Оксидативный стресс и замедление цитохром Р-450-зависимого печеночного метаболизма у больных с приобретенными пороками сердца

Известно, что у кардиохирургических больных операция на открытом сердце приводит к выраженному окислительному стрессу вследствие дисбаланса в про- и антиоксидантной системе организма [8]. Ведущую роль в этом процессе играет искусственное кровообращение (ИК) и реперфузия миокарда [11,17]. Избыточное образование активных форм кислорода в условиях гипоперфузии и гипоксии оказывает прямое повреждающее действие на белки и липиды биологических мембран, а также, реагируя с ненасыщенными жирными кислотами, инициирует цепную реакцию их пероксидации [12]. Важно, что активация перекисного окисления липидов (ПОЛ) может вызывать значительные структурные нарушения мембран эндоплазматического ретикулума гепатоцитов с подавлением активности цитохром Р-450-зависимых микросомальных монооксигеназ печени (монооксигеназная функция), ответственных за метаболизм многочисленных эндогенных соединений и ксенобиотиков [12, 16]. Возникающие при этом сложные изменения микросомального окисления в печени могут закономерно приводить к замедлению клиренса ксенобиотиков и эндогенных токсинов, сопровождаться кумуляцией лекарственных препаратов и эндогенной токсемией [9]. В связи с этим представляется актуальным исследовать оксидативный стресс и монооксигеназную функцию печени (МФП) у больных приобретенными пороками сердца (ППС) до и после кардиохирургического вмешательства.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Обследовано 97 больных ППС. У 68 пациентов осуществлено протезирование одного клапана, 19 - выполнено двухклапанное, 8 больным - трехклапанное протезирование. Двум пациентам проведена операция Росса. Все больные оперированы под общим обезболиванием. Продолжительность перфузии составила 152,7±63 мин, температура ИК - 34,1±2,1 °С, время окклюзии аорты (ОА) -115,5±51,1 мин. Интенсивность ПОЛ и антиоксидантной защиты липидов (АОЗ) изучали по пока зателям сопряженных триенов (СТ), малонового диальдегида (МДА), церулоплазмина (ЦП) и каталазы (КТ) плазмы крови [1-3, 7]. Состояние МФП оценивали по показателям фармакокинетики антипирина (АР), биотрансформация которого происходит в две фазы (окисление и конъюгация) и отражает в общей форме метаболизм большинства липофильных химических соединений. Имея незначительную скорость метаболизма, АР обладает постоянным печеночным клиренсом, не зависящим от скорости кровотока в печени. В последние годы антипириновый тест широко используется в экспериментальных и клинических исследованиях для оценки интегральной активности цитохром Р-450-зависимых монооксигеназ печени при различных физиологических и патологических состояниях [20]. Обследуемые принимали АР внутрь, из расчета 10 мг на кг массы тела. Забор слюны или крови производили через 3, 6, 9, 12 и 24 ч после приема АР. Концентрацию АР определяли спектрофотометрическим методом [6], рассчитывая

Показатели       Обследуемы сбольны

Возраст, годы                        48,7±7,5

Мужчин/женщин                    52/45

Недостаточность кровообращения, стадия

I                                    1,8%

IIА                               73,1%

II Б                                 25,1%

Функциональный класс NYHA        3,3±3,1

Название операции            Кол - во

Протезирование митрального клапана

Протезирование аортального клапана

Протезирование аортального и митрального клапана

Протезирование митрального и трехстворчатого клапана

Протезирование аортального, митрального и трехстворчатого клапана

Операция Росса период его полувыведения (TS АР), клиренс (Cl АР) и объем распределения (Vd АР). Принято считать, что увеличение TS АР и замедление Cl АР свидетельствует о снижении активности цитохром Р-450-зависимых микросомальных монооксигеназ печени.

Показатели ПОЛ-АОЗ и МФП изучали при поступлении, в первые, 3-и-4-е и на 10-12-е сутки после кардиохирургического вмешательства. С помощью этих методов были также обследованы 22 здоровых добровольца.

Анализ данных проводили с помощью программы «Statistiсa 5.5», используя t-тест для двух зависимых и независимых выборок, а также коэффициент корреляции Пирсона. Результаты представлены как среднее и стандартное отклонение (М±о). Статистически значимыми считались различия данных и корреляция при Р<0,05. Исследования выполнены в соответствии с этическими стандартами биоэтического комитета ФГУ «НИИ патологии кровообращения им. акад. Е.Н. Мешалкина».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При исследовании оксидативного стресса до операции у больных ППС установлен повышенный уровень метаболитов ПОЛ и ЦП по сравнению со здоровыми лицами. Концентрация СТ и МДА составляла 1,28±0,61 ед. опт. пл. и 6,9±2,0 нмоль/ мл. Содержание ЦП равнялось 0,48±0,15 г/л. Активность КТ достоверно не различалась. При исследовании МФП в этот же период выявлено увеличение Т % АР до 15,2±11,5 ч. Показатели Cl АР достоверно не различались по сравнению со здоровыми лицами (табл. 1).

Изучение процессов ПОЛ-АОЗ и МФП после коррекции пороков сердца позволило установить, что в первые сутки после операции концентрация СТ и МДА у больных ППС увеличивалась на 25 и 39%. Содержание ЦП снижалось на 31,3%. Активность КТ повышалась на 121,6% по сравнению с исходным уровнем. На этом же этапе обследова-

Таблица 1

Показатели ПОЛ-АОЗ и МФП у здоровых лиц и больных ППС

Показатели	Здоровые лица (n=22)	Больные ППС (n=97)
СТ, ед. опт. пл.	0,57±0,92	1,28±0,61*
МДА, нмоль/мл	5,05±0,71	6,9±2,0*
ЦП, г/л	0,37±0,19	0,48±0,15*
КТ, мкат/л	89,8±21,6	77,9±27,5
Т % АР, ч	10,1±3,1	15,2±11,5*
Cl, AP мл/(кг- ч)	40,9±7,2	39,0±18,9
Vd AP, л/кг	0,57±0,097	0,62±0,15

* Р<0,05 различия достоверны по сравнению с показателями у здоровых лиц ния Т % АР увеличивался на 95,4%, Cl АР уменьшался на 53,1% по сравнению с дооперационны-ми данными (табл. 2). На 3-и-4-е и 10-12-е сутки после операции концентрация СТ существенно снижалась по сравнению с предыдущим периодом и достоверно не отличалась от исходных значений. Содержание МДА уменьшалось, превосходя доопе-рационный уровень на 18,3 и 14,9%. Концентрация ЦП на 3-и-4-е сутки достигало исходных значений, а на 10-12-е сутки после операции превышала их величины на 21,3%. Активность КТ на 3-и-4-е сутки значительно снижалась и на 10-12-е сутки после операции достигала дооперационных значений. При исследовании МФП выявлено, что скорость печеночного метаболизма существенно увеличивалась, а показатели Т % АР и Cl АР на 3-и-4-е и 10-12-е сутки после операции соответствовали исходным значениям (табл. 2).

При проведении корреляционного анализа между показателями ПОЛ-АОЗ и фармакокинетики АР установлена прямая связь между Т % АР и активностью КТ до операции (r=0,38; Р<0,05), прямая зависимость Т % АР с концентрацией СТ и

Таблица 2

Показатели ПОЛ-АОЗ и МФП у больных ППС до и после кардиохирургического вмешательства

Показатели	1-е сутки n=97	3-и-4-е сутки (n=22)	10-12-е сутки (n=72)
СТ,	1,28±0,61	1,47±0,71	1,35±0,7
ед. опт. пл	1,6±0,85*	1,26±0,58	1,25±0,59
Д%	+25	-14,3	-7,4
МДА,	6,9±2,0	6,93±2,1	6,85±2,12
нмоль/мл	9,6±2,7*	8,2±2,0*	7,87±2,7*
∆%	+39	+18,3	+14,9
ЦП, г/л	0,48±0,15	0,47±0,14	0,47±0,18
	0,33±0,12*	0,51±0,12	0,57±0,17*
∆%	-31,3	+8,5	+21,3
КТ, мкат/л	77,9 ±27,5	79,4±28,9	91,2±34
	172,6±60,8*	102,5±34,2*	99±29,4
∆%	+121,6	+29,1	+7,9
Т % АР, ч	15,2±13,5	15,1±10,1	14,6±10,7
	29,7±25,4*	11,6±4,8	12,9±7,2
∆%	+95,4	-23,2	-11,7
CI АР, мл/(кг ч)	39,0±18,9 18,3±11,1*	35,5±16,0 37,5±14,4	37,1±15,8 41,8±17,9
∆%	-53,1	+5,6	+12,7
Vd АР, л/кг	0,62±0,15	0,64±0,15	0,62±0,14
	0,54±0,15*	0,56±0,16	0,61±0,16
∆%	-12,1	-12,5	-1,6

В первой строке - показатели больных до операции, обследованных на данном этапе. Во второй строке -показатели, соответствующие этапу обследования. * Р<0,05 различия достоверны по сравнению с показателями до операции

МДА в первые сутки после коррекции ППС (r=0,45; r=0,32; Р<0,05), а также прямая зависимость между величиной Cl АР и ЦП в этот же период (r=0,48; Р<0,05). Корреляционный анализ интенсивности окислительного стресса и МФП с показателями ИК и ОА выявил прямую связь содержания МДА с длительностью перфузии и ишемии миокарда в первые сутки после операции (r=0,35; r=0,36; Р<0,05), а также обратную зависимость Cl АР с продолжительностью ИК и ОА в этот же период (r=-0,41; r=-0,36; Р<0,05).

Таким образом, полученные результаты показали, что у больных ППС до операции имелась умеренная активация пероксидации липидов и ан-тирадикальной составляющей системы АОЗ, что вполне объяснимо гипоперфузией и гипоксией, характерных для сердечной недостаточности. При исследовании МФП выявлено ее незначительное снижение по сравнению с печеночным метаболизмом у здоровых лиц.

В первые сутки после коррекции пороков сердца имелось существенное повышение интенсивности ПОЛ с подавлением антирадикального звена системы АОЗ и активацией ее антиперекисной составляющей. В этот же период установлено выраженное замедление микросомального окисления в печени, примерно в два раза, по сравнению с исходными данными. На 3-и-4-е и 10-12-е сутки после операции отмечено значительное снижение активности ПОЛ и антиперекисного звена системы АОЗ с увеличением интенсивности ее антира-дикальной составляющей. Характерно, что в эти же периоды показатели печеночного метаболизма заметно повышались и достоверно не отличались от исходных данных. Можно предположить, что замедление МФП до операции и в первые сутки после коррекции ППС связано с увеличением синтеза свободных радикалов, способных подавлять активность цитохром Р-450-зависимых монооксигеназ печени. Это подтверждает и динамика показателей ПОЛ и МФП на 3-и-4-е и 10-12-е сутки после операции, когда на фоне заметного снижения окислительного стресса происходило полное восстановление печеночного метаболизма до исходного уровня. В этой связи весьма информативны данные корреляционного анализа. Выявленные при этом зависимости показателей оксидативно-го стресса с интенсивностью микросомального окисления в печени указывают на альтерирующий эффект пероксидации липидов, на каталитическую активность монооксигеназ печени.

Известно, что ИК и реперфузия миокарда приводят к выраженному нарушению баланса в про-антиоксидантной системе с интенсификацией окислительного стресса [11, 17]. В связи с этим определенный интерес представляют данные корреляционного анализа показателей окислительного стресса и печеночного метаболизма с длительно стью перфузии и ишемии миокарда. Выявленные при этом зависимости свидетельствуют как об активирующем влиянии ИК и ОА на процессы ПОЛ, так и замедляющем эффекте перфузии и ишемии миокарда на интенсивность метаболизма ксенобиотиков в печени. Полученные данные вполне объяснимы индуцирующим влиянием ИК и реперфузии миокарда на скорость образования свободных радикалов, оказывающих повреждающее действие на мембраны эндоплазматического ретикулума гепатоцитов.

Безусловно, что комплекс факторов, определяющих снижение МФП, является более сложным и включает, наряду с оксидативным стрессом, острую воспалительную реакцию, эндотоксемию и сепсис [9, 10, 15]. Так, в наших предыдущих исследованиях показано, что у больных ППС на фоне активации системного воспалительного ответа имелось выраженное замедление печеночного метаболизма ксенобиотиков [5]. Очевидно, что в этом случае значительную роль в снижении активности микросомальных монооксигеназ печени играют воспалительные медиаторы и оксид азота, синтез которых после операции на открытом сердце существенно увеличивается [9, 21].

Отметим, что замедление печеночного метаболизма ксенобиотиков имеет существенное клиническое значение, ибо биотрансформация многих лекарственных препаратов, включая антагонисты кальция, бета-блокаторы, ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента, антикоагулянты, нитраты, барбитураты, транквилизаторы и наркотические анальгетики, происходит с участием цитохром Р-450-зависимой микросомальной системы гепатоцитов [13, 14, 18, 19]. Имеются многочисленные клинические наблюдения, свидетельствующие о замедлении лекарственного клиренса и изменении фармакодинамики при некоторых заболеваниях с выраженным воспалительным компонентом [9,19].

В ряде исследований показано, что для фармакопрепаратов, метаболизируемых печенью и имеющих узкий терапевтический индекс, имеется существенный риск передозировки и побочных эффектов при грамм-негативных бактериальных инфекциях [15, 19]. J. Carcillo и соавт. (2003) отметили, что у детей с сепсисом и полиорганной недостаточностью имеется острая необходимость пересмотра стандартных доз лекарственных препаратов, метаболизируемых цитохром Р-450-зави-симыми монооксигеназами печени [9]. R. Frye и соавт. (2002) указывают, что снижение печеночного метаболизма может существенно изменять эффективность лекарственной терапии и увеличивать риск появления побочных эффектов у больных с застойной сердечной недостаточностью [10]. Нами установлено, что замедление МФП у больных с рефрактерной артериальной гипертензией после хирургической коррекции гиперкортицизма приводит к значительному снижению толерантности к гипотензивным препаратам, включая нифедипин, пропранолол и капотен [4].

Отметим, что, несмотря на имеющиеся данные, информация об активности микросомальных монооксигеназ печени и ее влиянии на эффективность лекарственной терапии у больных ППС отсутствует. В данном исследовании мы впервые показали, что у больных ППС в первые сутки после операции имелось выраженное снижение МФП, в котором существенную роль играет интенсификация оксидативного стресса. Несомненно, что замедление микросомального окисления в печени может изменять фармакологический ответ и поэтому требует тщательной коррекции доз лекарственных препаратов у больных ППС в раннем послеоперационном периоде.

ВЫВОДЫ

• 1.    У больных ППС в исходном периоде имелись умеренная интенсификация окислительного стресса и незначительное замедление печеночного метаболизма.

• 2.    Кардиохирургическое вмешательство приводит к выраженному подавлению (в два раза) МФП в первые и нормализации ее показателей на 3-и-4-е и 10-12-е сутки после операции.

• 3.    Одной из основных причин замедления биотрансформации ксенобиотиков после коррекции ППС является активация процессов ПОЛ.

• 4.    Искусственное кровообращение и ишемия миокарда усиливает окислительный стресс и потенцирует снижение МФП.

• 5.    Замедление микросомального окисления в печени после операций на открытом сердце может повышать чувствительность больных ППС к лекарственной терапии и требует дифференцированного подхода к ее назначению.