Влияние оксида азота, подаваемого в оксигенатор аппарата искусственного кровообращения, на функциональное и морфологическое состояние внутренних органов: экспериментальное исследование

Целью исследования явилась оценка влияния оксида азота (NO), добавляемого в оксигенатор в период искусственного кровообращения (ИК), на печень и почки свиней.
Материалы и методы. Эксперимент проводился на свиньях (n = 10), которым выполнялась операция на сердце с использованием ИК. Животным экспериментальной группы во время ИК в оксигенатор добавлялся NO в концентрации 100 ppm (группа «ИК-NO») (n = 5). Животные контрольной группы («ИК-контроль») (n = 5) NO не получали. Длительность опеации составила 4 ч, после чего следовало послеоперационное наблюдение в течение 12 ч. Для оценки повреждения печени и почек определялись уровни аланинаминотрансферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ), билирубина, креатинина и липокалина, связанного с нейтрофильной желатиназой (neutrophil gelatinase-associated lipocalin – NGAL), исходно, при отлучении от ИК и через 6 и 12 ч после отлучения от ИК. Также проводилось патоморфологическое исследование печени и почек.
Результаты. При проведении эксперимента намеренно использовался длительный период ИК, после которого у свиней обнаружено повреждение печени. У животных группы «ИК-контроль» выявлено повышение концентрации АЛТ – с 43 (34; 44) ед. / л исходно до 82 (53; 99) ед. / л – через 12 ч после ИК (р < 0,05). Концентрация АСТ в группе «ИК-контроль» увеличилась с 25 (17; 26) ед. / л исходно до 269 (164; 376) ед. / л – через 12 ч после ИК (р < 0,05). Статистически значимого повышения концентрации АЛТ и АСТ в группе «ИК-NO» не отмечено. Значимых различий в концентрациях АЛТ и АСТ между группами «ИК-NO» и «ИК-контроль» не обнаружено. У свиней группы «ИК-контроль» выявлено повышение уровня креатинина со 131 (129; 133) мкмоль / л исходно до 273 (241; 306) мкмоль / л – через 12 ч после ИК (р < 0,05). Значительного повышения уровня креатинина в группе «ИК-NO» не установлено. Через 12 ч после отлучения от ИК концентрация креатинина в группе «ИК-NO» была значимо ниже, чем в группе «ИК-контроль» (183 (168; 196) мкмоль / л vs 273 (241; 306) мкмоль / л соответственно; р = 0,008). Значимых различий между исследуемыми группами по уровню NGAL не установлено. При патоморфологическом исследовании обнаружены характерные альтеративные изменения в тканях, нарушение кровообращения, воспалительная инфильтрация разной степени выраженности, что в комплексе является проявлением острого повреждающего действия ИК на ткани. В группе «ИК-NO» степень выраженности патологических изменений, измеряемая в баллах, была ниже, чем в контрольной группе, однако статистически значимых различий не отмечено.
Заключение. В случае длительного ИК при добавлении в оксигенатор NO повреждения печени и почек были значимо меньшими, однако требуются дальнейшие исследования.

1. Chaney M.A. Corticosteroids and cardiopulmonary bypass: a review of clinical investigations. Chest. 2002; 121 (3): 921–931. DOI: 10.1378/chest.121.3.921.

2. Paparella D., Yau T.M., Young E. Cardiopulmonary bypass induced inflammation: pathophysiology and treatment. An update. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2002; 21 (2): 232–244. DOI: 10.1016/s1010-7940(01)01099-5.

3. Di Tomasso N., Monaco F., Landoni G. Hepatic and renal effects of cardiopulmonary bypass. Best Pract. Res. Clin. Anaesthesiol. 2015; 29 (2): 151–161. DOI: 10.1016/j.bpa.2015.04.001.

4. Ryan T.A., Rady M.Y., Bashour C.A. et al. Predictors of outcome in cardiac surgical patients with prolonged intensive care stay. Chest. 1997; 112 (4): 1035–1042. DOI: 10.1378/chest.112.4.1035.

5. Hessel E.A. 2nd. Abdominal organ injury after cardiac surgery. Semin. Cardiothorac. Vasc. Anesth. 2004; 8 (3): 243–263. DOI: 10.1177/108925320400800306.

6. Luckraz H., Gravenor M.B., George R. et al. Long and short-term outcomes in patients requiring continuous renal replacement therapy post cardiopulmonary bypass. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2005; 27 (5): 906–909. DOI: 10.1016/j.ejcts.2005.01.057.

7. Lewicki M., Ng I., Schneider A.G. HMG CoA reductase inhibitors (statins) for preventing acute kidney injury after surgical procedures requiring cardiac bypass. Cochrane Database Syst. Rev. 2015; 2015 (3): CD010480. DOI: 10.1002/14651858.CD010480.pub2.

8. Pickering J.W., James M.T., Palmer S.C. Acute kidney injury and prognosis after cardiopulmonary bypass: a meta-analysis of cohort studies. Am. J. Kidney Dis. 2015; 65 (2): 283–293. DOI: 10.1053/j.ajkd.2014.09.008.

9. Kertai M.D., Zhou S., Karhausen J.A. et al. Platelet counts, acute kidney injury, and mortality after coronary artery bypass grafting surgery. Anesthesiology. 2016; 124 (2): 339–352. DOI: 10.1097/ALN.0000000000000959.

10. Rosner M.H., Okusa M.D. Acute kidney injury associated with cardiac surgery. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2006; 1 (1): 19–32. DOI: 10.2215/CJN.00240605.

11. Vieira Junior F.U., Antunes N., Vieira R.W. et al. Hemolysis in extracorporeal circulation: relationship between time and procedures. Rev. Bras. Cir. Cardiovasc. 2012; 27 (4): 535–541. DOI: 10.5935/1678-9741.20120095.

12. Wang X., Tanus-Santos J.E., Reiter C.D. et al. Biological activity of nitric oxide in the plasmatic compartment. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004; 101 (31): 11477–11482. DOI: 10.1073/pnas.0402201101.

13. Lei C., Berra L., Rezoagli E. et al. Nitric oxide decreases acute kidney injury and stage 3 chronic kidney disease after cardiac surgery. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2018; 198 (10): 1279–1287. DOI: 10.1164/rccm.201710-2150OC.

14. Kamenshchikov N.O., Anfinogenova Y.J., Kozlov B.N. et al. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces acute kidney injury: a randomized trial. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2022; 163 (4): 1393–1403.e9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2020.03.182.

15. Shen Z., Wang Z., Zhang J., Jing H. Hepatic injury in a rat cardiopulmonary bypass model. Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2008; 7 (1): 18–22. DOI: 10.1510/icvts.2006.150979.

16. Cai D.S., Jin B.B., Pei L., Jin Z. Protective effects of penehyclidine hydrochloride on liver injury in a rat cardiopulmonary bypass model. Eur. J. Anaesthesiol. 2010; 27 (9): 824–828. DOI: 10.1097/EJA.0b013e32833b650f.

17. Cooper W.A., Duarte I.G., Thourani V.H. et al. Hypothermic circulatory arrest causes multisystem vascular endothelial dysfunction and apoptosis. Ann. Thorac. Surg. 2000; 69 (3): 696–702. DOI: 10.1016/s0003-4975(99)01524-6.

18. Viaro F., Baldo C.F., Capellini V.K. et al. Plasma nitrate/nitrite (NOx) is not a useful biomarker to predict inherent cardiopulmonary bypass inflammatory response. J. Card. Surg. 2008; 23 (4): 336–338. DOI: 10.1111/j.1540-8191.2008.00649.x.

19. Sobieski M.A. 2nd, Graham J.D., Pappas P.S. et al. Reducing the effects of the systemic inflammatory response to cardiopulmonary bypass: can single dose steroids blunt systemic inflammatory response syndrome? ASAIO J. 2008; 54 (2): 203–206. DOI: 10.1097/MAT.0b013e3181640331.

20. Zhang Y.Q., Ding N., Zeng Y.F. et al. New progress in roles of nitric oxide during hepatic ischemia reperfusion injury. World J. Gastroenterol. 2017; 23 (14): 2505–2510. DOI: 10.3748/wjg.v23.i14.2505.

21. Dezfulian C., Raat N., Shiva S., Gladwin M.T. Role of the anion nitrite in ischemia-reperfusion cytoprotection and therapeutics. Cardiovasc. Res. 2007; 75 (2): 327–338. DOI: 10.1016/j.cardiores.2007.05.001.

22. Hataishi R., Rodrigues A.C., Neilan T.G. et al. Inhaled nitric oxide decreases infarction size and improves left ventricular function in a murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2006; 291 (1): H379–384. DOI: 10.1152/ajpheart.01172.2005.

23. Lefer A.M. Attenuation of myocardial ischemia-reperfusion injury with nitric oxide replacement therapy. Ann. Thorac. Surg. 1995; 60 (3): 847–851. DOI: 10.1016/0003-4975(95)00423-I.

24. Abe Y., Hines I.N., Zibari G. et al. Mouse model of liver ischemia and reperfusion injury: method for studying reactive oxygen and nitrogen metabolites in vivo. Free Radic. Biol. Med. 2009; 46 (1): 1–7. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2008.09.029.

25. Checchia P.A., Bronicki R.A., Muenzer J.T. et al. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces postoperative morbidity in children – a randomized trial. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2013; 146 (3): 530–536. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2012.09.100.

26. Schlapbach L.J., Gibbons K.S., Horton S.B. et al. Effect of nitric oxide via cardiopulmonary bypass on ventilator-free days in young children undergoing congenital heart disease surgery: The NITRIC randomized clinical trial. JAMA. 2022; 328 (1): 38–47. DOI: 10.1001/jama.2022.9376.