Возможности применения смесей, содержащих кислород и аргон, в целях кардиопротекции в раннем послеоперационном периоде при ИБС

Ишемическая болезнь сердца является ведущей причиной смерти во всем мире, особенно в регионах с высоким уровнем дохода [1]. За последние несколько лет стратегии защиты миокарда при операциях на «открытом» сердце существенно улучшились, однако подобные операции по-прежнему связаны с высокой частотой осложнений в отношении как краткосрочных, так и долгосрочных результатов [2]. Для уменьшения степени повреждения при ишемии-реперфузии (И/Р) и, как следствие, улучшения исхода для пациентов применяются несколько методик: анестезиологическое прекондиционирование, оказывающее кардиопротективный эффект на миокард [3, 4], а также применение инертных газов: гелия, аргона и ксенона, имеющих разнообразные органопротективные свойства [5].

Органопротективные свойства аргона изучаются с 1998 года, с исследований воздействия гипоксических газовых смесей на организм млекопитающих. За последние 25 лет в ходе доклинических исследований получены сведения о кардиопротективных свойствах аргона при ишемии кардиомиоцитов [6].

В исследованиях Pagel PS и соавт. были впервые представлены доказательства прекондиционирующих эффектов аргона в модели ишемии/реперфузии миокарда in vivo [7]. Затем Lemoine S. и соавт. изучили посткондиционирующие свойства аргона, так как именно процедура посткондиционирования требуется при экстренном купировании инфаркта миокарда [8]. Появляется все больше доклинических исследований, которые указывают на органопротективные свойства аргона [5, 7, 9, 10, 11, 12, 13], но механизмы его действия изучены недостаточно из-за неоднородности применяемых моделей.

Аргон является оптимальным вариантом для клинического применения из-за своей низкой стоимости и отсутствия системного гемодинамического действия [7]. Однако отсутствие на сегодняшний день клинических исследований побудило нас провести обзор с анализом публикаций доклинических исследований, в которых были выявлены кардиопротективные свойства аргона, что в будущем позволит приступить к его клиническому изучению.

Возможности применения смесей, содержащих кислород и аргон, в целях кардиопротекции в раннем послеоперационном периоде при ИБС

Благородные (инертные) газы ксенон, аргон и в некоторых случаях гелий – признанные цитопротекторы, и в настоящее время органопротективные свойства инертных газов являются предметом активных исследований. Большинство исследований показывают защитный эффект инертных газов при ишемическом-реперфузионном (И/Р) повреждении в широком диапазоне экспериментальных условий, органов и видов [14].

Инертные газы, вводимые до (преК) или после (постК) И/Р-повреждения, уменьшают гибель клеток, вероятно, за счет усиления эндогенных защитных механизмов или подавления молекул и процессов, которые могут усугубить И/Р-травму [15].

Состав и свойства смеси, содержащей кислород и аргон

Аргон (Ar) – газ из группы благородных газов, 18-й элемент таблицы Менделеева. Его доля в атмосфере составляет 0,9 %, и он является наиболее распространенным из инертных газов [15]. В медицине аргон применяется в виде кислородно-арго-новой смеси (КАС). Учитывая большую распространенность аргона в сравнении с другими благородными газами, затраты на его очистку намного ниже в сравнении с ксеноном [15], и его производство не требует больших финансовых ресурсов [16].

Механизм действия смесей, содержащих кислород и аргон

Аргон является «биологически» активным элементом и был тщательно изучен в доклинических исследованиях на предмет его цито- и органозащитных свойств. Вентиляция с использованием аргона была исследована на различных моделях острого заболевания в диапазоне концентраций от 20 % до 80 % и продолжительностью от нескольких минут до нескольких дней. В целом неоднократно наблюдались меньшая гибель клеток и лучшее функциональное восстановление после ишемии [12, 17, 18, 19, 20]. Аргон проявляет защитные свойства путем активации молекулярных путей, участвующих в выживании клеток, с результирующими антиапоптотическими эффектами и эффектами, способствующими выживанию [15, 21].

Из благоприятных эффектов аргона также выделяют его выраженное антигипоксическое действие, связанное с облегчением переноса кислорода из крови в клетки, улучшением его утилизации, приводящим к смещению порога развития терминальной гипоксии и отсрочке клеточной гибели, а также к расширению функционального потенциала клеток, тканей и организма в целом [5, 22, 23, 24].

Исследования in vitro с использованием органотипических культур или опухолевых клеток показали, что обработка аргоном также защищает от ультрафиолетового облучения и цитотоксических агентов [25, 26].

Аргон может защитить культивируемые нейроны от 90-минутного кислородно-глюкозного голодания [10], а также клетки эпителия дыхательных путей при И/Р-повреждении через активацию киназных защитных путей [27]. Применение нор-моксической 50 % смеси аргона оказывало значительный защитный эффект против H2O2-индуцированного апоптоза в эпителиальных клетках дыхательных путей, несмотря на небольшое вредное воздействие в виде некроза клеток. Эти эффекты опосредованы последовательной активацией путей JNK, p38 и ERK1/2 [27]. Fahlenkamp и др. [9] сообщили об индуцированной аргоном активации ERK1/2 в клеточной линии микроглии без какого-либо влияния на высвобождение цитокинов; активация нейронов и астроцитов была не эффективной, что указывает на то, что активация МАРК является общей клеточной реакцией, которая способствует выживанию клеток после стресса. Эти механизмы могут включать защиту от иммунно-опосредованного повреждения. Известно, что данные пути плейотропны, и ни один каскад не является преобладающим для защиты. Тем не менее, MAP-киназы активируются в зависимости от времени предварительным кондиционированием аргоном.

В литературе есть сообщения, раскрывающее некоторые вредные эффекты применения аргона in vivo – в клетках легких после И/Р-повреждения и после окклюзии средней мозговой артерии [27, 28]. Аргон обеспечивал цитопротекцию, но вызывал некроз некоторых клеток. Судьба клетки после окислительного стресса зависит от состояния активации множества сигнальных путей. По-видимому, аргон заметно нарушает апоптоз, но необратимо поврежденные клетки могут подвергнуться некрозу. В совокупности защитные эффекты аргона намного перевешивают вредные последствия, что приводит к значительно большей доле здоровых клеток.

Аргон имеет нейропротекторные свойства, продемонстрированные на моделях инсульта (окклюзия средней мозговой артерии) [29] и на моделях церебральной ишемии и черепномозговой травмы in vitro [11].

Хранение пересаженных почек в растворах, насыщенных аргоном, показало меньшее И/Р повреждение и улучшенную функцию трансплантата [30]. Благоприятное воздействие аргона на клеточный и тканевый метаболизм подтверждается исследованиями сохранения органов для трансплантации в растворе препаратов, содержащих аргон и ксенон. Показано, что пересадка почек, хранившихся в среде с аргоном, повышает выживаемость животных после трансплантации (7 против 3 из 8 свиней), способствует более быстрому восстановлению органной функции [31].

Доклинические данные указывают, что будущие клинические исследования роли ингаляционного применения аргона как органопротектора имеют хорошие перспективы.

Прекондиционирование аргоном

Mayer B и соавт. [32] исследовали влияние прекондиционирования (преК) аргоном на кардиомиоциты. Первично изолированные кардиомиоциты новорожденных крыс подвергали воздействию 50 % аргона в течение 1 ч, а затем сублетальной гипоксии (<1 % О2) в течение 5 ч либо в первом (0–3 ч), либо во втором окне (24–48 ч) преК. Затем измеряли жизнеспособность и пролиферацию клеток. Эффекты, индуцированные аргоном, оценивали путем анализа экспрессии мРНК и белка после преК. ПреК аргоном не проявляло каких-либо кардио-протекторных эффектов в раннем окне преК, но приводило к значительному увеличению жизнеспособности клеток через 24 ч после преК по сравнению с необработанными клетками (p=0,015) независимо от пролиферации. ПреК аргоном значительно увеличивало экспрессию мРНК белка теплового шока (HSP) B1 (HSP27) (p = 0,048), супероксиддисмутазы 2 (SOD2) (p = 0,001), фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) (p < 0,001) и индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) (p = 0,001). Не было обнаружено различий в отношении активации киназ, способствующих выживанию, в раннем и позднем окне преК. Полученные авторами данные являются доказательством воздействия аргона на выживаемость кардиомиоцитов во время второго окна преК, которое может быть опосредовано через индукцию HSP27, SOD2, VEGF и iNOS.

Qi H. и соавт. [33] показали в своем исследовании, что ПреК 30 % и 50 % аргоновой нормоксимической смесью защищает человеческие кардиомиоцито-подобные прогениторные клетки (ЧКМК) от апоптоза в условиях ишемии за счет действия аргона через пути ERK1/2, JNK и Akt. Предварительно на клетки воздействовали 30 % или 50 % аргоновой нормоксической смесью в течение 90 минут перед 16-ти часовой кислородноглюкозной депривацией (КГД) и реперфузией. Предварительное воздействие нормоксической смеси 30 % и 50 % аргона в течение 90 мин приводило к значительному увеличению числа жизнеспособных клеток с 47,6±3,0 % после КГД до 67,2 ± 0,7 Ar30 %+КГД и 69,3 ± 3,0% Ar50 %+КГД (P<0,0001 по сравнению с КГД) и сопутствующему снижению как раннего 9,9 ± 5,4 % Ar30 %+КГД и 8,7 ± 0,7 % Ar50 %+КГД, по сравнению с 18,8 ± 4,4 % КГД; P <0,01 по сравнению с КГД, так и позднего клеточного апоптоза 14,5 ± 2,4 % Ar30 %+КГД и 10,3 ± 1,2 % Ar50 %+КГД по сравнению с 25,9 ± 3,2 % КГД; P <0,0001 по сравнению с КГД. Эффект был обратным при применении ингибиторов MAPK и Akt во время воздействия аргона. Аргон 30 % снижал высвобождение ЛДГ на 33 % и митохондриальной ДНК (мтДНК) на 45 % (ЛДГ и мтДНК в супернатанте были значительно выше в культурах, которые не инкубировались в атмосфере аргона 30 % перед КГД (P<0,05)). Высвобождение интерлейкина 1β было снижено на 44 % после КГД и более чем на 90% во время реперфузии ЧКМК секретировали меньше воспалительного цитокина IL-1β, особенно во время фазы реперфузии после OGD, когда они были предварительно обработаны аргоном (P<0,01)). Наблюдалась тенденция к более высокому высвобождению VEGF во время реперфузии, когда клетки предварительно обрабатывали аргоном (Р< 0,05). Полученные авторами данные доказали действие аргона через пути ERK1/2, JNK и Akt. Для оценки участия этих путей в защите аргоном были использованы специфические ингибиторы. Защитный эффект воздействия аргона блокировался в присутствии ингибиторов пути ERK или Akt и, в меньшей степени, пути JNK. U0126, ингибитор MEK1 (пути ERK), уменьшал долю здоровых клеток (53,6 ± 1,6% по сравнению с 67,2 ± 0,7 %; P <0,001 по сравнению с аргоном 30 %) с ранним апоптозом 8,0 ± 1,1 %, с поздним апоптозом 24,2 ± 2,5 и 14,3 ± 2,3 % некротических клеток. MK2206 (ингибитор Akt) уменьшил долю здоровых клеток до 43,1 ± 0,6 % (P <0,0001 по сравнению с аргоном 30 %) с 14,8 ± 0,6 % ранним апоптозом, 23,0 ± 1,2 % с поздним апоптозом и 19,1 ± 2,3 % некротических клеток. Ингибирование пути JNK с помощью SP600125 приводило к образованию 57,5 ± 4,3% здоровых клеток (P <0,0001 по сравнению с контролем), 2,6 ± 0,6 % ранних апоптотических, 16,8 ± 0,8 % поздних апоп-тотических и 22,8 ± 3,9 % некротических клеток. Исследование показало, что защита миокарда от повреждения, связанного с И/Р, путем преК аргоном, по крайней мере, частично опосредуется фосфоактивацией путей MAPK и Akt. Аргон быстро активирует фосфорилирование JNK в течение 15 мин, а затем снова дефосфорилирует белок до уровня ниже изначального. Были также определены нижестоящие эффекторы активации MAPkinase. c-Jun, член семейства транскрипционных факторов белка-активатора-1 (AP-1), активируется путями ERK1/2 и JNK и участвует в пролиферации и прогрессировании клеточного цикла, при этом активность c-Jun сильно повышается при обработке аргоном. Активация Akt происходила посредством фосфорилирования Ser473.

Целью исследования Qi H. и соавт. [34] было изучение влияния преК аргоном на повреждение миокарда при И/Р и его механизм. Кардиомиоциты предварительно обрабатывали 50% аргоном и создавали клеточную модель КГД. Аргон усиливал пролиферацию кардиомиоцитов при КГД, снижал высвобождение ЛДГ в среде культивирования клеток, повышал экспрессию микроРНК miR-21 в клетках, снижал экспрессию белков-мишеней miR-21 PDCD4 и PTEN, снижал уровни факторов воспаления (интерлейкина-1β (ИЛ-1β), интерлейкина-6 (ИЛ-6) и интерлейкина-8 (ИЛ-8)) и факторов окислительного стресса (активных форм кислорода (АФК) и малонового альдегида (МДА)), повышал содержание супероксиддисмутазы (СОД) и снижал скорость клеточного апоптоза. Авторы пришли к выводам, что преК аргоном ингибирует путь PDCD4/PTEN через miR-21, тем самым подавляя окислительный стресс АФК и предотвращая И/Р повреждение.

Savary G и соавт. [35] оценили, может ли аргон обеспечить системный эффект в модели полиорганной недостаточности, вызванной пережатием аорты. Кроликов под наркозом подвергали пережатию аорты (30 мин) и последующей реперфузии (300 мин). Их либо вентилировали обогащенным кислородом воздухом на протяжении всего протокола (доля вдыхаемого кислорода (FiO2) = 30 %; контрольная группа) или смесью 30 % кислорода и 70% аргона (группы аргона). В первой группе, получавшей аргон («Argon-Total»), его введение начинали за 30 мин до ишемии и поддерживали на протяжении всего протокола. В двух других группах введение начинали либо за 30 минут до ишемии («Argon-Pre»), либо в начале реперфузии («Argon-Post») в течение 2 часов. На протяжении всего протокола оценивали конечные точки, характеризующие состояние сердечно-сосудистой системы, почек и воспалительный ответ. По сравнению с контролем, шок был значительно ослаблен в группах Argon-Total и Argon-Pre, но не в группе Argon-Post (например, сердечный выброс = 62 ± 5 против 29 ± 5 мл/(мин кг) в группе Argon-Total и контрольной группе в конце наблюдения). Тяжесть шока и почечной недостаточности были меньше во всех группах аргона по сравнению с контрольной группой. Гистопатологическое исследование кишечника показало ослабление ишемических повреждений во всех группах с аргоном по сравнению с контрольной группой. Уровни транскрипции в крови интерлейкина (ИЛ)-1β, ИЛ-8, ИЛ-10 и индуцируемого гипоксией фактора 1α существенно не различались между группами. Аргон ослаблял клинические и биологические изменения сердечно-сосудистой системы, почек и кишечника, но не воспалительную реакцию после пережатия аорты. Окно введения имело решающее значение для оптимизации защиты органов.

Pagel PS и соавт. было продемонстрировано, что воздействие аргона и гелия после окклюзии левой передней нисходящей коронарной артерии может обеспечить защиту миокарда за счет активации киназ, способствующих выживанию, и ингибирования открытия митохондриальной переходной поры [10]. Кролики, подвергнутые 30-минутной окклюзии левой передней нисходящей коронарной артерии и 3-часовой реперфузии, получали 0,9 % физиологический раствор (контроль) или три цикла 70 % He-, Ne- или Ar в 30% O2, вводимых в течение 5 мин с 5-минутным введением 70 % N2–30 % O2 перед окклюзией, или три цикла короткой (5 мин) ишемии с 5-минутной реперфузией перед длительной окклюзией и реперфузией (ишемическое преК). Дополнительные группы кроликов получали селективные ингибиторы киназ. ПреК He и Ar значительно (P <0,05) уменьшало размер инфаркта миокарда (23 % +/– 4 %, 22 % +/– 2 % площади левого желудочка подвержены риску) по сравнению с контролем (45 % +–5 %). Ингибиторы киназ сами по себе не влияли на размер инфаркта, но эти препараты снижали гелий-индуцированную кардиопротекцию.

В исследовании Kiss A и соавт. крыс распределили в контрольную группу и группу, получавшую 3 цикла введения КАС (50 % аргона, 21 % кислорода и 29 % азота) в течение 5 мин с перерывами в 5 мин на вентиляцию газовой смесью без аргона (79 % азота и 21 % кислорода). В обеих группах сердца вырезали и затем оценивали в изолированной системе работающего сердца с перфузией эритроцитов. Холодовая ишемия (4оС) в течение 60 мин вызывалась гистидин-триптофан-кетоглутаратной (ГТК) кардиоплегией, с последующей 40-минутной реперфузией. Оценивались функциональные параметры сердца. В образцах ткани левого желудочка определяли экспрессию ферментов, активирующихся в клетке при индуцированном стрессе. В конце реперфузии у крыс, прекондиционированных аргоном, наблюдалось значительное ускорение восстановления сердечного выброса (101 ± 6 % против 87 ± 11 %; P < 0,01), ударного объема (94 ± 4 % против 80 ± 11 %; P = 0,001), внешней работы сердца (100 ± 6 % против 81 ± 13 %; P < 0,001) и коронарного кровотока (90 ± 13% против 125 ± 21 %; P <0,01) по сравнению с контрольной группой ишемии-реперфузии. Эти результаты сопровождались статистически значимым повышением уровня фосфокреатина миокарда и поддержанием уровня аденозинтрифосфата (АТФ).

Вышеизложенные исследования демонстрируют положительное влияние прекондиционирования аргоном на кардиомиоциты при ишемии-реперфузии. Так, результаты Mayer B. и соавторов показали, что прекондиционирование аргоном оказывает кардиопротекторный эффект при И/Р через 24 часа, увеличение жизнеспособности клеток было связано с повышенной экспрессией HSP27, SOD2, VEGF и iNOS. Qi H. и соавторы выяснили, что прекондиционирование аргоновой смесью защищает кардиомиоцитоподобные прогениторные клетки от апоптоза в условиях ишемии через активацию путей ERK1/2, Akt и двухфазную регуляцию JNK. Pagel PS и соавторы продемонстрировали, что воздействие аргона и гелия после окклюзии левой передней нисходящей коронарной артерии может обеспечить защиту миокарда за счет активации сигнальных киназ и ингибирования открытия mPTP у кроликов. Исследование Kiss A и соавторов показало, что прекондиционирование КАС ускоряет восстановление сердечной функции у крыс после ишемии и реперфузии, что сопровождается улучшением метаболических показателей и снижением активации JNK и экспрессии белка HMGB1. Savary G и соавторы также показали, что использование аргона при И/Р может уменьшать повреждения других органов, таких как почки и кишечник, делая его потенциально полезным для профилактики поли-органной недостаточности.

Эти исследования указывают на потенциальную эффективность использования аргона в качестве органопротекторного средства, особенно в отношении сердечно-сосудистой системы: прекондиционирование аргоном для улучшения сердечной функции и снижения повреждений миокарда у пациентов с ИБС. Однако для определения точных механизмов действия аргона и его возможного применения в клинической практике необходимы дальнейшие исследования. Также необходимо продолжить изучение оптимальных параметров применения аргона (концентрация, продолжительность воздействия и т. д.) для оценки его безопасности и эффективности в клинической практике.

Посткондиционирование аргоном

ПостК КАС оказывает кардиопротекторное действие [8]. В исследовании Lemoine S и соавт. индуцировали ишемию и реперфузию у крыс и морских свинок in vitro с помощью временной перевязки коронарных артерий, и оценивали функции сердца с помощью магнитно-резонансной томографии, также в эксперименте исследовали воздействии гипоксии-реоксигенации на предсердия человека. Аритмии, вызванные И/Р, оценивали in vitro с использованием внутриклеточных микроэлектродов как на изолированном желудочке крысы, так и на модели пограничной зоны в желудочке морской свинки. В ушках предсердий человека оценивалась потеря контрактильности. В этих моделях постК индуцировали 5-минутным применением аргона во время реперфузии. В модели in vivo ишемия и реперфузия вызывали снижение фракции выброса левого желудочка (24 %), что предотвращалось постК аргоном. In vitro постК аргоном устраняло И/Р-индуцированные аритмии, такие как нарушения проводимости и аритмии по типу реентри.

Восстановление сократительной силы в ушках предсердий человека после И/Р было усилено в группе аргона, увеличившись с 51 % ± 2 % в группе без постК до 83 % ± 7 % в группе, получавшей аргон (P < 0,001). Этот эффект аргона не проявлялся в присутствии ингибиторов киназного пути спасения, что предполагает участие последнего при И/Р повреждении.

Полученные данные указывают на то, что постК КАС имеет терапевтический потенциал для ограничения зоны периоперационного повреждения миокарда у пациентов с ОКС.

Анализ исследований пре- и посткондиционирования (ПреК и ПостК) аргоном in vitro и на животных моделях ишемии миокарда представлены в таблице 1.

Таблица 1

Исследования пре- и посткондиционирования (ПреК и ПостК) аргоном in vitro и на животных моделях ишемии миокарда

Trials on pre- and postconditioning with (PreC and PostC) argon in vitro and on animal myocardial ischemic models

Table 1

Автор, год/ Author, year	Статья/ Title of the article	Объект/ Object of study	Модель/ Model	Кол-во животных/ Number of animals	Критерии оценки/ Evaluation criteria	Результаты/ Results	Уровень значимости/ P-value
Mayer B et al., 2016 [32]	Аргон оказывает защитные эффекты на кардиомиоциты во время второго окна ПреК/ Argon Induces Protective Effects in Cardiomyocytes during the Second Window of Preconditioning	In vitro, кардиомиоциты новорожденных крыс Wistar/ In vitro, isolated cardiomyocytes from neonatal Wistar rats	ПреК смесью 50 % Ar, 24% N2, 21% O2, 5% CO2 1 ч, затем 5 ч гипоксии (<1% O2, 5% CO2, 95% N2) через 0–3 ч (1-е окно ПреК) или 24–48 ч (2-е окно ПреК)/ PreC with a mixture of 50% Ar, 24% N2, 21 % O2, 5 % CO2 for 1 hour, 5 hours of hypoxia (<1% O2, 5 % CO2, 95 % N ) within the first (0–3 h) or second (24–48 h) window of PreC		Жизнеспособность кардиомиоцитов/ Cardiomyocytes viability	Увеличение жизнеспособности через 24–48 ч после ПреК(2-е окно ПреК)/ Increase of viability in cells that were exposed to hypoxia 24–48 h after PreC (second window of PreC)	P = 0,015
Savary G et al., 2018 [35]	Аргон ослабляет полиорганную недостаточность после экспериментального пережатия аорты/ Argon attenuates multiorgan failure following experimental aortic cross-clamping	Самцыново-зеландских кроликов/ Male New Zealand rabbits	1    группа – смесь 70 % Ar, 30 % O2,начало за 30 мин до пережатия аорты, пережатие аорты на 30 мин, длительность 2 ч 2    группа – длительность 6 часов, остальные параметры идентичны/ 1    group – gas mixture 70 % Ar, 30 % O2, started 30 min before aortic cross‐ clamping, 30 min of aortic cross‐clamping, total exposure of 2 h 2    group – total exposure of 6    h, other parameters stayed the same	32	Сердечный выброс/ Cardiac output	В конце процедуры сердечный выброс ↑ в 1 и 2 группах по сравнению с контролем(49 ± 5, 62 ± 5 против 29 ± 5 мл/ (мин*кг)/ At the end of the procedure, cardiac output was significantly improved in groups 1 and 2, compared with control (49 ± 5, 62 ± 5 vs . 29 ± 5 ml min-1 kg-1, respectively)	P < 0,05

Продолжение Таблицы 1

Qi H et al., 2018 [33]	ПреК аргоном защищает человеческие миоцитоподобные клетки (ЧМК) от гибели, вызванной кислородно-глюкозной депривацией (КГД) путем активации AKT и регуляции MAP-киназ./ Pretreatment with argon protects human cardiac myocyte-like progenitor cells from oxygen glucose deprivation-induced cell death by activation of AKT and differential regulation of MAP-kinases	In vitro, ЧМК/ In vitro, HCMs	Клетки предварительно обрабатывали 30% или 50% аргоном 90 мин, далее проводили КГД и реперфузию в течение 16 часов/ HCMs were pretreated with 30% or 50 % argon for 90 min, then HCMs were exposed to oxygen–glucose deprivation (OGD) and reperfusion for 16 h		Процент здоровых клетоки некротизированных клеток/ The portion of healthy and necrotic cells	Антиапоптоти-ческий эффект ПреК аргоном. Процент здоровых клеток: контрольная группа – 47,6±3,0 %, ПреК аргоном – 67,2 ± 0,7 %/ The antiapoptotic effect of argon PreC. The portion of healthy cells – 47,6±3,0% (control group), argon PreC – 67,2 ± 0,7 %	P < 0,0001
Qi H et al., 2021 [34]	Аргон ингибирует реактивныйкисло-родный окислительный стресс черезmiR-21-опосредованный PDCD4/PTENпуть для предотвращения сердечного-повреждения от ишемии-реперфузии/ Argon inhibits reactive oxygen species oxidative stress via the miR-21-mediated PDCD4/PTEN pathway to prevent myocardial ischemia/ reperfusion injury	In vitro, модель первично изо-лиро-ванных кардиомиоцитов линии H2C9/ In vitro, primary isolated cardiomyocytes H2C9	ПреК50 % Ar 1 ч, затем КГД (1 % O2, 5 % CO2, 94 % N2) в течение 5 ч и 10 ч/ PreC with 50 % Ar for 1 hour, OGD (1% O2, 5% CO2, 94% N2) for 5 or 10 h		Жизнеспособность клеток, скорость апоптоза/ Viability of cells, apoptosis rates	ПреК аргоном улучшало пролиферацию клеток после КГД.ПреК аргоном уменьшало скорость апоптоза клеток, индуцированного КГД: (5 ч ПреК аргоном 1,99 ± 0,48 против 9,34 ± 1,05 в контрольной группе, P <0,01. 10 ч ПреК аргоном 1,93 ± 0,11 против 9,04 ± 0,52 в контрольной, P <0,01) Argon PreC improved proliferation ability. The apoptosis rate of cells in the argon + shortterm hypoxia group was significantly lower than that in the short-term hypoxia group (5 h PreC – 1.99 ± 0.48 vs . 9.34 ± 1.05, P < 0.01, 10 h PreC – 1,93 ± 0,11 vs. 9,04 ± 0,52, P <0,01)	P < 0,001

Продолжение Таблицы 1

Pagel P S et al., 2007 [7]	Благородные газы, не обладающие анестезирующими свойствами, защищают миокард от инфаркта, активируя сигнальные киназы, способствующие выживанию, и ингибируют изме-нениепроницаемо-сти митохондрий in vivo/. Noble gases without anesthetic properties protect myocardium against infarction by activating prosurvival signaling kinases and inhibiting mitochondrial permeability transition in vivo.	Самцыново-зеландских кроликов/ Male New Zealand rabbits	30 мин окклюзии левой передней нисходящей (ЛПН) артерии и 3 часа реперфузии. В отдельных экспериментальных группах кролики получали 0,9 % физ. раствор (контроль),3 цикла 70 % Ar-30 % O2,5 мин, чередуя с 5 мин введением70% N2–30% O2 перед окклюзией ЛПН артерии/ 30-min left anterior descending (LAD) occlusion, 3 h of reperfusion In separate experimental groups, rabbits received 0,9% saline (control), 3 cycles of 70% Ar –30% O2 for 5 min interspersed with 5 min of 70 % N2–30 % O2 before LAD occlusion	98	Размер инфар-ктамиокарда/ Myocardial Infarct Size	ПреК аргоном уменьшает размер инфаркта миокарда на 22 % ± 2%/ PreC with 70 % argon before LAD occlusion reduced myocardial infarct size (22 % ± 2 %)	P < 0,05
Kiss A et al., 2018 [6]	ПреК аргоном влияет на пости-шемическоевосста-новление сердца послекардиоплеги-ческой остановки и глобальной холо-довойишемии/ Argon preconditioning enhances postischaemic cardiac functional recovery following cardioplegic arrest and global cold ischaemia.	Крысы Sprague-Dawley Sprague-Dawley rats	3 цикла ингаляции Ar 50%, 21% O2, 29% N2 5 мин, чередуя с 5 мин ингаляции 79% N2, 21% O2. Далее сердца вырезали и всистеме изолированного рабочегосердца с эритроцитарной перфузией и подвергали холодовой ишемии (4°C)в течение 60 мин, затем еще 40 мин проводили реперфузию/ 3 cycles of argon (50% Ar, 21% O2 and 29% N2) administered for 5 min interspersed with 5 min of a gas mixture (79 % N2 and 21% O2)/ The hearts were excised and then evaluated in an erythrocyte-perfused isolated working heart system. Cold ischaemia (4°C) for 60 min was induced, followed by 40 min of reperfusion	30	Функциональ-ныепараметры сердца/ Cardiac functional parameters	В конце реперфузии у крыс, преК Ar, восстановление сердечного выброса(101 ± 6 % против 87 ± 11 %; P < 0,01),ударного объема (94 ± 4 % против 80 ± 11%; P = 0,001). ), внешней работы сердца (100 ± 6 % против 81 ± 13%; P < 0,001) и коронарного кровотока (90 ± 13 % против 125 ± 21 %; P < 0,01) по сравнению с контрольной группой И/Р / At the end of reperfusion, the rats preconditioned with Ar showed enhanced recovery of cardiac output (101 ± 6 % vs 87 ± 11 %; P < 0.01), stroke volume (94 ± 4 % vs 80 ± 11 %; P = 0.001), external heart work (100 ± 6% vs 81 ± 13%; P < 0.001) and coronary flow (90 ± 13 % vs 125 ± 21 %; P < 0.01) compared with the control IR group	P < 0,001

Продолжение Таблицы 1

Lemoine S et al., 2017 [8]

Воздействие аргона вызывает посткондиционирование при И/Р миокарда/ Argon exposure induces postconditioning in myocardial ischemia– reperfusion

In vivo, крысы самцы Wistar, in vitro, мышечные волокна трабекул (из ушек предсердий) человека In vivo, Wistar rats, in vitro, right atrial trabeculae (human)

In vivo 30 мин пережатие коронарной артерии,20 мин ингаляция смесью 80 % Ar, 20 % O2, начатая за 5 мин до-реперфузии. In vitro 30 мин – гипоксия-реоксигенация (замена O2 на N2), 60 мин период восстановления1 группа: 5 мин – постК Ar (70 %) 2 группа: 2 цикла ПостК Ar (2-ой через 5 мин после 1-ого)/ 30 min ischemia by coronary artery occlusion, 20 min inhalation of gas mixture 80 % Ar, 20% O2, started 5 minutes before reperfusion. In vitro 30 min – hypoxia – reoxygenation (by replacing O2 with N2 in the buffer), followed by a 60 minutes oxygenated recovery period 1st group: 5 min – 70 % Ar PostC 2nd group: 2 cycles Ar PostC

26

Фракция выброса, сила сокращения Left ventricular ejection fraction, contractile force

In vivo И/Р вызвала снижение фракциивыброса левого желудочка (24 %) и увеличение показателя движения стенок (36 %), что было предотвраще-нопри постК аргоном. In vitro, аргон увеличивает сократительную способность мышечных клеток по сравнению с контролем контроль – 51% ± 2 % 1 цикл ПостК – 83 % ± 7 %2 цикла ПостК – 80% ± 7 % In the in vivo model, I/R produced left ventricular ejection fraction decrease (24 %) and wall motion score increase (36 %) which was prevented when argon was applied in PostC. In vitro, argon PostC helps to recover contractile force in human atrial appendages after H/R was enhanced in the argon group: Control – 51 % ± 2 % 1 cycle PostC – 83 % ± 7 % 2 cycles PostC – 80 % ± 7 %

P < 0,001

Применение смесей, содержащих кислород и аргон для коррекции патофизиологических нарушений, лежащих в основе осложнений раннего послеоперационного периода при ИБС, прекондиционирование и посткондиционирование аргоном у человека

Hafner C и соавт. исследовали влияние преК аргоном на повреждение, связанное с окислительным стрессом, такое как повреждение, возникающее во время И/Р, в эпителиальных клетках дыхательных путей. Они смоделировали острый окислительный стресс, применяя перекись водорода (H2O2) и предположили, что (1) предварительное кондиционирование аргоном уменьшит апоптотическое повреждение клеток и (2) эта цитопротекция опосредуется митоген-активируемой про-теинкиназой (MAPK). Они исследовали предварительное воздействие благородного газа аргона на H2O2-индуцированный окислительный стресс в эпителиальных клетках дыхательных путей. Прекондиционирование нормоксической смесью 50 % аргона в течение 30, 45 и 180 мин и 30 % аргона в течение 180 мин приводило к значительному увеличению количества жизнеспособных клеток и сопутствующему снижению как раннего, так и позднего апоптоза. Небольшое, но значительное увеличение случаев некроза наблюдалось как вредное воздействие предварительного кондиционирования аргоном. Аргон активировал пути ERK1/2, JNK и p38, но не путь Akt. Таким образом, результаты исследований in vitro, проведенных Hafner C и соавт., предоставляют первые доказательства защиты легких от окислительного стресса путем кратковременного предварительного кондиционирования аргоном, опосредованного активацией множественных путей MAPK.

Однако, мета-анализ действия аргона при И/Р повреждении головного мозга, выполненный De Deken J и соавт., не показал органопротекторного действия [14]. Rizvi M и соавт. также сообщили об отсутствии защитного действия преК 75 % аргона на повреждения, вызванные депривацией кислорода/глюкозы в клетках канальцевых почек человека, тогда как 75 % ксенон был эффективен [36].

Таким образом, в исследованиях применения КАС, проведенных разными группами исследователей, выявлены противоречивые результаты в органопротекторном действии аргона. Работа Hafner C и коллег указывает на возможность снижения окислительного стресса в эпителиальных клетках дыхательных путей при преК аргоном. Однако, данные

De Deken J и Rizvi M не подтверждают органопротекторное действие аргона в отношении повреждений головного мозга и клеток почек. Эти результаты подчеркивают сложность влияния КАС на клеточные процессы при И/Р и обозначают необходимость дальнейших исследований для раскрытия их механизмов действия.

Клинические исследования пре- и посткондиционирования аргоном представлены в таблице 2.

Таблица 2

Клинические исследования пре- и посткондиционирования аргоном

Clinical trials on pre- and postconditioning (PreC and PostC) with argon

Table 2

Автор, год/ Author, year	Название статьи/ Title of the article	Модель/ Model	Количество испытуемых/ Number of participants	Критерии оценки/ Evaluation criteria	Результаты/ Results	Уровень значимости/ P-value
Grüne F et al., 2017 [37]	Аргон не влияет на кровообращение или метаболизм мужского человеческого мозга/ Argon does not affect cerebral circulation or metabolism in male humans	После общей анестезии – вдыхание КАС 70 % Ar/ 30 % O2 15 мин перед оперативным вмешательством на коронарных артериях и 70 % N2/30 % O2 в контрольной групп Under general anaesthesia – 15 min exposure to 70 % Ar/30 % O2 versus 70 % N2/30 % O2 before coronary surgery	29	гемодинамические показа-тели:1) индекс кровотока2) среднее артериальное давле-ние3) среднее внутричерепное давление4) церебральное перфузионное давление5) артерио-венозная разница по кислороду, лактату и глюкозе/ Hemodynamic parameters: cerebral flow index arterial blood pressure intracranial pressure effective cerebral perfusion pressure arterio-jugular venous content differences of oxygen, lactate, glucose	аргон не оказывает значительного действия на мозговое кровообращение в сравнении с кислородно-азотной смесью/ When comparing inhalation of argon with oxygennitrogen gas mixture there were no significant and clinically relevant changes in cerebral blood flow	P < 0.05
Маркин А.А. и др., 2017 [60] Markin A.A. et al, 2017 [38]	Метаболические реакции организма при дыхании гипоксическими аргон-кислородными и азоткислородными смесями Metabolic reactions of the body when breathing hypoxic argon-oxygen and nitrogen-oxygen gas mixtures	гипоксическая среда, 2 серии 1–5 и 6 –10 сутки: 1) 1,2 атм, 12–12,8 % O2, 87,2–88 % Ar2) 1,2 атм, 13 % O2, 87 % N2/ Hypoxic environment, 2 runs of experiment: 1) 1,2 atm, 12–12,8 % O2, 87,2–88 % Ar2) 1,2 atm, 13 % O2, 87 % N2	6	биохимические показатели гипоксических изменений в крови/ Biochemical indicators of hypoxic changes in the blood	аргон-содержащая среда уменьшает проявление гипоксических изменений, по сравнению с азот-содержащей смесью: не отмечаются признаки повреждения митохондрий, снижение функции почек/ Argon-containing medium reduces hypoxic changes compared to nitrogencontaining mixture: no signs of mitochondrial damage, decreased kidney function	P < 0,05
Шахнович П.Г. и др., 2015 [61] Shakhnovich P.G. et al, 2015 [39]	Возможность коррекции показателей микроциркуляции в условиях гипоксии/ Possibility of microcirculation correction under hypoxia	гипоксическая среда, 2 группы: 1) 16 % O2, 83 % N22) 16 % O2, 25 % Ar, 42 % N2 Hypoxic environment, 2 groups: 1) 16 % O2, 83 % N22) 16 % O2, 25 % Ar, 42 % N2	12	1) систолическая (Vs) и диастолическая (Vd) скорость кровотока 2) индекс резистентности (Vs - Vd)/Vs * 100 %/ 1) systolic (Vs) и diastolic (Vd) blood flow velocity 2) resistance index (Vs –Vd)/Vs * 100 %	в аргон-содержащей среде систолическая скорость возрастала, индекс резистентности снижался (в среде с кислородом и азотом индекс резистентности повышался)/ In the argon-containing medium, systolic blood flow velocity increased, resistance index decreased (in the oxygen and nitrogen environment resistance index increased)	P < 0.05

Продолжение Таблицы 2

Лысенко Е.А. и др., 2022 [62] Lysenko E.A. et al, 2022 [40]

Влияние дыхательных гипоксических газовых смесей (кислородно-азот-ной и кислород-но-азотно-арго-новой) в условиях барокамеры на показатели клеточного иммунитета человека/ The influence of respiratory hypoxic gas mixtures (oxygen-nitrogen and oxygen-nitrogen-argon) in a pressure chamber on the state of the human cellular immunity

гипоксическая среда, 3 серии: 1) 0,02 МПа, 11,7–13,3 % O2, 41,2–52,8 % N2, 35–45 % Ar 2) 0,2 МПа, 4,7–5,3 % O2, 49,5–60,1 % N2, 35–45 % Ar 3) 0,02 МПа, 11,7–13,3% O2, 86,2–87,8% N2/ Hypoxic environment, 3 runs of experiment: 1) 0,02 MPa, 11,7–13,3 % O2, 41,2–52,8 % N2, 35–45 % Ar 2) 0,2 MPa, 4,7–5,3 % O , 49,5–60,1 % N2, 35–45 % Ar 3) 0,02 MPa, 11,7– 13,3 % O2, 86,2–87,8 % N2

6

Абсолютное и относительное содержание лейкоцитов, лимфоцитов, моноцитов, гранулоцитов, B- и T-лимфоцитов, НК-клеток/ Absolute and relative content of leukocytes, lymphocytes, monocytes, granulocytes, B- and T-lymphocytes, NK-cells

Добавление аргона в атмосферу барокамеры во время первой серии экспериментов привело к увеличению гематокрита и содержания эритроцитов в крови/ The addition of argon to the atmosphere during the first series of experiments led to an increase in hematocrit and erythrocyte levels in the blood.

P < 0.05

Применение смесей, содержащих кислород и инертные газы, в раннем послеоперационном периоде при ИБС

Данных о периоперационном применении смесей, содержащих кислород и инертные газы, у пациентов с ИБС нами в литературе не обнаружено.

Заключение

Таким образом, подтверждается острая потребность в изучении новых методик лечения и профилактики ИБС, являющейся основной причиной смерти от болезней системы кровообращения. Одним из таких методов, клинически доказавших свой положительный кардиопротективный эффект, является ингаляция смесями инертных газов и кислорода. На данный момент ингаляции благородными газами аргоном только начинают изучаться, вследствие чего клинических исследований, проведенных с участием людей, крайне мало. Органопротекторное действие в основном продемонстрировано на моделях И/Р повреждения на мелких животных. Поэтому изучение действия данных газовых смесей является перспективным и требует дальнейшего рассмотрения, необходима дополнительная информация о сроках, дозировке и сравнительной эффективности различных инертных газов.