При кардиохирургических операциях запускается ряд повреждающих процессов: ишемия/реперфузия, воспалительный ответ, операционная травма, оксидантный стресс. Эти процессы ответственны за развитие послеоперационной сократительной дисфункции миокарда и существенно влияют на течение послеоперационного периода.

Глобальная ишемия миокарда, развивающаяся в период пережатия аорты, и реперфузия после снятия зажима с аорты могут приводить к сократительной дисфункции миокарда, которая сохраняется, несмотря на восстановление нормального коронарного кровотока. Данное состояние миокарда получило название оглушенность, или станнинг. При реперфузии ишемизированного миокарда возникает целый каскад изменений, реализующихся на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях и приводящих к нарушению структуры и функции кардиомиоцитов. В современной научной литературе [1, 2, 12, 13, 15] рассматривается концепция взаимосвязи между ишемией/реперфузией и апоптозом, приводятся подтверждения, что миокардиальный апоптоз может участвовать в патогенезе станнинга и сохранении длительной миокардиальной дисфункции после операций на сердце.

Клинические данные свидетельствуют, что повреждения миокарда, связанные с ишемией/реперфузией, являются одной из основных причин развития острой сердечной недостаточности (ОСН) и аритмий в ранние сроки после операции коронарного шунтирования. Разработанные и применяющиеся методы защиты миокарда позволяют эффективно предупредить или уменьшить послеоперационную миокардиальную дисфункцию (МКД) в большинстве случаев. Вместе с тем дисфункция миокарда после кардиохирургических вмешательств остается не до конца решенной проблемой. Очевидно, что понимание механизмов развития постишемической МКД нуждается в дальнейших исследованиях.

Цель исследования — изучить функциональное состояние миокарда в раннем послеоперационном периоде при использовании различных методик коронарного шунтирования и оценить роль механизмов апоптоза в развитии послеоперационной МКД.

В исследование включены 74 больных ишемической болезнью сердца (ИБС), которым выполнена операция аортокоронарного шунтирования (АКШ). Пациенты разделены на четыре группы, в зависимости от методики и объема выполненных операций:

— 1-я группа (7 больных) — миниинвазивная реваскуляризация миокарда (МИРМ), на работающем сердце без применения искусственного кровообраще-ния (ИК) и кардиоплегии (КП), в условиях нормотермии;

— 2-я группа (36) — АКШ на работающем сердце в условиях нормотермии и параллельного ИК;

— 3-я группа (12) — АКШ в условиях ИК, гипотермии (28 °С) и фармакохолодовой КП;

— 4-я группа (19) — АКШ и коррекция имеющейся структурной патологии сердца (резекция постинфарктной аневризмы левого желудочка (ЛЖ), коррекция патологии клапанов) в условиях ИК, гипотермии (28 °С) и фармакохолодовой КП.

Сравнительная клиническая характеристика больных всех групп представлена в табл. 1.

Характеристика выполненных операций представлена в табл. 2.

Тканевая миокардиальная допплерография. Для оценки сегментарной функции ЛЖ и правого желудочка (ПЖ) использовали импульсно-волновой режим тканевой допплерографии со стандартными апикальными позициями 4-, 5- и 2-камерного сердца. Контрольный объем располагался на базальном, среднем и верхушечном уровнях каждой стенки ЛЖ, в толще миокарда на средине расстояния между эндокардом и эпикардом. Сегментарную функцию ЛЖ оценивали в 16 стандартных сегментах, ПЖ — в 3 сегментах свободной боковой стенки (на базальном (б/3), среднем (с/3) и верхушечном (в/3) уровнях).

Для каждого сегмента определяли: Smax — сегментарная пиковая систолическая скорость; Δ Smax  — разница между Smax исходно и Smax через 12 ч после операции и на 9-е сутки после операции. Определяли усредненные значения (Sср) — сумма сегментарных значений показателя, разделенная на количество сегментов. Расчет показателей проводили в режиме on-line.

Лабораторная диагностика. Методом иммуноферментого анализа с помощью реактивов фирмы «Bender Med Systems» определяли фермент антиоксидантной системы супероксиддисмутаза; маркеры апоптоза: белок Bcl-2, цитохром С.

Методом иммуноферментного теста на микрочастицах (МИФА) — с помощью иммуноферментного анализатора AxSYM фирмы «Abbott» (США) определяли маркеры повреждения миокарда: тропонин I; миоглобин; КФК-МВ.

Забор крови для анализов проводили исходно, через 6 и 24 ч после операции.

Анализ исходного дооперационного функционального состояния миокарда ЛЖ и ПЖ в четырех группах показал: 1-я, 2-я и 3-я группы были сопоставимы по фракции выброса (ФВ) ЛЖ (р>0,5) — средняя ФВ была сохранна в этих группах и по объемным показателям ЛЖ (р>0,5), они не были существенно увеличены. Тогда как в 4-й группе отмечали более низкую ФВ ЛЖ (р<0,05) и большие конечный диастолический (КДО) и конечный систолический (КСО) объемы ЛЖ (р<0,05), что связано с более тяжелым характером патологии у данных пациентов. Размеры и сократительная функция ПЖ не были нарушены во всех четырех группах (табл. 3).

Динамика функциональных показателей ЛЖ. Через 12 ч после операции наилучшие показатели систолической функции определялись в 1-й группе (МИРМ) — систолические миокардиальные скорости по сегментам ЛЖ не были снижены, напротив, имелась тенденция к их увеличению (но это изменение не было статистически значимым) (см. рисунок). Определялось увеличение сегментарных систолических скоростей в большинстве сегментов ЛЖ: по переднеперегородочным сегментам ∆Smax — б/3  —1,57±0,89 см/с (р=0,15), с/3 — 1,6±0,87 см/с (р=0,1), в/3 — 0,57±0,9 см/с (р=0,3); передняя стенка ∆Smax б/3  — 0,37±1,31 см/с (р=0,3), с/3 — 1,67±0,51 см/с (р=0,15), в/3  — 1,53±0,33 см/с (р=0,15); задняя стенка ∆Smax б/3  — 0,83±0,63 см/с (р=0,2), в/3 — 0,17±0,2 см/с (р=0,4); переднебоковая стенка ∆Smax с/3 — 2,37±0,86 см/с (р=0,12), в/3 — 2,93±1,85 см/с (р=0,12); заднеперегородочные сегменты ∆Smax б/3 — 0,8±0,28 см/с (р=0,27), с/3  — 0,7±0,07 см/с (р=0,3).

К 9-м суткам после операции в группе МИРМ наблюдали значительное возрастание систолических миокардиальных скоростей практически по всем сегментам ЛЖ: по переднеперегородочным сегментам ∆Smax б/3 — 2,0±2,4  см/с (р=0,08), с/3 — 2,25±1,3 см/с (р=0,05), в/3 — 2,4±1,8 см/с (р=0,005), по переднебоковой стенке в/3 — ∆Smax — 3,5±0,89 см/с (р=0,048). По другим сегментам ЛЖ также наблюдали возрастание систолических скоростей, но статистически незначимое.

Напротив, в трех других группах через 12 ч после операции наблюдали снижение систолических сегментарных скоростей, выраженность снижения статистически не различалась между 2-й, 3-й и 4-й группами (см. рисунок).

В группе больных, оперированных на работающем сердце с гемодинамической поддержкой параллельным ИК (2-я группа), через 12 ч после операции отмечали снижение сегментарных систолических скоростей (в сравнении с исходными аналогичными показателями) по заднеперегородочным сегментам: ∆Smax б/3 — –0,8±0,31 см/с (р=0,02), с/3 — –0,4±0,24 см/с (р=0,2), по переднебоковой стенке б/3 — –0,7±0,46 см/с (р=0,09), по задней стенке с/3 — –0,7±0,23 см/с (р=0,05), б/3 — –0,35±0,15 см/с (р=0,4), по переднеперегородочным сегментам б/3 — –0,51±0,26 см/с (р=0,05).

В группе больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии (3-я группа), через 12 ч после операции наблюдали умеренное снижение систолических скоростей, статистически значимое в области заднеперегородочных сегментов на б/3 (р=0,004), с/3 (р=0,039), задней стенки ЛЖ с/3 (р=0,09), переднеперегородочных сегментов с/3 (р=0,035), по другим сегментам ЛЖ — статистически незначимое изменение.

В группе АКШ в сочетании с коррекцией структурной патологии сердца (4-я группа) через 12 ч после операции наблюдали снижение систолических допплеровских параметров по всем сегментам ЛЖ, наиболее выраженное снижение данных параметров отмечено по переднеперегородочным и заднеперегородочным сегментам: ∆Smax по переднеперегородочным сегментам на с/3 — –0,33±0,49 см/с (р=0,1), на в/3 — –0,61±0,53 см/с (р=0,05). По-видимому, такое снижение систолических параметров по септальным сегментам связано с выполнением резекции постинфарктной аневризмы ЛЖ у 42% больных данной группы.

К 9-м суткам после операции наблюдали тенденцию к восстановлению систолических скоростей во всех группах.

На 9-е сутки после операции во 2-й группе наблюдали улучшение сегментарных систолических скоростей, в сравнении с аналогичными показателями через 12 ч после операции, которые достигли значений, сходных с дооперационными параметрами (р>0,05) для всех сегментов ЛЖ в сравнении с исходными данными. Это свидетельствует о восстановлении сократительной функции миокарда ЛЖ к 9-м суткам после операции.

В 3-й группе на 9-е сутки после операции наблюдали существенное улучшение систолической функции миокарда ЛЖ, систолические допплеровские параметры были лучше, чем в раннем послеоперационном периоде и до операции. Отмечено существенное увеличение сегментарных систолических скоростей в большинстве сегментов ЛЖ, статистически значимое по: ∆Smax по переднебоковой стенке на с/3 — 2,0±0,76 см/с (р=0,0, в сравнении с показателем до операции), в/3 — 1,03±0,72 см/с (р=0,08), по передней стенке с/3 — 2,03±0,47 см/с (р=0,002), в/3 — 1,27±0,5 см/с (р=0,04), по задней стенке в/3 — 1,03±0,38  см/с (р=0,036).

К 9-м суткам после операции в группе больных с АКШ в сочетании с коррекцией структурной патологии сердца наблюдали улучшение систолических допплеровских параметров по всем сегментам ЛЖ, однако различия с дооперационными показателями были статистически недостоверны, значимое улучшение прослеживалось только по задней стенке на с/3 — ∆Smax — 1,72±0,38 см/с (р=0,001) и переднебоковой стенке на в/3 — 1,47±0,7 см/с (р=0,05) (см. рисунок).

Динамика функциональных показателей ПЖ. Через 12 ч после операции отмечено значительное снижение систолических скоростей миокарда ПЖ во всех четырех группах, что говорит о недостаточной его защите во время операции.

В группе МИРМ (1-я) анализ допплеровских параметров ПЖ через 12 ч после операции выявил развитие выраженной систолической дисфункции во всех сегментах П.Ж. Отмечено значительное статистически значимое снижение систолических скоростей Smax: боковая стенка ПЖ ∆Smax б/3 — –2,83±1,34 см/с (р=0,05), с/3 — –1,75±0,05 см/с (р=0,005). Усредненная систолическая скорость ПЖ статистически значимо различалась с исходным аналогичным показателем ∆Smax(ср) — –0,63±0,27 см/с (p=0,001).

Во 2, 3 и 4-й группах через 12 ч после операции также наблюдали значительное статистически значимое снижение сегментарных систолических скоростей Smаx по всем сегментам ПЖ, в сравнении с исходными параметрами (р<0,05 для всех сегментов ПЖ). Усредненные допплеровские показатели ПЖ также свидетельствовали о развитии выраженной систолической дисфункции миокарда ПЖ: ∆Smax(ср) во 2-й группе — –2,1±0,29 см/с (р=0,0001 в сравнении с исходными данными); в 3-й группе — –1,3±0,4  см/с (р=0,03); в 4-й группе ∆Smax — –1,0±0,35 см/с (р=0,001).

К 9-м суткам после операции в группе МИРМ наблюдали значительное улучшение систолических показателей ПЖ (лучше, чем до операции), тогда как в трех других группах отмечено улучшение, но неполное восстановление функции ПЖ (см. рисунок).

В группе МИРМ к 9-м суткам после операции наблюдали восстановление сегментарной сократительной функции ПЖ: ∆Smax (ср) — 0,9±0,7 см/с.

Во 2-й группе на 9-е сутки после операции отмечали сохранение МКД ПЖ — оставались значительно сниженными сегментарные систолические скорости Smax по всем сегментам ПЖ (р<0,05 для всех сегментов ПЖ в сравнении с дооперационными данными); ∆Smax (ср) — –1,9±0,23 см/с (р=0,003 в сравнении с дооперационным показателем).

В 3-й группе к 9-м суткам после операции отмечали улучшение систолической функции миокарда ПЖ с неполным ее восстановлением, отмечено увеличение сегментарных систолических скоростей S в сравнении с данными в раннем послеоперационном периоде, но эти показатели оставались хуже, чем исходные параметры до операции, однако различия стали статистически недостоверны по большинству сегментов ПЖ: ∆Smax по боковой стенке ПЖ на б/3 — –1,6±0,73 см/с (р=0,3 в сравнении с показателем до операции), на с/3 — –3,2±0,66 см/с (р=0,05), на в/3 — –0,5±0,17 см/с (р=0,45).

В 4-й группе на 9-е сутки после операции сохранялось значимое снижение систолических скоростей по всем сегментам ПЖ: ∆Smax по боковой стенке на б/3 — –1,5±0,78  см/с (р=0,004), с/3 — –3,5±0,77 см/с (р=0,001); ∆Smax (ср) — –0,71±0,34 см/с (р=0,004 в сравнении с дооперационным показателем).

Антиоксидантная система. Исходная активность супероксиддисмутазы (СОД) находилась в пределах нормальных значений во всех группах и существенно между группами не различалась (р>0,1 для всех групп) (табл. 4).

В раннем послеоперационном периоде наблюдали снижение СОД во всех группах, наиболее значительное — в 3-й и 4-й группах, статистически значимое снижение активности этого фермента зарегистрировано через 24 ч после операции. Что свидетельствует о срыве защитных антиоксидантных механизмов и об угнетении антистрессовой защиты клеток. Менее выраженное снижение СОД отмечено в группе МИРМ (1-й), через 6 ч после операции наблюдали даже некоторое увеличение активности данного фермента, свидетельствующее о тенденции к оптимизации процессов перекисного окисления липидов и восстановлению равновесия между оксидантной и антиоксидантной системами. Однако через 24 ч после операции активность этого фермента снизилась, что говорит о срыве компенсаторных механизмов, но степень оксидантного стресса была меньше, чем в других группах. В 1-й группе активность СОД через 6 ч после операции составила 231,4±28,9 ед. акт/мг, через 24 ч — 100,1±14,8 ед. акт/мг (р=0,1 в сравнении со 2-й группой; р=0,016 в сравнении с 3-й группой; р=0,03 в сравнении с 4-й группой). Во 2-й группе активность данного фермента через 6 ч после операции составила 95,1±15,6 ед. акт/мг (р=0,5 в сравнении с дооперационным показателем; р>0,1 в сравнении с 3-й и 4-й группами), через 24 ч — 65,8±9,6 ед. акт/мг (р=0,02 в сравнении с дооперационным показателем; р>0,3 в сравнении с 3-й и 4-й группами). В 3-й группе активность СОД через 6 ч после операции — 55,2±10,3 ед. акт/мг (р=0,52 в сравнении с дооперационным показателем; р>0,1 в сравнении с 4-й группой), через 24 ч — 49,9±7,1 ед. акт/мг (р=0,17 в сравнении с дооперационным показателем; р>0,3 в сравнении с 4-й группой). В 4-й группе активность СОД через 6 ч после операции составила 81,7±15,2 ед. акт/мг (р=0,59 в сравнении с дооперационным показателем), через 24 ч — 58,3±7,5 ед. акт/мг (р=0,02 в сравнении с дооперационным показателем).

Маркеры повреждения миокарда, апоптоза, некроза. Для изучения роли апоптоза в развитии повреждения кардиомиоцитов и МКД нами были использованы маркеры апоптотического процесса: антиапоптотический белок Bcl-2 и активность цитохрома С. Антиапоптотический белок Bcl-2 обладает способностью блокировать апоптоз путем стабилизирующего влияния на митохондриальные мембраны. Активность цитохрома С связана с разрушением митохондрий и высвобождением цитохрома С из митохондрий.

В дооперационном периоде уровни маркеров апоптоза существенно между группами не различались: Bcl-2 (р>0,2 для всех групп), цитохром С (р>0,3 для всех групп) (см. табл. 4).

В раннем послеоперационном периоде наблюдалось снижение экспрессии протеина Bcl-2 в группах больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии (3-я и 4-я группы), статистически значимое снижение уровня данного белка отмечалось через 24 ч после операции. В группах больных, оперированных на работающем сердце (1-я и 2-я группы), не наблюдали какой-либо существенной динамики данного белка в послеоперационном периоде (см. табл. 4).

Анализ динамики уровня цитохрома С в послеоперационном периоде показал повышение данного маркера апоптоза через 6 ч после операции только в 4-й группе, но статистически незначимое. В других группах не наблюдали какой-либо значимой динамики данного маркера (см. табл. 4).

Анализ динамики плазменных маркеров повреждения миокарда (тропонина I, КФК-МВ) показал значительное их повышение в раннем послеоперационном периоде в группах больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии (3-я и 4-я группы), уровень этих маркеров статистически значимо различался с аналогичными показателями в группах больных, оперированных на работающем сердце (1-я и 2-я группы). Через 12 и 24 ч после операции межгрупповые различия между 1-й, 2-й и 3-й, 4-й группами — р<0,01 (см. табл. 4).

Анализ динамики показателя, характеризующего отношение степени миокардиального апоптоза к некрозу — отношение Bcl-2/тропонин I (его можно принять как показатель эффективности защиты миокарда), показал, что наиболее высокие значения отмечались в группах больных, оперированных на работающем сердце (1-я и 2-я группы), свидетельствующие о сохранной функции миокарда, и соответственно, о хорошей его защите во время операции. В группах больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии (3-я и 4-я группы), данный индекс показал существенно более низкие значения, что свидетельствует о значительном повреждении миокарда. Различия между группами больных, оперированных на работающем сердце и в условиях ИК и кардиоплегии, статистически значимы. Самые низкие показатели определялись в 4-й группе, что связано с большим объемом и травматичностью выполненных операций. Максимальные значения данного индекса отмечены в группе МИРМ. Отношение Bcl-2/тропонин I через 6 ч после операции составило в 1-й группе 258,6±2,1, во 2-й — 11,2±1,25, в 3-й — 1,45±0,46, в 4-й — 1,47±0,94 (р<0,001, межгрупповые различия между 1-, 2- и 3- и 4-й группами). Через 24 ч после операции отношение Bcl-2/тропонин I составило в 1-й группе 88,9±5,6, во 2-й — 27,2±5,7, в 3-й — 5,04±3,85, в 4-й — 2,54±1,71 (р<0,03, межгрупповые различия между 1-, 2- и 3- и 4-й группами).

Нами были проанализированы взаимосвязи различных факторов, участвующих в развитии миокардиальной дисфункции в послеоперационном периоде (табл. 5). Выявлены взаимосвязи маркеров апоптоза — экспрессии Bcl-2 (r=–0,43; р=0,015) и уровня цитохрома С (r=0,33; р=0,06) с временем пережатия аорты; уровня цитохрома С с уровнями кардиоспецифических ферментов тропонина I (r=0,4; р=0,03) и КФК-МВ (r=0,43; р=0,01).

Выявлена взаимосвязь уровня цитохрома С с развитием ОСН после операции (r=0,47; р=0,009); корреляции маркеров повреждения миокарда с развитием ОСН и полиорганной недостаточности тропонина I (r=0,65; р=0,0001; r=0,67; р=0,0001); уровня КФК-МВ (r=0,58; р=0,0004; r=0,56; р=0,001). Выявлена корреляционная взаимосвязь уровня тропонина I с частотой развития пароксизмов ФП в послеоперационном периоде (r=0,36; р=0,049) (табл. 6).

Была проанализирована взаимосвязь различных показателей тканевой допплерографии, выполненной в раннем послеоперационном периоде, с характеристиками операций и состоянием миокарда после операции (табл. 7). Выявленная обратная корреляционная взаимосвязь усредненной систолической скорости Smax(ср) ЛЖ через 12 ч после операции с временем пережатия аорты (r=–0,35; р=0,05); взаимосвязь усредненной систолической скорости Smax(ср) ЛЖ через 12 ч после операции с показателем эффективности защиты миокарда — отношением степени миокардиального апоптоза к некрозу (Bcl-2/тропонин I) (r=0,38; р=0,03).

При сравнении функционального состояния миокарда (по данным тканевой допплерографии) при использовании различных методик коронарного шунтирования наилучшие показатели миокарда определены в 1-й группе (МИРМ). Наблюдается более быстрое восстановление функции миокарда к 9-м суткам после операции в группе МИРМ в сравнении с другими группами.

При сравнении функционального состояния миокарда в группах больных, оперированных на работающем сердце с гемодинамической поддержкой ИК и в условиях ИК и кардиоплегии, методика на работающем сердце с параллельным ИК не показала преимуществ перед стандартной методикой АКШ в отношении послеоперационного состояния миокарда.

У больных ИБС, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии, наблюдается более выраженное нарушение антиоксидантной защиты организма в сравнении с больными, оперированными на работающем сердце.

У больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии, отмечается снижение экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 и тенденция к увеличению высвобождения цитохрома С (хотя данное изменение имеет статистически незначимый характер). При операциях на работающем сердце признаков развития апоптотического процесса не определяется, что свидетельствует о лучшей кардиопротекции.

Показатель, характеризующий отношение степени миокардиального апоптоза к некрозу — Bcl-2/тропонин I, имел наиболее высокие значения в группах больных, оперированных на работающем сердце (1-я и 2-я группы), что свидетельствует о сохранной функции миокарда, и соответственно, о хорошей его защите во время операции. Тогда как в группах больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии (3-я и 4-я группы), данный индекс показал существенно более низкие значения, что свидетельствует о более значительном повреждении миокарда.

Выявлена взаимосвязь маркеров апоптоза и повреждения миокарда с развитием острой сердечной и полиорганной недостаточности в раннем послеоперационном периоде (уровень цитохрома С (r=0,47; р=0,009); уровень тропонина I (r=0,65; р=0,0001; r=0,67; р=0,0001); уровень КФК-МВ (r=0,58; р=0,0004; r=0,56; р=0,001).

В современной научной литературе рассматривают концепцию взаимосвязи между ишемией/реперфузией и апоптозом, приводят подтверждения, что миокардиальный апоптоз может участвовать в патогенезе станнинга и сохранении длительной МКД после операций на сердце.

Апоптоз — это программируемая смерть клетки, сопровождаемая набором характерных цитологических признаков, проявляющихся в уменьшении ее размера, конденсации (уплотнении) и фрагментации хроматина, уплотнении наружной и цитоплазматической мембран без выхода содержимого клетки в окружающую среду. Суть апоптоза заключается в том, что это программируемая клеточная гибель, т. е. существуют определенные механизмы, в результате реализации которых клетка сама завершает свое существование, с сохранением стабильности клеточной мембраны. В клетках, подверженных патологическому стрессовому воздействию, как ишемия/реперфузия, существует балансирование между выживанием и гибелью. Апоптоз, или программируемая смерть клетки, является регулируемым и энергетически затратным процессом.

В противоположность апоптозу, некроз является быстрым, необратимым и нерегулируемым процессом смерти клетки, развивающимся вследствие глубокого нарушения клеточного гомеостаза. Некроз влечет за собой разрыв клеточных мембран в плазму, тем самым приводя к развитию локального воспаления.

Апоптоз — биологический процесс, который регулируется балансом между проапоптотическими и антиапоптотическими клеточными сигналами, и результатом данного баланса является гибель или выживание клетки. Ключом к пониманию апоптоза является активация и функция каспаз (caspases) — группы протеаз. В ответ на проапоптические сигналы происходит активация каспаз и последующий запуск каскада апоптоза, приводящего к гибели клетки. Ключевым моментом в каспазной регуляции апоптоза является вовлечение caspases -3, -6, -7. Знание подробностей каспазной регуляции дает возможность управлять апоптозом.

Существует два пути, приводящие к активации каспаз — «внешний» и «внутренний» каскады. «Внутренний» (или митохондриальный) путь осуществляется через митохондрии, посредством открытия митохондриальных пор или разрыва наружной митохондриальной мембраны, запуская внезапное и полное высвобождение цитохрома С и других белков (Smac/DIABLO, эндонуклеаза G, Omim/Htr, апоптоз-индуцирующий фактор (AIF)) из митохондрий в цитозоль клетки. «Внутренний путь» преимущественно активируется в миоцитах посредством клеточных стимулов, таких как гипоксия, ишемия/реперфузия, оксидантный стресс, которые увеличивают проницаемость наружной и внутренней митохондриальных мембран. С момента высвобождения цитохром С связывается с белком цитозоля apaf1, содействуя формированию комплекса «апоптосома», результатом чего является активация каспазы-9, которая в свою очередь вызывает активацию каспазы-3 [14].

«Внешний» (или рецепторный) путь апоптоза осуществляется посредством «рецепторов смерти», таких как Fas-рецептор или рецептор фактора некроза опухолей α (ФНО-α) — TNFR. «Внешний путь» приводит к активации каспазы-8. Fas-лиганд присутствует в здоровых кардиомиоцитах, однако его экспрессия увеличивается в ответ на патологические стимулы. Повышение экспрессии Fas-лиганда в миокарде приводит к развитию апоптоза in vitro, в то время как у мышей с генетически детерминированным отсутствием Fas отмечается менее выраженный апоптоз и уменьшение размеров ИМ при воздействии ишемии/реперфузии [7]. Уровни Fas-лиганда в кровообращении повышены у пациентов с хронической сердечной недостаточностью, что отражает активацию системы Fas-Fas [17].

Белки семейства Bcl-2 являются ключевыми регуляторными элементами развития апоптоза. Данное семейство состоит из белков, блокирующих апоптоз (Bcl-2, Bcl-xL) и агонистов апоптоза (Bax, Bak), функция которых заключается в сохранении или нарушении целостности митохондриальной мембраны и контроле за высвобождением проапоптотических белков [14].

Интерес многих исследователей механизмов апоптоза сосредоточен на изучении белков семейства Bcl-2, способных блокировать апоптоз. Генетические воздействия на семейство Bcl-2 показывают, что эти молекулы обладают уникальной функцией в регуляции механизмов гибели клетки. Повышение экспрессии Bcl-2 в кардиомиоцитах предотвращает разрушение митохондриальной мембраны и высвобождение митохондриальных межмембранных белков. Повышение экспрессии Bcl-2 обладает цитопротекторным действием, ослабляя апоптоз [10]. В экспериментальных исследованиях показано, что повышение экспрессии Bcl-2 защищает кардиомиоциты, предотвращая апоптоз, при воздействии гипоксии-реоксигенации и от воздействия ишемии/реперфузии в клинических исследованиях [4]. Можно говорить, что белки Bcl-2 являются ключевыми регуляторами выживания клетки в ответ на стрессовое воздействие.

ИК и кардиоплегия во время операций на сердце могут индуцировать развитие апоптоза в миокарде. I. Birdi и соавт. [3] сообщили, что в плазме крови, забранной у пациентов через 1, 6 и 12 ч после отключения ИК при операциях АКШ, выявлено индуцирование апоптоза в эндотелиальных клетках. Тогда как в плазме здоровых волонтеров или у пациентов, подвергшихся несердечным хирургическим вмешательствам, отсутствовала проапоптотическая активность.

J. Schmitt и соавт. [12] обследовали 11 пациентов, которым выполняли операцию АКШ, у каждого из которых взято 2 биопсии миокарда (объемом около 300 мм³) из ушка правого предсердия до пережатия аорты и после окончания И.К. Образцы миокарда затем анализировали с применением электронной микроскопии, также определяли гистохимические маркеры — цитохром С и высвобождение цитрат-синтетазы. Вследствие короткого промежутка времени между началом ишемии миокарда и забором образцов миокарда, электронная микроскопия не обнаружила признаков поздней фазы апоптоза (апоптотических телец), но в некоторых кардиомиоцитах отмечались коллапс ядер, сгущение хроматина, набухание митохондрий (ранние апоптотические изменения). Однако общее количество кардиомиоцитов, в которых наблюдалась фрагментация ДНК (претерминальная стадия процесса апоптоза), увеличилось в 3 раза после операции (1,3±0,4 и 3,2±1,3% до и после операции соответственно), но статистически незначимо (р=0,14). С целью оценить выраженность апоптотитеческого процесса на ранних фазах авторы определяли апоптотический индекс как отношение активности цитохрома С к активности цитрат-синтетазы. Этот индекс тесно коррелировал с клиническими параметрами: позитивно коррелировал с временем кардиоплегической остановки и реперфузии, а также с изменениями гемодинамических параметров — позитивно с изменениями ДЗЛК и негативно с сердечным индексом.

M. Zorc и соавт. [19] изучали частоту развития апоптоза по данным интраоперационных биопсий миокарда у группы пациентов после кардиохирургических операций, сопоставляли с ближайшей и отдаленной послеоперационной летальностью. Авторы показали, что у пациентов, умерших в раннем послеоперационном периоде, наблюдается достоверное увеличение процента апоптотических кардиомиоцитов и снижение экспрессии белка Bcl-2 в сравнении с группой выживших пациентов.

Использовали различные протоколы кардиоплегии для уменьшения апоптотического процесса. Было установлено, что холодовая кровяная кардиоплегия сопровождается менее выраженным апоптозом кардиомиоцитов, нежели холодовая кристаллоидная кардиоплегия [5, 18].

В ряде исследований изучали выраженность апоптотического процесса после операций АКШ с применением ИК и на работающем сердце. У пациентов после АКШ с применением ИК определяются более высокие уровни экспрессии Fas и Fas-лиганда [6]. У пациентов после операции АКШ с применением ИК определяется индукция апоптоза в эндотелиальных клетках [1, 11]. Выявлены значительные различия по количеству клеток миокарда, подвергшихся апоптозу (на основании иммуноцитохимического метода TUNEL) между группами пациентов, оперированных с ИК и на работающем сердце. Применение И.К. индуцирует апоптоз в большем количестве клеток миокарда, чем хиругия на работающем сердце.

Острая и/или прогрессирующая гибель кардиомиоцитов приводит к нарушению сократительной функции миокарда. Так как кардиомиоциты не имеют или по крайней мере обладают недостаточной способностью к репликации для замещения погибших миоцитов, то это может являться причиной развития и длительного сохранения дисфункции миокарда в послеоперационном периоде. Механизмы восстановления функции миокарда после станнинга могут включать гипертрофию выживших кардиомиоцитов, тем самым снижая контрактильный резерв миокарда и ухудшая отдаленные результаты.

Результаты нашего исследования согласуются с данными опубликованных исследований, показавшими, что применение ИК при операциях АКШ индуцирует более выраженный апоптоз кардиомиоцитов, чем операции на работающем сердце.

Существуют данные, подтверждающие, что оксидантный стресс, развивающийся во время операций на сердце с применением ИК, является в дальнейшем тригером каскада апоптоза. Оксидантный стресс является тригером «внутреннего» пути апоптоза посредством множества механизмов: увеличения р53, транслокации Bax и Bad на митохондриях, высвобождения цитохрома С и активации каспаз [14]. В то же время показано улучшение сократимости миокарда и эндотелиальной функции при назначении во время реперфузии селективных ингибиторов апоптоза (ауринтрикарболовой кислоты) [16]. Дополнение антиоксидантов (таких как эбселен или дефероксамин) в кардиоплегический раствор значительно снижает частоту апоптоза кардиомиоцитов, что показано в экспериментальных исследованиях на животных. С другой стороны, у мышей с генетическим дефицитом супероксиддисмутазы может спонтанно развиваться дилатационная кардиомиопатия, которая имеет обратное развитие с восстановлением функции миокарда при назначении миметиков каталазы-супероксиддисмутазы [8].

Некроз традиционно рассматривается как неконтролируемый механизм гибели клетки. Однако накопленные данные свидетельствуют, что некроз также является регулируемым процессом. «Рецепторы смерти» могут индуцировать как апоптоз, так и некроз, данный процесс называется некроптозом. Некроптоз участвует в развитии дисфункции миокарда при воздействии ишемии/реперфузии [9].

По результатам нашего исследования, в развитии послеоперационной дисфункции миокарда также играли роль механизмы некроза и апоптоза. Показатель, характеризующий отношение степени миокардиального апоптоза к некрозу — Bcl-2/тропонин I, имел наиболее высокие значения в группах больных, оперированных на работающем сердце (1-я и 2-я группы), что свидетельствует о сохранной функции миокарда. Тогда как в группах больных, оперированных в условиях ИК и кардиоплегии (3-я и 4-я группы), данный индекс показал существенно более низкие значения, что свидетельствует о значительном повреждении миокарда.

Нами проанализированы взаимосвязи различных факторов, участвующих в развитии МКД в послеоперационном периоде (см. табл. 5).

Выявлены взаимосвязи маркеров апо?