Несмотря на очевидный прогресс экстракорпоральных технологий в современной кардиохирургии, приходится констатировать, что развитие внутрисосудистого гемолиза при операциях на остановленном сердце до сих пор является неизбежным следствием применения аппарата искусственного кровообращения (ИК). В качестве основной причины интраоперационного лизиса эритроцитов рассматривается механическое повреждение форменных элементов крови, которое обусловлено турбулентностью ее потока, действием струйных сил, сил гидродинамического удара и поверхностного натяжения, влиянием повышенного давления в насосах аппарата ИК и отрицательного давления в коронарном отсосе [2, 14]. Величина этих гемодинамических показателей во многом определяется характеристиками экстракорпорального контура. Однако нами замечено, что степень послеоперационной гемоглобинемии разко варьирует у различных больных, оперированных с применением идентичного перфузиологического оборудования. Очевидно, помимо механической травмы эритроцитов большое значение имеют и другие факторы реализации их гибели во время ИК. Так, чужеродные поверхности экстракорпорального контура активируют систему комплемента и форменные элементы крови, в которых при этом усиливаются процессы свободнорадикального окисления [13]. Следует отметить, что именно перекисное окисление липидов (ПОЛ) и окислительная модификация белковых структур клеточных мембран являются универсальным механизмом снижения их барьерных свойств, инициирующим деструкцию клеток, в том числе эритроцитов [4, 7]. Между тем интенсивность образования прооксидантов ограничивается системой антиоксидантной защиты (АОЗ) во внутри- и внеклеточном пространстве.

Цель настоящего исследования — изучение ферментативного звена системы АОЗ эритроцитов и общей антиоксидантной активности плазмы крови у кардиохирургических больных с умеренным и выраженным гемолизом после операций с ИК.

В исследование вошли 58 больных (51 мужчина и 7 женщин) в возрасте от 48 до 69 лет с ишемической болезнью сердца (ИБС), перенесших операцию коронарного шунтирования с использованием ИК. Реваскуляризацию миокарда проводили в условиях нормотермии (36,07±0,18 °С) и кристаллоидной кардиоплегии (кустодиол, Германия). Экстракорпоральную перфузию осуществляли на аппаратах ИК производства «Stokert» (Германия), оснащенных роликовыми насосами, с применением одноразовых мембранных оксигенаторов Quadrox (Швеция). Критериями исключения из исследования считали проведение у пациентов продленного после операции ИК и выполнение сочетанных операций.

В соответствии с обозначенной целью исследование проводили у пациентов двух групп, сформированных в зависимости от концентрации свободного гемоглобина в плазме крови после операции: с умеренным гемолизом (гемоглобинемия менее 40 мг/дл, 40 человек) и с выраженным гемолизом (гемоглобинемия свыше 40 мг/дл, 18 человек). Концентрация свободного гемоглобина в плазме крови 40 мг/дл была выбрана в качестве критерия распределения больных на группы, ввиду того что при гемоглобинемии выше этого уровня наблюдаются клинические проявления внутрисосудистого гемолиза (прежде всего желтуха) [3]. В группах больных оценивали особенности течения ИБС и характер сопутствующей патологии (табл. 1).

В контрольную группу вошли 12 практически здоровых доноров, сопоставимых с группами больных ИБС по полу и возрасту, не страдающие патологией сердечно-сосудистой системы, а также заболеваниями других систем органов в стадии обострения.

Материалом для лабораторного исследования служила гепаринизированная 50 ед/мл венозная кровь (5 мл). Из цельной крови готовили тонкие мазки, которые суправитально окрашивали 1,2% раствором бриллиантового крезилового синего для подсчета количества ретикулоцитов. В плазме крови определяли концентрацию свободного гемоглобина бензидиновым методом [10] и общую антиоксидантную активность с помощью индикатора 2,6-дихлорфенолиндофенола, рассчитывая затем константу ингибирования по разнице скоростей его окисления в реакционной смеси, содержащей и не содержащей плазму [11]. В реакции с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) определяли уровень ТБК-активных продуктов в плазме крови и лизате эритроцитов [5]. Активность каталазы в эритроцитах изучали по скорости разложения перекиси водорода [6], активность супероксиддисмутазы (СОД) — в реакции торможения аутоокисления адреналина [12].

Все исследования проводили двукратно: непосредственно до операции и в постперфузионном периоде через 1 ч после нейтрализации гепарина адекватной дозой протамина сульфата.

Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета программ Statistica 8.0 и Excel 2007. Для каждой выборки вычисляли среднее арифметическое и ошибку среднего. Проверку гипотезы о равенстве средневыборочных величин проводили с использованием t-критерия Стьюдента для зависимых и независимых выборок и непараметрических критериев Манна—Уитни (для независимых выборок) и Вилкоксона (для зависимых выборок). Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

В ходе проведенных исследований показано, что общая антиоксидантная активность плазмы крови у больных ИБС независимо от уровня интраоперационного гемолиза не достигала нормы как до хирургического вмешательства, так и после его выполнения (табл. 2).

Оксидантно-антиоксидантный статус эритроцитов в периоперационном периоде у больных ИБС с различной степенью выраженности гемолиза характеризовался высоким содержанием ТБК-активных продуктов, низкой активностью каталазы и, особенно, СОД (см. табл. 2), что соответствует современным представлениям об усилении процессов свободнорадикального окисления и истощении антиоксидантов в эритроцитах при ИБС [9]. Однако выраженность данных расстройств различалась между группами больных. Так, на обоих этапах исследования активность каталазы в эритроцитах у пациентов с выраженным гемолизом была ниже, чем при умеренной гемоглобинемии, и не изменялась в динамике исследования (см. табл. 2).

Активность СОД и уровень ТБК-активных продуктов в эритроцитах возрастали после операции на фоне выраженного гемолиза и не изменялись при умеренном.

Как известно, СОД катализирует дисмутацию супероксид-аниона с образованием перекиси водорода, которая утилизируется каталазой и глутатионпероксидазой [4, 7]. В этой связи неизменно низкая после операции активность каталазы у больных с выраженным гемолизом при увеличении активности СОД означает, что весь избыток перекиси водорода, образуемый СОД, метаболизируется, очевидно, с участием системы глутатиона, которая не справляется с нагрузкой, так как содержание ТБК-активных продуктов в эритроцитах у лиц данной категории после ИК возрастало (см. табл. 2).

Каковы причины различной динамики оксидантно-антиоксидантного баланса эритроцитов и гемоглобинемии у кардиохирургических больных с умеренным и выраженным гемолизом? Одним из основных факторов, определяющих уровень постперфузионной гемоглобинемии, по данным литературы [14], является длительность ИК. Так, длительность экстракорпоральной перфузии у больных с выраженным гемолизом была всего на 30% больше, чем в группе сравнения, в то время как уровень постперфузионной гемоглобинемии отличался почти в 2,5 раза (табл. 3).

Обращало внимание различие по степени оксигенации крови во время ИК. Интересно, что у больных с выраженным гемолизом при меньшем (чем у пациентов с умеренной гемоглобинемией) среднем рО₂ в крови за операцию определялись эпизоды его резкого увеличения: максимальный уровень рО₂ статистически значимо превышал аналогичный показатель группы сравнения (см. табл. 3). Таким образом, для инициации выраженного гемолиза необходимо лишь кратковременное увеличение оксигенации крови выше порогового уровня (очевидно, рО₂ около 200 мм рт.ст.). Этого, видимо, достаточно для повышения активности СОД в эритроцитах во время операции у больных с выраженным гемолизом (см. табл. 2). Известно, что активность СОД меняется в зависимости от парциального давления кислорода, участвуя, таким образом, в адаптации организма к изменениям газового состава крови. В условиях гипероксии ускоряется реакция окисления гемоглобина в метгемоглобин, который затем восстанавливается метгемоглобинредуктазой с образованием большого количества супероксид-аниона [7]. Его усиленная дисмутация с помощью высокоактивной СОД у больных с выраженным гемолизом, несомненно, повышает нагрузку продуктом реакции (перекисью водорода) на каталазу и глутатионпероксидазу. Однако активность каталазы в эритроцитах у больных с выраженным гемолизом существенно ниже, чем у пациентов с умеренной гемоглобинемией, даже накануне операции (см. табл. 2).

Последнее, по всей видимости, обусловлено большей напряженностью эритропоэза у больных с выраженным гемолизом. Так, до операции для обеих групп пациентов был характерен ретикулоцитоз, но в большей степени — для пациентов с выраженным гемолизом, у которых после операции число ретикулоцитов возрастало всего на 35% от исходного, а у больных с умеренным гемолизом — на 69% (см. табл. 2). Поступление этих клеток в кровь во время операции отражает резерв ретикулоцитов в костном мозге, дозревающих после потери ядра оксифильными нормобластами [1]. В сумме оба факта свидетельствуют о большей напряженности эритропоэза до операции у пациентов с выраженной гемоглобинемией, что, вероятно, сокращает время генерации эритрокариоцитов и синтеза белковых молекул, в том числе ферментов АОЗ. Кроме того, с течением времени в эритроцитах, образованных в условиях напряженного эритропоэза, быстро снижается активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы [8], обеспечивающей работу глутатионпероксидазы за счет восстановления глутатиона, что предрасполагает к свободнорадикальному повреждению клеток [4, 7].

При анализе характера сопутствующей патологии у пациентов с ИБС становится понятной причина выявленных нарушений эритропоэза. Среди больных с выраженным гемолизом статистически значимо чаще встречались пациенты с заболеваниями органов дыхания (в основном с хронической обструктивной болезнью легких и пневмофиброзом; см. табл. 1). Скорее всего, циркуляторная гипоксия при ИБС у данных лиц сочетается с недостаточной оксигенацией крови. Как известно, механизмом адаптации к гипоксии является повышение уровня 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах, который снижает сродство гемоглобина к кислороду [1]. До операции это имеет компенсаторно-приспособительное значение, облегчая диссоциацию оксигемоглобина в тканях. Во время ИК это же явление, очевидно, становится причиной недостаточного насыщения гемоглобина кислородом, что в условиях гемодилюции недопустимо и вынуждает перфузиологов повышать величину рО₂ в крови для достижения 100% уровня оксигемоглобина (см. табл. 3), провоцируя таким образом свободнорадикальное повреждение изначально неполноценных эритроцитов у больных с выраженным гемолизом.

1. Развитие выраженного гемолиза (в отличие от умеренного) у больных ИБС, оперированных с ИК, ассоциировано с более низкой активностью каталазы в эритроцитах в периоперационном периоде и увеличением активности СОД в клетках после операции. Окислительно-антиоксидантный баланс плазмы крови не определяет вариабельность постперфузионной гемоглобинемии.

2. Причиной активации СОД в эритроцитах в постперфузионном периоде служит кратковременное резкое повышение рО₂ в крови во время ИК, что обусловлено нарушением газотранспортной функции эритроцитов на фоне гипоксии у больных с выраженным гемолизом вследствие наличия у них заболеваний органов дыхания. До операции это определяет бóльшую, чем при умеренном гемолизе, напряженность эритропоэза и продукцию эритроцитов с дефектом системы АОЗ, не способной противостоять высоким значениям рО₂ в крови во время ИК.