OXYGEN UPTAKE OF BLOOD IN PATIENTS WITH ISCHEMIC HEART DISEASE AFTER MYOCARDIAL REVASCULARIZATION

Cover Page

Abstract


Oxidative stress, which is observed in patients with coronary artery disease (CAD), is accompanied by the changes of plasma redox regulation. We aimed to investigate the dynamics of blood oxygen uptake rates in patients with CAD following coronary artery bypass graft surgery. We examined 80 CAD patients at admission to the hospital, discharge and 6 months after surgery. Patients were divided into three groups: Group 1 - 8 patients with acute coronary syndrome (ACS), Group 2 - 61 patients with old myocardial infarction (old MI), Group 3 - 11 patients with chronic CAD (CCAD). 24 healthy donors were included in the control group. We modelled the processes of lipid peroxidation (LPO) in plasma using biological oxygen monitor. The increase of indicators of blood oxygen uptake was registered in ACS and old MI patients at the day of admission, old MI patients at the day of discharge from the hospital, and CCАD patients at the day of 6 months after surgery. The increase of these indicators occurred after the depletion of blood antioxidant systems and caused by activation of lipoprotein peroxidation on the minute 30 and the decline of lipid radicals formation on the minute 40. As the plasma antioxidant status was greater, the оxidative damage of lipids started on the minute 40 of the study.

Введение Клинические проявления ишемической болезни сердца в определенной степени зависят от происходящих в организме метаболических процессов, в которых, наряду с различными биологически активными веществами, систе- мой иммунитета, принимают участие сосуди- стый эндотелий и форменные элементы крови, находящиеся в тесной взаимосвязи с наруше- ниями липидного обмена [1]. Нарушение гоме- остаза непосредственно влияет на клетки мио- карда. Реперфузия миокарда, развивающаяся после каждого эпизода транзиторной ишемии, сопровождается значительной активацией сво- боднорадикальных процессов. При стенокардии активация перекисных процессов обусловлена частыми ангинозными приступами, вызывающими гиперкатехолами- немию, стимулирующую липолиз. В результате увеличивается содержание свободных жирных кислот, являющихся доступным субстратом для окисления [4]. При реперфузии миокарда они легко окисляются активными формами кисло- рода с образованием гидропероксидов жирных кислот. Из-за появления в гидрофобном слое мембран гидрофильных каналов, образованных гидропероксидами жирных кислот, в клетки могут проникать вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию органелл, клеток и последующему их разрушению [7]. Процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) может остановиться при взаимодей- ствии радикалов друг с другом, антиоксидан- тами или антиоксидантными ферментами. Ско- рость окисления тем меньше, чем больше кон- центрация антиоксидантов [3]. Напротив, избы- точные свободные радикалы вызывают окисли- тельное повреждение мембран, белков и генов клеток [12]. Окислительное повреждение, или окислительный стресс, считают основным фак- тором хронического патологического ремодели- рования стенок артерий [10], постепенно приво- дящим к уменьшению их просвета. При прогрессировании клинической симпто- матики, неэффективности лекарственной тера- пии показано проведение операции реваскуля- ризации миокарда, которая может проводиться на работающем сердце, при поддержке искус- ственного кровообращения (ИК), а также в условиях параллельного ИК. В настоящее время лабораторные показатели, отражающие кине- тику поглощения кислорода кровью у больных ИБС, изучены недостаточно, что определяет актуальность их исследования при проведении хирургической реваскуляризации миокарда. Целью данного исследования стало изучение динамики показателей поглощения кислорода у больных ишемической болезнью сердца при про- ведении операции реваскуляризации миокарда. Материалы и методы Обследованы 80 больных ИБС, перенес- ших операцию аортокоронарного шунтирова- ния и/или маммарокоронарного шунтирования в условиях стандартного, параллельного ИК и на работающем сердце в кардиохирургическом отделении ГБУЗ ЯО «Областная клиническая больница» в период с февраля 2012 по сентябрь 2013 года. Все пациенты были разделены на три группы: группа I - 8 (100%) мужчин с острым коронарным синдромом (ОКС), средний воз- раст 57,7±4,6 лет; группа II - 61 (76,3%) больных с постинфарктным кардиосклерозом (ПИКС), средний возраст 58,8±8,7 лет, в том числе - 52 (65,0%) мужчины и 9 (11,3%) женщин; группа III 11 (13,7%) больных со стенокардией напряже- ния (СН), средний возраст 58,8±8,9 лет, из них 7 (8,7%) мужчин и 4 (5,0%) женщины. Боль- ные обследовались при поступлении в клинику, при выписке из стационара и через шесть меся- цев после оперативного вмешательства. Группа контроля в количестве 24 относительно здоро- вых доноров была обследована однократно. Проведено открытое проспективное исследо- вание. Критериями включения в исследование были: возраст больных от 35 до 75 лет, наличие симптомов ИБС, наличие атеросклероза коро- нарных артерий, подтверждённое результатами коронароангиографии. К критериям исключения были отнесены: наличие острого инфекционного заболевания, онкологической патологии, тер- минальной органной недостаточности, беремен- ности; злоупотребление алкоголем. Конечными точками исследования являлись общая леталь- ность, смертность от сердечно-сосудистых при- чин, развитие острого коронарного синдрома. Проанализированы данные анамнеза, инстру- ментального исследования (ЭКГ, эхокардиоско- пия, суточное мониторирование ЭКГ, дуплекс- ное сканирование брахиоцефальных сосу- дов, сосудов нижних конечностей, коронаро- ангиография), анализа периферической крови, выполнявшегося на гематологическом анализа- торе МЕК-6400 («Nihon Kohden», Япония), био- химических тестов, проводившихся на биохи- мическом анализаторе ChemWell, («Awareness Technology Inc.», США) и поглощения кислорода венозной крови с использованием биоло- гического кислородного монитора YSI 5300А («YSI Incorporated», США). Показатели поглощения кислорода опре- делялись полярографически с помощью зонда Кларка, состоящего из платинового катода и серебряного анода, погружённых в раствор хло- рида калия (КCl) [11, 13]. Напряжение сети вызывало поляризацию катода, что приводило к диффузии молекул кислорода из исследуемого раствора (плазмы) в проводящий раствор КCl сквозь тефлоновую мембрану, закреплённую на зонде. На катоде кислород восстанавливался до воды, возникал диффузионный ток, величина которого линейно зависела от концентрации кислорода в пробе. Для моделирования окислительного стресса в исследуемую плазму вносили водораствори- мый индуктор AAPH (2,2-азобис (2-амидино- пропан) дигидрохлорид) в фосфатном буфере, рН=7,4, в соотношении 1:5. ААРН мог поддер- живать образование свободных радикалов в течение нескольких суток при неизменной ско- рости. Пробы помещались в биологический кис- лородный монитор и инкубировались при тем- пературе 37°С, соответствующей физиологиче- ской, в течение 40 минут при постоянном пере- мешивании на магнитной мешалке. При такой температуре индуктор распадался на молеку- лярный азот и два алкоксильных углеродных радикала, реагировавших с кислородом пробы с формированием пероксильных радикалов. Присутствовавшие в крови антиоксиданты взаимодействовали с радикалами, преобразуя активные радикалы в малоактивные. После исто- щения антиоксидантов свободные радикалы начинали взаимодействовать с липидами крови, генерируя из алкоксильных радикалов гидрок- сиды, а из пероксильных - гидропероксиды [14]. Регистрировалось уменьшение количества рас- творённого в плазме кислорода (в %). По наклону кривой концентрации кислорода определялась скорость окисления крови (Rox); процент поглощения кислорода за 1 минуту (С1); с 20 по 30 минуту (С30); с 30 по 40 минуту (С40); и время полупоглощения кислорода в образце (Т1/2) [8]. Статистическая обработка данных проводилась с помощью программы «Statistica 10.0» (StatSoft, Inc). Осуществлялась проверка нор- мальности распределения количественных при- знаков. Производилось вычисление медиан и интерквартильных интервалов (Me (25%; 75%)). Для сравнения двух независимых групп по одному признаку применяли критерий Манна- Уитни. Критическое значение уровня статисти- ческой значимости принималось равным 5%. Результаты и обсуждение Сравнительное изучение показателей погло- щения кислорода крови у больных ИБС позво- лило обнаружить статистически значимые раз- личия между группами наблюдения и контроля. При поступлении в стационар у больных группы I выявлено повышение уровня поглощения кис- лорода крови на 30 минуте (6,4 (5,7; 6,9)>5,75 (4,9; 6,5); р<0,05) и 40 минуте (6,3 (5,4; 6,6)>5,75 (4,9; 6,5); р<0,05) с одновременным снижением периода полупоглощения кислорода крови (78,2 (74,7; 90,1)<87,8 (76,4; 101,0); р<0,05) в сравнении с аналогичными показателями группы кон- троля (таблица 1). Через 6 месяцев после операции наблюда- лось статистически значимое снижение погло- щения кислорода на 40 минуте в сравнении с аналогичным показателем при поступлении в клинику (5,36 (4,7; 6,1)<6,3 (5,4; 6,6); р=0,039), причём скорость окисления крови стала прак- тически равна таковой в группе контроля, что, по-видимому, было обусловлено восстанов- лением адекватной оксигенации миокарда в результате хирургического вмешательства и систематического применения гиполипиде- мических препаратов, которые нормализуют активное поглощение клетками полиненасы- щенных жирных кислот и уменьшают содержа- ние общего холестерина, триглицеридов и липо- протеидов низкой плотности в плазме крови [6]. В группе II обнаружено статистически значи- мое повышение поглощения кислорода крови на 30 минуте в сравнении с группой контроля при поступлении в стационар (6,1 (5,4; 7,0)>5,75 (4,9; 6,5); р<0,05), при выписке (6,04 (5,3; 6,9)>5,75 (4,9; 6,5); р<0,05) и через 6 месяцев после операции (6,04 (5,4; 7,2)>5,75 (4,9; 6,5); р<0,05). Полученные результаты дают основания пола- гать, что в данной группе, несмотря на прове- дённое оперативное вмешательство и примене- ние медикаментозной терапии, в течение пери- ода наблюдения отмечалось незначительное снижение напряжённости реакций окислитель- ного стресса (таблица 2). В группе III при поступлении и выписке из стационара не обнаружено статистически значи- мых различий с группой контроля. Через 6 меся- цев после выписки выявлено увеличение показа- телей поглощения кислорода крови на 30 минуте (6,65 (5,6; 7,1)>5,75 (4,9; 6,5); р<0,05) и 40 минуте Динамика показателей поглощения кислорода крови у больных с острым коронарным синдромом Таблица 1 Показатель Контроль I.При поступлении II.При выписке III.Через 6 мес. P I - II I - III II - III Скорость окисления крови (Rox), ммоль/л·с 1,90(1,7; 2,2) 2,1(1,9; 2,2) 2,0(2,0; 2,0) 1,88(1,5; 2,1) 0,86 0,59 0,23 Поглощение кислорода крови за 1 мин. (С1), % 0,57(0,5; 0,7) 0,64(0,6; 0,7) 0,56(0,5; 0,7) 0,57(0,5; 0,6) 0,49 0,51 0,61 Поглощение кислорода крови на 30 минуте (С30), % 5,75(4,9; 6,5) 6,4*(5,7; 6,9) 5,7(4,9; 7,2) 5,92(4,5; 6,7) 0,46 0,056 0,64 Поглощение кислорода крови на 40 минуте (С40), % 5,70(4,9; 6,5) 6,3* (5,4; 6,6) 5,43(4,7; 7,0) 5,36(4,7; 6,1) 0,43 0,039 0,57 Период полу- поглощения кислорода крови (Т1/2), мин 87,8(76,4; 101,0) 78,2* (74,7; 90,1) 90,4(70,4; 104,6) 89,1(78,2; 110,0) 0,34 0,067 0,61 Примечание: * - p<0,05 в сравнении с группой контроля Динамика показателей поглощения кислорода крови у больных с постинфарктным кардиосклерозом Таблица 2 Показатель Контроль I.При поступлении II.При выписке III.Через 6 мес. P I - II I - III II - III Скорость окисления крови (Rох), ммоль/л·с 1,90(1,7; 2,2) 1,95(1,8; 2,3) 2,0(2,0; 2,0) 1,97(1,8; 2,3) 0,63 0,95 0,58 Поглощение кислорода крови за 1 мин.(С1), % 0,57(0,5; 0,7) 0,59(0,5; 0,7) 0,59(0,5; 0,7) 0,59(0,5; 0,7) 0,92 0,93 0,92 Поглощение кислорода крови на 30 минуте (С30), % 5,75(4,9; 6,5) 6,1*(5,4; 7,0) 6,04*(5,3; 6,9) 6,04*(5,4; 7,2) 0,91 0,84 0,81 Поглощение кислорода крови на 40 минуте (С40), % 5,70(4,9; 6,5) 5,72(5,1; 6,7) 5,82(5,1; 6,7) 5,88(5,3; 6,9) 0,87 0,71 0,68 Период полу- поглощения кислорода крови (Т1/2), мин 87,8(76,4; 101,0) 85,5(73,0; 95,2) 84,7(73,5; 92,6) 84,7(72,5; 94,3) 0,89 0,95 0,72 Примечание: * - p<0,05 в сравнении с группой контроля (6,41 (5,8; 7,3)>5,7 (4,9; 6,5); р<0,05), а также уменьшение периода полупоглощения кисло- рода крови (78,9 (67,6; 92,6)<87,8 (76,4; 101,0); р<0,05) в сравнении с группой контроля (таблица 3). Более высокая интенсивность окислительных процессов в данной группе может быть связана с увеличением содержания триглицеридов и липо- протеидов очень низкой плотности. Динамика показателей поглощения кислорода крови у больных с хронической ИБС Таблица 3 Показатель Контроль I.При поступлении II.При выписке III.Через 6 мес. P I - II I - III II - III Скорость окисления крови (Rox), ммоль/л·с 1,90(1,7; 2,2) 1,9(1,73; 2,2) 2,0(2,0; 2,0) 2,12(1,8; 2,5) 0,64 0,52 0,75 Поглощение кислорода крови за 1 мин.(С1), % 0,57(0,5; 0,7) 0,57(0,52; 0,66) 0,59(0,5; 0,7) 0,64(0,5; 0,7) 0,93 0,46 0,47 Поглощение кислорода крови на 30 минуте (С30), % 5,75(4,9; 6,5) 5,72(5,33; 6,89) 6,02(5,2; 6,6) 6,65*(5,6; 7,1) 0,94 0,043 0,65 Поглощение кислорода крови на 40 минуте (С40), % 5,70(4,9; 6,5) 5,61(5,19; 6,22) 5,73(4,5; 6,4) 6,41*(5,8; 7,3) 0,91 0,041 0,15 Период полу- поглощения кислорода крови (Т1/2), мин 87,8(76,4; 101,0) 87,7(75,7; 96,1) 85,5(76,9; 98,0) 78,9*(67,6; 92,6) 0,96 0,028 0,049 Примечание: * - p<0,05 в сравнении с группой контроля Отмечаемое при моделировании перекис- ного окисления липидов повышение уровня поглощения кислорода крови у больных ИБС, по-видимому, связано с инициацией ПОЛ. Гене- рируемые ААРН радикалы начинают взаимодей- ствовать с липидами плазмы крови после истоще- ния антиоксидантного резерва. Главными пред- ставителями антиоксидантов крови являются α-токоферол и аскорбиновая кислота. Реагируя со свободными радикалами, α-токоферол преоб- разуется в α-токоферильный радикал, а аскор- биновая кислота в стабильный радикал аскор- бата. В крови больных ИБС выявляется сниже- ние уровня α-токоферола, при этом отмечают, что потребление его в качестве скавенджера радика- лов незначительно [2]. Поэтому, продукты ПОЛ начинают обнаруживаться после исчерпания запасов аскорбиновой кислоты. Установлено, что субстратами свободноради- кального окисления служат полиненасыщенные жирные кислоты, в основном, в составе липо- протеидов низкой плотности (ЛПНП). При этом у больных хронической ИБС (СН) отме- чается накопление насыщенных жирных кис- лот и моноенов с нечетным числом углерод- ных атомов, а также снижение уровня полине- насыщенных жирных кислот в липидах плазмы крови. При исследовании перекисного окисления ЛПНП плазмы крови основными опреде- ляющимися продуктами являются гидроксиды и гидропероксиды эфиров холестерина, а также гидроксиды и гидропероксиды фосфатидилхо- лина, но в гораздо меньших количествах [14]. Увеличение поглощения кислорода у боль- ных хронической ИБС на 30, либо на 40 минуте зависело от антиоксидантного статуса паци- ентов и соответствовало инициации процесса ПОЛ. Повышение уровня поглощения кисло- рода крови на 40 минуте исследования у боль- ных ОКС при поступлении в стационар отно- сительно группы контроля, больных ПИКС и СН можно объяснить большей окисленностью ЛПНП, меньшей устойчивостью их плазмы к окислению и меньшей антиоксидантной способ- ностью крови [5, 9]. Заключение Результаты проведенного исследования свиде- тельствуют о нестабильности системы антиокси- дантной защиты крови у больных ОКС, опериро- ванных в раннем постинфарктном периоде, кото- рая сохраняется в течение 6 месяцев после выпол- нения хирургической реваскуляризации мио- карда. Напротив, у больных со СН через 6 меся- цев после операции шунтирования коронарных артерий регистрируется интенсификация разру- шения первичных продуктов окисления и повышение активности антиоксидантных систем крови. При этом распад гидропероксидов сопровождается, вероятно, образованием молекулярных продуктов, поскольку вторичного инициирования окисления в эксперименте не происходило. Таким образом, исследуемые антиоксидантные системы способны эффективно обрывать цепи окисления при взаи- модействии с пероксильными радикалами, а также предотвращать возможность вторичного инициирования процесса за счет разрушения гидроперок- сидов молекулярным путем. Таким образом, исследование динамики показателей поглощения кислорода в качестве дополнительных лабораторных маркеров может использоваться для оценки антиоксидантного потенциала крови и мониторинга эффективно- сти лечения больных ОКС после операции рева- скуляризации миокарда.

E T Bondarenko

M V Iljyn

A S Zotov

Email: zotov.alex.az@gmail.com

I N Staroverov

  1. Бердинских С.Г., Доронина С.А., Гультяева Е.П., Гапон Л.И. Клеточные аспекты и клиническая эффективность блокаторов рецепторов к ангиотензину II у больных хронической ишемической болезнью сердца в сочетании с артериальной гипертонией // Вестник Тюменского государственного университета. - 2010.- №3.- С. 69-78.
  2. Воронцова Н.Л., Богданов М.В., Головкин А.С., Мухамадияров Р.А., Григорьев Е.В., Матвеева В.Г., Байракова Ю.В., Казачек Я.В. Динамика показателей окислительного стресса в крови больных ИБС // Бюллетень сибирской медицины. - 2012. - №4. - С. 13-17.
  3. Гарифуллина Г.Г., Валишина Г.Ю., Герчиков А.Я. Эффективность антиокислительного действия кверцетина и дигидрокверцетина на окисление олеиновой кислоты. XXX Всероссийский симпозиум молодых ученых по химической кинетике. Тезисы докладов.- 2012. - С. 53.
  4. Голиков А.П., Бойцов С.А., Михин В.П., Полумисков В.Ю. Свободнорадикальное окисление и сердечно-сосудистая патология: коррекция антиоксидантами // Лечащий Врач - 2003. - №4. - С.8-12.
  5. Рехвиашвили М.В., Дриницина С.В., Соловьева Н.П., Дудник Л.Б., Пирязев А.П., Азизова О.А., Шехаде Х.Ю., Иванов Г.Г., Эль Миари Ю.Д., Александрова М.Р. Показатели свободнорадикального окисления плазмы и электрофизиологические свойства миокарда у больных ишемической болезнью сердца // Вестник РУДН. Серия: Медицина. 2001. №3 С.41-48.
  6. Титов В.Н. Основы первичной профилактики атеросклероза // Клиническая медицина. - 2014. - Т. 92.- № 12. - С.19-29.
  7. Шепелев А.П., Шестопалов А.В., Ставиский И.М. Перекисное окисление липидов в норме и патологии. Учебно-методическое пособие. Ростов-на-Дону: ГБОУ ВПО «РГМУ» МЗ и СР РФ. - 2012. - 46 с.
  8. Aldini G, Yeum KJ, Russell RM, Krinsky NI.Free Radic Biol Med. A method to measure the oxidizability of both the aqueous and lipid compartments of plasma. 2001 Nov 1; 31(9):1043-50.
  9. Cho KH, Shin DG, Baek SH, Kim JR. Myocardial infarction patients show altered lipoprotein properties and functions when compared with stable angina pectoris patients. Exp Mol Med. 2009 Feb 28;41(2):67-76.
  10. Martin-Ventura J, Madrigal-Matute J, Martinez- Pinna R, Ramos-Mozo P, Blanco-Colio LM, Moreno JA, Tarin C, Burillo E, Fernandez-Garcia CE, Egido J, Meilhac O, Michel JB. Erythrocytes, leukocytes and platelets as a source of oxidative stress in chronic vascular diseases: detoxifying mechanisms and potential therapeutic options. Thromb Haemost. 2012 Sep;108 (3):435-42.
  11. Orna, Mary Virginia. Oxygen Electrode. In Electrochemistry, Past and Present; Stock, J. T. and Orna, M.V., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 1989; pp 196-210.
  12. Rahal A, Kumar A, Singh V, et al. Oxidative Stress, Prooxidants, and Antioxidants: The Interplay. BioMed Research International. 2014; 2014:761264.
  13. Roginsky V, Barsukova T. Chain-Breaking Antioxidant Capability of Some Beverages as Determined by the Clark Electrode Technique. J Med Food. 2001 Winter; 4(4): 219-229.
  14. Yoshida Y, Itoh N, Saito Y, Hayakawa M, Niki E. Application of water-soluble radical initiator, 2,2’-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride, to a study of oxidative stress. Free Radic Res. 2004 Apr; 38(4):375-84.

Views

Abstract - 143

PDF (Russian) - 101

PlumX


Copyright (c) 2016 Bondarenko E.T., Iljyn M.V., Zotov A.S., Staroverov I.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.