применение цитохрома с для профилактики - Самсон-Мед

ВЕСТНИК ХИРУРГИИ. №1, 2001 С. 15-20
ПРИМЕНЕНИЕ ЦИТОХРОМА С ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ РЕПЕРФУЗИОННЫХ
ПОВРЕЖДЕНИЙ МИОКАРДА ПРИ ПРОТЕЗИРОВАНИИ КЛАПАНОВ СЕРДЦА
В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ
Бояринов Г.А., Яковлев А.Ю., Тезяева С.А., Мухина И.В., Бояринова Л.В.
Военно-медицинский институт (нач. — генерал-майор мед. службы А.Н.Борисов) Федеральной пограничной службы РФ при
Нижегородской государственной медицинской академии, Нижегородский межобластной кардиохирургический центр (главврач
— д-р мед. наук В.В.Соколов)
Среди фармакологических средств, повышающих устойчивость тканей органов, в частности
миокарда, к гипоксии, особое внимание исследователей
привлекает
группа
переносчиков
электронов, к которым относится препарат Цитохром С. Он играет исключительную роль в процессах
тканевого дыхания, и удаление его из митохондрий сопровождается резким нарушением процессов
поглощения кислорода [13]. Он способен не только поддерживать транспорт электронов по дыхательной
цепи, но и участвовать в процессах трансформации и накопления энергии. Цитохром С способен к
полимеризации. Ассоциации мономерной формы в полимерную позволяют цитохрому С
взаимодействовать с кислородом и не реагировать с цитохромоксидазой [1]. Особенно высока
концентрация цитохрома С в сердечной мышце [19]. Он имеет низкую молекулярную массу — около
1300 усл. ед., что создает условия для выхода эндогенного цитохрома C из клеток даже при обратимом
ишемическом их повреждении.
Наступающее в процессе развития ишемии миокарда и его реперфузии угнетение активности
цитохромной системы составляет одну из основных причин снижения поглощения кислорода сердечной
мышцей и возникновения в сердце тканевой гипоксии [14]. На более поздних стадиях гипоксии
происходит потеря цитохрома С поврежденными мембранами митохондрий [3]. И только нарушение
целости клеточных мембран дает возможность экзогенному цитохрому С проникать в клетку.
Экзогенный цитохром С, встраиваясь в поврежденные мембраны
митохондрий,
способен
реконструировать поврежденную дыхательную цепь с усилением процессов окислительного
фосфорилирования [12, 15].
В литературе широко представлены сведения о применении цитохрома С при острой и хронической
сердечной и дыхательной недостаточности [6, 9,11]. Однако данные об эффективности препарата крайне
противоречивы [7,11]. Особенностью действия препарата является отсутствие эффекта в
неповрежденных участках, где нет ишемической травмы мембраны клетки [2]. Показано, что цитохром
С обладает кардиотоническим и коронаролитическим свойством, может вызывать выраженный клинический эффект на фоне гипоксической аритмии [4].
При реоксигенации или реперфузии ишемизированного миокарда наблюдается парадоксальная
ситуация: реперфузия не только не способствует нормализации метаболизма, структуры и функции
миокарда, но и катастрофически быстро повышает степень повреждения миокарда, имевшую место при
ишемии. Учитывая вышеизложенное, на наш взгляд, цитохром С может быть с успехом использован в
кардиоанестезиологии как компонент анестезиологического пособия для предупреждения
реперфузионных повреждений миокарда. Одним из подтверждений данного тезиса является также то,
что во время реперфузии активизируется процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в
кардиомиоцитах, а цитохром С имеет в своем составе атом железа, способный менять свою валентность.
Поэтому логично предположить, что препарат сдвинет равновесие реакций ПОЛ в обратную сторону,
присоединяя свободный активный кислород. В этом случае цитохром С, прерывая цепь реакций
образования свободных радикалов в самом ее начале, будет препятствовать образованию
гидроперекисей, сохраняя целость клеточных мембран.
Материал и методы. Эксперименты проведены на беспородных белых крысах массой 180—220 г.
У интактных животных под нембуталовым наркозом (25 мг/кг) извлекали сердце из грудной полости и
ретроградно перфузировали на специальной установке [20]. В левый желудочек вводили латексный
баллончик, сжимая который сердце осуществляло изоволемические сокращения. На самописце
производили запись давления в левом желудочке и его первой производной. По кривым рассчитывали
развиваемое (Рр, мм рт. ст.) и, конечно, диастолическое давление (КДД, мм рт. ст.), а также скорость
сокращения (+ДР/ДТ, мм рт. ст./с) и расслабления (—ДР/ДТ, мм рт. ст./с) миокарда левого желудочка.
По количеству перфузата, вытекаемого из легочной артерии за 1 мин, определяли коронарный кровоток.
В течение 30 мин сердце перфузировали раствором Кребса—Хензеляйта. Затем сердце на 90 мин
выключали из перфузии и в течение этого периода температуру миокарда поддерживали на уровне
ООО «Самсон-Мед»
Тел./факс: (812) 329-03-93/329-43-68
e-mail: [email protected]
www.samsonmed.ru
8-12 0С, погружая в охлажденный раствор Кребса—Хензеляйта. Через 90 мин гипотермической ишемии
производили реперфузию сердца: в контрольной группе (15 опытов) — раствором Кребса—Хензеляйта,
а в опытной (15 опытов) — в перфузат дополнительно вводили цитохром С в дозе 0,5 мг/л. В исходном
состоянии, на 15-, 30-, 45-й и 60-й минуте реперфузии регистрировали показатели сократительной
функции миокарда и коронарного кровотока. Состояние ПОЛ оценивали по содержанию молекулярных
продуктов. Диеновые коньюгаты (ДК) определяли спектрофотометрически при длине волны 233 нм
после экстракции в хлороформэтаноле [22]. Концентрацию оснований Шиффа (ОШ) определяли по
интенсивности флюоресценции экстрактов липидов в хлороформе [21].
Клинические исследования проведены у 52 больных, оперированных в условиях искусственного
кровообращения (ИК) по поводу острого инфекционного эндокардита (ИЭ) с поражением клапанов
сердца. Все они были разделены на 2 равные группы по 26 человек, имели недостаточность
кровообращения II Б степени, а по тяжести исходного состояния по NYHA отнесены к IV
функциональному классу. Больным контрольной группы с целью защиты миокарда от ишемических
повреждений проводили фармакохолодовую кардиоплегию (ФХКП), в исследуемой группе
дополнительно к ФХКП в качестве кардиопротектора во время реперфузии внутривенно болюсно за 10
мин до открытия аорты вводили цитохром С в дозе 0,5 мг/кг.
Изучение кардиогемодинамики (КГД) проводили на следующих этапах: I — исходное состояние
(после вводного наркоза), II — 10 мин после открытия аорты (окончание ИК), III и IV —
соответственно, 60 и 180 мин реперфузии и V — 24 ч послеоперационного периода.
Показатели КГД изучали методом термодилюции с помощью плавающего катетера Свана—Ганса,
проведенного в легочную артерию через внутреннюю яремную вену. Для регистрации параметров
использовали мониторный комплекс «KONE-505» (Финляндия). Исследовали следующие показатели:
ЧСС, АД систолическое, диастолическое и среднее, ЦВД, сердечный индекс (СИ), индексы работы
правого и левого желудочков (ИРПЖ и ИРЛЖ), индексы общего легочного и периферического
сопротивления (ИОЛС и ИОПС).
Особое внимание при сравнении результатов в исследуемой и контрольной группе уделяли
течению реперфузионного и раннего послеоперационного периода. У всех больных исследовали
характер восстановления сердечного ритма, учитывали количество проведенных электрических
дефибрилляций сердца (ЭДС), дозу и продолжительность инотропной стимуляции сердца. Активность
трансаминаз в крови изучали унифицированным динитрофенилгидрази-новым методом Райтмана—
Френкеля [10].
Результаты и обсуждение. Экспериментальные исследования показали, что при близких по
значению исходных показателях сократительной функции миокарда (СФМ) в обеих группах животных
у сердец, защищенных цитохромом С, в постишемическом периоде Рр через 15 мин реперфузии было
выше на 32,1% по сравнению с контрольной серией, КДД — меньше на 37% относительно исходного
уровня, а также на 34,3%, соответственно, по сравнению с 1-й серией экспериментов. Под влиянием
цитохрома С значительно возросли скорости сокращения и расслабления миокарда. Обращает
внимание увеличение частоты ритма у сердец с постишемическим введением цитохрома С.
Коронарный кровоток (КК) увеличился на 12,1% относительно предишемического этапа исследования
и был выше такового в контрольной группе на 21,7% (табл. 1). Полученные данные свидетельствуют о
положительном инотропном коронарорасширяющем действии препарата.
На последующих этапах исследования отмечалось значительное снижение показателей СФМ и КК
в обеих экспериментальных группах. Однако в контрольной группе эти изменения нарастали быстрее,
чем в опытной, что свидетельствовало о дальнейшем усилении ишемической контрактуры миокарда.
Исследования влияния цитохрома С на активность ПОЛ показали, что введение препарата с
началом реперфузии приводит к значительному снижению продуктов ПОЛ как первичных, так и
вторичных (табл. 2), что позволяет сделать выводы о наличии у цитохрома С способности поддерживать
на достаточном уровне собственную систему антиоксидантной защиты кардиомиоцитов, в результате
чего и не происходит накопление токсичных ДК и ОШ. Однако механизм антиоксидантного действия
цитохрома С при реперфузии остается неясным, что требует дополнительных исследований.
С целью объективизации оценки эффективности применения цитохрома С при протезированиях
клапанов сердца и замене протезов клапанов у больных с острым ИЭ проведено сравнительное изучение
двух методик анестезиологического пособия.
Характер восстановления сердечного ритма. Самостоятельное восстановление регулярной
сердечной деятельности с правильным синусовым ритмом после открытия аорты наблюдалось у 7
больных контрольной (26,9%) и у 13 - исследуемой группы (50%).
ООО «Самсон-Мед»
Тел./факс: (812) 329-03-93/329-43-68
e-mail: [email protected]
www.samsonmed.ru
Здесь и в табл. 2:
* Достоверность различий результатов исследования при сравнении с исходными данными в этой же группе.
** Достоверность различий показателей в обеих группах на одинаковых этапах контрольного времени.
После однократной ЭДС сердечная деятельность восстановилась у 2 больных контрольной и у 11
— исследуемой группы. Остальным пациентам (17 — в контрольной и 2 — в исследуемой группе)
проводили многократную ЭДС для восстановления исходного ритма — мерцательной аритмии, у 4
пациентов контрольной группы в связи со стойкой атриовентрикулярной блокадой III степени
имплантированы электроды для временной электрокардиостимуляции (ЭКС).
Низкий сердечный выброс, обусловленный слабой сократительной способностью миокарда в
послеоперационном периоде, обязывал анестезиолога уже в первые минуты после окончания ИК
применять инотропные препараты. С этой целью использовали адреналин в дозе от 0.03 до 0.33 мкг/(кг •
мин). Длительность инотропной стимуляции в послеоперационнином периоде у больных контрольной
группы составила, в среднем, (32,5+0,25) ч, в исследуемой - (8+0,1) ч.
Кардиогемодинамика. В исходном состоянии СИ в обеих группах был одинаковым (см. табл. 2,
рис. 1) и определялся на низком уровне: в контрольной группе — (2,2+0.11) Л•м•мин-1, а в исследуемой
— (2,13±0.05) Л•м•мин-1. После введения цитохрома С уже в первые минуты реперфузии наблюдается
нормализация, а затем и увеличение этого параметра. Через 10, 60 и 180 мин реперфузии и 24 ч после
ООО «Самсон-Мед»
Тел./факс: (812) 329-03-93/329-43-68
e-mail: [email protected]
www.samsonmed.ru
операции он составлял, соответственно, 122, 150, 151 и 151% от доишемического уровня. В
контрольной группе на тех же этапах СИ был равен 110, 120, 118 и 119 1 19% от исходного значения.
Рис. 1. Динамика сердечного индекса на
этапах исследования у больных обеих групп.
Группы:
- контрольная;
- исследуемая.
Аналогичные изменения претерпевает ИРПЖ и ЛЖ. В группе больных с введением цитохрома С к
60-й минуте реперфузии эти показатели достоверно отличались от таковых в контрольной группе и
оставались на более высоком уровне в течение всего периода послеоперационного наблюдения.
ИОЛС у больных исследуемой группы снижался в первые минуты реперфузии на 40%, через 60
мин — на 47% и через 180 мин — на 57%, спустя сутки после операции он составлял 60% от исходного
уровня. В контрольной группе значимых колебаний ИОЛС во время реперфузии не наблюдалось, и
через сутки после операции он составлял 103% от исходных данных.
Изучение динамики ИОПС выявило достоверное снижение этого показателя к 60-й минуте
реперфузии под влиянием цитохрома С, как по отношению к исходному уровню, так и по отношению к
больным контрольной группы. Достоверно более низкие показатели ИОПС регистрировали и на всех
последующих этапах исследования.
Результаты введения цитохрома С в комплекс интенсивной терапии раннего послеоперационного
периода показали, что вливание препарата в дозе 0,5 мг/кг в течение 1 ч способствует достоверному
возрастанию СВ по отношению к его значениям в исходном состоянии и в контрольной группе
больных. СВ остается на достаточно высоком уровне в течение всего периода наблюдения. О
возрастании насосной функции сердца свидетельствовало также достоверное увеличение ИРПЖ и ЛЖ.
Одновременно с увеличением СВ происходило снижение сердечной постнагрузки. ОПС и ОЛС уже
через 1 ч инфузии цитохрома С уменьшаются по сравнению с исходным состоянием и на всех этапах
исследования держатся значительно ниже, чем в контрольной
группе. Динамика АД, ЦВД и ЧСС была одинаковой в обеих
группах.
Определение активности трансаминаз в венозной крови
через сутки после операции показало ее увеличение в обеих
группах больных. Наиболее выражены эти изменения были у
пациентов контрольной группы. Так, через 24 ч после
операции активность АсАТ составила 290%, а АлАТ — 190%
по отношению к исходным значениям. У больных,
получавших цитохром С, через сутки после операции также
повышалась активность ферментов в плазме, не в меньшей
степени: АсАТ составила 210%, а АлАТ — 140% по
сравнению с дооперационным уровнем (рис. 2).
Анализ
изложенных
данных
убедительно
свидетельствует о благоприятном действии цитохрома С на
КГД в раннем реперфузионном периоде у больных,
перенесших протезирование клапанов сердца в условиях ИК.
Если во время ИК уменьшение кислородной емкости крови
можно
компенсировать
за
счет
увеличения
производительности аппарата ИК, то в послеоперационном
периоде решающую роль в компенсации этих изменений
играют резервы увеличения производительности сердца.
ООО «Самсон-Мед»
Тел./факс: (812) 329-03-93/329-43-68
e-mail: [email protected]
www.samsonmed.ru
Положительная направленность исследуемых параметров под влиянием цитохрома С связана с
благоприятным действием препарата на энергетический потенциал кардиомиоцитов, ибо известно, что
экзогенный цитохром С, проникая через их мембраны, встраивается в поврежденные мембраны
митохондрий и реконструирует поврежденную дыхательную цепь с усилением процессов
окислительного фосфорилирования [12, 15], принимает непосредственное участие в синтезе молекулы
АТФ [18], активизирует цикл Кребса и пентозофосфатный путь окисления глюкозы, тормозит
катаболизм пуринов [2, 5, 11, 16, 17], а это, в свою очередь, улучшает СФМ.
Выявленный факт достоверного снижения ОПС и ОЛС у больных при введении цитохрома С
свидетельствует о его вазодилатирующем действии, и в связи с этим, об уменьшении постнагрузки на
сердце. Сосудорасширяющий эффект цитохрома С, вероятно, обусловлен не непосредственным
действием препарата на сосуды, а повышением устойчивости рецепторов эндотелиоцитов к гипоксии
под влиянием препарата.
Более низкая активность трансаминаз в венозной крови у больных, которым в комплекс
интенсивной терапии была включена инфузия цитохрома С, свидетельствует о менее выраженных
расстройствах проницаемости клеточных мембран кардиомиоцитов и гепатоцитов, что является
результатом более оптимального энергообмена в клетках [8].
Выводы
1. Применение цитохрома С в постишемическом периоде вызывает быстрое восстановление КК,
параметров кардио- и системной гемодинамики, предотвращает активацию ПОЛ при реоксигенации
сердца при длительной тотальной ишемии у больных с острым бактериальным эндокартитом. Наряду с
положительным инотропным эффектом, цитохром С уменьшает постнагрузку и, в результате этого,
переводит сердечную мышцу на более выгодный режим работы.
2. Применение цитохрома С в конце периода ишемии обеспечивает быстрое эффективное
восстановление биоэлектрической функции сердца, улучшает его насосную функцию, что позволяет
уменьшить дозу и продолжительность инотропной стимуляции миокарда в постишемическом периоде,
снижает ОЛ и ОПС и, в конечном итоге, приводит к уменьшению послеоперационной госпитальной
летальности от острой сердечной недостаточности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Адрианова И.Г., Сидорова Н.Д. Цитохром С и его роль в процессах тканевого дыхания // Цитохром С и его клиническое применение.—Л.:
Изд-во Ленинградск. ун-та, 1990. –С. 5-9.
2. Бриккер В.Н., Вольперт Е.И., Ганелина Л.Н. – Применение цитохрома С для предупреждения фибрилляции желудочков при острой
коронарной недостаточности в эксперименте и его влияние на дыхательную активность миокарда // Кардиология.-1970.-Т. 10, №3,—С. 91-95.
3. Баласявичус Р.В. Механизмы ишемического нарушения функциональной активности митохондрий сердца: автореф. дис. канд. биол. наук.—
Каунас. 1988. —19 с.
4. Гамбашидзе М.Б.. Батиашвили Г .А. О влиянии цитохрома С растительного происхождения на экспериментальную аритмию сердца,
сократительную функцию и энергетический обмен миокарда//Кардиология.—1980.—Т 20 № 7. - С. 110-112.
5. Гримова Т.А. Мембранотропное действие гексозофосфата и цитохрома С при нарушении проницаемости миокарда// Фармакологическая
коррекция кровообращения, метаболизма и жизнеспособности ишемизированного миокарда.— Воронеж: Изд-во Воронежского мед. ин-та,
1977. - С. 59-62.
6. Иргашев Ш.Б., Юлдашев Н.М. Некоторые внутриклеточные механизмы влияния цитохрома С на различные зоны миокарда в динамике развития
экспериментального инфаркта // Фармакол. и токсикол.—1988.— Т. 51. № 5.-С. 41-44
7. Курбат Н.М., Евец М.А., Кораблев М.В. Фармакологическая активность цитохрома С // Фармакол. и токсикол,—1986. -Т 49, №4.-С. 49-51.
8. Малая Л.Т., Власенко Л.А., Ликляев И.Ю. Инфаркт миокарда.-М.: Медицина, 1981.-С. 257-261.
9. Медвинская Н.А. Цитохромная система митохондрий миокарда у больных митральными пороками сердца: Автореф. дис.... канд. мед.
наук,—Киев, 1975.—20 с.
10. Меньшиков В.В. Лабораторные методы исследования в клинике. -М.: Медицина, 1987.-С. 186-189.
11. Пашковский. Э.В., Рачинский Л.Ф., Сидорова Н.Д. Использование цитохрома С при лечении острой массивной кровопотери // Вестн.
хир,—1978.—№ 4.—С. 41-45.
12. Сурменков А.А. Фармакологическая коррекция кровоснабжения, метаболизма и жизнеспособности ишемизирован-ного миокарда.—
Воронеж: Изд-во Воронежск. мед. ин-та, 1977.-С. 35-39.
13. Сурменков А.А. Действие цитохрома С на окислительное фосфорилирование митохондрий ишемизированного миокарда //
Фармакологическая коррекция кровоснабжения, метаболизма и жизнеспособности ишемизированного миокарда.—М.: Медицина, 1989.—С.
165.
14. Фролькис Р.А. Компоненты тканевой дыхательной цепи сердечной мышцы и их изменения при инфаркте миокарда: Автореф. дис..д-ра мед.
наук.—Харьков, 1971.—39 с.
15. Хаджиев К.Ч., Чирко Ю.Г. Окислительное фосфорилирование некоторых субстратов цикла Кребса при экспериментальной терапии
энтероколита цитохромом С // Вопр. мед. химии.-1980.-Т. 26, вып. 2.- С. 154-157.
1.
ООО «Самсон-Мед»
Тел./факс: (812) 329-03-93/329-43-68
e-mail: [email protected]
www.samsonmed.ru