DECREASED REDOX-POTENTIAL AND HYPERPRODUCTION OF SUPEROXIDE ANION IN BLOOD PREDICTS CARDIAC ARRHYTHMIAS AFTER DIRECT SURGICAL MYOCARDIAL REVASCULARIZATION

Full Text

Введение Внедрение в клиническую практику высокоэффективной медицинской технологии уменьшения выраженности ишемии миокарда путем прямой реваскуляризации миокарда - аорто- и маммарокоронарного шунтирования (КШ) позволило существенно повысить качество жизни больных ИБС [1]. Однако, наблюдаемая тенденция к увеличению возраста больных с операциями на открытом сердце тесно связана с ростом частоты развития послеоперационной фибрилляции предсердий (ПОФП), высоким риском развития тромбоза шунтов и других тромбоэмболических осложнений (ТЭО). Частота возникновения ПОФП аритмий в раннем послеоперационном периоде зависит от наличия аритмий в анамнезе, дисфункции клапанного аппарата, аневризмы левого желудочка, увеличения камер сердца, снижения сократительной функции левого желудочка (фракция выброса менее 50%), время пережатия аорты более 80 минут, влиянием ИК на гомеостаз, нарушениями электролитного обмена [1-3]. Этиология возникновения пост-операционных аритмий многофакторная и сопряжена с вовлечением морфологических, электрофизиологических изменений в ткани сердца, клетках, сдвигом в ультраструктуре/гистологии, активации аутоимунного воспаления, изменении экспрессии/активности ионных каналов сарколеммы, процессов поглощения и выброса ионов кальция, гиперобразованием активных форм кислорода и/или гетерогенности сердечных потенциалов действия [3]. Развитие дисфункции многих из перечисленных мишеней возникновения и прогрессирования нарушений ритма сердца зависит от активности митохондрий (Мх) сердца - клеточных сот продукции основного легко доступного для использования источника энергии АТФ и поддержания редокс-гомеостаза, оказывающего решающее влияние на электромеханическую функцию сердца [4-7]. В доклинических исследованиях показано, что снижение биоэнергетических процессов в Мх, может приводить к коллапсу мембранного потенциала действия, неразрывно связанного с нарушением редокс-потенциалов НАД/НАДН в кардиомиоцитах и клетках предсердий, индуцированием через АТФ- и редокс-чувствительные ионные каналы сарколеммы гетерогенности потенциала и поражения клеток сердца [6-8]. В проспективном клиническом исследовании на 303 больных с ИБС, сахарным диабетом 2 типа и синусовым ритмом в отсутствие заболеваний воспалительного генеза, которым по показаниям была проведена операция КШ, продемонстрировано, что важнейшими мишенями возникновения и поддержания ФП является повышение уровня продукции супероксидного аниона и пероксинитрила артериальной крови, приведших к возрастанию НАДФН-оксидазной активности [6]. В 44% случаев больных ИБС с метаболическим синдром и синусовым ритмом развитие ПОФП сопряжено со снижением активности дыхательной цепи Мх и повышением чувствительности Са-индуцируемой проницаемости мембранных пор Мх [4-7]. Ранее была показана динамика изменения редокс-потенциала и суммы пиридиновых нуклеотидов в зависимости от ФК ХСН, обусловленной ИБС [9-11] и наличия мерцательной аритмии [9]. Установлено, что снижение редокс-потенциала опережает изменения в общем содержании пиридиновых нуклеотидов и является триггерным механизмом развития нечувствительности к действию нитроглицерина [12] , запуска нарушений в каскаде нарушения активности ядерного фактора трансдукции NF-kB и гиперпродукции провоспалительного цитокина фактора некроза опухоли (ФНО)-а при ишемическом поражении сердца [13] . Анализ экспрессии генного профиля выявил down-регуляцию кластера генов, ответственных за окислительное фосфорилирование в Мх предсердий больных до операции, у которых хирургическое вмешательство осложнилось развитием ПОФП [4-7]. В связи с этим целью настоящего многоцентрового проспективного исследования было исследования роли изменения редокс-потенциала, НАДН-оксидазы и уровня гиперобразования супероксид аниона плазмы крови у больных, перенесших операции КШ. Материал и методы Дизайн клинического исследования. В многоцентровое проспективное исследование включены 303 больных ИБС, осложненной недостаточностью кровообращения, артериальной гипертензией, имеющие показания к хирургическому лечению ИБС, с синусовым ритмом при наличии информированного согласия на участие в исследовании, находившихся на лечении в ГУЗ Воронежская ОКБ № 1. Воронеж (178 больных), ФГБУ «Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева» Минздрава России, Москва (115 больных) (табл. 1). Из исследования исключались больные с острыми коронарными событиями в течение 3 последних месяцев, с острыми респираторными заболеваниями, декомпенсированным сахарным диабетом, клинически значимыми хроническими обструктивными заболеваниями легких, обострением болезней желудочно-кишечного тракта и печени, хронической почечной недостаточностью III степени, тяжелыми соматическими и онкологическими заболеваниями в анамнезе. Группу практически здоровых добровольцев составили 9 человек в возрасте от 31 до 56 (средний возраст 52,2±8,6) лет без клинически значимых признаков нарушений сердечнососудистой деятельности согласно документированным данным клинико-инструментального исследования и нормолипидемией. Всем больным в предоперационном периоде проводилась первичная медикаментозная профилактика ТЭО общепринятыми дозами ацетилсалициловой кислоты и низкомолекулярными гепаринами. Оценку динамики электрокардиографических (ЭКГ), эхокардиографических (ЭхоКГ) показателей проводили в предоперационном, раннем послеоперационном периоде и в отдаленные сроки наблюдения (через 1 год после операции). Риск развития инсульта у пациентов с ФП изучали по шкалам CHADS2 и CHA2dS2-VASc. Риск кардиохирургического вмешательства оценивался по шкале EuroScore. Всем больным в 78% случаев у которых имело место поражение > 3 сосудов ствола левой коронарной артерии, 55% поражение правой межжелудочковой артерии, в 38% поражение огибающей артерии и 45% поражение правой коронарной артерии было выполнено КШ в условиях искусственного кровообращения (ИК). Оценка отдаленных результатов проводилась на основании изучения архивных данных, присланных больными анкет и копий выписных эпикризов, включающих сведения о наличии или отсутствии синусового ритма, рецидивов наджелудочковых тахикардий, данным проведенного ЭКГ, ЭхоКГ и Холтер-ЭКГ, использовании антиаритмических препаратов, повторных госпитализаций по поводу основного заболевания. Всем больным проводили лабораторные обследования, включающие общие анализы венозной крови, взятой из локтевой вены по стандартной методике утром натощак не ранее чем через 12 ч после последнего приема пищи. Определяли глюкозу, калий, натрий, содержание пиридиновых нуклеотидов, скорость генерации супероксидного аниона, О- и активность НАДФН-оксидазы как описано [9- 11]. Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ SPSS, версия 23,0. Результаты представлены как в виде M ± SD, M - среднее выборочное значение, SD - стандартное отклонение; или как абсолютные значения и проценты. Проверку на нормальность распределения количественных данных в группе проводили с помощью теста Shapiro-Wilk, а равенство дисперсий по Levene's тесту. Для оценки статистической значимости межгрупповых различий количественных показателей применяли двусторонний критерий Стьюдента. Оценка динамики показателей выполнялась дисперсионным анализом повторных измерений. Различия считались достоверными при значении р<0.05. Качественные переменные (бинарные признаки есть-нет) характеристики, сравнение относительных частот проводили с использованием критерия Фишера. Для определения характера и степени взаимосвязи выполняли корреляционный анализ методом наименьших квадратов. Для определения диагностической ценности кардиоспецифических биомаркеров (соответствующих значений чувствительности и специфичности) был использован ROC (Receiver Operator Characteristic - операционная характеристика приёмника)-анализ. ROC-кривая показывает зависимость количества верно классифицированных положительных примеров от количества неверно классифицированных отрицательных примеров. У «идеального» теста кривая проходит через верхний левый угол, где доля истинно положительных случаев составляет 100%, чем ниже изгиб кривой, тем менее качественен тест. Для получения численного значения клинической значимости теста, а также для сравнения двух тестов, вычисляли площадь (AUC, Area Under Curve) под ROC-кривой методом трапеций. Диагностически значимым принимали значение этого показателя более 0.7. Результаты Показано, что пик развития ФП приходится на 1-2 сутки после КШ и развивается у 34% больных, желудочковые нарушения ритма встречаются у 18,5% больных и наблюдались с одинаковой частотой в течение 7 суток после операции. Пароксизмальная форма ФП развивалась у 28% больных, персистирующая форма ФП сохранялась у 39 больных (в 24% случаев). Оказалось, что в когорте больных, у которых развились нарушения ритма в раннем периоде после КШ в день операции отмечалось снижение редокс-потенциала НАД/НАДН на 23% (р<0,01) по сравнению с группой с сохраненным синусовым ритмом (см. табл. 1) и на 38% по сравнению с группой практически здоровых добровольцев (1,1±0,2 мкмоль/мг белка). В группе с ФП в раннем постоперационном периоде персистирующая форма ФП в отдаленном периоде (через год после операции) отмечалась в 45% случаев, а в группе с синусовым ритмом - в 14,5% случаев. Показано, что в когорте с впервые возникшей персистирующей ФП через год после операции отмечается дополнительное снижение редокс-потенци-ала НАД/НАДН на 25% относительно исходный показателей (0,68±0,05 мкмоль/мг, р<0,001 соответственно), которое сопровождается существенным снижением общего содержания пиридиновых нуклеотидов на 25% (19,4±0,7 мкмоль/мг), повышением скорости генерации О- более чем в два раза (221±37 мкмоль/мг белкахмин, р<0,01) и повышением активности НАДФН-оксидазы плазмы 189±29 нмоль НАДФН/мгхмин, ^<0,01). В подгруппе первой группы в которой сохранялся синусовый ритм, наоборот, наблюдается тенденция приближения показателей к нормальным НАД/НАДН повышается до 0,92±0,07 мкмоль/мг белка (у практически здоровых добровольцев 1,10±0,10 мкмоль/мг белка), скорость генерации О- падает до 61±9 мкмоль/мг белкахмин (в норме 0,42±0,10 мкмоль/мг белкахмин), а активность НАДФН-оксидазы до 89±11 нмоль НАДФН/мг мин (в норме 61±12 нмоль НАДФН/мгхмин). Сохранение ФП в группе с ФП в раннем постоперационном периоде сопровождалось отсутствием улучшения в показателях биохимических маркеров дисфункции митохондрий в течение года, тогда как в подгруппе в которой восстановился синусовый ритм НАД/НАДН повысился до 0,87±0,07 мкмоль/мг белка, а скорость генерации О2- снизилась до72±9 мкмоль/ мг белкахмин. Больные, у которых отмечается развитие постоперационных ФП, исходно имели значительно более низкий редокс-потенциал плазмы крови на 38%, значительно более высокую скорость генерации супероксидного аниона и активность НАДФН-оксидазы (табл. 2). Следует отметить хорошую корреляцию уровня НАД/НАДН в плазме с клиническими маркерами прогноза: баллами по шкале EuroSCORE (r=-0,79; p<0,001), CHA2DS2-VASc в раннем (r=-0,75; p<0,001) и отдаленном периоде (r=-0,71; p<0,002), величиной ЛП (r=-0,56; p<0,01) в общей группе больных. Выявленные взаимосвязи усиливаются в группе с развившейся ФП (см. табл. 2). Взаимосвязь других биохимических параметров с клиническими маркерами значительно слабее или отсутствует (см. табл. 2). Исследование взаимосвязи биохимических маркеров между собой, также как и больных с ИБС со значительно сниженной ФВ ЛЖ [3], показало, что уровень редокс-потенцила НАД/НАДН тесно связан с активностью НАДФН-оксидазы (r=-0,89; ^=0,0001), и скоростью генерации О- (г=-0,75; ^<0,001). Важно отметить, что уровень редокс-потенциала до операции КШ коррелировал с показателем состояния редокс-системы через год после операции при стандартном лечении, включающем статины, бета-адреноблокатор, ингибитор АПФ и кардиомагнил (Тромбо Асс) в соответствующих дозах. При проведении ROC-анализа выявлено, что площадь под кривой для редокс-потенци-ала НАД/НАДН составила 0,92 (р<0,0001), чувствительность в предсказании развития ФП в раннем послеоперационном периоде составила 83,4%, специфичность - 91,4% (см. рисунок). Обсуждение Эффективность превенции развития осложнений прямой реваскуляризации сердца при ИБС и атеросклеротических поражениях тесно связана с превенцией и купированием изменений в клеточных и субклеточных мишенях развития и прогрессирования заболеваний. Одной из основных мишеней развития гипертрофии миокарда и постинфарктного ремоделирования ЛЖ, нарушение активности прогипертрофической протеинкиназы Б (АКТ1-сигнального механизма), антигипертрофической АМФ-активируемой киназы, активности сиртуинов (Silent Informational Regulator T) и поли-АДФ-рибозы полимеразы 1 [8, 14]. Сигнальной молекулой способной модулировать гипертрофический ответ миокарда, поддерживать баланс между прогипертрофиче ским АКТ-сигнальным механизмом и антигипертрофическим, активируемым АМР-киназой и сиртуин-зависимым сигнальными каскадами является НАД или, редокс-по-тенциал НАД/НАДН. В пользу данного предположения свидетельствует, установленное купирование развития патологической гипертрофии под влиянием экзогенного НАД агонист-медиируемой гипертрофии миокарда [14] или НАД-содержащего лекарственного средства, Над-цин® [13]. Активность НАД-зависимых самозащитных механизмов клетки нормализует способность белков-сиртуинов купировать истощение ядерного пула НАД с последующим запуском процессов апоптоза и некроза клетки, восстанавливает биоэнергетический гомеостаз и повышает резистентность к гемодинамической нагрузке и окислительному стрессу. Кроме того, редокс-состояние клеток, играет ключевую роль в запуске механизма гиперобразования активных форм кислорода и вазоконстрикторных форм эндотелинов. Показано, что участки образования пероксинитрила в эндотелиоцитах расположены в непосредственной близости от локализации НАДФН-оксидазы, не говоря уже об опосредованной метаболической регуляции процессов в эндотелио-цитах, ответственных за синтез изофором эндотелинов [9, 15]. При этом в отличие, например, от уровня альдостерона уровень НАД/НАДН коррелирует с изменением признанного маркера выраженности ХСН NT-proBNP [16]. Полученные результаты подтверждают гипотезу, согласно которой, митохондрия рассматривается в качестве аритмогенного субстрата [4-5, 7], а гиперобразование супероксидного аниона в результате повышения активности НАДФН-оксидазы Мх кардиомиоцитов (миокарда), является независимым предиктором постоперационных осложнений и длительности периода пребывания больного в стационаре. Заключение Представленные результаты о высокой прогностической значимости редокс-потенциала НАД/НАДН и выполнение им роли триггера (индуктора или блокатора) множества жизненоважных сигнальных процессов в миокарде, мозге и печени позволяет заключить, что включение определения редокс-потенциала НАД/НАДН, суммы пиридиновых нуклеотидов одновременно с уровнем гиперобразования супероксидного аниона и активность НАДН-оксидазы может быть рекомендовано в качестве диагностического критерия прогнозирования осложнений при проведении кардиохирургических операций.

About the authors

Sergey A. Kovalev

Voronezh Regional State Clinical Hospital No 1; Voronezh N.N. Burdenko State Medical Academy

Email: sakovalev61@gmail.com
doctor of medical sciences, chief of the Department of cardiosurgery No 2 of Voronezh Regional State Clinical Hospital No 1, Voronezh, Russian Federation; Voronezh N.N. Burdenko State Medical Academy, Voronezh, Russian Federation 394036, Voronezh, Russian Federation

Iu. M Chubirko

Voronezh Regional State Clinical Hospital No 1; Voronezh N.N. Burdenko State Medical Academy

394066, Voronezh, Russian Federation 394036, Voronezh, Russian Federation

V. A Verikovsky

Voronezh Regional State Clinical Hospital No 1

394066, Voronezh, Russian Federation

V. E Malikov

A.N. Bakulev National Centre of Cardiovascular Surgery Ministry of Health of Russian Federation

121552, Moscow, Russian Federation

M. A Arzumanyan

A.N. Bakulev National Centre of Cardiovascular Surgery Ministry of Health of Russian Federation

121552, Moscow, Russian Federation

G. V Sukoyan

Scientific-Research Company «EGV-Pharma”

109382, Moscow, Russian Federation

References

Supplementary files