Новая технология применения ингаляционного оксида азота для защиты сердца и легких при операциях с искусственным кровообращением

Цель исследования — оценка эффективности новой технологии применения ингаляционного оксида азота (NO) для защиты сердца и легких при выполнении операций с искусственным кровообращением (ИК).

Материалы и методы. В исследование включены 90 пациентов, которым выполнены операции на клапанах сердца и сочетанные процедуры в условиях ИК и фармакохолодовой кардиоплегии. Было создано три группы: 1-я (контроль, n=30); 2-я (n=30) — ингаляцию NO (20 ppm) проводили традиционно — до и после ИК; 3-я (n=30) — ингаляцию NO выполняли по новой технологии — в течение всей операции, при этом во время ИК проводили перфузию легочной артерии и вентиляцию легких. Исследовали уровень тропонина I (cTn I), изменения функциональных показателей легких, клинические показатели.

Результаты. Зарегистрированы статистически значимо более низкие уровни послеоперационного cTn I у пациентов 2-й и 3-й групп, при этом в 3-й группе по сравнению со 2-й уровень был значительно ниже. У пациентов 1-й группы (стандартный протокол анестезиологического обеспечения) отмечены повышение значений альвеолярно-артериальной разницы по кислороду, рост внутрилегочного шунтирования крови, снижение оксигенации крови и статического легочного комплайнса после ИК. Применение ингаляционного NO в обоих случаях сохраняло значения легочного комплайнса и оксигенирующую функцию легких после ИК, а у пациентов 3-й группы статистически значимо снижало также внутрилегочное шунтирование и альвеолярно-артериальную разницу после окончания ИК. При использовании ингаляционного NO отмечено статистически значимое снижение частоты развития легочной дисфункции, острой дыхательной недостаточности, а также уменьшение времени активизации больных после операции.

Заключение. Разработанная технология применения ингаляционного NO при операциях с ИК позволяет достичь клинически выраженного защитного эффекта в отношении сердца и легких. Эффективность защитного действия NO зависит от длительности его назначения и наиболее выражена при использовании во время всей операции, включая период ИК.

1. Naveed A., Azam H., Murtaza H.G., Ahmad R.A., Raza Baig M.A. Incidence and risk factors of pulmonary complications after cardiopulmonary bypass. Pak J Med Sci 2017; 33(4): 993–996, https://doi.org/10.12669/pjms.334.12846.
2. Apostolakis E., Filos K.S., Koletsis E., Dougenis D. Lung dysfunction following cardiopulmonary bypass. J Card Surg 2010; 25(1): 47–55, https://doi.org/10.1111/j.1540-8191.2009.00823.x.
3. Hirao S., Masumoto H., Minatoya K. Rat cardiopulmonary bypass models to investigate multi-organ injury. Clin Surg 2017; 2: 1509.
4. Шляхто E.B., Нифонтов E.M., Галагудза М.М. Пре- и посткондиционирование как способы кардиоцито­протекции: патофизиологические и клинические аспекты. Сердечная недостаточность 2008; 9(1): 4–10.
5. Лалетин Д.А., Баутин А.Е., Рубинчик В.Е., На­умен­ко В.С., Алексеев А.А., Михайлов А.П. Параллели между гемодинамическим профилем и активностью биомаркеров при различных формах острой сердечной недостаточности в раннем периоде после коронарного шунтирования. Вестник анестезиологии и реаниматологии 2015; 12(2): 27–33.
6. Hataishi R., Rodrigues A.C., Neilan T.G., Morgan J.G., Buys E., Shiva S., Tambouret R., Jassal D.S., Raher M.J., Furutani E., Ichinose F., Gladwin M.T., Rosenzweig A., Zapol W.M., Picard M.H., Bloch K.D., Scherrer-Crosbie M. 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: H379–H384, https://doi.org/10.1152/ajpheart.01172.2005.
7. Liu X., Huang Y., Pokreisz P., Vermeersch P., Marsboom G., Swinnen M., Verbeken E., Santos J., Pellens M., Gillijns H., Van de Werf F., Bloch K.D., Janssens S. Nitric oxide inhalation improves microvascular flow and decreases infarction size after myocardial ischemia and reperfusion. J Am Coll Cardiol 2007; 50(8): 808–817, https://doi.org/10.1016/j.jacc.2007.04.069.
8. Nagasaka Y., Fernandez B.O., Garcia-Saura M.F., Petersen B., Ichinose F., Bloch K.D., Feelisch M., Zapol W.M. Brief periods of nitric oxide inhalation protect against myocardial ischemia-reperfusion injury. Anesthesiology 2008; 109(4): 675–682, https://doi.org/10.1097/ALN.0b013e318186316e.
9. Nagasaka Y., Buys E.S., Spagnolli E., Steinbicker A.U., Hayton S.R., Rauwerdink K.M., Brouckaert P., Zapol W.M., Bloch K.D. Soluble guanylate cyclase-α1 is required for the cardioprotective effects of inhaled nitric oxide. Am J Physiol 2011; 300: H1477–H1483, https://doi.org/10.1152/ajpheart.00948.2010.
10. Nagasaka Y., Fernandez B.O., Steinbicker A.U., Spagnolli E., Malhotra R., Bloch D.B., Bloch K.D., Zapol W.M., Feelisch M. Nitric oxide pharmacological preconditioning with inhaled nitric oxide (NO): organ-specific differences in the lifetime of blood and tissue NO metabolites. Nitric Oxide 2018; 80: 52–60, https://doi.org/10.1016/j.niox.2018.08.006.
11. Passero D., Martin E.L., Davi A., Mascia L., Rinaldi M., Ranieri V.M. The effects of inhaled nitric oxide after lung transplantation. Minerva Anestesiol 2010; 76(5): 353–361.
12. Schütte H., Witzenrath M., Mayer K., Rosseau S., Seeger W., Grimminger F. Short-term “preconditioning” with inhaled nitric oxide protects rabbit lungs against ischemia-reperfusion injury. Transplantation 2001; 72(8): 1363–1370, https://doi.org/10.1097/00007890-200110270-00005.
13. Waldow T., Alexiou K., Witt W., Wagner F.M., Kappert U., Knaut M., Matschke K. Protection of lung tissue against ischemia/reperfusion injury by preconditioning with inhaled nitric oxide in an in situ pig model of normothermic pulmonary ischemia. Nitric Oxide 2004; 10(4): 195–201, https://doi.org/10.1016/j.niox.2004.04.006.
14. Waldow T., Witt W., Ulmer A., Janke A., Alexiou K., Matschke K. Preconditioning by inhaled nitric oxide prevents hyperoxic and ischemia/reperfusion injury in rat lungs. Pulm Pharmacol Ther 2008; 21(2): 418–429, https://doi.org/10.1016/j.pupt.2007.10.005.
15. Пичугин В.В., Мельников Н.Ю., Сандалкин Е.В., Мед­ведев А.П., Гамзаев А.Б., Журко С.А., Чигинев В.А. Защита сердца и легких при анестезиолого-перфузионном обеспечении операций на клапанах сердца. Клиническая физиология кровообращения 2014; 4: 50–59.
16. Пичугин В.В., Бобер В.В., Домнин С.Е., Николь­ский В.О., Богуш А.В., Чигинев В.А. Эффективность методов защиты легких у пациентов с высокой легочной гипертензией при коррекции клапанных пороков сердца. Медицинский альманах 2017; 3: 130–136.
17. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М: Практика; 1998; 459 с.
18. Gianetti J., Del Sarto P., Bevilacqua S., Vassalle C., De Filippis R., Kacila M., Farneti P.A., Clerico A., Biagini M.A. Supplemental nitric oxide and its effect on myocardial injury and function in patients undergoing cardiac surgery with extracorporeal circulation. J Thorac Cardiovasc Surg 2004; 127(1): 44–50, https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2002.08.001
19. Checchia P.A., Bronicki R.A., Muenzer J.T., Dixon D., Raithel S., Gandhi S.K., Huddleston C.B. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces postoperative morbidity in children — a randomized trial. J Thorac Cardiovasc Surg 2013; 146(3): 530–536, https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2012.09.100.
20. James Ch., Millar J.C., Horton S., Brizard C.P., Molesworth C., Butt W. Nitric oxide administration during paediatric cardiopulmonary bypass: a randomised controlled trial. Intensive Care Med 2016; 42(11): 1744–1752, https://doi.org/10.1007/s00134-016-4420-6.
21. Kamenshchikov N.O., Mandel I.A., Podoksenov Yu.K., Svirko Yu.S., Lomivorotov V.V., Mikheev S.L., Kozlov B.N., Shipulin V.M., Nenakhova A.A., Anfinogenova Ya.J. Nitric oxide provides myocardial protection when added to the cardiopulmonary bypass circuit during cardiac surgery: randomized trial. J Thorac Cardiovasc Surg 2019; 157(6): 2328–2336.e12018, https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2018.08.117.
22. Macedo F.I., Carvalho E.M., Gologorsky E., Salerno T. Gas exchange during lung perfusion/ventilation during cardiopulmonary bypass: preliminary results of a pilot study. Open J Cardiovasc Surg 2010; 3: 1–7, https://doi.org/10.4137/OJCS.S4109.
23. Schlensak C., Doenst T., Preusser S., Wunderlich M., Kleinschmidt M., Beyersdorf F. Bronchial artery perfusion during cardiopulmonary bypass does not prevent ischemia of the lung in piglets: assessment of bronchial artery blood flow with fluorescent microspheres. Eur J Cardiothorac Surg 2001; 19(3): 326–331, https://doi.org/10.1016/s1010-7940(01)00581-4.
24. Schlensak C., Doenst T., Preusser S., Wunderlich M., Kleinschmidt M., Beyersdorf F. Cardiopulmonary bypass reduction of bronchial blood flow: a potential mechanism for lung injury in a neonatal pig model. J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 123(6): 1199–1205, https://doi.org/10.1067/mtc.2002.121977.

Pichugin V.V., Seyfetdinov I.R., Ryazanov M.V., Domnin S.E., Gamzaev A.B., Chiginev V.A., Bober V.V., Medvedev A.P. New Technology for the Use of Inhaled Nitric Oxide to Protect the Heart and Lungs during Operations with Cardiopulmonary Bypass. Sovremennye tehnologii v medicine 2020; 12(5): 28, https://doi.org/10.17691/stm2020.12.5.03