RU2651364C1 - Способ оценки состояния миокарда при кардиохирургических вмешательствах в условиях кардиоплегической защиты - Google Patents

Info

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

2017-05-03

Links

• Espacenet
• Global Dossier
• Discuss

• 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

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.

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).

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].

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).

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.

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 (ПО_2миок), 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 ПО_2миок, 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.

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.

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 (Z_нч) от 5 до 20 кГц и высокой (Z_вч) 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 Z_вч, то это означает, что нарастает внутриклеточный отек миокарда на фоне ишемического повреждения кардиомиоцитов, и при текущей величине Z_вч на 25% и более ниже исходной величины оценивают защиту миокарда как недостаточную. Если после снятия зажима с аорты и восстановления коронарного кровотока текущая величина Z_вч снижается ниже исходной величины, то это означает наличие отека кардиомиоцитов на фоне реперфузионного повреждения миокарда, и при снижении текущей величины Z_вч на 85% и более ниже исходной величины оценивают защиту миокарда как неадекватную и предпринимают действия по лечению послеоперационной острой сердечной недостаточности пациента.

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.

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.

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.

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.

Учитывая возможное совпадение пиков люминесценции НАДН с максимумом поглощения гемопротеидов (гемоглобин, миоглобин и др.), вводили комплексный параметр - индекс жизнеспособности (η_VIA), который

определяли как отношение максимального показателя отрицательной динамики интенсивности флуоресценции к максимальному показателю

положительной динамики флуоресценции,

. При этом интенсивность флуоресценции I₃₉₀ нм, имеющая отрицательную динамику, оценивается как изменение концентрации окисленных гемопротеидов, а интенсивность флуоресценции I₄₉₀, имеющая положительную динамику изменения во время ишемии, интерпретировали как изменения концентрации НАДН. Одновременно выполняли оценку биохимических и морфологических критериев ишемии миокарда, таких как суммарная НАД(Ф)Н-оксидазная активность, концентрация лактата в гомогенате ткани миокарда и уровень малонового диальдегида. Полученные в ходе исследования результаты спектрального анализа были сопоставлены с данными морфологической картины и патобиохимических процессов в кардиомиоцитах при острой ишемии, а зарегистрированное изменение пула НАД(Ф)Н клеток явилось предшественноком развития необратимой контрактуры и лизиса миофибрилл, аккумуляции лактата и нарушения НАД(Ф)Н-оксидазной активности.

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.

Техническим результатом предложенного изобретения является раннее выявление повреждений миокарда ишемического и реперфузионного характера при выполнении кардихирургических вмешательствах на открытом сердце в условиях кардиоплегической защиты.

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.

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).

Подготовку изолированных сердец осуществляли по методике Лангендорфа с использованием перфузионного раствора Кребса-Хензеляйта. После чего выполняли протокол перфузии изолированных сердец, включающий следующие этапы:

I - перфузия раствором Кребса-Хензеляйта в течение 20 мин;

II - гипоперфузия при скорости подачи раствора 20 мл/ч, охлажденного до +4°С кардиоплегическим раствором «Кустодиол» в течение 8 мин;

III - глобальная кардиоплегическая ишемия - 240 мин;

IV - реперфузия раствором Кребса-Хензеляйта в течение 20 минут.

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:

- изолированные сердца с сохранением сократимости на 20 минуте реперфузии (n=10),

- изолированные сердца с достоверным ухудшением сократимости на 20 минуте реперфузии (n=8).

Полученные данные представлены по анализируемым параметрам в контрольные точки с учетом ретроспективного разделения препаратов изолированных сердец на группы.

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.

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).

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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].

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].

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.

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.

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.

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.

Гемодинамика изолированного сердца крысы №1

Примечание: ДР ЛЖ - давление, развиваемое левым желудочком, СД ЛЖ - систолическое давление левого желудочка, КДД - конечно-диастолическое давление левого желудочка, Kf - коэффициент флуоресценции.

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.

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.

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.

Данные гемодинамики изолированного сердца крысы №2

Примечание: ДР ЛЖ - давление, развиваемое левым желудочком, СД ЛЖ - систолическое давление левого желудочка, КДД - конечно-диастолическое давление левого желудочка, Kf - коэффициент флуоресценции.

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.