Метаболизм миокарда при операциях в условиях параллельного искусственного кровообращения

Операция коронарного шунтирования (КШ) — одно из наиболее распространенных кардиохирургических вмешательств. В настоящее время КШ проводят с использованием искусственного кровообращения (ИК) с пережатием аорты и фармакохолодовой кардиоплегией (ФХК), а также в условиях параллельного ИК на работающем сердце. Несмотря на широкое внедрение КШ в повседневную практику, до сих пор ведутся дискуссии о преимуществах того или иного вида КШ, степени их влияния на гомеостаз организма в целом и на миокард в частности [6].

В многочисленных работах показано, что при ИК происходит активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) биомембран, где индуцирующую роль играют свободные радикалы кислорода. Продукты ПОЛ способны повреждать энергетический аппарат клетки, разобщать сопряженное с дыханием окислительное фосфорилирование, изменять активность мембраносвязанных ферментов, увеличивать проницаемость клеточных мембран, нарушать системы клеточной регуляции и клеточного деления, т.е. могут оказывать системное повреждающее воздействие на клетку [1, 4]. Однако вопрос о влиянии параллельного ИК при операциях КШ на метаболизм в миокарде остается открытым.

Цель настоящей работы — сравнение влияния ИК с ФХК и параллельного ИК на работающем сердце на метаболизм миокарда при операциях реваскуляризации миокарда.

Обследованы 24 пациента (средний возраст 60,9±10,2 года), которым были выполнены операции КШ в условиях ИК. В 1-ю группу вошли 10 больных, которым хирургическое вмешательство проводили с полным пережатием аорты и ФХК, во 2-ю группу — 14 с параллельным ИК на работающем сердце. Характеристика условий проведения операций приведена в таблице.

В артериальной крови и крови коронарного синуса определяли показатели кислотно-основного состояния, концентрацию молекул средней массы (МСМ, отн. ед.) и малонового диальдегида (МДА, нмоль/мл) [3, 5], уровень лактата (ммоль/л). Рассчитывали следующие показатели:

1. Утилизацию кислорода (в %) по формуле:

100% · [sО₂(артерия) — sО₂(коронарный синус) / sО₂(артерия)],

где sО₂ — степень насыщения гемоглобина кислородом;

2. Артериосинусную разницу (АСР) по МСМ, МДА и лактату.

Исследование проводили до начала ИК (этап 1), непосредственно сразу (этап 2), через 5 (этап 3) и 15 мин (этап 4) после пуска кровотока по шунтам.

Статистическую обработку данных осуществляли в программе Statistica 6.0. Использовали непараметрические методы вариационной статистики (критерий Манна—Уитни). Результаты считали статистически значимыми при р<0,05.

Как видно из таблицы, группы не различались между собой по длительности, температурному режиму перфузии и индексу реваскуляризации.

На этапе 1-й группы статистически значимо не различались между собой по АСР концентраций МСМ, МДА и лактата (рис. 1).

Динамика утилизации кислорода миокардом у пациентов 1-й и 2-й групп представлена на рис. 2.

Кислород в клетке утилизируется двумя путями — оксидазным и оксигеназным. В 1-м случае кислород восстанавливается до молекулы воды на дыхательных цепях митохондрий, во 2-м — образует свободные радикалы кислорода (СРК), которые чрезвычайно активны, способны повреждать клеточные структуры как непосредственно, так и опосредованно через активацию процессов ПОЛ. В ответ на любое экстремальное воздействие (например, хирургическое вмешательство) организм сначала реагирует увеличением интенсивности обмена веществ, способствующим адаптации к новым условиям. Если нагрузка превышает возможности защиты, то происходит срыв с развитием так называемого окислительного стресса. При невозможности организма нивелировать образовавшиеся СРК происходит окислительное повреждение органов и тканей [2, 10].

Обширное хирургическое вмешательство, при котором нарушаются нормальное потребление кислорода и образование энергии, обусловливает возникновение и развитие каскада патофизиологических реакций, основой которого является изменение процессов свободнорадикального окисления, т.е. происходит сдвиг динамического равновесия в сторону стимуляции образования СРК и накопления недоокисленных токсичных продуктов, способствующих усилению повреждающего действия [11].

Интенсификация свободнорадикальных процессов играет существенную роль в патогенезе внутриорганных повреждений при операциях в условиях ИК. В ходе хирургического вмешательства ткани подвергаются гипоксии и реоксигенации, что вызывает активацию процессов ПОЛ и изменение антиоксидантных свойств крови [12]. Вызываемые усиленной генерацией СРК окислительные повреждения мембран занимают важное место среди ишемических и реперфузионных осложнений, оказывают существенное влияние на исход операции и могут возникать как сразу после ИК, так и в раннем послеоперационном периоде [8]. Применение ФХК при операциях КШ направлено на подавление интенсивности аэробного обмена в миокарде с целью снижения негативных последствий избыточной генерации СКР [9, 13].

Несмотря на фармакохолодовую защиту миокарда, использование плегического раствора сопровождалось более выраженными нарушениями метаболических процессов в кардиомиоцитах, что отражалось на их способности утилизировать кислород после восстановления кровотока в коронарных сосудах. Усиление процессов анаэробного дыхания при данном виде операции результировалось в более высоких значениях показателей ПОЛ и уровня лактата в течение первых 15 мин после восстановления кровотока по шунтам.

Состав эндогенных молекул, относящихся к МСМ, до сих пор полностью не идентифицирован. Отличительной их особенностью является высокая биологическая активность, которая проявляется в разобщении процессов окисления и фосфорилирования, угнетающем воздействии на процессы биосинтеза белка, глобина, синтеза ДНК в эритробластах, в торможении утилизации глюкозы, гемолизе эритроцитов [3]. Увеличение содержания МСМ в коронарном русле могло быть вызвано попаданием в кровь продуктов распада тканей, поврежденных в период ишемии, а также повышением проницаемости мембран, возникающим при развитии реперфузионного синдрома, что наиболее было выражено у больных, которым операция КШ проводилась в условиях пережатия аорты и ФХК.

Динамика нарастания уровня МДА в нашем исследовании также зависела от того, использовалась ФХК или нет: при ее применении пик концентрации МДА приходился непосредственно на момент пуска кровотока и сохранялся на таком уровне последующие 5—10 мин. При операциях на работающем сердце и параллельном ИК не отмечалось значительного усиления синтеза МДА, а с пуском кровотока АСР по МДА даже уменьшалась [1]. Это свидетельствует об отсутствии нарушений и/или более быстром восстановлении аэробного метаболизма миокарда при выполнении данной методики КШ, что является позитивным показателем.

Таким образом, полученные данные могут свидетельствовать о том, что проведение операции КШ в условиях полного ИК в большей степени сопровождается нарушениями метаболизма в миокарде, несмотря на использование ФХК. Выполнение КШ в условиях параллельного ИК без пережатия аорты не приводит к значительной активации процессов ПОЛ в миокарде. Это также подтверждает установленный нами ранее факт, что при проведении операций на работающем сердце «хирургическая травма» миокарда менее выражена, что проявляется в меньшей выработке кардиоспецифических биомаркеров в раннем послеоперационном периоде у больных данной категории [7].