CC BY
31
С.М. Ефремов, Д.Н. Пономарев, В.А. Шмырев, М.Н. Дерягин, И.А. Корнилов, А.Н. Шилова, А.М. Караськов, В.В. Ломиворотов
Профилактика повреждения кишечника с использованием глутамина при кардиохирургических операциях. Пилотное исследование
УДК 616 ВАК 14.01.20
Поступила в редколлегию 20 мая 2014 г.
ФГБУ «ННИИПК им. акад. Е.Н. Мешалкина» Минздрава России, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
© С.М. Ефремов, Д.Н. Пономарев, В.А. Шмырев, М.Н. Дерягин, И.А. Корнилов, А.Н. Шилова,
A.М. Караськов,
B.В. Ломиворотов, 2014
Адрес для переписки: [email protected]
Целью исследования стала проверка гипотезы о защитном влиянии глутамина на кишечник пациентов при кардиохирургических операциях. В настоящее проспективное, рандомизированное клиническое исследование включено 24 пациента, которым выполняли аортокоронарное шунтирование (АКШ) в условиях искусственного кровообращения (ИК). 12 пациентов получали глутамин (20% раствор N(2) -ала-нил-Ь-глутамин) в дозе 0,4 г/кг/24 ч. 12 пациентов получали плацебо (0,9% раствор №С1) в эквивалентной дозе. Инфузию глутамина либо плацебо начинали после вводной анестезии и продолжали 24 ч. Первичной конечной точкой была динамика плазменной концентрации специфического маркера повреждения кишечника - кишечного белка, связывающего жирные кислоты. Вторичными точками были концентрации печеночного белка, связывающего жирные кислоты, альфа-глутатион-Б-трансферазы, белков теплового шока 70. На всех этапах исследования нами не получено достоверных различий изучаемых биомаркеров между группами. Плазменная концентрация кишечного белка, связывающего жирные кислоты (медиана [25-75 процентиль]), в обеих группах значительно увеличивалась во время ИК и сохранялась после операции: 962 (577-2 067) и 883 (444-1 625) нг/мл через 5 мин после прекращения окклюзии аорты, 2 203 (888-3 429) и 1 560 (506-2 657) нг/мл через 2 ч после прекращения ИК, 897 (555-1 424) и 794 (505-951) нг/мл через 6 ч после прекращения ИК в группе с применением глутамина и контрольной группе. Периоперационное назначение глутамина в дозе 0,4 г/кг/24 ч не оказывает защитного влияния на кишечник у кардиохирургических пациентов низкой степени риска.
Ключевые слова: кардиохирургия; искусственное кровообращение; кишечный белок, связывающий жирные кислоты; аортокоронарное шунтирование; глутамин.
Важность профилактики дисфункции различных органов при кардиохирургических вмешательствах трудно переоценить. Послеоперационные осложнения со стороны желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) являются грозным осложнением кардиохирургических вмешательств и ассоциированы с высокой смертностью [1].
Известно, что во время ИК происходит повреждение гематоинтестинального барьера [2] с последующей эндотоксемией, что усугубляет системное воспаление и может приводить к неблагоприятному клиническому исходу [3]. Разработка терапевтических стратегий для предотвращения повреждения кишечника жизненно необходима. К настоящему времени предложены различные варианты решения этой проблемы, такие как применение ингибиторов липополисаха-ридных рецепторов [4], селективная декон-таминация кишечника [5], модификация экстракорпорального кровообращения [6] и др.
В то же время убедительные доказательства их клинической эффективности отсутствуют.
Глутамин - наиболее распространенная в организме незаменимая аминокислота, обладающая различными непитательными, в том числе защитными эффектами. Многочисленные клинические исследования подтвердили эффекты глутамина и у кардиохирургических пациентов [7]. Цитопротективные свойства глутамина на слизистую кишечника хорошо известны и подтверждены в различных клинических ситуациях [8], включая ожоги [9] и критические состояния [10]. Глутамин уменьшает проницаемость кишечника, бактериальную транслокацию, системную инфекцию и модулирует иммунную функцию ЖКТ. Экспрессия белков теплового шока, одного из ключевых эндогенных механизмов защиты кишечника, может быть модифицирована различными фармакологическими агентами [11]. Экспериментальные исследования подтверждают протективные свойства
глутамина на клетки кишечника посредством усиления экспрессии белка теплового шока (БТШ 70) [12].
Гипотезой нашего исследования стало предположение о том, что периоперационное применение глутамина в дозе 0,4 г/кг/день у кардиохирургических пациентов, оперированных в условиях ИК, оказывает защитный эффект на проницаемость эпителиоцитов кишечника.
Материал и методы
Настоящее пилотное двойное слепое, плацебо контролируемое, рандомизированное исследование было одобрено этическим комитетом Института до включения пациентов в исследование. Каждый пациент, включенный в исследование, подписывал письменное добровольное согласие на участие в исследовании. В исследование включены пациенты, которым выполнялось АКШ в условиях ИК в период с июня 2011 по январь 2012 г. Рандомизация осуществлялась методом конвертов, которые вскрывал утром в день операции исследователь, не участвующий в исследовании. Критерии исключения: сниженная фракция левого желудочка (менее 40%), инфаркт миокарда в последние 3 месяца, экстренное оперативное вмешательство, вирусные гепатиты, цирроз печени, холецистит, панкреатит, тяжелые хронические заболевания ЖКТ, операции на органах ЖКТ в анамнезе. 12 пациентов получали глутамин (20% раствор Ы(2)-аланил-Ь-глутамин («Dipeptiven®» Fresenius Kabi, Germany)) в дозе 0,4 г/кг/день. Контрольную группу составили 12 пациентов, получавших раствор плацебо (0,9% раствор NaCl). В обеих группах инфузию растворов начинали сразу после вводной анестезии и продолжали в течение 24 ч. Скорость инфузии рассчитывали по формуле (2 мл х масса тела)/24. Анализировали демографические данные, пери- и послеоперационные характеристики.
Первичной конечной точкой была динамика плазменной концентрации специфического маркера повреждения кишечника - кишечного белка, связывающего жирные кислоты (кБСЖК). Вторичными точками были концентрации печеночного белка, связывающего жирные кислоты (пБСЖК), альфа-глутатион^-трансферазы (аГБТ), БТШ 70. Образцы крови для биохимического исследования забирали из периферической вены на следующих этапах: утром перед операцией, на операции перед введением гепарина, через 5 мин после прекращения окклюзии аорты, через 2, 6 и 24 ч после прекращения ИК. Непосредственно после получения образцы центрифугировали, замораживали при температуре -80 °С и хранили в соответствии с рекомендациями производителя аналитического оборудования непосредственно до анализа.
Плазменную концентрацию кБСЖК, пБСЖК, аГБТ, БТШ 70 определяли на иммуноферментных анализаторах (Human I-FABP ELISA и Human L-FABP ELISA, Hycult Biotech, Uben, Netherlands; Human Alpha GST EIA, EKF Diagnostics Ltd., Dublin, Ireland; HSP70 high sensitivity EIA kit, Enzo Life Sciences, Inc., New York, USA).
Изучаемые гемодинамические характеристики включали среднее артериальное давление, сердечный индекс,
индекс общего периферического сосудистого сопротивления. Для оценки гемодинамики использовали катетер Сван - Ганца, сердечный выброс измеряли методом тер-модилюции. Измерения проводили на следующих этапах: непосредственно после вводной анестезии и интубации, непосредственно перед началом ИК, через 5 мин после прекращения ИК, через 2, 4, 6 и 24 ч после прекращения искусственного кровообращения.
Кроме того, были изучены летальность, длительность искусственной вентиляции легких, необходимость в инотропной поддержке, частота инфекционных осложнений, аритмий, повторные поступления в палату интенсивной терапии, длительность нахождения в палате послеоперационного наблюдения, длительность госпитализации. Летальностью считали смерть в течение периода госпитализации после рандомизации.
Длительность искусственной вентиляции легких определяли как период с момента поступления в палату послеоперационного наблюдения до экстубации. Инотропной поддержкой называли необходимость инфузии инотропных или вазопрессорных препаратов (допамин, адреналин, добутамин, норадреналин, фенилэфрин) в дозе эквивалентной допамину более 6 ч после перевода в палату послеоперационного наблюдения. Под инфекционными осложнениями подразумевали медиастиниты, раневую инфекцию, пневмонию, инфекцию мочевыводящего тракта.
Всем пациентам выполняли аортокоронарное шунтирование в условиях ИК, во время операции использовали стандартную хирургическую и анестезиологическую технику. В течение всего периода ИК температуру в носоглотке поддерживали на уровне 36-37 °C. Начальная доза гепарина составляла 300 Ед/кг. Защиту миокарда во время ИК проводили с использованием холодного (4 °C) кристаллоидного кардиоплегического раствора (модифицированный раствор святого Томаса), который вводился антеградно и повторялся каждые 20 минут.
Искусственное кровообращение обеспечивали непульсирующим кровотоком с объемной скоростью 2,42,8 л/мин/м2, среднее артериальное давление поддерживали на уровне 50-70 мм рт. ст. В случае необходимости использовали фенилэфрин или нитроглицерин. После окончания искусственного кровообращения выполняли инактивацию гепарина протамином из расчета 1:1.
Статистическую обработку проводили с применением программы MedCalc Statistical Software 12.1.0 (MedCalc Software, Belgium). Количественные данные представлены как медиана (25-75 процентиль). Качественные признаки представлены как число (%). Межгрупповые сравнения проводили с использованием дисперсионного анализа (ANOVA), в том числе дисперсионного анализа повторных измерений (repeated measures ANOVA). Качественные признаки сравнивали с применением х2 критерия Пирсона либо точного теста Фишера для признаков, характеризующихся малыми частотами. Нулевая гипотеза отклонялась при вероятности ошибки первого типа менее 5%.
Таблица 1
Демографические показатели и периоперационные данные
Показатель Глутамин (n = 12) Плацебо (n = 12) р
Женщины, п (%) 3 (25) 3 (25) ns
Возраст, лет 64 (58-69) 57 (53-65) ns
Индекс массы тела, кг/м2 29,4 (26-32) 30 (26-33) ns
БигоБсоге 2 (2-3) 2 (2-3) ns
Длительность ИК, мин 55 (53-63) 52 (46-79) ns
Окклюзия аорты, мин 32 (30-37) 33 (25-42) ns
Длительность ИВЛ, ч 6 (5-8) 6 (6-7) ns
Пребывание в ОРИТ, дней 1 (1-2) 1 (1-1) ns
Госпитализация, дней 16 (15-18) 17 (15-18) ns
Периоперационная динамика кБСЖК.
2000 -
Результаты
Для включения в исследование одобрено 53 пациента. Из них 20 пациентов исключено, так как не соответствовали критериям включения. Девять пациентов отказались от участия в исследовании, и оставшиеся 24 пациента были рандомизированы в две группы (табл. 1). Данные получены от всех пациентов, нарушений протокола не зафиксировано.
Достоверных межгрупповых различий изученных параметров не обнаружено. Периоперационная динамика кБСЖК представлена на рисунке, достоверных различий между группами не получено.
Исходные значения кБСЖК в группе глутамина 527 (218-757) пг/мл и 316 (201-529) пг/мл в контрольной. Значительное увеличение в обеих группах наблюдалось через 5 мин после снятия зажима с аорты - 883 (444-1 625) пг/мл в группе глутамина и 962 (577-2067) пг/мл в группе плацебо.
Показатели уровня кБСЖК сохранялись повышенными через 2 и 6 ч после прекращения ИК, 1 560 (506-2 657) и 794 (505-951) пг/мл в группе с применением глутамина и 2 203 (888-3 429) и 897 (555-1 424) пг/мл в группе контроля. Через 24 ч после прекращения ИК уровень кБСЖК в обеих группах приближался к исходным - 432 (167-723) пг/мл в группе глутамина и 407 (262-616) пг/мл в контрольной. Периоперационная динамика пБСЖК, аГБТ и БТШ 70 представлена в табл. 2.
Как видно из табл. 2, достоверных межгрупповых различий в динамике пБСЖК, аГБТ и БТШ 70 нами не обнаружено. Максимальные значения пБСЖК отмечены в обеих группах в течение 2 ч после реперфузии с последующим снижением. Сходная динамика наблюдалась для аГБТ и БТШ 70.
По гемодинамическим характеристикам группы были сопоставимы. Достоверных межгрупповых различий не обнаружено и в характеристиках послеоперационного
Таблица 2
Периоперационные биохимические показатели, р<0,05 по сравнению со значениями: * исходными; Т 5 мин перед ИК; ф через 5 мин реперфузии; # через 2 ч после ИК; § через 6 ч после ИК
Пока- Группа Исходно 5 мин пе- 5 мин ре- После ИК, ч
затель ред ИК перфузии 2 6 24
Глута- 19 248 16 865 20 697 22 037 17 727 5 084
пБСЖК, мин (4 970-23 831) (7 123-23 233) (6 577-40 768) (8 882-34 290) (13 398-25 099) (3 936-19 031)
мкг/мл Пла- 17 670 14 394 20 089 15 600 15 730 4 574
цебо (6 789-28 711) (6 800-21 000) (13 814-30 311) (5 061-26 578) (3 931-21 059) (3 209-14 163)
Глута- 8,2 4,5 5 25,1 9,9 0
аГБТ, мин (0-22) (0-12,1) (0-20) (10,6-84,3)*++ (0-31,8)# (0-0) +#
мкг/л Пла- 2,3 6,5 15,6 23,4 1,9 0
цебо (0-11,5) (0-12,7) (4,1-28,8)*+ (0-35,5) *++ (0-18) # (0-0) §
Глута- 0,07 0,14 0,56 1,6 0,8 0,3
БТШ 70, мин (0-0,1) (0-0,3) (0,2-1,3)*+ (0,4-2,2)*+ (0,43-1,07)*+ (0,1-0,6)§
нг/мл Пла- 0,08 0,04 0,49 1,1 0,66 0,34
цебо (0-0,4) (0-0,2) (0,07-0,7)+ (0,48-1,83)++ (0,15-1,3)*+# (0,01-0,46)*#
периода. Время искусственной вентиляции легких в группе глутамина составило 6 (5-8) ч, а в группе плацебо 6 (6-7) ч, продолжительность нахождения в палате послеоперационного наблюдения 1 (1-2) день в исследуемой группе и 1 (1-1) день в контрольной. Продолжительность госпитализации составила 16 (15-18) и 17 (15-18) дней.
Обсуждение
В настоящем исследовании не обнаружено тенденции к снижению степени интестинального повреждения у пациентов, получавших периоперационную инфузию глутамина в дозе 0,4 к/кг в день. Ранее было показано, что кБСЖК - высокоспецифичный маркер повреждения кишечника [13], который повышается и во время искусственного кровообращения. Искусственное кровообращение считается независимым фактором нарушения проницаемости эпителиоцитов кишечника и активации системной воспалительной реакции, способных приводить к полиорганной недостаточности. Несмотря на то что осложнения со стороны ЖКТ редки в кардиохирургии, они всегда связаны с высоким уровнем летальности (до 50%) [14]. Заболевания периферических сосудов, использование внутриаортального баллонного контрпульсатора, курение, продолжительность ИК являются основными предикторами гастроинтестинальных осложнений во время операций на сердце [15]. К другим факторам риска развития осложнений со стороны ЖКТ относятся хронические обструктивные заболевания легких, случаи гепарин-инду-цированной тромбоцитопении типа 2, предшествующие нарушения мозгового кровообращения, фибрилляция предсердий, креатинин более 124 мкмоль/л, артериальная гипертензия, постинфарктный кардиосклероз. Модифицирование протокола перфузии, мероприятия, направленные на уменьшение воспалительной реакции, применение ингибиторов протоновой помпы позволяют уменьшить повреждение кишечника и количество осложнений со стороны органов ЖКТ во время операции в условиях искусственного кровообращения [16].
Протективные механизмы глутамина обусловлены различными механизмами. Глутамин, предшественник глутатиона, увеличивает антиоксидантную способность. Другой важный механизм защитного эффекта глутамина -экспрессия БТШ 70. Ранее этот механизм показан у тяжелых пациентов и четко коррелировал с клиническим исходом [17]. Цитопротекция БТШ 70 обусловлена уменьшением апоптоза посредством блокировки каспаз, которые являются пусковыми белками апоптоза и были найдены в кар-диомиоцитах и нейронах. Другие протективные эффекты глутамина (противовоспалительный, антиоксидантный, метаболический) также, вероятно, обусловлены экспрессией БТШ 70 [18]. В то же время наши данные не подтвердили влияние глутамина на увеличение экспрессии БТШ 70.
Кроме того, настоящее исследование не выявило достоверных различий и в динамике маркеров печеночного повреждения (пБСЖК, аГБТ), что может свидетельствовать об отсутствии связи между применением глутамина и повреждением печени во время кардиохирургических операций в условиях искусственного кровообращения.
Наше исследование имеет некоторые ограничения. Во-первых, малое количество пациентов может обусловливать его недостаточную мощность для обнаружения достоверных эффектов глутамина.
Во-вторых, доза препарата составляла 0,4 г/кг/24 ч, тогда как большинство исследований, показавших благоприятное действие глутамина, использовало дозу более 0,5 г/кг/24 ч. Однако инструкция производителя не позволяет использовать дозы более 0,4 г/кг/24 ч.
Несмотря на ограничения настоящего исследования, авторы надеются, что полученные данные будут полезны для создания целостной картины эффектов глутамина при кардиохирургических операциях. Кроме того, полученная вариабельность биохимических показателей может быть использована при дальнейших исследованиях, посвященных защите кишечника при операциях в условиях искусственного кровообращения.
Список литературы
1. Geissler H.J., Fischer U.M., Grunert S., Kuhn-Regnier F., Hoelscher A., Schwinger R.H. et al. // Interact. Cardiovasc. Thorac. Surg. 2006. V. 5. P. 239-242.
2. Зыков И.С., Ломиворотов В.В., Князькова Л.Г. // Патология кровообращения и кардиохирургия. 2012. № 4. С. 43-49.
3. Klein D.J., Briet F., Nisenbaum R., Romaschin A.D., Mazer C.D. // Crit. Care. 2011. V. 15. P. 69.
4. Bennett-Guerrero E., Grocott H.P., Levy J.H., Stierer K.A., Hogue C.W., Cheung A.T. et al. // Anesth. Analg. 2007. V. 104. P. 378-383.
5. Bouter H., Schippers E.F., Luelmo S.A., Versteegh M.I., Ros P., Guiot H.F. et al. // Crit. Care Med. 2002. V. 30. P. 38-43.
6. Neuhof C., Wendling J., Dapper F., Bauer J., Zickmann B., Jochum M. et al. // Shock. 2001. V. 16 (Suppl. 1). P. 39-43.
7. Lomivorotov V.V., Efremov S.M., Shmyrev V.A., Ponomarev D.N., Lomivorotov V.N., Karaskov A.M. // Heart Surg. Forum. 2011. V. 14. P. 384-388.
8. De-Souza D.A., Greene L.J. // Crit. Care Med. 2005. V. 33. P. 11251135.
9. Zhou Y., Jiang Z., Sun Y. // JPEN. 2003. V. 27. P. 241-245.
10. Novak F., Heyland D.K., Avenell A., Drover J.W., Su X. // Crit. Care Med. 2002. V. 30. P. 2022-2029.
11. Sikora A., Grzesiuk E. // J. Physiol. Pharmacol. 2007. V. 58 (Suppl. 3). P. 43-62.
12. Singleton K.D., Wischmeyer P.E. // Shock. 2006. V. 25. P. 295-299.
13. Evennett N.J., Petrov M.S., Mittal A., Windsor J.A. // World J. Surg. 2009. V. 33. P. 1374-1383.
14. D'Ancona G., Baillot R., Poirier B., Dagenais F., de Ibarra J.I., Bauset R. et al. // Tex Heart Inst J. 2003. V. 30. P. 280-285.
15. Mangi A.A., Christison-Lagay E.R., Torchiana D.F., Warshaw A.L., Berger D.L. // Ann. Surg. 2005. V. 241. P. 895-901.
16. Ohri S.K., Velissaris T. // Perfusion. 2006. V. 21. P. 215-223.
17. Ziegler T.R., Ogden L.G., Singleton K.D., Luo M., Fernandez-Estivariz C., Griffith D.P. et al. // Intensive Care Med. 2005. V. 31. P. 1079-1086.
18. Wischmeyer P.E. // Curr. Opin. Gastroenterol. 2008. V. 24. P. 190-197.
