Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 12
1.1.1 Введение 12
1.2.1 Определение кардиоплегии и её классификация 12
1.2.2 Механизмы принудительной асистолии под действием различных веществ и вещества, вызывающие асистолию
1.2.3 Электролитный состав кардиоплегических растворов 21
1.2.4 Роль энергетических субстратов как компонентов кардиоплегических растворов
1.2.5 Эффективность использования различных буферных систем в составе кардиоплегического раствора
1.2.6 Коллоидные высокомолекулярные вещества в составе кардиоплегического раствора
1.2.7 Антигипоксанты и цитопротекторы в составе кардиоплегического раствора
1.3.1 Кровяная кардиоплегия, преимущества, недостатки, сравнительная характеристика кровяной и кристаллоидной кардиоплегии
1.4.1 Влияние температурного режима кардиоплегии на её 45 эффективность
1.4.2 Сравнение холодовой и тепловой кровяной кардиоплегии 50
1.4.3 Tepid кардиоплегия 50 1.5.1 Режим введения кардиоплегического раствора 52
1.6 Официнальные кристаллоидные кардиоплегические растворы 55
1.7 Другие методы интраоперационной защиты миокарда 59
1.7.1 Электрофибрилляция 59
1.7.2 Наружное охлаждение сердца 60
1.7.3 Управляемая реперфузия миокарда 61
1.7.4 Ишемическое прекондиционирование и посткондиционирование 63
Глава 2. Материалы и методы 65
2.1 Перфузия изолированного сердца по Лангендорфу 65
2.1.1. Адекватность экспериментальной модели 66
2.1.2 Методика ретроградной перфузии изолированного сердца по Лангендорфу
2.2 Технические особенности использования методики ретроградной перфузии изолированного сердца по Лангендорфу применительно к исследованию кардиоплегических растворов
2.3 Методика оценки необратимого повреждения миокарда 77
2.4 Статистический анализ результатов 80
Глава 3 Результаты собственных исследований 81
3.1 Описание химического состава разработанных кардиоплегичесісих 83
растворов
3.1.1 Обоснование выбора буферного раствора Кребса-Хенселейта в качестве основы для создания кристаллоидного кардиоплегического раствора
3.2 Протокол экспериментов 94
3.3 Результаты экспериментов в контрольной группе и в группе контроля с разгруженным в течение ишемии сердцем
3.4 Результаты экспериментов с использованием официнальных кардиоплегических растворов Кустодиол и госпиталя св. Томаса №2
3.5 Результаты исследования изолированной гипотермии на эффективность защиты миокарда
3.6 Результаты исследования кардиоплегических растворов на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта
3.6.1 Результаты исследования внеклеточных кардиоплегических 104
растворов на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта (КПР№1, КПР№Ш, КПР№1реф) в сравнении с официнальными Кустодиол и госп. св. Томаса №2
3.7 Результаты исследования влияние температурного режима 106 кристаллоидных кардиоплегических растворов на выраженность кардиопротекции
3.8 Результаты исследования сравнительной эффективности внеклеточных и внутриклеточных кардиоплегических растворов
3.9 Результаты исследования кардиопротективных свойств гипермагниевых, гипербикарбонатных и маннитол-содержащих кардиоплегических растворов
3.10 Результаты исследования кардиоплегических растворов с повышенным уровнем глюкозы
3.11 Результаты исследования гиперполяризационной кардиоплегии 110
Глава 4 Обсуждение результатов 112
4.1 Обсуждение результатов экспериментов контрольных групп 113
4.2 Обсуждение результатов исследования изолированной гипотермии
4.3 Обсуждение результатов исследования кардиоплегических растворов госп. св. Томаса №2 и Кустодиол
4.4 Обсуждение результатов исследования кардиоплегических растворов на основе буфера Кребса-Хенселейта
4.5 Обсуждение результатов исследования гиперполяризационной кардиоплегии
Выводы 129
Практические рекомендации 130
Список литературы
- Механизмы принудительной асистолии под действием различных веществ и вещества, вызывающие асистолию
- Методика ретроградной перфузии изолированного сердца по Лангендорфу
- Обоснование выбора буферного раствора Кребса-Хенселейта в качестве основы для создания кристаллоидного кардиоплегического раствора
- Обсуждение результатов исследования кардиоплегических растворов госп. св. Томаса №2 и Кустодиол
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в мире ежегодно выполняется большое количество операций на сердце с применением искусственного кровообращения, причем число подобных вмешательств непрерывно увеличивается. Это связано, с одной стороны, с прогрессом кардиохирургических методик, и, с другой стороны, с увеличением распространенности сердечно-сосудистых заболеваний, прежде всего, ишемической болезни сердца. Развитие кардиохирургии требует совершенствования анестезиологического, реанимационного и перфузиологического пособия, без которых проведение операции на сердце, в том числе «сухом», является невозможным (Бунатян А. А. и соавт., 2005). Исключительно важной составляющей анестезиологического и перфузиологического пособия при операциях на остановленном сердце является интраоперационная защита миокарда во время обратимой ятрогенной ишемии, вызванной наложением зажима на восходящий отдел аорты (Островский Ю. П., 2007, Вuckberg G. D., 1995, 1987).
К настоящему времени комплекс мероприятий для интраоперационной защиты сердца от ишемического/реперфузионного повреждения достаточно хорошо разработан. Центральное место среди методов защиты миокарда занимает кардиоплегия (КП) (Жидков И. Л. и соавт., 2006). КП представляет собой процедуру прерывисто-повторной перфузии сосудов сердца специальным кардиоплегическим раствором (КПР) определенного химического состава и температуры, в результате чего происходит остановка сердца с сопутствующим уменьшением потребности миокарда в кислороде, что создает оптимальные условия для перенесения сердцем ишемии. Однако, несмотря на относительный успех в решении проблемы интраоперационной защиты миокарда, определенные вопросы еще требуют дополнительного изучения. До сих пор в клинике нередко встречаются осложнения, связанные с ишемическим повреждением сердца во время операции, а именно, синдром малого выброса и интраоперационый инфаркт миокарда (Masse L., Antonacci M., 2005). Это связано как с неадекватной защитой миокарда, так и с исходным его повреждением вследствие основного заболевания (Susumu I. et al., 2006). Причинами, способствующими развитию ишемических повреждений во время операции, являются гипертрофия миокарда, атеросклеротический и постинфарктный кардиосклероз, низкая исходная фракция выброса, суммарное время наложения зажима на аорту и др. (Гордеев М. Л., 2001; Локшин Л. С. и соавт., 1998, . et al., 2003).
В связи с этим проблема интраоперационной защиты миокарда остается актуальной и требует проведения комплексных экспериментально-клинических исследований. К настоящему времени проведено значительное количество исследований, посвященных сравнению кристаллоидной и кровяной КП (Шестакова Л. Г., 1999; . et al., 2006, . et al., 2008). В отдельных работах исследовалась эффективность включения в КПР антигипоксантов (Ozcan V. et al., 2004), -адреноблокаторов (Scorsin M. et al., 2003), блокаторов кальциевых каналов (Yaliniz H. et al., 2004), комбинации аденозина и лидокаина (Dobson G. P., Jones M. W., 2004; Corvera J. S. et al., 2005). В литературе на протяжении нескольких десятилетий ведется дискуссия об оптимальной температуре сердца при проведении КП, однако данный вопрос нельзя признать окончательно решенным (Yamamoto F., 2000). Противоречивые данные получены при анализе кардиопротективной эффективности деполяризационных и гиперполяризационных КПР (Chambers D. J., 2003). При этом системные целенаправленные экспериментальные исследования, посвященные данной проблеме, практически отсутствуют.
В настоящей работе проведено изучение различных аспектов кристаллоидной КП на модели перфузии изолированного сердца крысы по Лангендорфу, являющейся общепринятым методическим подходом к исследованию кардиопротективных воздействий (Yamamoto H. et al., 2009). Несмотря на активное успешное использование в клинике кровяной КП, интерес к кристаллоидной КП не уменьшается, что связано, прежде всего, с невозможностью использовать прогрессивную методику кровяной КП в детской, и, особенно, в неонатальной кардиохирургии. Между тем, именно эта группа больных зачастую требует для проведения коррекции сложных врожденных пороков сердца длительной аноксии и, как следствие, тщательной интраоперационной защиты миокарда (Бураковский В. И. и соавт., 1996). Таким образом, дальнейшее совершенствование методик кристаллоидной КП представляет большой практический интерес, а исследование механизмов защиты миокарда с помощью различных вариантов КП представляет собой актуальную научную проблему.
Цель работы: исследовать эффективность различных методик кардиоплегии и различных вариантов кардиоплегических растворов для защиты миокарда от тотальной ишемии в эксперименте на модели перфузии изолированного сердца крысы по Лангендорфу.
Задачи исследования
-
Сравнить эффективность различных способов защиты сердца от тотальной ишемии с использованием известных кардиоплегических растворов.
-
Разработать ряд кардиоплегических растворов на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта и испытать их в эксперименте.
-
Изучить особенности защиты миокарда кардиоплегическими растворами с различным ионным составом, с различным содержанием глюкозы, маннитола, компонентов буферных систем, а также провести сравнение эффективности внеклеточных и внутриклеточных кардиоплегических растворов.
-
Исследовать изолированное влияние температурного фактора как способа защиты миокарда от тотальной ишемии, а также его влияние в сочетании с кардиоплегическими растворами.
-
Исследовать гиперполяризационные кардиоплегические растворы, содержащие эсмолол, ацетилхолин и аденозин в сочетании с нормальным уровнем калия.
Научная новизна
В настоящем исследовании впервые разработан унифицированый ряд кристаллоидных кардиоплегических растворов на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта с учетом особенностей патогенеза ишемического повреждения миокарда. Получены новые данные, свидетельствующие о значительном ухудшении кардиопротективных свойств кардиоплегических растворов при включении в их состав маннита, глюкозы и бикарбоната в высоких концентрациях.
Впервые установлена низкая эффективность гиперполяризационной кардиоплегии с использованием эсмолола, ацетилхолина и аденозина в качестве альтернативных калию препаратов, вызывающих асистолию. В работе получены данные о повышении защитного потенциала кристаллоидного кардиоплегического раствора при включении в его состав коллоидного компонента - гидроксиэтилкрахмала.
В работе наглядно продемонстрирован выраженный кардиопротективный эффект изолированной глубокой гипотермии. Проведенные эксперименты впервые показали, что защитный эффект изолированной гипотермии при снижении температуры миокарда ниже +22С продолжает увеличивается. Впервые показано, что кардиопротективная эффективность кардиоплегического раствора госп. Св. Томаса №2 одинакова при различных степенях гипотермии в диапазоне от +5 до +22С.
Теоретическая и практическая значимость
Полученные результаты важны для дальнейших исследований в направлении совершенствования методик кардиоплегии, используемых в кардиохирургической практике. Полученные данные дают теоретическое обоснование оптимальных режимов проведения кристаллоидной кардиоплегии. Результаты проведенных экспериментов позволяют ответить на многие вопросы кардиоанестезиологов, кардиохирургов и перфузиологов, касающиеся интраоперационной защиты миокарда и дают конкретные рекомендации относительно химического состава кардиоплегического раствора и температуры сердца в течение периода пережатия аорты. Разработанные и прошедшие доклиническое тестирование кардиоплегические растворы на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта могут быть рекомендованы к клиническим испытаниям. Кроме того, результаты экспериментов по изучению кристаллоидных кардиоплегических растворов в некоторых случаях могут быть экстраполированы и на методику кровяной кардиоплегии, которая в настоящее время широко применяется в клинике.
Личный вклад автора в проведенное исследование
Автор лично выполнил экспериментальную часть исследования, провёл анализ литературных данных, обобщил опыт выполнения кардиоплегии в различных кардиохирургических клиниках Санкт-Петербурга, а также осуществил статистическую обработку результатов экспериментов и сформулировал практические рекомендации.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Кардиоплегические растворы на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта, сходные по своему составу с плазмой крови, обеспечивают оптимальную защиту миокарда от тотальной ишемии-реперфузии.
-
Выраженность защиты миокарда при изолированной гипотермии нарастает по мере снижения его температуры в диапазоне от 37С до 5С.
-
Внеклеточные кардиоплегические растворы более эффективны для защиты миокарда, чем внутриклеточные.
Апробация работы
Основные положения работы доложены на заседаниях кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии ГОУ ВПО «Санкт–Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», на межвузовских конференциях молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2007-2010), на 14-й ежегодной сессии Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А. Н. Бакулева РАМН с Всероссийской конференцией молодых ученых (Москва, 2010).
Материалы диссертации были доложены на заседаниях проблемной комиссии Института экспериментальной медицины ФГУ «Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В. А. Алмазова» и на клиническом заседании Клиники сердечно-сосудистой хирургии НИИ скорой помощи им. Ю. Ю. Джанелидзе.
Внедрение результатов работы
Результаты и выводы диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре патофизиологии с курсом клинической патофизиологии ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 3 статьи в центральных журналах, и получена 1 приоритетная справка об изобретении.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы и 5 рисунков.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, характеристики материалов и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 50 отечественных и 120 зарубежных источников.
Механизмы принудительной асистолии под действием различных веществ и вещества, вызывающие асистолию
Совершенствование методов защиты миокарда от ятрогенной ишемии во время операций на сердце, сопровождающихся пережатием восходящей аорты, является актуальной задачей кардиохирургии и кардиоанестезиологии (Piper Н. М. et al., 1993). Среди предложенных методов защиты миокарда центральное место занимает кардиоплегия (КП) в различных вариантах её исполнения (Мищенко Е.Б. и соавт., 1991, Бокерия Л.А. и соавт., 1998, 2000). Несмотря на то, что использование разработанных к настоящему времени протоколов КП в большинстве случаев даёт удовлетворительный результат, операции с длительным внутрисердечным этапом у больных, имеющих исходные патологические изменения в сердечной мышце, нередко сопровождаются значительным ишемическим повреждением миокарда (Островский Ю. П., 2007, Хенсли Ф. А., 2008).
Последствием этого являются нарушения ритма, острая сердечная недостаточность в раннем послеоперационном периоде и наиболее тяжелое осложнение - периоперационный инфаркт миокарда (Шереметьева Г.Ф. и соавт., 1999). Всё это заставляет проводить дальнейшие исследования, направленные на разработку методов защиты миокарда от ишемически-реперфузионного повреждения.
В настоящее время под КП следует понимать процедуру прерывисто-повторной перфузии коронарных сосудов сердца специальным кардиоплегическим растгвором (КПР) с целью его принудительной остановки, уменьшения метаболических потребностей и создания условий для наилучшего перенесения сердцем ятрогенной глобальной ишемии, вызванной обратимым пережатием восходящей аорты. Перед наложением зажима на аорту камеры сердца дренируются за счет работы аппарата искусственного кровообращения (АИК). Сердце таким образом гемодинамически разгружается и не участвует в поддержании системной гемодинамики. После этого на восходящую аорту накладывается зажим и сразу же начинается введение КПР (Бретшнайдер Х.Ю. и соавт., 1988). Существуют два пути введения КПР: антеградный и ретроградный. В первом случае КПР инфузируется в коронарные артерии сердца через корень аорты (стандартная методика), непосредственно в устья коронарных артерий или в аорто-коронарные шунты после наложения дистальных анастомозов (Бураковский В. И. и соавт., 1996). В случае ретроградной КП инфузия КПР осуществляется в коронарный синус после его закрытой канюляции или после вскрытия полости правого предсердия (Семагин А.П., 1989, Семеновский М.Л. и соавт., 1990). В этом случае направление тока КПР прямо противоположно физиологическому току крови. Считается, что такой способ в сочетании с антеградным (анте-ретроградная КП) позволяет лучше доставить КПР ко всем участкам миокарда (Курапеев И.С. и соавт., 1999) и осуществить более быстрое и качественное охлаждение несмотря на наличие атеросклеротических бляшек в коронарных артериях, которые препятствуют току КПР при антеградной КП (Гордеев М. Л., 2001, Sandhu A.A. et al., 1997). Некоторые авторы рекомендуют применять изолированную ретроградную КП только при протезировании аортального клапана или при операциях на восходящей аорте, когда антеградное введение КПР технически затруднено (Ilias A. et al., 2006). При выполнении антеградной КП давление КПР рекомендуется поддерживать на уровне 80-100 мм рт. ст., существует мнение о необходимости дифференциальной установки уровня перфузионного давления при инфузии КПР раздельно в устье правой и левой коронарных артерий - для правой оно не должно превышать 60 мм рт. ст., для левой — 90 мм рт. ст. При выполнении ретроградной КП давление КПР во время его инфузии в коронарный синус должно быть на уровне 35-45 мм рт. ст. при сохранении объёмной скорости около 200 мл/мин.
По составу КПР все виды КП делятся на 2 группы: кровяная КП и кристаллоидная КП. В данном случае под термином «кристаллоидная КП» подразумевается любой КПР, не содержащий компонентов крови. Это несколько нарушает общепринятую терминологию, поскольку КПР, содержащие высокомолекулярные коллоидные компоненты (декстран, гидроксиэтилкрахмал и другие) также относятся к кристаллоидным КПР. Именно кристаллоидные КПР стали первыми применяться в клинической кардиохирургии. Основной задачей любого КПР является быстрая, качественная, принудительная остановка сердца путём обратимого прекращения его электрической и механической активности. Известно, что сердце в состоянии асистолии потребляет кислород и энергетические субстраты в много меньших количествах, чем работающее и фибриллирующее сердце, а уменьшение метаболических потребностей любого органа является очень мощным фактором для защиты его от ишемического повреждения. Работающее гемодинамически нагруженное сердце при +37С потребляет порядка 10 мл Ог/мин., а остановленное сердце при той же температуре всего 1-1,1 мл Ог/мин. (Бабский Е. Б. И соавт., 1981, Меерсон Ф.З., 1986, Барабанов С. В. И соавт., 1996).
По температуре КП подразделяется на холодовую и тепловую (изотермическую). При холодовой КП должная температура КПР равняется +4-5С, которая достигается охлаждением кристаллоидного КПР в холодильнике, а кровяной КП - путем пропускания КПР через металлический змеевик, находящийся в стакане с льдом. После этого его температура и составляет примерно +4-5С. В момент инфузии КПР в коронарные сосуды его температура становится несколько выше за счет естественного согревания. Сердце при этом обкладывают ледяной крошкой для предотвращения согревания. Целевая температура миокарда при этом составляет +10-11 С.
Методика тепловой (изотермической) КП не предусматривает охлаждение КПР и сердца. В этом режиме в настоящее время используется только кровяная КП. Её температура равна температуре искусственного кровообращения (ИК), поэтому термин «изотермическая» более правильный, чем тепловая (хотя оба термина обычно употребляются как синонимы
Методика ретроградной перфузии изолированного сердца по Лангендорфу
Разработка и внедрение кровяной КП явилось продолжением совершенствования методики интраоперационной защиты миокарда. Нативная кровь является гораздо более оптимальной средой для перфузии любого сосудистого бассейна, чем кристаллоидный раствор. Для этого есть несколько причин: 1). Кровь является «родной» жидкостью для внутрисосудистого пространства, отрицательная реакция со стороны эндотелия отсутствует, эндотелиальная дисфункция минимальна. 2). Кровь содержит оптимальное соотношение коллоидных и кристаллоидных компонентов, сывороточный альбумин поддерживает нормальное. физиологическое онкотическое давление, нет необходимости в добавлении высокомолекулярных компонентов, создаются оптимальные условия для транскапиллярного транспорта и профилактики интерстициального и внутриклеточного отёка. 3). Кровь содержит буферные системы: бикарбонатную, фосфатную, белковую и гемоглобиновую. Соотношение компонентов буферных систем физиологическое, требуется лишь незначительная корректировка концентраций некоторых компонентов (например, бикарбонат - аниона) в результате добавления к цельной крови кристаллоидного гиперкалиевого раствора, но это технически реализуется очень просто путём включения в него бикарбоната в физиологической концентрации (следует сказать, что и без этого буферные системы кровяной КП функционируют очень хорошо). 4). Кровь выполняет газотранспортную функцию. Она способна приносить кислород к ишемизированному миокарда в промежутках между периодами ишемии при выполнении повторных эпизодов КП. Кислородная ёмкость крови велика и определяется (в мл кислорода на 100 мл крови) как количество гемоглобина (в г/л, умноженное на 1,46). При этом растворимость кислорода в плазме крови, а также в воде и в кристаллоидном КПР составляет всего 2-3 мл/100 мл. Правда, в этом аспекте есть и отрицательные моменты, о которых будет сказано ниже, прежде всего гипероксигенация и риск усиления оксидативного повреждения миокарда. При выполнении кровяной КП в миокарде имеет место быть аэробный метаболизм. Правда, имеется сообщение (Bjerrum J. Т. et al., 2006), что напряжение кислорода в миокарде одинаково при применении кристаллоидной и кровяной КП, и что более высокий кардиопротективный потенциал кровяной КП реализуется другими путями. Подобное мнение высказывается и в другой работе (Jacob Т. et al., 2006). Возможно, это связано с особенностями протокола выполнения КП в этих работах. Хотя следует признать, что кислород в тканях, в том числе мышечных, депонироваться не может, и аэробный метаболизм возможен только в момент притока оксигенированной крови (то есть только в течение инфузии кровяной КПР). При этом также покрывается так называемый «кислородный долг» - лактат переходит в пируват. Все это определяет высокие кардиопротективные качества кровяной КП, и при этом в интервале между инфузиями КПР напряжение кислорода в миокарде и не должно быть повышено. Так что сама по себе оценка этого показателя и его низкие значения, такие же, как и в случае использования кристаллоидной КП, ни о чем не говорят.
Однако, кровяная КП, несмотря на вышеуказанные достоинства, имеет и ряд недостатков по сравнению с кристаллоидной КП:
1). Выполнение кровяной КП обязательно требует перфузионной техники. Все современные АИКи оснащены роликовыми насосами, предназначенными для этого. Но имеются трудности в проведении кровяной КП у новорождённых. Это связано с малыми объёмами вводимого КПР и с недостатком объёма циркулирующей крови у ребёнка.
2). При многократных повторных эпизодах кровяной КП имеет место быть системная гиперкалиемия. Кровяной КПР после его прохождения через коронарное русло сердца необходимо возвращать в резервуар АИКа, из которого все его компоненты попадают в системный кровоток, в том числе и калий. Всё это диктует необходимость тщательного подбора концентрации калия в кровяном КПР, обычно в первый эпизод КП она не превышает 16 ммоль/л, а затем, уже после остановки сердца, её снижают вплоть до 7 - 10 ммоль/л, при этом перфузиолог следит за состоянием сердца и в случае восстановления электрической или электромеханической активности сердца сразу же осторожно увеличивает концентрацию калия до прекращения этой активности. В кристаллоидном КПР концентрация калия может спокойно достигать более высоких значений (встречаются цифры 25 и даже 32 ммоль/л), так как этот калий вместе с КПР удаляется наружу и не попадает в системный кровоток. Хотя существует и другое мнение, согласно которому при поступлении кровяного КПР в контур ИК электролитный состав системной крови не меняется (Шестакова Л. Г., 1999). И все же при многократных эпизодах КП во время операций с длительным пережатием аорты гиперкалиемия может быть и вызывать затруднение восстановления синусового ритма и насосной функции сердца.. Согласно некоторым работам (Langer G. A. et al., 1987), уровень калия в кровяной КП рекомендуется поддерживать на уровне 12-16 ммоль/л.
3). При выполнении кровяной холодовой КП охлаждение КПР может сопровождаться нарушением реологических свойств. Для профилактики этого необходимо проводить достаточную гемодилюцию. Кровяной КПР с гематокритом 22-25% при температуре 10-12С не имеет реологических нарушений. Если учесть, что обычно гематокрит при проведении ИК в начале перфузии составляет 25-30% и в конце перфузионного периода 20-25%, то при смешивании этой крови из артериального контура АИКа с кристаллоидным раствором в соотношении 4:1 гематокрит КП составит 15-20%. Имеются рекомендации (Langer G. A. et al., 1987) поддерживать гематокрит кровяной КП на уровне 20-30%.
Обоснование выбора буферного раствора Кребса-Хенселейта в качестве основы для создания кристаллоидного кардиоплегического раствора
Фотографии срезов сердца после окрашивания раствором трифенилтетразолия хлорида. Вверху - фотография среза сердца с большим размером некроза. Внизу - фотография среза сердца с минимальным размером некроза.
Здесь необходимо отметить, что для четкого разграничения этих двух зон по окрашиванию ТТС реперфузия должна быть адекватной (по длительности и объёмной скорости кровотока). В противном случае не произойдёт вымывания продуктов распада разрушенной внутренней мембраны митохондрий из необратимо повреждённой клетки и результат окажется ложноположительным. Это особенно актуально в экспериментах с моделированием длительной ишемии миокарда, поскольку в этом случае выраженный феномен «no-reflow» может иметь место быть. Именно поэтому во всех экспериментах длительность реперфузии составила 120 минут, что является достаточным временем для вымывания мембранных компонентов из клетки даже при сниженном кровотоке.
Базальные и апикальные поверхности всех срезов фотографировали цифровой камерой Olympus С-4000, сопряженной с помощью микрофотографического устройства с микроскопом МБС-10 (ЛОМО, Санкт-Петербург). Изображения таких срезов затем обрабатывали компьютерным методом, который позволяет рассчитать площадь этих двух зон. Затем, суммируя результат по всем срезам, вычисляли объём зоны необратимого повреждения по отношению к общему объёму ткани (в
Данный метод оценки жизнеспособности тканей, в отличие от многих других, непосредственно, прямо позволяет дифференцировать жизнеспособные ткани от необратимо повреждённых. Большинство распространённых гистологических методов не обладают таким преимуществом, поэтому применены не были. Также не использовались биохимические методики определения различных метаболитов и биохимических маркёров некроза миокарда в оттекающем от сердца перфузате и в ткани миокарда, поскольку все эти методики позволяют лишь косвенно оценивать степень выраженности повреждения миокарда, в отличии от метода окраски ТТС.
Следует сказать, что в контексте данной работы термином «некроз» мы обозначали необратимое повреждение миокарда. Некроз (в общепринятом, морфологическом смысле этого слова) в течение5 120 80 минутной реперфузии сформироваться не успевает. Но, если бы, период реперфузии продолжался бы далее, то через определенный промежуток времени на месте необратимого повреждения миокарда он бы сформировался во всех случаях независимо ни от чего. Поэтому мы необратимое повреждение именовали термином «некроз».
Статистическая достоверность различий функциональных данных в каждой временной точке, а также размеры анатомической зоны риска и зоны инфаркта оценивалась с помощью программного пакета STATISTICA и непараметрического критерия Манна-Уитни. Все функциональные данные, а также размер инфаркта выражались в виде «среднее ± стандартное отклонение». Значения Р менее чем 0,05 рассматривались как достоверные.
К настоящему времени, несмотря на достаточно большое число исследований, не было проведено ни одного многоцентрового рандомизированного исследования сравнительной эффективности различных вариантов КП. Зачастую выбор того или иного варианта КП определяется традициями конкретного кардиохирургического центра и опытом хирурга. В то же время, необходим научный подход к выбору наиболее оптимальных способов интраоперационной кардиопротекции для каждой конкретной ситуации в зависимости от предполагаемой операции, её длительности и прочих факторов. Поэтому для выявления преимуществ того или иного варианта КП необходимы специальные исследования. К сожалению, клинические исследования, посвященные эффективности КП, зачастую не могут ответить на ряд важных вопросов, так как на результат лечения кардиохирургического больного оказывают влияние очень многие факторы. Это тот случай, когда очень сложно создать сопоставимые выборки больных. Причины для этого следующие: 1). Различное исходное состояние миокарда. Известно, что у больных с исходной гипертрофией миокарда желудочков, низкой фракцией выброса, кардиосклерозом переносимость миокардом ишемии снижена и такие больные составляют группу высокого риска, в том числе по возникновению периоперационного инфаркта миокарда и острой сердечной недостаточности в послеоперационном периоде. 2). Разная длительность пережатия аорты, что встречается даже при выполнении однотипных операций одним хирургом. 3). Анестезиологическое обеспечение и интенсивная терапия в послеоперационном периоде оказывают существенное влияние на состояние сердца и лабораторные показатели.
Обсуждение результатов исследования кардиоплегических растворов госп. св. Томаса №2 и Кустодиол
Примечание: КПР Т2 Т - кардиоплегический раствор госп. св. Томаса №2 в тепловом режиме (+37С), КПР Т2 X - кардиоплегический раствор госп. св. Томаса №2 в холодовом режиме (+5С), КПР К Т -кардиоплегический раствор Кустодиол в тепловом режиме (+37С), КПР К X - кардиоплегический раствор Кустодиол в холодовом режиме (+5С), КПР №1 - кардиоплегический раствор №1 в тепловом режиме (+37С), КПР №1П - кардиоплегический раствор №1 П в тепловом режиме (+37С), КПР №1реф - кардиоплегический раствор №1реф в тепловом режиме (+37С), р 0,01 в сравнении с контролем и с КПР госп. св. Томаса №2 в тепловом режиме, р 0,05 в сравнении с контролем
В холодовом режиме КПР№1, КПР госп. св. Томаса №2 и Кустодиол проявили одинаковую и высокую эффективность. Однако в тепловом режиме их эффективность заметно снижается, причём неодинаково. КПР№1 сохраняет достаточно высокий уровень кардиопротекции (хотя и несколько менее выраженный, чем в холодовом режиме). КПР госп. Св. Томаса в тепловом режиме показал явно недостаточный кардиопротективный эффект, а у кустодиола в тепловом режиме кардиопротективный эффект вообще отсутствовал. Результаты проведённых экспериментов представлены на рисунках №3 и №4.
Рисунок №5. Влияние кардиоплегических растворов внеклеточного типа (№1, №1Реф) и внутриклеточного типа (№3, Кустодиол) на размер некроза в тепловом режиме
На рисунке №5 наглядно видно, что в тепловом режиме внутриклеточные КПР вообще не оказывали никакого кардиопротективного действия, размер некроза миокарда после их использования оказался даже несколько выше, чем в контрольной группе (но различие недостоверно). Внеклеточные КПР (КПР№1 и КПР№1реф), напротив, оказались эффективны даже в тепловом режиме.
Результаты исследования кардиопротективных свойств гипермагниевых КПР, гипербикарбонатных КПР и маннитол-содержащих КПР.
Результаты исследований таких КПР, созданных на основе БРКХ, представлены в таблице 31. Все эксперименты проводились в тепловом режиме при температуре +37С.
Влияние кардиоплегических растворов на основе буферного раствора Кребса-Хенселейта в тепловом режиме с добавлением маннита (кардиоплегический раствор8), и с повышенным уровнем бикарбонат-аниона (кардиоплегический раствор), и гипермагниевого нормокалиевого кардиоплегического раствора (кардиоплегический раствор №6) на размер
Из таблицы видно, что КПР с повышенным уровнен магния и нормальным уровнем калия не имеет преимуществ перед КПР№1 с повышенным уровнем обоих этих катионов — величина некроза недостоверно, но выше, чем при использовании КПР№1. КПР с повышенным содержанием бикарбонат-аниона (КПР№5) и маннитол-содержащий КПР№8 продемонстрировали крайне низкий уровень кардиопротекции.
Различие в размере некроза между группами КПР№1 и КПР№1-Гл было недостоверным (табл. 32) при наличии отчетливой тенденции к увеличению размера некроза в группе с повышенной концентрацией глюкозы. При использовании КПР№1М-Гл величина некроза была достоверно (р 0,05) выше, чем в группе с КПР№1. Между контрольной группой и группой КПР№3 достоверной разницы по величине размера некроза не обнаружено. То есть, КПР №3 в тепловом режиме вообще не оказал никакого кардиопротективного действия.
Таблица №32. Размер некроза в экспериментальных группах с использованием кардиоплегических растворов (КПР) с повышенным уровнем глюкозы.
Примечание: КПР - кардиоплегический раствор, -р 0,01 в сравнении с контролем; -р 0,05 в сравнении с КПР№1.
Томаса №2. При этом результат по размеру некроза не может быть признан удовлетворительным (таб. 33). Гиперполяризационная КП с помощью ацетилхолина (КПР№4) сопровождалась асистолией, но при этом в течение периода ишемии наблюдались спонтанные систолы, по-видимому, связанные с феноменом ускользания. Размер некроза в данной группе достоверно не отличался от контроля (рис. 3). КПР№9, содержащий аденозин, не вызывал надежной асистолии (даже при увеличении концентрации аденозина), в связи с чем размер некроза не измерялся.
Данное исследование КПР на модели перфузии изолированного сердца по Лангендорфу ещё раз продемонстрировало, что данная методика является удобной и адекватной для исследования кардиопротекции с применением КП. Исходные показатели функционирования препарата изолированного сердца во всех экспериментальных группах оказались нормальными, что показывает, что методика забора и препаровки изолированного сердца у крыс без использования искусственной вентиляции лёгких, без охлаждения сердца после его извлечения из грудной полости до подключения к аппарату Лангендорфа является адекватной, и вышеуказанные особенности не приводят к повреждению миокарда в процессе забора сердца и не приводят к ухудшению его функционального состояния. Также установлено, что изолированное сердце крысы быстро охлаждается и согревается в соответствии с температурой жидкости в стакане, что позволяет использовать данную методику для исследования влияния различных температур и их изменений на состояние сердца, в том числе в течение ишемии и применительно к вопросам кардиопротекции.
По результатам экспериментов в контрольных группах установлено, что тотальная нормотермическая ишемия изолированного сердца крысы длительностью 60 минут вызывает достаточно тяжелое повреждение миокарда, что делает возможным исследование различных кардиопротективных воздействий, в том числе таких мощных, как КП, при моделировании ишемии такой продолжительности. Большой объём необратимого повреждения миокарда и значительно сниженная функциональная способность сердца (прежде всего согласно низкому пульсовому давлению и выраженной диастолической дисфункции) предопределяют наличие плацдарма для воздействия кардиопротективных воздействий. Также это говорит и об адекватности времени реперфузии (120 минут), в течение которых происходит отмывка миокарда от осколков внутренних мембран митохондрий, что исключает ложноположительный результат. Более того, в контрольной группе в течение реперфузии вследствие ишемически-реперфузионного повреждения кровоток снижен наиболее выражено, но при этом отмывка получается качественной, что также говорит о достаточности времени реперфузии в 120 минут.
Исследование включало в себя 2 контрольные группы — с гидродинамически нагруженным левым желудочком в течение периода ишемии и с разгруженным. Результаты оказались одинаковыми по размеру некроза и восстановлению сократимости сердца. Изначально предполагалось другое - гемодинамически нагруженное сердце при сокращении расходует значительно больше энергии, чем разгруженное, и переносимость ишемии у нагруженного сердца значительно ниже. Эту давно известную истину используют для лечения ИБС нитратами, а также при проведении ИК и КП - инфузия КПР начинается только после дренирования (то есть освобождения от крови) полостей сердца. Поэтому и мы хотели перед ишемией разгрузить сердце путем удаления из полости левого желудочка полиэтиленового баллона, а затем в процессе реперфузии опять установить баллон в полость левого желудочка и наполнить его, то есть нагрузить желудочек, до прежнего уровня. Эта процедура крайне нежелательна, так как: 1). теряется возможность мониторировать внутрилевожелудочковое давление в течение периода ишемии, 2). даже при наполнении баллона водой в прежнем объеме при его повторной постановке расположение баллона в полости левого
