Взаимосвязь процессов перекисного окисления липидов и реологических свойств крови при реконструктивных операциях на аорте

Ю.А. Морозов, МА Чарная, М.В. Палюлина, В.И. Мильчаков

ГУ «Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского РАМН», Москва

Приведены данные о процессах перекисного окисления липидов (ПОЛ) у больных при реконструктивных операциях на аорте и их влиянии на реологические свойства крови. Показано, что при хирургических вмешательствах на брюшном отделе аорты максимальные изменения реологических свойств крови выявлялись в конце операции на пике активации процессов ПОЛ. При гипотермическом искусственном кровообращении ведущим механизмом нарушения реологии крови было нарастание содержания молекул средней массы. При глубокой гипотермии и циркуляторном аресте активация ПОЛ была максимальной, что выражалось в длительных нарушениях как клеточной, так и плазменной составляющей реологических свойств крови.

Роль и значение нарушений агрегатного состояния крови в патогенезе развития послеоперационных осложнений очень велика. Увеличение вязкости крови приводит к повышению периферического сопротивления, снижению венозного возврата и, вследствие этого, к уменьшению производительности сердца. Степень сердечной недостаточности коррелирует с повышением вязкости крови, усилением агрегации эритроцитов и гиперфибриногенемией [8]. Снижение деформируемости эритроцитов оказывает отрицательное влияние на газообмен. Повышение вязкости крови и агрегационных свойств эритроцитов и тромбоцитов негативно сказывается не только на функционировании сердечно-сосудистой системы, но и на структуре и функции других органов и систем.

Активность ПОЛ - один из важных факторов, влияющих на внутрисосудистые условия кровотока. H. Watanabe и его коллеги (1990) показали, что активация в эритроцитах свободнорадикальных процессов уменьшает текучесть и деформируемость эритроцитарных мембран и морфологию эритроцитов, изменяя агрегационную и деформационную способность этих клеток [20]. Окисленные липиды низкой плотности, появляющиеся при интенсификации ПОЛ, считаются одним из основных факторов, инициирующих нарушение реологических свойств крови [1, 13, 16]. Цель работы - рассмотреть взаимосвязь процессов ПОЛ и реологических свойств крови у больных после реконструктивных операциях на аорте.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Обследовано 57 пациентов, оперированных на аорте, которые были разделены на три груп пы: группа 1 (n=21, средний возраст 44,7±5,6 года) - операция без искусственного кровообращения (ИК); группа 2 (n=24, средний возраст 47,4±3,9 года) - операция в условиях гипотермического ИК (длительность ИК 137,2±12,7 мин, пережатия аорты 82,1±7,1 мин, минимальная температура перфузии 28,8±0,7 °С); группа 3 (n=12, средний возраст 44,0±5,8 года) -операция в условиях глубокой гипотермии и циркуляторного ареста (длительность ИК 153,0±8,1 мин, пережатия аорты 90,8±17,1 мин, минимальная температура перфузии 17,5±1,3 °С).

Исследование реологических свойств венозной гепаринизированной крови проводили на ротационном вискозиметре АКЗ-2 (АОЗТ «Мелт», Россия) в диапазоне скоростей сдвига 10-300 с^-1. Определяли вязкость цельной крови и плазмы ( п _плазмы), рассчитывали индекс агрегации (ИАЭ) и деформации (ИДЭ) эритроцитов, предел текучести т ₀ по общепринятым формулам [7].

Концентрацию фибриногена (Фг, г/л) определяли на коагулометре «Coаchrome IV» (фирма «Тесо», Германия), уровень Д-димера (мг/л) на приборе «Nycocard Reader II» (фирма «Axis-Shield PoC AS»Б Норвегия).

В плазме артериальной крови исследовали содержание малонового диальдегида (МДА, нмоль/л плазмы) и молекул средней массы (МСМ, ед. опт. пл.) [3, 5]. Также изучали свободнорадикальные и антиоксидантные свойства крови,которые оценивали методом индуцированной хемилюминисценции на отечественном хемилюминометре ХЛМ Щ-1 [2]. Регистрировали индуцированную солями двухвалентного железа максимальную интенсивность пика хемилюминисценции (ИХЛ), которая характеризует активацию прооксидантных процессов в организме и инициацию процессов ПОЛ, а также скорость гашения хемилюминисценции (коэффициент антиоксидантной активности - Каоа).

Результаты исследования обработаны непараметрическими методами вариационной статистики с использованием программы «Statistica 6.0». Результаты считали достоверными при р<=0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Непосредственно после операции у всех больных, независимо от условий проведения операции, отмечалось повышение предела текучести т0, причем наибольшее его изменение происходило в группе 1 (табл.). Также в группах 1-3 регистрировалось увеличение вязкости плазмы пплазмы, максимально в группе 2. При этом содержание Фг у больных всех групп было в пределах нормальных значений. Концентрация Д-димера на этом этапе в группах 1-3 возрастала в 3-6 раз от дооперационных значений. ИАЭ увеличивался во всех группах, максимально в группе 1, а ИДЭ достоверно уменьшался. В конце операции значения ИХЛ у пациентов группы 1 достоверно превышали таковые в группе 2 на 13,9% и в группе 3 - на 23,1%. В группе 1 содержание МДА крови было достоверно ниже, чем в группах 2 на 8,4% и 3 на 11,3%, при этом значения МСМ во всех группах на этом этапе значительно превышали нормальные величины.

Таким образом, в конце операции наблюдались наиболее выраженные нарушения гемореологических свойств крови у больных группы 1, которые были, в первую очередь, обусловлены активацией процессов ПОЛ с накоплением в крови МСМ и продуктов деградации Фг, что приводило к ухудшению вязкостных характеристик крови и деформации эритроцитов, а также к усилению агрегации красных кровяных телец.

На первые послеоперационные сутки в группе 1 отмечалось достоверное снижение т ₀ и П _пла змы по сравнению с послеоперационными значениями. В группе 2 т ₀ и п _плазмы не изменялись. В группе 3 т ₀ не изменялся, однако п _плазмы недостоверно возрастала по сравнению с предыдущим этапом. На этом этапе в группе 1 выявлено нарастание уровня Фг по отношению к послеоперационным значениям (р<0,05). Содержание Д-димера также достоверно повышалось (р<0,05). В группе 2 концентрации Фг и Д-димера практически не изменялись по сравнению с этапом «после операции». В группе 3 уровень Фг не изменялся, но регистрировалось досто-

Показатели ПОЛ и реологических свойств крови у обследованных больных

Груп-	т о ,	П плазмы,	Фг,	Д-димер,	ИАЭ,	ИДЭ,	Htc,	МДА,	МСМ, ед.	ИХЛ,	Каоа,
па	мПахс	мПахс	г/л	мг/л	усл. ед.	усл. ед.	%	плазмы	опт. пл.	мВ/с	1/с
Конец операции
1	0,014±	1,87±	3,42±	0,96±	6,98±	3,75±	39,5±	2,39±	0,385±	31,6±	0,320±
	0,002	0,05	0,34	0,20	1,25	1,20	1,5	0,05	0,015	2,8	0,010
2	0,011±	2,28±	3,09±	1,73±	6,13±	3,85±	36,1±	2,59±	0,410±	27,2±	0,290±
	0,003	0,33	0,62	0,25	1,32	1,22	1,5	0,08*	0,025	1,0	0,010
3	0,006±	1,87±	3,40±	1,50±	4,62±	5,64±	37,0±	2,66±	0,345±	24,3±	0,265±
	0,001	0,13	0,48	0,30	1,10	1,60	2,4	0,07*	0,010**	1,4	0,040
				1-	■ е сутки после операции
1	0,009±	1,83±	4,05±	2,20±	5,81±	3,50±	38,2±	2,16±	0,452±	25,0±	0,348±
	0,001*	0,05	0,40	0,45*	1,20	0,99	1,8	0,04**	0,030	32,0**	0,040
2	0,013±	1,89±	3,05±	1,77±	7,06±	4,15±	34,7±	2,40±	0,507±	29,4±	0,304±
	0,005	0,04	0,60	0,30	1,03	1,30	1,5	0,10	0,020*/**	2,5	0,005
3	0,006±	1,90±	3,10±	4,90±	4,87±	7,56±	31,3±	2,58±	0,351±	27,5±	0,304±
	0,002	0,5	0,60	1,49*	1,36	1,22	0,7*	0,08	0,040**	1,5	0,005
2-е сутки после операции
1	0,0056±	1,84±	5,60±	1,16±	4,39±	2,90±	38,7±	2,07±	0,345±	25,0±	0,265±
	0,0012*/**	0,04	0,56*/**	0,24**	1,25	1,25	1,7	0,01**	0,010**	2,0**	0,040
2	0,027±	1,76±	3,23±	1,00±	10,91±	5,45±	30,3±	2,31±	0,518±	27,0±	0,290±
	0,007*	0,03	0,61	0,06*/**	1,85*	1,20	1,2*/**	0,10**	0,030*/**	3,1*	0,010
3	0,024±	1,73±	2,95±	1,46±	7,86±	5,50±	35,0±	2,52±	0,484±	26,0±	0,300±
	0,004*/**	0,07	0,70	0,32**	2,13	1,81	1,0**	0,04**	0,041	1,3*	0,020

верное увеличение содержания Д-димера по сравнению с предыдущим этапом. В группе 1 на первые сутки после операции ИДЭ и ИАЭ снижались (р>0,05). В группе 2 ИАЭ возрастал (р>0,05), тогда как ИДЭ снижался. В группе 3 изменений ИАЭ и ИДЭ не выявлялось. Значения ИХЛ в группе 1 на первые сутки после операции значимо уменьшались (на 20,9%) по сравнению с концом операции, в то время как в группах 2 и 3 его уменьшение не носило достоверного характера - на 8,1 и 13,2%, соответственно. Концентрация МДА на этом этапе у всех пациентов снижалась, причем в группе 1 в наибольшей степени - на 9,6%, в группе 2 -на 7,3%, в группе 3 - на 3,0% с одновременным значительным нарастанием содержания МСМ - на 17,4; 23,7 и 40,4%, соответственно для групп 1-3.

Таким образом, на первые сутки после операции в группе 1, несмотря на повышение концентраций Фг и Д-димера, выявлялось снижение вязкостных характеристик крови в основном за счет уменьшения степени агрегации эритроцитов и процессов ПОЛ. Группа 2 характеризовалась отсутствием изменений вязкостных свойств крови на фоне стабильного уровня ФГ и Д-димера, а нарастание содержания МСМ может служить причиной повышенной агрегации эритроцитов. В группе 3 изменения затрагивали в основном плазменный компонент в виде увеличения вязкости плазмы, связанной с повышением уровней Д-димера и МСМ. Клеточный компонент гемореологической системы при этом не изменялся.

На 2-е сутки после операции в группе 1 отмечалось дальнейшее снижение на фоне возрастания пплазмы до дооперационных значений. В группе 2 т0 возрастал при отсутствии изменений величины пплазмы. В группе 3 отмечалось увеличение То (р<0,05) и ПпЛазмы (р>0,05). Концентрация Фг в группе 1 на этом этапе недостоверно возрастала по сравнению с 1-ми сутками после операции, уровень Д-димера, наоборот, понижался и практически достигал дооперационных значений. У больных групп 2 и 3 в этот период нарастания Фг не выявлялось, Д-димер достоверно снижался до исходных значений. У больных группы 1 ИАЭ значимо уменьшался по сравнению с первыми сутками, ИДЭ не изменялся и оставался пониженным у больных группы 1. В группе 2 ИАЭ в этот период повышался (р<0,05), ИДЭ значимо снижался по сравнению с послеоперационными значениями. В группе 3 ИАЭ увеличивался в 2 раза по сравнению с послеоперационными величинами и значениями на первые сутки после операции. ИДЭ в этот период практически не изменялся. Значения ИХЛ у всех пациентов практически возвращались к таковым, зарегистрированным на этапе «конец операции»: в группе 1 он возрастал на 24,0% (р<0,05), в группе 2 и 3 -снижался соответственно на 8,2 и 5,5% по сравнению с первыми сутками. На 2-е послеоперационные сутки наблюдали достоверное снижение значений МДА по сравнению с концом операции: в группе 1 - на 13,4%, группе 2 - на 10,8%, группе 3 - на 5,3% и МСМ в группе 1 -на 10,4%, в группе 2 - 23,7%. В группе 3 отмечено повышение концентрации МСМ. При этом по сравнению с первыми сутками после операции установлено достоверное уменьшение величин МСМ в группах 1 и 2 (на 23,7 и 30,8%, соответственно).

Таким образом, на 2-е сутки после операции группа 1 характеризовалась только увеличением вязкости плазмы за счет нарастания концентрации Фг на фоне восстановления агрегационно-деформационных свойств эритроцитов и снижением процессов ПОЛ. Для группы 2 отмечено повышение предела текучести крови прежде всего за счет увеличения эритроцитарной агрегации. В группе 3 изменения реологических свойств крови были обусловлены как плазменным (повышение предела текучести крови и вязкости плазмы за счет резкого повышения содержания в крови МСМ), так и клеточным компонентами (значительное повышение агрегации и ухудшение деформации эритроцитов на фоне снижения процессов ПОЛ).

Динамика значений Каоа у пациентов исследуемых групп была неоднотипной: в группе 1 величины Каоа достоверно нарастали к 1-м послеоперационным суткам и значимо снижались ниже исходных значений ко 2-м суткам после операции. В группе 2 установлена тенденция к увеличению Каоа на протяжении всего исследования. В группе 3 выявлено падение величин Каоа к концу операции, затем их подъем на первые сутки и стабилизация ко 2-м суткам после операции. При этом у больных группы 1 в конце операции были выявлены самые высокие значения Каоа, недостоверно превышающие таковые в группе 2 (на 9,4%) и достоверно - в группе 3 (20,9%).

ОБСУЖДЕНИЕ

Обширное хирургическое вмешательство обуславливает возникновение и развитие каскада патофизиологических реакций, называе- мого системным воспалительным ответом, основой которого является изменение процессов свободнорадикального окисления. Известно, что интенсификация свободнорадикальных процессов играет существенную роль в патогенезе внутриорганных повреждений при операциях в условиях ИК. В ходе хирургического вмешательства ткани подвергаются гипоксии и реоксигенации, что обуславливает активацию процессов ПОЛ и изменение антиоксидантных свойств крови [19]. Вызываемые усиленной генерацией СРК окислительные повреждения мембран занимают важное место среди ишемических и реперфузионных осложнений, оказывают существенное влияние на исход операции и могут возникать как сразу после ИК, так и в раннем послеоперационном периоде [9].

Динамика нарастания уровня МДА в нашем исследовании зависела от температурного режима операции: при нормотермии пик подъема МДА приходился на конец операции с последующим снижением в раннем послеоперационном периоде. При операциях в условиях гипотермического ИК динамика роста МДА была аналогичной, но значения МДА колебались на более высоком уровне. При глубокой гипотермии и циркуляторном аресте содержание МДА максимально нарастало к концу операции, но снижалось крайне медленно. Аналогичные результаты были получены в работе Н.Е. Зацепиной [4].

Более быстрое восстановление аэробного метаболизма, сопровождающееся пропорциональным ростом ИХЛ и уровня МДА, с последующим выходом на новый стабильный уровень является позитивным показателем. В раннем послеоперационном периоде просматривалась именно эта общая закономерность - чем выше была степень интоксикации (уровень МСМ), тем медленнее восстанавливался аэробный метаболизм, что сопровождалось более низким уровнем ИХЛ на фоне нормального или несколько повышенного содержания МДА. Следует также отметить, что при окислительном повреждении внутренних органов в кровь поступают «патологические» антиоксиданты - это тиолы, церулоплазмин, мочевина и др., которые существенно тормозят генерацию СРК и процессы ПОЛ. Таким образом, соотношение ИХЛ и уровня МДА может меняться различным образом, что имеет прогностическое значение.

Активность ПОЛ оказывает огромное влияние на внутрисосудистые условия кровотока. В 1993 году J. Mo и с сотрудниками выдвинули гипотезу, согласно которой активация сво боднорадикальных процессов в организме приводит к снижению деформируемости эритроцитов, повышению их агрегации, повреждению клеточных мембран, и, как следствие, нарушению микроциркуляции [18]. В дальнейшем O.K. Baskurt, H.J. Meiselman (1999) в экспериментах in vitro изучили реологические ответы эритроцитов лошади и человека к окислительному стрессу, индуцированному супероксидными анионами. Был сделан вывод, что высокая восприимчивость эритроцитов к окислительному стрессу и связанные с этим гемореологические изменения могут иметь серьезные последствия для перфузии ткани и сердечно-сосудистой деятельности в физиологических или патофизиологических ситуациях, связанных с увеличенной активностью свободнорадикального окисления [10].

В исследовании T.W. Chung и его коллег (1999) эритроциты подвергали действию гидроксильных радикалов, произведенных системой растворимого гемоглобина и ионов Fe2+, и измеряли низкосдвиговую вязкость и упругость эритроцитарной суспензии при гематокрите 40% и количестве МДА 2,20±0,46 нмоль/мл [12]. Было показано, что окисленные эритроциты более склонны к формированию агрегатов и увеличению вязкости крови при низких скоростях сдвига, что способно нарушать мик-роциркуляторный поток крови. Аналогичные результаты были получены и Е.В. Ройтманом и соавт. (2001) [6].

S.K. Jain и соавт. (1990) выявили, что увеличение концентрации МДА как конечного продукта ПОЛ ведет к значительному повышению вязкости эритроцитарной суспензии, которое было пропорционально нарастанию содержания МДА в системе [14]. Повышение вязкости крови и снижение пластических свойств эритроцитов при увеличении уровня МДА в плазме отмечали и X. Liu и соавт. (2004) [17].

Известно, что при операциях с ИК нарушения реологических свойств крови зависят от длительности перфузии, гематокрита [11], температурного режима ИК [15]. Полученные нами результаты показали, что интенсификация процессов ПОЛ оказывает существенное влияние на реологические свойства крови при операциях на аорте.

В ответ на внешнее воздействие меняется интенсивность генерации СРК, затем включается антиоксидантная защита и осуществляется переход на новый стабильный уровень. При операциях на аорте без ИК нарушения аэробного метаболизма носили минимальный тран- зиторный характер с незначительным обратимым накоплением недоокисленных токсических продуктов, а антиоксидантная защита характеризовалась позитивными адаптационными изменениями. Поэтому максимальные изменения реологических свойств крови при операциях на аорте без ИК выявлялись непосредственно в конце операции в период пика активации процессов ПОЛ, нормализация которых сопровождалась и улучшением вязкостных характеристик крови.

При операциях на аорте в условиях гипотермического ИК на фоне более значительного накопления в организме недоокисленных токсических продуктов нарушения аэробного метаболизма были более выраженными, но также обратимыми, а адаптационные изменения антиоксидантной защиты менее значительными, чем при операциях без ИК. Динамика концентрации МСМ служила определяющим фактором в ухудшении деформационно-агрегационных свойств эритроцитов.

При глубокой гипотермии и циркуляторном аресте негативные изменения аэробного метаболизма и уровень токсических продуктов были максимальными, что сопровождалось наиболее выраженными и длительными нарушениями как клеточной, так и плазменной составляющей реологических характеристик крови.