor in the formation of reactive oxygen species. A complex of pathological changes in the metabolism of cardiomyocytes leads to the death of cells and tissues - necrotic zones or zones of heart attack [Lukyanova LD, 2004; Siegel 1994; Afanasyev V.V., 2005].
Прогрессирующие и необратимые ишемические повреждения миокарда могут быть остановлены незамедлительной реперфузией. Однако, помимо положительных эффектов, собственно реперфузия может приводить к миокардиальной, электрофизиологической и/или сосудистой дисфункции. Реперфузионные повреждения миокарда зачастую проявляются контрактильной дисфункцией («станнированный» или «оглушенный» миокард), повреждением сосудов микроциркуляторного русла и отсутствием восстановления кровотока на уровне тканей (феномен no-reflow), реперфузионными аритмиями и необратимым повреждением миокарда (lethal reperfusion injury).Progressive and irreversible ischemic damage to the myocardium can be stopped by immediate reperfusion. However, in addition to the positive effects, reperfusion itself can lead to myocardial, electrophysiological and / or vascular dysfunction. Myocardial reperfusion injuries are often manifested by contractile dysfunction (“stunned” or “stunned” myocardium), damage to the blood vessels of the microvasculature and lack of restoration of blood flow at the tissue level (no-reflow phenomenon), reperfusion arrhythmias and irreversible myocardial damage (lethal reperfusion injury).
Необходимость своевременного выявления ишемического и реперфузионного повреждения миокарда в клинической практике требует совершенствования методов их лабораторной диагностики. Имеющиеся на сегодняшний день биохимические способы тестирования ишемии миокарда (определение содержания миоглобина, активности МВ-фракции креатинфосфокиназы (КФК) и других ферментов в плазме крови) инерционны и дают положительные результаты лишь через несколько десятков минут или даже часов от начала клинической манифестации коронарной недостаточности.The need for timely detection of ischemic and reperfusion damage to the myocardium in clinical practice requires the improvement of methods for their laboratory diagnosis. Currently available biochemical methods for testing myocardial ischemia (determination of myoglobin content, activity of the creatine phosphokinase CF fraction and other enzymes in blood plasma) are inertial and give positive results only several tens of minutes or even hours after the onset of clinical manifestation of coronary insufficiency.
Известен способ оценки состояния миокарда при выполнении реконструктивных операций на крупных магистральных сосудах, основанный на оценке уровня миокардиального кровотока и анализе газового состава артериальной и венозной крови, оттекающей от сердца [Пат.2250081 Рос.Федерация, МПК А61В 17/00, А61В 5/02, А61В 5/145. Способ интраоперационной оценки эффективности кардиохирургической коррекции / Окунева Г.Н., Власов Ю.А., Булатецкая Л.М., Караськов А.М и пр.; патентообладатель ГУ Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения им. Аккад. Е.Н. Мешалкина МЗ РФ (RU) №2003113494/14, заявл. 07.05.03, опубл. 27.11.04, Бюл. №11. - 7 с.]. Способ включает регистрацию миокардиального кровотока перед кардиохирургическим вмешательством в разных точках эпикардиальной поверхности желудочков и предсердий при помощи лазер-доплеровского флоуметра (ЛДФ). Одновременно определяют артериовенозную разность содержания кислорода по миокарду и вычисляют величину потребления кислорода миокардом (ПО2миок), мл/(100 г/мин). После выполнения основного этапа кардиохирургической операции на работающем сердце производят повторные измерения субэпикардиального кровотока в заданных точках и анализ изменения газового состава в пробах крови, взятых из артерии и коронарного синуса сердца. Затем вновь определяют ПО2миок, которое отражает изменение состояния метаболизма сердца, обусловленное выполненным хирургическим вмешательством. При этом согласно способу величина потребления кислорода миокардом пропорциональна функциональной активности сердца, и если потребление кислорода миокардом после основного этапа реваскуляризации достоверно увеличилось, то делают вывод об устранении ишемии миокарда или ее существенном уменьшении, а если потребление кислорода миокардом после основного этапа операции не изменилось или уменьшилось, то делается вывод, что ишемия не устранена, а операция не эффективна.There is a method of assessing the state of the myocardium during reconstructive operations on large main vessels, based on the assessment of myocardial blood flow and analysis of the gas composition of arterial and venous blood flowing from the heart [Pat.2250081 Ros. Federation, IPC A61B 17/00, A61B 5/02 A61B 5/145. The method of intraoperative assessment of the effectiveness of cardiac surgery correction / Okuneva G.N., Vlasov Yu.A., Bulatetskaya L.M., Karaskov A.M., etc .; patent holder GU Novosibirsk Research Institute of Circulatory Pathology Akkad. E.N. Meshalkina Ministry of Health of the Russian Federation (RU) No. 2003113494/14, declared 05/07/03, publ. 11/27/04, Bull. No. 11. - 7 p.]. The method includes registration of myocardial blood flow before cardiac surgery at different points on the epicardial surface of the ventricles and atria using a laser-Doppler flowmeter (LDF). At the same time, the arteriovenous difference in the oxygen content of the myocardium is determined and the amount of oxygen consumption by the myocardium (PO 2 mioc ), ml / (100 g / min), is calculated. After the main stage of cardiac surgery is performed on a working heart, repeated measurements of the subepicardial blood flow at specified points and analysis of changes in gas composition in blood samples taken from the artery and coronary sinus of the heart are performed. Then again determine the software 2miok , which reflects the change in the state of heart metabolism due to the performed surgical intervention. Moreover, according to the method, the amount of oxygen consumption by the myocardium is proportional to the functional activity of the heart, and if the oxygen consumption of the myocardium after the main stage of revascularization has significantly increased, then it is concluded that myocardial ischemia is eliminated or significantly reduced, and if the oxygen consumption of the myocardium after the main stage of the operation has not changed or decreased , it is concluded that ischemia is not eliminated, and the operation is not effective.
Недостатком способа является то, что он применим для оценки ишемии миокарда при проведении операций на работающем сердце, а использование метода ЛДФ для оценки микроциркуляции на фоне реперфузии может быть неэффективно при развитии феномена «nо-reflow» и «slow-reflow». Кроме того, постановка катетера в коронарный синус для забора крови опасна с позиции травмы синуса, а оценка газового состава дает косвенный результат по метаболитам всей крови, оттекающей от миокарда.The disadvantage of this method is that it is applicable for assessing myocardial ischemia during operations on a working heart, and the use of the LDF method for assessing microcirculation during reperfusion can be ineffective in the development of the phenomenon of “no-reflow” and “slow-reflow”. In addition, the insertion of a catheter into the coronary sinus for blood sampling is dangerous from the perspective of a sinus injury, and the evaluation of the gas composition gives an indirect result on the metabolites of all blood flowing from the myocardium.
Известен способ оценки повреждения миокарда при проведении операции на открытом сердце пациента при помощи биоимпедансометрии [Пат. 2444285 Рос. Федерация, МПК А61В 5/0402, А61В 17/00. Способ оценки состояния миокарда при проведении операции на открытом сердце / Бокерия Л.А., Муратов P.M., Мовсесян P.P., Бледжянц Г.А.; патентообладатель Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева (RU) №2010118280/14, заявл. 07.05.10, опубл. 20.11.11., Бюл. №32. - 6 с.]. Увеличение осмолярности кардиомиоцитов вследствие накопления в них ионов натрия, кальция, мелкодисперсных органических соединений, гипергидратации, повышения проницаемости и снижения механической прочности клеточных мембран может приводить к их перерастяжению, разрыву и гибели. Поэтому в качестве основного показателя ишемических и реперфузионных повреждений миокарда оценивают состояние внеклеточного пространства миокарда и наличие внутриклеточного отека кардиомиоцитов во время оперативного вмешательства. Для этого устанавливают датчик, имеющий не менее двух электродов, обеспечивая максимальный охват исследуемого участка миокарда, и проводят измерение электрического импеданса на низкой (Zнч) от 5 до 20 кГц и высокой (Zвч) от 100 до 500 кГц частотах. Измерения выполняют перед началом искусственного кровообращения, регистрируя исходную величину сигнала, после пережатия аорты и введения кардиоплегического раствора в коронарное русло и после снятия зажима с аорты и восстановления коронарного кровотока, регистрируя текущие величины импеданса. Если после пережатия аорты снижается текущая величина Zвч, то это означает, что нарастает внутриклеточный отек миокарда на фоне ишемического повреждения кардиомиоцитов, и при текущей величине Zвч на 25% и более ниже исходной величины оценивают защиту миокарда как недостаточную. Если после снятия зажима с аорты и восстановления коронарного кровотока текущая величина Zвч снижается ниже исходной величины, то это означает наличие отека кардиомиоцитов на фоне реперфузионного повреждения миокарда, и при снижении текущей величины Zвч на 85% и более ниже исходной величины оценивают защиту миокарда как неадекватную и предпринимают действия по лечению послеоперационной острой сердечной недостаточности пациента.A known method of assessing myocardial damage during surgery on the patient’s open heart using bioimpedansometry [Pat. 2444285 Ros. Federation, IPC А61В 5/0402, А61В 17/00. A method for assessing the state of the myocardium during open heart surgery / Bokeria L.A., Muratov PM, Movsesyan PP, Bledzhyants G.A .; patent holder Institution of the Russian Academy of Medical Sciences Scientific Center for Cardiovascular Surgery named after A.N. Bakuleva (RU) No.2011818280 / 14, declared 05/07/10, publ. 11/20/11., Bull. Number 32. - 6 p.]. An increase in the osmolarity of cardiomyocytes due to the accumulation of sodium, calcium ions, finely dispersed organic compounds, hyperhydration, increased permeability and decreased mechanical strength of cell membranes can lead to their overstretching, rupture and death. Therefore, as the main indicator of ischemic and reperfusion damage to the myocardium, the state of the extracellular space of the myocardium and the presence of intracellular edema of cardiomyocytes during surgery are evaluated. To establish this sensor having at least two electrodes for maximum coverage of the investigated myocardial portion, and measurement is performed at a low electrical impedance (Z LF) of 5 to 20 kHz and high (Z HF) from 100 to 500 kHz frequencies. Measurements are performed before the start of cardiopulmonary bypass, recording the initial value of the signal, after squeezing the aorta and introducing a cardioplegic solution into the coronary bed and after removing the clamp from the aorta and restoring coronary blood flow, recording the current impedance values. If, after clamping the aorta, the current value of Z hf decreases, then this means that intracellular myocardial edema is increasing against the background of ischemic damage to cardiomyocytes, and with the current value of Z hf 25% or more lower than the initial value, myocardial protection is assessed as insufficient. If, after removing the clamp from the aorta and restoring coronary blood flow, the current value of Z hf decreases below the initial value, this means the presence of edema of cardiomyocytes against the background of reperfusion damage to the myocardium, and when the current value of Z hf decreases by 85% or more below the initial value, myocardial protection is evaluated as inadequate and actions are being taken to treat postoperative acute heart failure of the patient.
Недостатком способа является невозможность оценки метаболической активности миокардиоцитов и инвазивный характер установки электродов, которые подшивают к миокарду, что увеличивает риск послеоперационных кровотечений и нарушений ритма сердца.The disadvantage of this method is the inability to assess the metabolic activity of myocardiocytes and the invasive nature of the installation of electrodes that are sutured to the myocardium, which increases the risk of postoperative bleeding and cardiac arrhythmias.
Известен способ интраоперационной оценки повреждения миокарда при кардиохирургических вмешательствах, основанный на определении ультраструктуры кардиомиоцитов с использованием электронной микроскопии [Пат. 2435526 Рос. Федерация МПК 61В 17/00. Способ интраоперационной оценки эффективности защиты миокарда при коррекции врожденных пороков сердца / Углова Е.В., Ларионов П.М., Караськов A.M., Ломиворотов В.Н., и др.; патентообладатель Федеральное государственное учреждение «Новосибирский научно-Исследовательский институт патологии кровообращения имени Е.Н. Мешалкина Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи (RU) №2009127993/15, заявл. 20.07.09, опубл. 27.01.11., Бюл. №3. - 10 с.]. Для этого производят забор биоптата сердечной ткани и осуществляют анализ степени повреждения ДНК кардиоцитов на аноксическом и реперфузионном этапах операции, измеряя интенсивность флуоресценции ДНК и показатель процентного соотношения фрагментированной ДНК в ядре и в цитоплазме кардиоцитов. Снижение средних значений интенсивности флюоресценции показывает нарастание гипоксии в миокарде. Одновременное снижение интенсивности флуоресценции и значение показателя процентного соотношения фрагментированной ДНК в ядре и в цитоплазме, приближенное к 1:1, свидетельствуют об интраоперационном повреждении миокарда.A known method of intraoperative assessment of myocardial damage during cardiac surgery, based on the determination of the ultrastructure of cardiomyocytes using electron microscopy [Pat. 2435526 ROS. Federation of IPC 61B 17/00. The method of intraoperative assessment of the effectiveness of myocardial protection in the correction of congenital heart defects / Uglova E.V., Larionov P.M., Karaskov A.M., Lomivorotov V.N., and others; patent holder Federal State Institution “Novosibirsk Research Institute of Circulatory Pathology named after E.N. Meshalkin Federal Agency for High-Tech Medical Care (RU) No. 2009127993/15, decl. 07/20/09, publ. 01/27/11., Bull. Number 3. - 10 p.]. To do this, a biopsy sample of the heart tissue is collected and the degree of damage to the DNA of cardiocytes at the anoxic and reperfusion stages of the operation is analyzed, measuring the intensity of DNA fluorescence and the percentage of fragmented DNA in the nucleus and in the cytoplasm of cardiocytes. A decrease in the average fluorescence intensity indicates an increase in hypoxia in the myocardium. A simultaneous decrease in the fluorescence intensity and the value of the percentage ratio of fragmented DNA in the nucleus and in the cytoplasm, close to 1: 1, indicate intraoperative myocardial damage.
Недостатком способа является отсутствие диагностики в режиме реального времени и потребность в гистологической подготовке микропрепарата, что затрудняет немедленное использование полученных результатов диагностики в выборе медикаментозной тактики защиты миокарда.The disadvantage of this method is the lack of real-time diagnostics and the need for histological preparation of a micropreparation, which complicates the immediate use of the obtained diagnostic results in the choice of medical tactics for myocardial protection.
Наиболее близким к заявляемому является способ интраоперационного мониторинга ишемического повреждения миокарда в условиях кардиоплегии при помощи флуоресцентной спектроскопии [Салмин, В.В. Использование флуоресцентной спектроскопии для оценки ишемического поражения миокарда / Салмин В.В., Салмина А.Б., Фурсов А.А., Фролова О.В., и пр. // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. - 2011. - N 2: т 2. - с 142-157]. Способ включает анализ спектров лазер-индуцированной флуоресценции НАДН, зафиксированных на ишемизированном миокарде крыс при кардиоплегической защите, анализ суммарной НАД(Ф)Н- оксидазной активности, оценку концентрации лактата и малонового альдегида в гомогенате ткани миокарда.Closest to the claimed is a method of intraoperative monitoring of ischemic myocardial damage in conditions of cardioplegia using fluorescence spectroscopy [Salmin, V.V. The use of fluorescence spectroscopy to assess ischemic myocardial damage / Salmin V.V., Salmina A.B., Fursov A.A., Frolova O.V., etc. // Journal of the Siberian Federal University. Biology. - 2011. - N 2: t 2. - from 142-157]. The method includes analysis of the laser-induced fluorescence spectra of NADH recorded on ischemic rat myocardium with cardioplegic protection, analysis of the total NAD (F) H-oxidase activity, estimation of the concentration of lactate and malonic aldehyde in the homogenate of myocardial tissue.
Учитывая возможное совпадение пиков люминесценции НАДН с максимумом поглощения гемопротеидов (гемоглобин, миоглобин и др.), вводили комплексный параметр - индекс жизнеспособности (ηVIA), которыйGiven the possible coincidence of the luminescence peaks of NADH with the maximum absorption of hemoproteins (hemoglobin, myoglobin, etc.), a complex parameter was introduced - the viability index (η VIA ), which
определяли как отношение максимального показателя отрицательной динамики интенсивности флуоресценции к максимальному показателюwas determined as the ratio of the maximum indicator of the negative dynamics of fluorescence intensity to the maximum indicator
положительной динамики флуоресценции,
Недостатком способа является необходимость гомогенизации миокарда и использование «разрушающего контроля», что затрудняет применение данного метода в качестве мониторинга применительно к клинической практике. Кроме того способ не позволяет оценить реперфузионное поражение миокарда, которые являются компонентом формирования послеоперационного синдрома малого сердечного выброса.The disadvantage of this method is the need for homogenization of the myocardium and the use of "destructive control", which complicates the use of this method as a monitoring in relation to clinical practice. In addition, the method does not allow to evaluate reperfusion injury of the myocardium, which are a component of the formation of postoperative low cardiac output syndrome.
Техническим результатом предложенного изобретения является раннее выявление повреждений миокарда ишемического и реперфузионного характера при выполнении кардихирургических вмешательствах на открытом сердце в условиях кардиоплегической защиты.The technical result of the proposed invention is the early detection of myocardial injuries of ischemic and reperfusion nature when performing cardiac surgery on an open heart under conditions of cardioplegic protection.
Технический результат достигается за счет того, что оценку состояния миокарда определяют на основании измерения гемодинамических показателей сократимости сердца, интенсивности флуоресценции пиридиновых нуклеотидов и продуктов свободно-радикального окисления липидов, измеренных в перфузионной жидкости, оттекающей от сердца, оцененных после восстановления кровоснабжения миокарда.The technical result is achieved due to the fact that the assessment of the state of the myocardium is determined based on the measurement of hemodynamic indicators of contractility of the heart, the fluorescence intensity of the pyridine nucleotides and products of free radical oxidation of lipids, measured in perfusion fluid flowing from the heart, evaluated after restoration of myocardial blood supply.
Предложенный способ основан на данных исследования, выполненного в ФГБНУ «НИИ КПССЗ» г. Кемерово, на изолированных сердцах половозрелых крыс-самцов линии Wistar массой 300±50 г (n=18). Содержание, кормление, уход и выведение с последующей утилизацией лабораторных животных проводили в соответствии с правилами Европейской конвенции (Страсбург, 1986).The proposed method is based on data from a study performed at the Federal State Budget Scientific Institution Scientific Research Institute of the CPSU Kemerovo on isolated hearts of sexually mature male Wistar rats weighing 300 ± 50 g (n = 18). The keeping, feeding, care and removal with the subsequent disposal of laboratory animals was carried out in accordance with the rules of the European Convention (Strasbourg, 1986).
Подготовку изолированных сердец осуществляли по методике Лангендорфа с использованием перфузионного раствора Кребса-Хензеляйта. После чего выполняли протокол перфузии изолированных сердец, включающий следующие этапы:The preparation of isolated hearts was carried out according to the Langendorff technique using a Krebs-Henselyte perfusion solution. After that, the perfusion protocol of isolated hearts was performed, including the following steps:
I - перфузия раствором Кребса-Хензеляйта в течение 20 мин;I - perfusion with Krebs-Henselyait solution for 20 min;
II - гипоперфузия при скорости подачи раствора 20 мл/ч, охлажденного до +4°С кардиоплегическим раствором «Кустодиол» в течение 8 мин;II - hypoperfusion at a feed rate of a solution of 20 ml / h, cooled to + 4 ° C with Kustodiol cardioplegic solution for 8 minutes;
III - глобальная кардиоплегическая ишемия - 240 мин;III - global cardioplegic ischemia - 240 min;
IV - реперфузия раствором Кребса-Хензеляйта в течение 20 минут.IV - reperfusion with a Krebs-Henselyait solution for 20 minutes.
На каждом этапе протокола проводили оценку состояния миокарда с анализом сократительной функции миокарда, интенсивности флуоресценции НАДН и оценкой биохимических параметров оксидативного стресса. С учетом сократимости миокарда, полученные экспериментальные данные были ретроспективно разделены на две группы:At each stage of the protocol, myocardial status was assessed with analysis of myocardial contractile function, NADH fluorescence intensity and assessment of biochemical parameters of oxidative stress. Given myocardial contractility, the experimental data obtained were retrospectively divided into two groups:
- изолированные сердца с сохранением сократимости на 20 минуте реперфузии (n=10),- isolated hearts while maintaining contractility at the 20th minute of reperfusion (n = 10),
- изолированные сердца с достоверным ухудшением сократимости на 20 минуте реперфузии (n=8).- isolated hearts with a significant deterioration in contractility at the 20th minute of reperfusion (n = 8).
Полученные данные представлены по анализируемым параметрам в контрольные точки с учетом ретроспективного разделения препаратов изолированных сердец на группы.The data obtained are presented by the analyzed parameters at control points, taking into account the retrospective separation of the preparations of isolated hearts into groups.
Статистическую обработку данных осуществляли с помощью программы Statistica 6,0. Достоверность различий определяли на основании непараметрического критерия Манна-Уитни для несвязных пар. Использовали общепринятые параметрические методы статистического анализа (Newman Keuls тест), данные были представлены в виде медианы [25; 75 перцентилей]. Уровень статистической значимости учитывался при р<0,05.Statistical data processing was performed using the Statistica 6.0 program. The significance of differences was determined based on the nonparametric Mann-Whitney criterion for disconnected pairs. Used generally accepted parametric methods of statistical analysis (Newman Keuls test), the data were presented as a median [25; 75 percentiles]. The level of statistical significance was taken into account at p <0.05.
Анализ сократительной функции миокарда осуществляли при помощи аппарата для физиологических исследований МР36 компании Biopac Systems, Inc (California, USA), при измерении следующих параметров: давление, развиваемое левым желудочком (ДР ЛЖ), среднее давление в левом желудочке (СД ЛЖ), конечно-диастолическое давление в левом желудочке (КДД) (таблица 1).The analysis of myocardial contractile function was carried out using an apparatus for physiological studies of MR36 of Biopac Systems, Inc. (California, USA), when measuring the following parameters: pressure developed by the left ventricle (LV DR), average pressure in the left ventricle (LV LV), of course diastolic pressure in the left ventricle (CDD) (table 1).
Примечание: ДР ЛЖ - давление, развиваемое левым желудочком, СД ЛЖ - систолическое давление левого желудочка, КДД - конечно-диастолическое давление левого желудочка, p1 - достоверность между контролем и данными по этапам для первой групп, р2 - достоверность между контролем и данными по этапам для второй группы, p3 - достоверность между группами на этапах исследования.Note: LV DR - pressure developed by the left ventricle, LV diabetes - systolic pressure of the left ventricle, KDD - end-diastolic pressure of the left ventricle, p1 - reliability between the control and data from the stages for the first group, p2 - reliability between the control and data from the stages for the second group, p3 is the reliability between groups at the stages of the study.
Исходные показатели ДР ЛЖ в группах не отличались от контрольных показателей и при межгрупповом сравнении, что свидетельствует о сопоставимости исходного состояния сердца и адекватности выделения препарата изолированного органа. В ходе гипоперфузии наблюдали закономерное снижение сократимости по показателям ДРЛЖ, СДЛЖ и КДД.The initial indicators of LV DR in the groups did not differ from the control indicators during the intergroup comparison, which indicates the comparability of the initial state of the heart and the adequacy of the isolation of the drug of an isolated organ. During hypoperfusion, a regular decrease in contractility was observed in terms of LVD, SDL, and KDD.
После восстановления кровотока в первые минуты реперфузии в группе с ухудшенной сократимостью миокарда наблюдали снижение ДР ЛЖ и CP ЛЖ, что свидетельствовало о плохой контрактильности вследствие повреждения миокарда при ишемии и реперфузии и, вероятно, о индивидуально обусловленной неэффективности кардиоплегической защиты (феномен «невосстановленного кровотока», индивидуальные особенности анатомии коронарного русла). Параллельно со снижением изгоняющего давления ЛЖ отметили в группе с плохим сокращением миокарда рост КДД, что приводит к ухудшению коронарного перфузионного давления и к ухудшению коронарной перфузии, вторичной ишемии миокарда и росту вклада анаэробного метаболизма.After the restoration of blood flow in the first minutes of reperfusion in the group with impaired myocardial contractility, a decrease in LV DR and LV CP was observed, which indicated poor contractility due to myocardial damage during ischemia and reperfusion and, probably, individually caused cardioplegic defense inefficiency (the phenomenon of “unrepaired blood flow”, individual features of the anatomy of the coronary bed). In parallel with a decrease in LV expulsion pressure, an increase in CDD was noted in the group with a poor myocardial contraction, which leads to a deterioration in coronary perfusion pressure and to a deterioration in coronary perfusion, secondary myocardial ischemia, and an increase in the contribution of anaerobic metabolism.
Регистрацию динамики флуоресценции одного из основных участников метаболизма миокарда никотинамидадениндинуклеотида (НАДН) осуществляли при помощи комплекса многофункциональной лазерной диагностики «ЛАКК-М» (НИИ «Лазма», Россия). При возбуждении ткани миокарда через оптоволоконный зонд на длине волны 365 нм спектроанализатор принимал рассеянное флуоресцентное излучение. Изменение интенсивности флуоресценции, на основании общеинтегрального сигнала, регистрировали в виде графика, отражающего зависимость интенсивности испускаемого излучения от его длины волны. При помощи программного обеспечения «ЛАКК-М» автоматически рассчитывался коэффициент флуоресценции (Kf) (таблица 2).Fluorescence dynamics of one of the main participants in the myocardial metabolism of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) was recorded using the LACK-M multifunctional laser diagnostic complex (Research Institute Lazma, Russia). Upon excitation of myocardial tissue through a fiber optic probe at a wavelength of 365 nm, the spectrum analyzer received scattered fluorescence radiation. The change in the fluorescence intensity, based on the general integrated signal, was recorded in the form of a graph reflecting the dependence of the intensity of the emitted radiation on its wavelength. Using the LACC-M software, the fluorescence coefficient (Kf) was automatically calculated (table 2).
Примечание: Kf - коэффициент флуоресценции, p1 - достоверность между контролем и данными по этапам для первой групп, р2 - достоверность между контролем и данными по этапам для второй группы, р3 - достоверность между группами на этапах исследования.Note: Kf is the fluorescence coefficient, p1 is the reliability between the control and the data for the stages for the first group, p2 is the reliability between the control and the data for the stages for the second group, p3 is the reliability between the groups at the stages of the study.
Группа с плохим восстановлением миокарда демонстрировала снижение интенсивности флуоресценции на пятой минуте реперфузии, достоверно отличаясь от контроля и от аналогичного показателя в группе сравнения, что является признаком неэффективного клеточного дыхания в совокупности с накоплением лактата и оксида азота.The group with poor myocardial recovery showed a decrease in fluorescence intensity at the fifth minute of reperfusion, significantly differing from the control and from the same indicator in the comparison group, which is a sign of ineffective cellular respiration in combination with the accumulation of lactate and nitric oxide.
Известно, что потенциал митохондриальной мембраны контролирует генерацию свободных радикалов [Kristian et al., 1998]. В раннюю стадию реперфузии инициация оксидативного фосфорилирования, гиперактивности электронного транспорта и гиперполяризации мембраны митохондрий усиливает продукцию свободно-радикального окисления (СРО), что превосходит возможности инактивации последних существующих систем защиты от СРО [Ericinska et al., 1994]. Появление СРО в ходе ишемии и реперфузии возможно вследствие двух процессов: активности ксантин-оксидазной системы в эндотелиальных клетках и активности НАДН оксидазной системы в нейтрофилах [Sanderson et al., 2013].The mitochondrial membrane potential is known to control the generation of free radicals [Kristian et al., 1998]. In the early stage of reperfusion, the initiation of oxidative phosphorylation, hyperactivity of electron transport and hyperpolarization of the mitochondrial membrane enhances the production of free radical oxidation (CPO), which exceeds the ability to inactivate the latest existing systems of protection against CPO [Ericinska et al., 1994]. The appearance of CPO during ischemia and reperfusion is possible due to two processes: the activity of the xanthine oxidase system in endothelial cells and the activity of the NADH oxidase system in neutrophils [Sanderson et al., 2013].
В качестве наиболее информативного показателя оксидативного стресса, при помощи иммуноферментного анализа, оценивали уровень оксида азота, который или обладает защитной функцией, или же вызывает эффект повреждения в условиях ишемии и реперфузии, что зависит от того, какая именно из синтаз оксида азота активизируется. Считается, что в условиях кардиоплегического арреста активизируется именно индуцибельная синтаза NO, что в свою очередь ведет к генерации пероксинитритов, пероксидации липидов, усилению продукции свободных радикалов и потенциированию ишемически-реперфузионного повреждения [van den Heuvel et al., 2013].As the most informative indicator of oxidative stress, using an enzyme-linked immunosorbent assay, we evaluated the level of nitric oxide, which either has a protective function or causes the damage effect under conditions of ischemia and reperfusion, which depends on which nitric oxide synthase is activated. It is believed that under conditions of cardioplegic arrest, it is inducible NO synthase that is activated, which in turn leads to the generation of peroxynitrite, lipid peroxidation, increased production of free radicals and the potentiation of ischemic reperfusion injury [van den Heuvel et al., 2013].
Примечание: p1 - достоверность между контролем и данными по этапам для первой групп, р2 - достоверность между контролем и данными по этапам для второй группы, р3 - достоверность между группами на этапах исследования.Note: p1 is the reliability between the control and the data of the stages for the first group, p2 is the reliability between the control and the data of the stages for the second group, p3 is the reliability between the groups at the stages of the study.
Значимость вклада ишемического повреждения миокарда в группе с плохим восстановлением миокарда подтверждается увеличением лактата в данной группе, уровень достоверно отличался от аналогичных показателей группы с нормальным восстановлением, и накоплением метаболитов оксида азоты как показателя активности свободно-радикального окисления и подтверждения вклада реперфузионного повреждения в нарушение функции сократимости миокарда.The significance of the contribution of ischemic damage to the myocardium in the group with poor myocardial recovery is confirmed by an increase in lactate in this group, the level was significantly different from similar indicators of the group with normal recovery, and the accumulation of nitric oxide metabolites as an indicator of free radical oxidation activity and confirmation of the contribution of reperfusion damage to impaired contractility myocardium.
При сопоставлении полученных данных на основании контрольных показателей достоверно установлено, что в экспериментальной модели, максимально приближенной к реальной клинической ситуации (кардиохирургическое вмешательство с кардиоплегией и остановкой сердца), наиболее ранними критериями повреждения миокарда являются - снижение ДР ЛЖ менее 80 мм рт. ст., снижение СД левого желудочка менее 40 мм рт. ст., увеличение КДД более 9 мм рт. ст., увеличение уровня оксида азота более 20 мкмоль/л и лактата более 6 ммоль/л, а также снижение уровня коэффициента флуоресценции НАДН менее 0,4.When comparing the data obtained on the basis of control parameters, it was reliably established that in the experimental model that is as close as possible to the real clinical situation (cardiac surgery with cardioplegia and cardiac arrest), the earliest criteria for myocardial damage are a decrease in LV DR less than 80 mm Hg. Art., lowering the left ventricular diabetes less than 40 mm RT. Art., an increase in KDD more than 9 mm RT. century, an increase in the level of nitric oxide more than 20 μmol / l and lactate more than 6 mmol / l, as well as a decrease in the level of fluorescence coefficient NADH less than 0.4.
Пример 1. Крыса №1, линии Вистар, выделение изолированного сердца в условиях ингаляционного наркоза изофлюраном по методике Лангендорфа. Перфузия изолированного сердца выполнена с соблюдением протокола, полученные результаты представлены в таблице.Example 1. Rat No. 1, Wistar strain, isolation of an isolated heart under conditions of inhalation anesthesia with isoflurane according to the Langendorff technique. Perfusion of an isolated heart was performed in compliance with the protocol, the results are presented in the table.
Гемодинамика изолированного сердца крысы №1Hemodynamics of an isolated rat heart # 1
Примечание: ДР ЛЖ - давление, развиваемое левым желудочком, СД ЛЖ - систолическое давление левого желудочка, КДД - конечно-диастолическое давление левого желудочка, Kf - коэффициент флуоресценции.Note: LV DR - pressure developed by the left ventricle, LV diabetes - systolic pressure of the left ventricle, KDD - end-diastolic pressure of the left ventricle, Kf - fluorescence coefficient.
На двадцатой минуте сохраняется нормальный уровень производительности и сократимости сердца. Сердце крысы демонстрирует нормальный в сравнении с контрольными значениями показатель интенсивности флуоресценции, а уровни лактата и оксида азота в оттекающем перфузате не превышают контрольных значений на всех этапах исследования.At the twentieth minute, a normal level of productivity and contractility of the heart is maintained. The heart of the rat shows a normal indicator of fluorescence intensity in comparison with the control values, and the levels of lactate and nitric oxide in the flowing perfusate do not exceed the control values at all stages of the study.
Таким образом, при восстановлении спонтанного сокращения в начале реперфузии миокарда у изолированного сердца крысы отметили нормальную сократимость, подтвержденную сопоставимыми с контрольными значениями уровнем ДРЛЖ, СД ЛЖ и КДД.Thus, when the spontaneous contraction was restored at the beginning of myocardial reperfusion in an isolated rat heart, normal contractility was noted, which was confirmed by the levels of LVD, LV LV and CDD comparable with the control values.
Пример 2. Крыса №2, линии Вистар, выделение изолированного сердца в условиях ингаляционного наркоза изофлюраном по методике Лангендорфа. Протокол перфузии выполнен, результаты исследования оцениваемых параметров представлены в таблице.Example 2. Rat No. 2, Wistar strain, isolation of an isolated heart under conditions of inhalation anesthesia with isoflurane according to the Langendorff technique. The perfusion protocol has been performed, the results of the study of the evaluated parameters are presented in the table.
Данные гемодинамики изолированного сердца крысы №2The hemodynamic data of an isolated rat heart No. 2
Примечание: ДР ЛЖ - давление, развиваемое левым желудочком, СД ЛЖ - систолическое давление левого желудочка, КДД - конечно-диастолическое давление левого желудочка, Kf - коэффициент флуоресценции.Note: LV DR - pressure developed by the left ventricle, LV diabetes - systolic pressure of the left ventricle, KDD - end-diastolic pressure of the left ventricle, Kf - fluorescence coefficient.
При восстановлении спонтанного сокращения в начале реперфузии миокарда у изолированного сердца крысы №2 отметили сниженную сократимость, подтвержденную уровнем ДРЛЖ менее контрольных значений, снижением СД левого желудочка менее 40 мм рт. ст., увеличением КДД более 9 мм рт. ст., что сопровождалось увеличением уровня оксида азота и лактата выше контрольных значений и сниженными показателями коэффициента флуоресценции НАДН, что позволило констатировать наличие ишемического и реперфузионного поражения в условиях кардиопротекции.When spontaneous contraction was restored at the beginning of myocardial reperfusion in an isolated rat heart No. 2, reduced contractility was noted, confirmed by the level of LVDD less than control values, and a decrease in left ventricular diabetes less than 40 mm Hg. Art., an increase in KDD more than 9 mm RT. Art., which was accompanied by an increase in the level of nitric oxide and lactate above the control values and reduced indices of the fluorescence coefficient of NADH, which made it possible to ascertain the presence of ischemic and reperfusion injury in conditions of cardioprotection.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017115636A RU2651364C1 (en) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Method for evaluating the state of myocardium in cardiosurgical interventions under conditions of cardioplegic protection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017115636A RU2651364C1 (en) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Method for evaluating the state of myocardium in cardiosurgical interventions under conditions of cardioplegic protection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651364C1 true RU2651364C1 (en) | 2018-04-19 |
Family
ID=61976652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017115636A RU2651364C1 (en) | 2017-05-03 | 2017-05-03 | Method for evaluating the state of myocardium in cardiosurgical interventions under conditions of cardioplegic protection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651364C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014612C1 (en) * | 1989-12-19 | 1994-06-15 | Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения | Method of determination of myocardial oxygen insufficiency in operations on heart under hypothermia |
| US6900178B2 (en) * | 2000-09-12 | 2005-05-31 | University Of Kentucky Research Foundation | Protection against ischemia and reperfusion injury |
| RU2435526C2 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-10 | Федеральное государственное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" | Method of intra-operation estimation of myocardium protection efficiency during correction of congenital heart disease |
| RU2444285C2 (en) * | 2010-05-07 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН | Method of estimating state of myocardium during when carrying out operation on open heart |
-
2017
- 2017-05-03 RU RU2017115636A patent/RU2651364C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2014612C1 (en) * | 1989-12-19 | 1994-06-15 | Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения | Method of determination of myocardial oxygen insufficiency in operations on heart under hypothermia |
| US6900178B2 (en) * | 2000-09-12 | 2005-05-31 | University Of Kentucky Research Foundation | Protection against ischemia and reperfusion injury |
| RU2435526C2 (en) * | 2009-07-20 | 2011-12-10 | Федеральное государственное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н. Мешалкина Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" | Method of intra-operation estimation of myocardium protection efficiency during correction of congenital heart disease |
| RU2444285C2 (en) * | 2010-05-07 | 2012-03-10 | Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН | Method of estimating state of myocardium during when carrying out operation on open heart |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| DEARANI JA et al. Role of myocardial temperature measurement in monitoring the adequacy of myocardial protection during cardiac surgery. Ann. Thorac. Surg., 2001, 72, pp.2235-2243. * |
| БЛЕДЖЯНЦ Г.А. и др. Биоэлектрическая импедансометрия миокарда в оценке эффективности кардиоплегической защиты миокарда. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия, 2006, номер 5, с.16-27. * |
| БЛЕДЖЯНЦ Г.А. и др. Биоэлектрическая импедансометрия миокарда в оценке эффективности кардиоплегической защиты миокарда. Грудная и сердечно-сосудистая хирургия, 2006, номер 5, с.16-27. DEARANI JA et al. Role of myocardial temperature measurement in monitoring the adequacy of myocardial protection during cardiac surgery. Ann. Thorac. Surg., 2001, 72, pp.2235-2243. * |
| САЛМИН В.В. Использование флуоресцентной спектроскопии для оценки ишемического поражения миокарда. Журанал Сибирского федерального университета. Биология. 2011, номер 2, Том 2, с.142-157. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chamberlain et al. | Evaluation of the effectiveness of off-pump coronary artery bypass grafting in high-risk patients: an observational study | |
| Malik et al. | Myocardial injury in coronary artery bypass grafting: on-pump versus off-pump comparison by measuring heart-type fatty-acid-binding protein release | |
| Anderson et al. | Comparison of two strategies for myocardial management during coronary artery operations | |
| Hintz et al. | Tetramethylpyrazine elicits disparate responses in cardiac contraction and intracellular Ca2+ transients in isolated adult rat ventricular myocytes | |
| Gao et al. | Remote ischemic conditioning mediates cardio-protection after myocardial ischemia/reperfusion injury by reducing 4-HNE levels and regulating autophagy via the ALDH2/SIRT3/HIF1α signaling pathway | |
| Cipolla et al. | Endothelial function and adrenergic reactivity in human type-II diabetic resistance arteries | |
| RU2651364C1 (en) | Method for evaluating the state of myocardium in cardiosurgical interventions under conditions of cardioplegic protection | |
| Hu et al. | Ulinastatin improved cardiac dysfunction after cardiac arrest in New Zealand rabbits | |
| Perrotti et al. | Validation of a predictive scoring system for deep sternal wound infection after bilateral internal thoracic artery grafting in a cohort of French patients | |
| RU2336824C1 (en) | Method for forecasting of coronary shunts functioning of patients with ischemic heart trouble in combination with diabetes of 2 type in remote period after operation of aortocoronary shunting | |
| Othman et al. | Relation of angiography to hematological, hormonal and some biochemical variables in coronary artery bypass graft patients | |
| Yang et al. | Correlation of angiotensin converting enzyme gene polymorphism with perioperative myocardial protection under extracorporeal circulation | |
| RU2435526C2 (en) | Method of intra-operation estimation of myocardium protection efficiency during correction of congenital heart disease | |
| RU2657942C1 (en) | Method for predicting the risk of development of atrial fibrillation in women with coronary heart disease | |
| Çayır | The utility of mean platelet volume as a predictor of postoperative atrial fibrillation following coronary artery bypass grafting | |
| Kiseleva et al. | Biomarkers for Predicting the Recovery of Cardiac Activity in Patients Undergoing Coronary Artery Bypass Grafting | |
| Pendino et al. | Oxygen saturation and lactate concentration gradient from the right atrium to the pulmonary artery in the immediate postoperative following cardiac surgery with extracorporeal circulation | |
| Fayad et al. | The effect of cold crystalloid versus warm blood cardioplegia on the myocardium during coronary artery bypass grafting | |
| Vukicevic et al. | Research Article Oxidative Stress in Patients before and after On-Pump and Off-Pump Coronary Artery Bypass Grafting: Relationship with Syntax Score | |
| Rahman et al. | Preoperative High Sensitivity C-reactive Protein Level Predicts Early Outcome After Coronary Artery By-pass Surgery | |
| Behrmann et al. | Combined Right Ventricular Preload and Afterload Challenge Induces Contractile Dysfunction and Ventricular Arrhythmia in an Age-dependent Manner in Isolated Hearts of Dystrophin-deficient Mice | |
| Meeyos et al. | Protective effects of selective adenosine-triphosphate sensitive potassium channel modulators on endothelial cells against ischemia-reperfusion injury | |
| Gao et al. | Remote Postconditioning Cardio-protection After Myocardial Ischemia/reperfusion Injury by Eliminating 4-HNE and Regulating Autophagy Through ALDH2/SIRT3/HIF1α Signaling Pathway | |
| RU2542434C1 (en) | Method for prediction of degree of risk of haemolytic complications following coronary bypass surgery | |
| RU2648529C1 (en) | Estimation method of the efficiency of medical therapy in adult patients with acute heart failure after operations in bare heart, receiving treatment with the method of extracorporal membrane oxygenation |