Влияние температурного режима искусственного кровообращения на динамику уровня маркеров церебрального повреждения Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

УДК 616.831-001.16/.19:616.1

С.Г. Сидельников, Л.Г. Князькова,

Т.А. Могутнова, В.Н. Ломиворотов

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ НА ДИНАМИКУ УРОВНЯ МАРКЕРОВ ЦЕРЕБРАЛЬНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ

ФГУ «НИИ ПК им. академика Е.Н. Мешалкина Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи», г Новосибирск

Сохранение нормального функционирования головного мозга после кардио-хирургических вмешательств с использованием экстракорпорального кровообращения является актуальной задачей современной анестезиологии.

Общепризнано, что у больных, оперированных в условиях искусственного кровообращения, возникают неврологические осложнения той или иной степени выраженности. Частота встречаемости, по данным разных авторов, достигает от 10 до 80%. Основными причинами повреждения ЦНС являются:

• реакция иммунной системы на контакт с чужеродной поверхностью экстракорпорального контура с развитием системного воспаления;

• нарушение соотношения «потребление - доставка» кислорода при неадекватном кровотоке;

• нарушения кровотока в тканях мозга вследствие эмболизации сосудов микроагрегатами форменных элементов крови и газовыми эмболами.

Все эти причины являются неотъемлемыми для экстракорпорального кровообращения (ЭКК). И на предотвращение развития клинически значимых негативных изменений направлены различные меры профилактики - инженерные, фармакологические, анестезиологические.

Традиционно гипотермию считают методом, который защищает головной мозг от повреждений различного характера: снижение температуры должно приводить к снижению потребления кислорода, уменьшению количества провоспалительных цито-кинов и, в конечном счете, к уменьшению побочных эффектов искусственного кровообращения.

Уже не требует доказательств, что при низкой температуре мозг (как и другие органы) способен пережить критическую ситуацию с большей степенью вероятности. Классические работы Е.Н. Мешалкина, Е.Е. Литасовой, В.Н. Ломиворотова, посвященные бесперфузионной гипотермической защите, работы современных авторов, в которых доказывается эффективность охлаждения при внезапной остановке сердца, подтверждают это.

Однако что, если катастрофы не происходят?

Современные оксигенаторы обладают производительностью, позволяющей обеспечивать адекватный транспорт газов в условиях нормотермии, они стали надежными, хирургическая техника стала более совершенной и быстрой. Нужно ли охлаждать тело пациента при неосложненном, «стандартном» кардиохирургическом вмешательстве? В последнее десятилетие этот вопрос все еще остается дискуссионным.

Цель работы - выявить и оценить влияние температурного режима экстракорпорального кровообращения на состояние головного мозга.

В качестве группы обследования мы взяли пациентов и в возрасте до 70 лет с ишемической болезнью сердца (ИБС) и изолированным поражением коронарных артерий, без выраженной сопутствующей сосудистой патологии, без заболеваний эндокринной системы, без выявленных дефектов в психике. Этим пациентам выполнялось коронарное шунтирование в условиях искусственного кровообращения (ИК) с наложением 2-3 дистальных анастомозов.

Все больные были рандомизированы на две группы в зависимости от температурного режима перфузии.

Группа №1 (ЭКК в режиме умеренной гипотермии): с момента начала перфузии производилось охлаждение тела больного до назофарингеальной температуры (НФТ) 32°С, на пике охлаждения НФТ составляла 31-32°С. После прекращения окклюзии аорты начинали согревание пациента до достижения НФТ 36-36,5°С.

Группа №2 (нормотермическое ЭКК): во время всей перфузии назофарингеальная температура поддерживалась на уровне 36-36,5°С.

Современная компьютерная томография и ядерно-магнитный резонанс позволяют определять малые по объему повреждения центральной нервной системы, но не могут судить об их обратимости. Выполнение же люмбальных пункций связано с известными трудностями. Поэтому в качестве маркера поражения нервной ткани мы выбрали уровень ней-ронспецифических белков, прошедших через гема-тоэнцефалический барьер (ГЭБ) в кровь. Гематоэнцефалический барьер состоит из:

• эндотелия кровеносных капилляров; эндотелий препятствует переносу одних веществ, содержит специфические транспортные системы для других и метаболизирует третьи, превращая их в соединения, не способные проникнуть в мозг;

• базальной мембраны капилляров;

• периваскулярной пограничной глиальной мембраны из астроцитов.

Все эти компоненты делают «нормальный» ГЭБ практически непроницаемым для крупных макромолекул, поэтому обнаружение в сыворотке крови белков, специфичных для ткани мозга, является достаточным доказательством нарушения функции или даже морфологии ГЭБ.

С.Г. Сидельников, Л.Г. Князькова и др.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА.

Мы исследовали уровень двух нейронспецифи-ческих белков (НСБ) - протеина S-100 и нейронспе-цифической енолазы.

Белок S-100 впервые был идентифицирован в 1965 г. B.W. Мооге, является специфическим белком астроцитарной глии, участвует в базовых функциях нервных клеток (проведение нервного импульса, деление и рост нейронов, энергетический обмен). Отмечено, что микроглиальные клетки в периинфаркт-ной зоне выделяют белок S-100 и сами активно пролиферируют, что является ранним ответом мозговой ткани на ишемию; определение уровня белка S-100 используется как самый ранний маркер повреждения мозга. Содержание белка S-100 в сыворотке крови в норме - менее 0,2 мкг/л. У пациентов с церебральными осложнениями выход этого белка продолжается и в послеоперационном периоде. Уровень S-100 более 0,5 мкг/л через 2 дня после хирургического вмешательства свидетельствует о развитии у пациента неврологических осложнений.

Нейронспецифическая енолаза (NSE) - цитоплазматический гликолитический фермент центральной нервной системы, присутствующий в нейронах головного мозга и обеспечивающий энергетический баланс нейроцитов. NSE - это единственно известный в настоящее время общий маркер всех дифференцированных нейронов. При заболеваниях или ишемическом повреждении ЦНС определение этого белка в сыворотке крови дает ценную информацию о степени выраженности повреждений нейронов и нарушениях общей целостности гематоэнце-фалического барьера. Содержание NSE в сыворотке крови в норме менее 15 мкг/л. Быстрое нарастание концентрации NSE отмечалось при всех патологических состояниях, сопровождающихся структурно-функциональными изменениями центральной нервной системы.

Многие исследователи отмечают прогностическое значение определения нейронспецифических белков для характеристики величины и тяжести повреждения мозга, а также простоту метода в сравнении с другими нейрофизиологическими способами обследования.

В нашей работе мы исследовали концентрацию НСБ в оттекающей от мозга венозной крови на следующих этапах:

1) исходно, после постановки зондов;

2) через 30 минут после прекращения перфузии;

3) через 120 минут после прекращения перфузии;

4) в первые сутки после операции;

5) на 3-и сутки после операции;

6) на 7-е сутки после операции.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На данный момент в исследование включены 55 больных ИБС со стенокардией напряжения II-III классов в возрасте от 40 до 70 лет. В группы с гипотермическим режимом экстракорпорального

кровообращения отобраны 25 пациентов, с нормотермическим - 30. Краткая характеристика групп представлена в таблице 1. Существенных различий в группах, за исключением температуры и длительности искусственного кровообращения, не отмечено.

Таблица 1

Характеристика исследуемых групп

Группа №1 (гипотермия) Группа №2 (нормо -термия) Различие в группах

Количество больных (м/ж) 25/0 29/1

Возраст (лет) 54,9±1,52 53,3±1,1

Температура тела (°С) 31,7±0,04 35,9±0,2 ***

Длительность перфузии 85,2±5,86 68,6±3,6 ***

Длительность ишемии миокарда 47,5±4,51 40,5±2,39

*** р<0,01.

Таблица 2

Динамика концентрации белка S-100

Белок 8-100 (мкг/л) Группа №1 (гипотермия) Группа №2 (нормотермия) Различие в группах

Исходно 0,11±0,040 0,08±0,011

30-я мин п/ЭКК 1,12±0,175 *** 0,94±0,127 ***

120-я мин п/ЭКК 0,39±0,060 *** 0,36±0,046 ***

1-е сут. п/о 0,17±0,050 0,13±0,022 **

3-и сут. п/о 0,11±0,026 0,09±0,013

7-е сут. п/о 0,06±0,011 0,06±0,008 **

*** р<0,01, ** р<0,05.

Таблица 3

Динамика концентрации нейронспецифической енолазы

НСЕ (мкг/л) Группа №1 (гипотермия) Группа №2 (нормотермия) Различие в группах

Исходно 6,6±0,94 7,2±1,12

30-я мин п/ЭКК 17,0±1,87 *** 12,8±0,83 *** ***

120-я мин п/ЭКК 14,4±1,14 *** 11,3±0,89 ** ***

1-е сут. п/о 9,7±0,98 8,8±,077

3-и сут. п/о 13,1±2,99 9,6±1,14

7-е сут. п/о 7,9±1,14 9,2±1,2

*** р<0,01, ** р<0,05.

Удлинение ЭКК связано с продлением периода согревания пациента до оптимальной температуры.

В результате анализа концентраций нейронспе-цифических белков в сыворотке крови нами были получены данные, отраженные в таблицах 2 и 3.

На дооперационном этапе в обеих группах содержание в плазме S-100 и NSE находилось в пределах нормы.

Непосредственно после операции как в первой, так и во второй группах зарегистрировано повышение концентрации протеина S-100. При этом максимум выхода НСБ в кровь отмечен на 30-й минуте после прекращения перфузии. Нормализация уровня S-100 происходит уже в первые сутки после перфузии, а к исходным значениям этот показатель возвращается к третьим суткам после операции.

Существенных отличий в сывороточной концентрации белка S-100 между группами не отмечено, однако четко прослеживается тенденция к менее выраженному подъему уровня этого белка в группе пациентов, у которых перфузия проводилась в нормотермическом режиме.

Динамика концентрации NSE в целом повторяет динамику уровня S-100. В обеих группах отмечается существенное увеличение концентрации фермента в первые два часа после прекращения перфузии, с последующим плавным снижением до нормальных значений к седьмым суткам. Обращает на себя внимание, что даже к концу обследования уровень NSE остается повышенным.

Уровень NSE существенно выше в группе пациентов с гипотермическим искусственным кровообращением непосредственно после перфузии, на остальных этапах исследования отличия статистически незначимы, однако фиксируется тенденция к более благоприятному (с точки зрения биохимии) течению послеоперационного периода.

Выявленное транзиторное нарастание сывороточных концентраций нейронспецифических белков (S-100 и NSE) после операций с использованием экстракорпорального кровообращения связано с обратимым повышением проницаемости гематоэнце-фалического барьера во время и после перфузии.

Основными причинами повышения проницаемости ГЭБ в этих условиях мы считаем:

• воздействие токсических продуктов ПОЛ;

• гипоксию;

• системную воспалительную реакцию.

В ранее опубликованных наших работах мы отмечали взаимосвязь нарастания уровня НСБ и выраженности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Полученные в этом исследовании данные подтверждают это.

Уровень МДА свидетельствует об активизации процессов перекисного окисления, оказывающих влияние на структурно-функциональное состояние мембран ГЭБ. Концентрация МДА начинает повышаться сразу после завершения перфузии, достигая

максимума к концу операции. В дальнейшем происходит постепенное снижение уровня МДА, однако даже через неделю после вмешательства он не достигает исходных значений (табл. 4).

Параллельно регистрируется компенсаторное возрастание концентрации антиперекисного фермента каталазы и снижение концентрации антиради-кального белка церулоплазмина (табл. 5).

Уровень каталазы и церулоплазмина приближается к исходным показателям на первые сутки после операции.

Таблица 4

Динамика концентрации малонового диальдегида (МДА, мкмоль/л)

Группа № 1 (гипотермия) Группа № 2 (нормотермия) Различие в группах

Исходно 5,6±0,22 6,2±0,37

30-я мин п/ЭКК 8,5±0,39 *** 8,1±0,38 ***

120-я мин п/ЭКК 8,9±,041*** 7 7±0 39 *** ***

1 сут. п/о 5,9±0,29 5,9±0,21

3 сут. п/о 7,3±0,23 *** 6,9±0,29

7 сут. п/о 6,5±0,24 ** 7,3±0,34 **

*** р<0,01, ** р<0,05.

Таблица 5

Динамика концентрации каталазы и церулоплазмина

Группа № 1 (гипотермия) Группа № 2 (нормотермия) Различие в группах

Каталаза (мкат/л)

Исходно 72,7±4,23 84,4±9,26

30-я мин п/ЭКК 185,3±12,22 *** 156,7±9,26 ***

120-я мин п/ЭКК 188,5±12,92 *** 144,8±9,78 *** **

1-е сут. п/о 118,3±6,78 *** 107,0±4,26 ***

3-и сут. п/о 86,3±4,20 ** 92,3±3,46

7-е сут. п/о 78,1±5,30 89,6±5,26

Церулоплазмин (г/л)

Исходно 0,35±0,017 0,32±0,012

30-я мин п/ЭКК 0,23±0,012 *** 0,20±0,010 ***

120-я мин п/ЭКК 0,30±0,017 *** 0,25±0,010 *** **

1-е сут. п/о 0,34±0,019 0,31±0,013

3-и сут. п/о 0,43±0,020 *** 0,39±0,020 ***

7-е сут. п/о 0,48±0,019 *** 0,48±0,019 ***

*** р<0,01, ** р<0,05.

СИБИРСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ № 32009 (выпуск 2)

Между обследуемыми группами статистически значимая разница в этих показателях фиксируется через два часа после прекращения искусственного кровообращения. При этом картина, присущая нормотермической группе, отражает более сохранное состояние антиперикисной защиты и, как следствие, меньшую степень выраженности процессов перокси-дации.

В результате мы видим, что, с одной стороны, выбранная нами температура 31-32°С не увеличивает переживаемость нейронами неблагоприятных факторов перфузии. С другой стороны, даже такое незначительное снижение температуры уменьшает активность защитных биохимических реакций.

Таким образом, с точки зрения функционирования центральной нервной системы, попытка использовать умеренную гипотермию в качестве профилактического фактора при проведении «стандартного» экстракорпорального кровообращения не имеет под собой достаточных оснований. При этом мы не отрицаем защитного действия низких температур в случае особых клинических ситуаций, таких, например, как гипотермическая остановка искусственного кровообращения или перфузия в режиме пониженного кровотока.