Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Биохимические механизмы устойчивости к гипотермии и гипоксии 11
1.2. Нейро-эндокринные и метаболические реакции при адаптации к холоду, гипоксии и хирургической травме. 18
1.3. Перекисное окисление липидов и его регуляция в поддержании гомеостаза при стрессовых воздействиях 29
1.4. Защитные эффекты гипотермии и ее клиническое применение 39
Глава 2. Материал и методы исследования 47
2.1. Краткая характеристика обследованных больных 47
2.2. Методы обеспечения гипотермии 48
2.3. Схема этапов обследования 49
2.4. Методы исследования 50
Глава 3. Метаболические реакции при хирургической коррекции врожденных пороков сердца в условиях гипотермической перфузии 56
3.1. Оценка состояния углеводного обмена 56
3.2. Динамика показателей липидного обмена 61
3.3. Динамика показателей системы «перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита» 67
Глава 4. Метаболические реакции при хирургической коррекции врожденных пороков сердца в условиях бесперфузионной гипотермии ...78
4.1. Оценка состояния углеводного обмена 78
4.2. Динамика показателей липидного обмена 84
4.3. Динамика показателей системы «перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита» 90
4.4. Особенности тиреоидного ответа 100
Обсуждение 106
Выводы 126
Список литературы 128
- Биохимические механизмы устойчивости к гипотермии и гипоксии
- Краткая характеристика обследованных больных
- Оценка состояния углеводного обмена
- Оценка состояния углеводного обмена
Введение к работе
Актуальность темы. Возможности гипотермии, как фактора, снижающего скорость метаболических процессов и повышающего устойчивость к гипоксии и стрессу (Новиков и др., 1998; Шнайдер, Салмина, 2004; Swain et al., 1991; Rebeyka, 1994), определяют широкое применение гипотермических и гипометаболических стратегий в медицине, и, в первую очередь, в кардиохирургии.
Вместе с тем при операциях на открытом сердце, помимо охлаждения, на организм воздействует большое число повреждающих факторов разной природы, в том числе наркоз, хирургическая травма, искусственная перфузия или перерыв кровотока по магистральным сосудам. Это ведет к развитию в организме мощной ответной реакции, которая выражается в активации гормональных систем и ряда метаболических путей (Мешалкин, Верещагин, 1985; Цветовская и др., 1990, 1995; Караськов, 1999; Werb et al., 1989; Pesonen, 1995). Подобные результаты не укладываются в рамки представлений о
* гипометаболизме в условиях гипотермии и свидетельствуют, скорее, о
неспецифической перестройке метаболических процессов, характерной для стресс-реакции.
Как известно, любые адаптивные реакции приобретают повреждающий характер, если сила раздражителя или длительность его действия превышает резервные возможности организма (Пшенникова, 2000). В связи с этим для обеспечения надежной защиты организма от факторов хирургической агрессии необходимо иметь четкое представление о характере компенсаторной перестройки метаболизма при операциях на сердце в условиях управляемой гипотермии.
Изменения со стороны углеводного и липидного обмена описаны как при искусственном кровообращении (Мещеряков и др., 1989; Дементьева, 1995; Jakob et al., 2001), так и при бесперфузионной гипотермии (Литасова и др., 1988; Цветовская и др., 1994), однако основное внимание было уделено
вопросам адекватности применяемых методов гипотермической защиты, при этом субстратное обеспечение компенсаторно-приспособительных реакций было изучено недостаточно. Реакция системы «перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита» при обоих вариантах гипотермии изучалась без сопоставления с энергетическим метаболизмом (Мещеряков и др., 1990; Дубикайтис и др., 1994; Цветовская и др., 1997; Караськов, 1999; Кирсанова и др., 2002; Pesonen et al., 1995; Belboul et al., 2001). Данные об изменении уровня тиреоидных гормонов, играющих важную роль в процессах адаптации при охлаждении организма, при кардиохирургических вмешательствах, и особенно в послеоперационном периоде, неоднозначны (Цветовская и др., 1996; Углова, 1998; Караськов, Ломиворотов, 2004; Ririe et al., 1998).
Учитывая сохраняющийся интерес к гипотермии, как методу защиты организма при операциях на открытом сердце, особую актуальность приобрел сравнительный анализ метаболического ответа на гипотермическую перфузиию и бесперфузионную гипотермию и оценка степени биохимических изменений при разной длительности гипотермической перфузии и остановки кровообращения. Работы, направленные на изучение метаболических реакций, позволяют понять природу патофизиологических сдвигов при воздействии на организм экстремальных факторов, специфичных для данных методов гипотермической защиты, выявить факторы риска перехода компенсаторно-приспособительных реакций в реакции повреждения и разработать пути профилактики критических нарушений метаболизма в послеоперационном периоде.
Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования состояла в выявлении особенностей реакции углеводного и липидного обменов, системы перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в организме человека при операциях на открытом сердце, выполняемых в условиях гипотермической перфузии и бесперфузионной гипотермии.
7 Были поставлены следующие задачи:
1. Изучить динамику содержания в крови пациентов субстратов и
метаболитов углеводного и липидного обменов, продуктов перекисного
окисления липидов, активности ферментов антиоксидантной защиты и их
вклад в обеспечение компенсаторно-приспособительных метаболических
реакций в ходе хирургической коррекции врожденных пороков сердца в
условиях гипотермической перфузии.
2. Исследовать динамику содержания в крови пациентов субстратов и
метаболитов углеводного и липидного обменов, продуктов перекисного
окисления липидов, активности ферментов антиоксидантной защиты и их вклад
в обеспечение компенсаторно-приспособительных метаболических реакций в
ходе хирургической коррекции врожденных пороков сердца в условиях
бесперфузионной гипотермии.
3. Оценить влияние длительности гипотермической остановки
кровообращения и гипотермической перфузии на выраженность
биохимических сдвигов в организме пациентов при хирургической коррекции
врожденных пороков сердца.
4. Изучить реакцию центрального и периферического звеньев тиреоидной
системы больных с врожденными пороками сердца на кардиохирургические
вмешательства в условиях бесперфузионной гипотермии.
Научная новизна работы. Впервые при сравнительном комплексном анализе метаболического ответа на кардиохирургические вмешательства в условиях гипотермической перфузии и гипотермической остановки кровообращения установлено, что, несмотря на различия в динамике и степени выраженности биохимических изменений, компенсаторно-приспособительная перестройка метаболизма при данных воздействиях однотипна и реализуется как стресс-реакция.
Впервые показано, что в активацию перекисного окисления липидов при кардиохирургических вмешательствах наибольший вклад вносит искусственное
8 кровообращение. Длительность гипотермических перфузии и остановки кровотока является фактором риска гиперактивации перекисного окисления липидов. При обоих способах гипотермической защиты в перестройке углеводного обмена и развитии гипохолестеринемии участвуют процессы пероксидации; при гипотермической перфузии более выраженная активация перекисного окисления липидов сопровождается более длительным сохранением гипергликемии в послеоперационном периоде.
Показано, что при увеличении длительности гипотермической остановки кровотока возрастание уровня глюкозы и продуктов гликолиза связано с нарушением их утилизации.
Установлено повышение функциональной активности щитовидной железы на третьи сутки послеоперационного периода, что отражает участие тиреоидных гормонов в процессах реадаптации и восстановления гомеостаза после хирургической коррекции врожденных пороков сердца.
Научно-практическая значимость. Проведенные исследования позволили установить направленность метаболических реакций на основных этапах кардиохирургических вмешательств в условиях управляемой гипотермии и выявить зависимость ряда биохимических показателей, в том числе малонового диальдегида, каталазы, холестерина, лактата и пирувата, от длительности гипотермической перфузии или остановки кровотока. Это позволяет обосновать пути профилактики перехода компенсаторно-приспособительных реакций в реакции повреждения. Целесообразность использования данных показателей для прогнозирования критических состояний после коррекции врожденных пороков сердца сформулирована в пособии для врачей, утвержденном Учебно-методическим советом МЗ РФ по сердечно-сосудистой хирургии (протокол №3 от 15.11.2000 г.), и отражена в акте о внедрении в практическую деятельность ГУ ННИИПК им. академика Е. Н. Мешалкина от 02.09.2004 г.
Полученные результаты обосновывают необходимость применения антиоксидантной терапии при длительных кардиохирургических вмешательствах, особенно в условиях искусственного кровообращения, которая должна быть направлена на усиление антирадикальной активности, начинаться в ходе операции и продолжаться в послеоперационном периоде вплоть до 10-х суток.
Положения, выносимые на защиту:
1. Компенсаторно-приспособительная перестройка метаболизма при
кардиохирургических вмешательствах в условиях управляемой гипотермии
характеризуется активацией гликогенолиза, липолиза, гликолиза, перекисного
окисления липидов, снижением содержания холестерина в крови, повышением
функциональной активности системы гипофиз - щитовидная железа и
реализуется как стресс-реакция. В поддержание энергетического гомеостаза на
этапах операции при бесперфузионной гипотермии больший вклад вносит
гликолиз, при гипотермической перфузии - окисление жирных кислот.
2. При коррекции врожденных пороков сердца в условиях
гипотермической защиты имеет место выраженная активация перекисного
окисления липидов, причем наибольший вклад в эту реакцию вносит
искусственное кровообращение. Усиление перекисного окисления липидов при
бесперфузионной гипотермии и гипотермической перфузии сопровождается
компенсаторным возрастанием активности каталазы, зависящим от содержания
продуктов пероксидации, и снижением содержания церулоплазмина. Усиление
процессов перекисного окисления липидов оказывает влияние на перестройку
углеводного обмена и развитие гипохолестеринемии при обоих способах
гипотермической защиты организма.
3. Степень нарушения метаболизма глюкозы, усиления перекисного
окисления липидов и активации антиперекисной защиты зависит от
длительности гипотермической перфузии и гипотермической остановки
кровообращения. Восстановление показателей углеводного обмена и уровня
10 продуктов перекисного окисления липидов после операций на сердце при длительных гипотермических перфузиях или окклюзиях, в отличие от менее продолжительных воздействий, происходит в более поздние сроки.
Работа выполнена в рамках НИР ГУ ННИИ ПК им. академика Е. Н. Мешалкина МЗ РФ по договору 008(29)002 «Разработка и усовершенствование технологий хирургического лечения заболеваний сердца и сосудов», № гос. регистрации 01.200.1 12900.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на I Всероссийском съезде по экстракорпоральным технологиям (Новосибирск, 1997), III Международной конференции «Гипоксия в медицине» (Москва, 1998), V Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов (Новосибирск, 1999), IV съезде физиологов Сибири (Новосибирск, 2002).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 21 печатной работе, включая 6 статей в рецензируемых журналах и пособие для врачей.
Биохимические механизмы устойчивости к гипотермии и гипоксии
Большинство животных в течение своей жизни в той или иной степени подвергаются гипоксии и гипотермии или в результате внешнего воздействия, или через развитие метаболической, дыхательной и циркуляторной недостаточности.
В экологической физиологии в зависимости от метаболического ответа на изменение параметров внешней среды различают организмы «зависимые», или «конформеры», и «регулирующие», или «регуляторы». Соответственно существуют две разные адаптационные стратегии переживания неблагоприятных условий: толерантная и резистентная (Экологическая..., 1979; Кулинский, Ольховский, 1992).
Резистентная стратегия реализуется на основе стресс-реакции и характеризуется активным противостоянием внешней среде, максимизацией функций основных физиологических систем и в результате - сохранением гомеостаза. В метаболическом отношении эта стратегия гиперкатаболическая, сопровождающаяся увеличением энергетических трат и потребления кислорода (Меерсон, Пшенникова, 1988; Кулинский, Ольховский, 1992).
Филогенетически более древняя толерантная (гипобиотическая) стратегия характеризуется подчинением условиям внешней среды, минимизацией функций, что неизбежно приводит к определенным нарушениям гомеостаза, однако позволяет выжить в экстремальных условиях. Метаболической основой такой стратегии является уменьшение катаболизма, энерготрат и потребления кислорода (Майстрах, 1975; Кулинский, Ольховский, 1992; Волчегорский и др., 1998). Толерантная стратегия типична не только для эктотермных животных, она достаточно широко распространена у млекопитающих как эволюционно закрепленное приспособление (Физиология терморегуляции, 1984; Слоним, 1986).
Изменение температуры среды у «регуляторов» определяет уровень функции терморегуляции, вовлекающей в свое обеспечение значительную часть метаболизма. У «конформеров» температура среды определяет температуру самих объектов и через скорость биохимических реакций прямую температурную зависимость большинства процессов жизнедеятельности (Хаскин, 1982; Geiser, 2004). На уменьшение доступности кислорода «конформеры» отвечают снижением интенсивности энергетического обмена, а у «регуляторов» потребности в энергии не изменяются и дефицит АТФ может быть восполнен только за счет активации анаэробного гликолиза (Boutilier, 2001).
На уровне целого организма может реализоваться смешанная стратегия, когда одни органы или системы поддерживают постоянство функций, а другие подчиняются условиям среды. Выраженные свойства «регулятора» проявляет мозг, как наиболее чувствительный к гипоксии орган, а на другом полюсе находится скелетная мускулатура, как наиболее толерантная к гипоксии (Экологическая..., 1979; Boutilier, 2001).
Большинство млекопитающих, в том числе человек, обладают низкой природной устойчивостью к гипотермии и недостатку кислорода. В то же время ныряющие и зимнеспящие млекопитающие могут переносить довольно длительные периоды аноксии и глубокой гипотермии. Фундаментальные механизмы, используемые животными, высокотолерантными к гипоксии и гипотермии, принципиально сходны, чем объясняется одновременная резистентность к недостатку кислорода и низкой температуре (Hochachka, 1986). Способность адаптироваться к таким условиям является результатом выработанных в процессе длительной эволюции генетических механизмов и реализуется через дифференциальную экспрессию генов и синтез белков, общих для всех млекопитающих, а не присущих лишь устойчивым организмам (Жегунов, 2001; Carey et al., 2003).
В связи с этим механизмы адаптации к гипотермии и гипоксии привлекают постоянное внимание исследователей, поскольку они могут быть основой коррекции многих патологических состояний.
Состояние гипобиоза при гипотермии обусловлено замедлением биохимических реакций при снижении температуры. Этот эффект имеет в первую очередь термодинамические причины, связанные с уменьшением энергии теплового движения молекул (Мецлер, 1980). Кроме того, при снижении температуры ослабляются гидрофобные взаимодействия между молекулами, белок-липидные взаимодействия (Хочачка, Сомеро, 1977; Мецлер, 1980; Кличханов, Мейланов, 2004). Это может привести к уменьшению сродства ферментов к субстратам, а также к нарушению четвертичной структуры белков. К числу ферментов, ингибирование которых установлено при гипотермии, относятся, в частности, АТФазы, пируваткарбоксилаза и пируватдегидрогеназа (Хочачка, Сомеро, 1977; Кулинский, 1982; Плотников и др., 1982).
У человека и теплокровных животных состояние гипотермического гипобиоза без частичной блокады механизмов терморегуляции недостижимо, так как даже временное снижение температуры тела сопровождается значительной активацией метаболизма и увеличением потребления кислорода, связанным с усилением процессов теплообразования в целях сохранения температурного гомеостаза (Майстрах, 1975; Rebeyka, 1994).
Блокада естественных механизмов терморегуляции путем подавления холодовои дрожи и снижения мышечного тонуса позволяет уменьшать потребление кислорода почти пропорционально уменьшению температуры тела (Rebeyka, 1994; Литасова и др., 1997). Однако, как считается, даже в условиях фармакологической защиты человек и большинство теплокровных животных не могут находиться в состоянии гипотермического гипобиоза более чем 8-10 час из-за необратимого повреждения клеточных структур и нарушения энергозависимых функций (Ташпулатов и др., 1992), тогда как зимнеспящие млекопитающие погружаются в это состояние на длительное время.
Принципиальное отличие устойчивых к гипотермии и гипоксии животных состоит в том, что метаболическая депрессия, развивающаяся у них при воздействии холода или недостатке кислорода, является регулируемой благодаря наследственной способности к установлению равновесия между АТФ-зависимыми и АТФ-обеспечивающими путями (Hochachka, 1986). Анаэробный метаболизм используется этими животными не для того, чтобы восполнить энергетический дефицит и сохранить продукцию АТФ на предсуществующем уровне, а для поддержания нового устойчивого гипометаболического состояния (Hochachka, 1996). У чувствительных к холоду и гипоксии животных состояние принудительного гипометаболизма, индуцированного гипотермией, характеризуется несоответствием между потребностью в АТФ и его продукцией, т. е. по сути метаболической недостаточностью, которая возникает в результате дифференциального эффекта температуры на различные биологические процессы и биохимические реакции (Hochachka, 1986).
Показано, что Ма+/К+-АТФаза значительно ингибируется при гипотермии, а процессы пассивной диффузии через клеточные мембраны обладают гораздо меньшим температурным коэффициентом, чем активный транспорт ионов (Singer, Bretschneider, 1990; Rebeyka, 1994). Кроме того, разная температурная зависимость выявлена и для пассивного транспорта ионов через клеточную мембрану. Так, на клетках нейроглии крыс показано, что при температурах 32 и 27 С диффузия Na+ по градиенту концентраций преобладает над пассивным транспортом К+, что приводит к внутриклеточной аккумуляции натрия и отеку клеток (Plesnila et al., 2000).
Краткая характеристика обследованных больных
За период с 1997 по 2000 г. было обследовано 105 пациентов с врожденными пороками сердца, находящихся на лечении в Новосибирском НИИ патологии кровообращения. Из них 29 человек обследовано до хирургического лечения, 76 человек - на этапах хирургической коррекции порока в условиях искусственной гипотермии и в 1-10 сутки послеоперационного периода.
Длительность гипотермической перфузии составила в среднем по группе 110,7 ± 38,8 мин. У 14 пациентов длительность искусственной перфузии не превышала 100 мин, у 15 составила 100 и более мин. Минимальная температура составила 25,5 ± 2,0С.
В качестве исходного метаболического статуса использовали данные лабораторного обследования 29 больных ВПС 7-15 лет, не подвергнутых оперативному лечению. Для оценки исходного тиреоидного статуса использовали данные 27 пациентов без тиреоидной патологии в возрасте 6— 18 лет, проходивших лабораторное обследование в НИИПК.
Обеспечение бесперфузионной гипотермии осуществлялось по методу, разработанному Е. Е. Литасовой и др. (1988), В. Н. Ломиворотовым (1988). Основная анестезия поддерживалась с помощью диэтилового эфира, для подавления сократительного термогенеза использовались миорелаксанты. Непосредственно перед охлаждением вводились инсулин и гепарин. После достижения должной глубины наркоза начинали наружное охлаждение путем обкладывания тела больного мелкоколотым льдом, голову охлаждали с помощью матерчатого шлема со льдом. После достижения температуры в пищеводе 32-30С дальнейшее снижение температуры обеспечивалось за счет изолированного охлаждения головы. Торакотомию проводили при температуре около 2 8 С, внутрисердечный этап операции -при достижении глубины охлаждения. Обеспечение сухого операционного поля достигалось пережатием полых вен и аорты. После завершения основного этапа операции и прекращения окклюзии магистральных сосудов приступали к восстановлению сердечной деятельности и согреванию путем орошения сердца и плевральных полостей теплым физиологическим раствором.
До начала окклюзии и после нее применялась инфузия 4 %-го раствора гидрокарбоната натрия с целью профилактики и коррекции метаболического ацидоза.
Обеспечение гипотермической перфузии осуществлялось согласно общепринятым методикам. Для поддержания основной анестезии применялся фентанил. Обеспечивалась тотальная мышечная релаксация. При первичном заполнении аппарата ИК использовались физиологический раствор, раствор Рингера и 5 %-й глюкозы, крупномолекулярные декстраны, антибиотики, 4 %-й раствор гидрокарбоната натрия и ингибиторы протеаз, гепарин. С момента начала ИК активное охлаждение продолжалось в течение 15-20 мин. Минимальная температура достигалась примерно к 40-й минуте перфузии. Согревание начинали после выполнения основного этапа операции и заканчивали при температуре в прямой кишке не ниже 34С.
При обследовании пациентов на этапах операции и в послеоперационном периоде кровь забирали из периферической вены на следующих этапах.
При гипотермической перфузии данные в интраоперационном периоде (этапы 3-5) представлены с учетом гемодилюции.
Исследование углеводного обмена. Для оценки состояния углеводного обмена изучали динамику содержания в крови глюкозы и продуктов гликолиза - лактата и пирувата.
Содержание глюкозы в сыворотке крови определяли колориметрическим глюкозооксидазным методом с применением стандартных наборов реагентов фирмы Biocon (Германия) на полуавтоматическом анализаторе FP-901 (Labsystems, Финляндия). Принцип метода состоит в том, что при окислении /3-D-nnoK03bi кислородом воздуха при каталитическом действии глюкозооксидазы образуется эквимолярное количество перекиси водорода, при разрушении которой в присутствии пероксидазы происходит конденсация фенола и 4-аминоантипирина с образованием окрашенного хинонового соединения, интенсивность окраски которого пропорциональна концентрации глюкозы в пробе. Цветной комплекс фотометрируется при длине волны 510 нм (490-540 нм).
Содержание лактата в цельной крови после депротеинирования раствором хлорной кислоты определяли колориметрическим ферментативным методом с применением коммерческих наборов реагентов фирмы Biocon (Германия) на полуавтоматическом анализаторе FP-901 (Labsystems, Финляндия). Принцип метода состоит в ферментативном дегидрировании лактата с участием лактатоксидазы с образованием пирувата и перекиси водорода. Последующие этапы аналогичны описанным для определения содержания глюкозы.
Оценка состояния углеводного обмена
Основные параметры, характеризующие интенсивность метаболизма глюкозы, определяли в ходе хирургического вмешательства и в послеоперационном периоде.
На всех этапах исследования наблюдалось повышение концентрации глюкозы в крови (табл. 1, рис. 1). Уже на фоне наркоза прирост был достоверным и составил 23% по отношению к значению, установленному у неоперированных больных. Во время хирургического вмешательства содержание глюкозы продолжало нарастать. Максимальное значение, зарегистрированное перед отключением АИК, превышало исходный уровень на 163%, а уровень, установленный на фоне наркоза, - на 115%.
Через 30 мин после прекращения искусственной перфузии концентрация глюкозы по сравнению с предыдущим этапом изменилась незначительно. В послеоперационном периоде вплоть до 10-х суток гипергликемия сохранялась.
Динамика содержания недоокисленных метаболитов глюкозы свидетельствует об активации гликолиза в ходе гипотермической перфузии. Действительно, если в ответ на вводный наркоз и на начальные этапы оперативного вмешательства (до подключения АИК) концентрация пирувата не менялась, а лактата даже несколько снижалась, то в дальнейшем содержание обоих продуктов нарастало (см. табл. 1, рис 1). При этом изменение концентрации лактата происходило с опережением: к 20-й минуте его уровень статистически значимо - на 119% - превышал уровень наркоза, в то время как прирост пирувата на данном этапе составил в среднем 22%.
Максимальное накопление лактата в крови регистрировали к моменту отключения АРПС (прирост составил 152%), затем происходило постепенное снижение, так что в первые послеоперационные сутки концентрация этого метаболита достоверно превышала только значение, установленное на фоне наркоза, но не исходные показатели.
Сходная динамика во время операции прослеживалась в отношении пирувата, однако его концентрация, поднявшись на 62% к окончанию искусственной перфузии, на следующем этапе не уменьшалась и оставалась выше исходного уровня на 35% (р 0,001) и в первые сутки после коррекции порока.
Через 3-10 сут после операции содержание и лактата, и пирувата не выходило за пределы нормы.
Соответственно динамике недоокисленных продуктов изменение величины отношения лактат/пируват, традиционно используемого для оценки степени гипоксии, характеризовалось ростом этого показателя к 20-й минуте ГП, снижением на последующих этапах и нормализацией к первым суткам.
Анализ взаимосвязей исследуемых параметров показал, что между содержанием в крови лактата и пирувата имеется статистически значимая линейная корреляция на этапе наркоза (г = 0,58, р 0,005) и перед подключением АИК (г = 0,43, р 0,05). В ходе искусственной перфузии взаимосвязи исчезают, восстанавливаясь через 30 мин после ее окончания (г = 0,55, р 0,01). Очень тесная корреляция установлена в первые сутки после операции (г = 0,91,/7 0,001), через трое суток связи ослабевают, но остаются достоверными (г = 0,54, р 0,01). Корреляций между уровнем глюкозы и продуктов гликолиза в крови не установлено.
С учетом выявленных закономерностей больных разделили на две группы: в первой продолжительность ГП не превышала 100 мин (76,3 ± 4,6), во второй составила 100 и более минут (129,0 ±9,1).
Содержание пирувата было достоверно повышено в этот срок в обеих группах, но во второй более значительно: разница между группами составила в среднем 30% (р 0,005). Статистически значимые различия между группами по данному параметру сохранились и к третьим суткам (см. табл. 2). Отношение лактат/пируват в первые сутки хотя и было во второй группе выше, чем в первой, но не превосходило значения, установленного для неоперированных больных.
Концентрация глюкозы в первые сутки также была выше в группе больных, перенесших более длительную перфузию, - на 37% (р 0,05).
Таким образом, со стороны углеводного обмена биохимический ответ на операцию в условиях гипотермической перфузии характеризовался гипергликемией и накоплением недоокисленных метаболитов глюкозы, причем интенсивность этих реакций зависела от продолжительности ГП, так что указанные изменения были более выражены (особенно в раннем послеоперационном периоде) в группе больных, подвергшихся длительной перфузии.
В ходе хирургического вмешательства и в послеоперационном периоде у больных исследовали содержание в крови триглицеридов, свободных жирных кислот и общего холестерина.
На всех этапах операции происходило прогрессивное уменьшение концентрации триглицеридов сыворотки крови (табл. 3, рис. 2): тенденция выявилась уже на фоне наркоза, перед подключением АИК снижение стало статистически достоверным, а минимальные значения достигались через 30 мин после прекращения искусственной перфузии и были меньше, чем на фоне наркоза, в среднем на 75%.
В первые послеоперационные сутки содержание триглицеридов оставалось сниженным на 48% относительно исходного уровня (р 0,001) и на 33% по сравнению с уровнем наркоза (р 0,05). К третьим суткам концентрация триглицеридов возросла, превысив значения, установленные у неоперированных больных, в среднем на 20% , а через 10 сут вернулась к норме.
Содержание свободных жирных кислот на этапе вводного наркоза увеличивалось в 2 раза по сравнению с исходными данными и до начала ГП не изменялось (см. табл. 3, рис. 2). Максимальное значение данного показателя за время исследования зарегистрировано через 20 мин гипотермической перфузии.
Оценка состояния углеводного обмена
Вводный наркоз и охлаждение организма до 33С не влияли на концентрацию глюкозы в крови. На этапе операции, соответствующем минимальной температуре тела, отмечали повышение уровня глюкозы в среднем на 34 % относительно значения, установленного на фоне наркоза (р 0,001). После воостановления кровотока развивалась выраженная гипергликемия - по сравнению с предыдущим этапом содержание глюкозы увеличилось в 1,8 раза (р 0,001), а уровень наркоза был превышен в 2,4 раза. При согревании до 33С среднее значение этого показателя уменьшилось на 10% (снижение недостоверно).
В первые сутки послеоперационного периода концентрация глюкозы в крови превышала исходную на 48% (р 0,001), а в дальнейшем нормализовалась. Содержание недоокисленных метаболитов, так же как и самой глюкозы, практически не изменялось под действием вводного наркоза. При охлаждении до 33 С происходило достоверное увеличение концентрации лактата и пиру вата в крови, а также отношения лактат/пируват, свидетельствуя об активации анаэробного пути окисления глюкозы. К этапу операции, на котором температура тела была минимальной, отмеченные изменения нарастали (см. табл. 9, рис. 6).
Максимальное накопление в крови лактата зарегистрировано через 5 мин реперфузии — прирост по отношению к предыдущему этапу составил 80% (р 0,001), а уровень наркоза был превышен в 4,3 раза. Через 20 мин после восстановления кровотока средняя концентрация лактата практически не изменилась, а при согревании больных до 33С произошло ее статистически значимое снижение (на 30%, р 0,001), хотя уровень данного метаболита еще существенно превышал дооперационный (в 3 раза).
Динамика содержания пирувата в крови больных носила сходный характер. Так, через 5 мин после прекращения окклюзии магистральных
сосудов наблюдался подъем - на 24% относительно предшествующего этапа (р 0,001) и на 53% по сравнению со значением, установленным на фоне наркоза. В дальнейшем в ходе операции концентрация пирувата достоверно не менялась, хотя можно отметить незначительный прирост через 20 мин реперфузии и тенденцию к снижению при согревании больных (см. рис. 6).
В первые сутки после коррекции порока, когда содержание лактата в крови практически нормализовалось, уровень пирувата статистически достоверно превышал и исходное, и установленное на фоне наркоза значения.
Соответственно динамике лактата и пирувата изменялось отношение лактат/пируват - увеличивалось при охлаждении, резко возрастало после восстановления кровотока и достоверно снижалось по отношению к предыдущему этапу при согревании. В первые послеоперационные сутки этот показатель практически нормализовался.
Анализ взаимосвязей между исследованными параметрами показал, что на этапе максимального охлаждения и через 5 мин реперфузии существует слабая, но достоверная корреляция между концентрацией в крови лактата и пирувата (г = 0,41, р 0,01), которая затем исчезает и появляется вновь при согревании (г = 0,50, р 0,001). В послеоперационном периоде связи между этими метаболитами не выявляются.
Обнаружена также зависимость между содержанием лактата при согревании и уровнем глюкозы на этапе, соответствующем максимальному охлаждению (г = 0,45, р 0,01), через 5 и 20 мин после восстановления кровотока (г = 0,37, р 0,05; г = 0,49, р 0,001 соответственно).
Для оценки влияния продолжительности окклюзии магистральных сосудов на выраженность наблюдаемых изменений были выделены группы больных, перенесших во время операции остановку кровообращения разной длительности - менее 25, 30 и 40 мин и более 25, 30 и 40 мин.
На этапе согревания и в первые сутки послеоперационного периода сохранялась тенденция, согласно которой более длительной окклюзии соответствует более высокое содержание лактата, однако различия не были достоверными. Через 3-10 сут после коррекции порока разницы между группами не наблюдали.
Концентрация пирувата в крови через 5 мин реперфузии оказалась на 20% выше в группах, где аорта пережималась более чем на 25 мин, по сравнению с больными, у которых время окклюзии было минимальным (р 0,05). Накопление этого метаболита в крови относительно уровня наркоза составило в указанных группах в среднем 68 и 24% соответственно. На этом этапе выявлена также статистически значимая, хотя и слабая корреляция между длительностью перерыва кровообращения и содержанием пирувата в крови (г = 0,40, р 0,01).
Через 20 мин реперфузии различия по этому показателю между группами исчезали. При согревании до 33С и в послеоперационном периоде уровень пирувата был практически одинаковым во всех группах, независимо от длительности окклюзии.
По содержанию глюкозы в сыворотке крови через 5 мин после восстановления кровотока также обнаружены различия между группами больных (см. табл. 10). При длительности более 25 мин этот показатель был выше в среднем на 27%, чем у пациентов с наименьшим временем окклюзии (р 0,05). Концентрация глюкозы в указанных группах превосходила значения, установленные на этапе наркоза, соответственно в 2,7 и 2,0 раза.
Данный результат подтверждается наличием положительной корреляции между продолжительностью изучаемого воздействия и содержанием глюкозы в крови в этот срок (г = 0,49, р 0,001). На последующих этапах операции и в первые сутки после нее такая зависимость исчезала. Через трое суток после коррекции порока вновь наблюдали более высокую концентрацию глюкозы в крови больных, перенесших во время операции остановку кровотока в течение 30 и более минут.
Таким образом, коррекция ВПС в условиях бесперфузионной гипотермии сопровождается у пациентов выраженной гипергликемией, гиперлактатемией и пируватемией. Достоверный прирост по содержанию продуктов гликолиза зарегистрирован уже при охлаждении организма до 33С. Максимальные значения достигаются через 5-20 мин после восстановления кровотока по магистральным сосудам. Степень выраженности этих изменений зависит от длительности окклюзии аорты, причем для глюкозы и пирувата выявлена статистически значимая линейная корреляция. Критической длительностью (в пределах рассмотренных), при превышении которой наблюдаемая метаболическая реакция становится достоверно более интенсивной, для глюкозы и пирувата является 25 мин, для лактата — 40 мин.
Похожие диссертации на Особенности компенсаторно-приспособительных метаболических реакций при различных вариантах гипотермической защиты организма
