CC BY
17
УДК [612.014.462.7+612.014.462.8]:611.018.54+616.12-009.72 DOI 10.21685/2072-3032-2020-1-14
И. Я. Моисеева, В. В. Потапов, О. К. Зенин, И. В. Кузнецова, Л. С. Дмитриев
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЫВОРОТКИ И ПЛАЗМЫ КРОВИ У ПАЦИЕНТОВ, ОПЕРИРОВАННЫХ НА СЕРДЦЕ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ В ПЕРИ- И ИНТРАОПЕРАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ
Аннотация.
Актуальность и цели. Цель исследования - установить значения показателей поверхностного натяжения и дилатационной вязкоупругости: 1) сыворотки и плазмы крови у пациентов, оперированных на сердце в условиях искусственного кровообращения, в пери- и интраоперационных периодах; 2) сыворотки крови при искусственном кровообращении.
Материалы и методы. У 70 пациентов в возрасте 62,1 ± 0,9 года, оперированных в условиях искусственного кровообращения по поводу ишемической болезни сердца и приобретенной клапанной патологии сердца, проведено проспективное исследование поверхностного натяжения и дилатационной вязко-упругости сыворотки и плазмы крови с использованием методов формы капли и пузырька (тензиометры РАТ-1 и РАТ-2 SINTERFACETechnologies, Германия). Забор крови для исследования производился за 1 ч до операции, на 5 мин искусственного кровообращения, через 12 ч (1-е сут) и на 7-е сут после операции. Из рутинных биохимических показателей крови анализировали реологически активные маркеры: уровень глюкозы, общего белка, альбумина, мочевины и креатинина.
Результаты. На 1-е сут после операции отмечалось статистически значимое увеличение уровней глюкозы, мочевины и креатинина и статистически достоверное снижение уровня общего белка и альбумина. На этом фоне характер изменения показателей поверхностного натяжения и модуля вязкоупруго-сти свидетельствовал о существенном увеличении содержания в сыворотке крови поверхностно-активных веществ. К 7-м сут послеоперационного периода отмечена положительная динамика изучаемых биохимических показателей. Из реологических показателей можно отметить увеличение модуля при частоте 0,01 Гц при одновременном уменьшении фазового угла. Это свидетельствует об увеличении поверхностной упругости при практически неизменной поверхностной вязкости. Обращают на себя внимание близкие к нулю коэффициенты зависимости дилатационной вязкости от частоты осцилляции. В то же время группа больных во время искусственного кровообращения достоверно выделяется среди других групп пациентов по величине Ьвязк. Это указывает на изменение механизма формирования дилатационной вязкости, вероятно, за счет введения в сосудистое русло больших объемов инфузионных сред за короткое время.
Выводы. Патологические отклонения со стороны влияющих на вязкость крови ее биохимических показателей (глюкозы, мочевины, креатинина и альбумина) сопровождаются значительным изменением параметров поверхност-
© Моисеева И. Я., Потапов В. В., Зенин О. К., Кузнецова И. В., Дмитриев Л. С., 2020. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons. org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
ного натяжения и дилатационной вязкоупругости сыворотки и плазмы крови. Однако определяемые биохимические маркеры не являются доминирующими предикторами в изменении рео- и тензиометрических свойств крови.
Ключевые слова: поверхностное натяжение, реология крови, ишемиче-ская болезнь сердца, клапанная патология сердца.
I. Ya. Moiseeva, V. V. Potapov, O. K. Zenin, I. V. Kuznetsova, L. S. Dmitriev
RHEOLOGICAL PARAMETERS OF SERUM AND PLASMA OF BLOOD IN PATIENTS OPERATED ON HEART IN THE CONDITIONS OF ARTIFICIAL BLOOD CIRCULATION DURING THE PER- AND INTRAOPERATIVE PERIOD
Abstract.
Background. Set the values of surface tension and dilatational viscoelasticity: 1) serum and plasma in patients operated on for the heart under cardiopulmonary bypass, in the peri-and intraoperative periods; 2) blood serum during cardiopulmo-nary bypass.
Materials and methods. In 70 patients with ischemic heart disease, the average age 62,1±0,9, operated on under cardiopulmonary bypass for coronary heart disease and acquired valvular heart disease, the prospective study of surface tension and dilatation viscoelasticity of blood serum and plasma was performed. There were used the methods of drop and bubble form (Tensiometers PAT-1 and РАТ^ SINTER-FACE Technologies, Berlin, Germany).The blood for research was sampled an hour before operation, in the 5th minute of cardiopulmonary bypass, after 12 hours (1-st day) and in 7 days after operation. The rheological active markers (glucose, protein, albumen, urea and creatinine) were choose from routine biochemical parameters to evaluate.
Results. On the 1st day after surgery, there was a statistically significant increase in glucose, urea and creatinine levels and a statistically significant decrease in total protein and albumin. Against this background, the nature of the changes in surface tension and viscoelastic modulus indicated a significant increase in serum surfactants. By the 7th day of the postoperative period, positive dynamics of the studied biochemical parameters was noted. Of the rheological indicators, an increase in the module at a frequency of 0.01 Hz can be noted with a simultaneous decrease in the phase angle. This indicates an increase in surface elasticity with a practically constant surface viscosity. Noteworthy are close to zero coefficients of the dependence of dilatational viscosity on the oscillation frequency. At the same time, the group of patients during cardiopulmonary bypass reliably stands out among other groups of patients in terms of the size bviscosity. This indicates a change in the mechanism of formation of dilatational viscosity, probably due to the introduction of large volumes of infusion media into the vascular bed in a short time.
Conclusion. Pathological changes in biochemical markers which influence blood viscosity (glucose, protein, albumen, urea and creatinine) were accompanied by significant changes in surface tension and dilatation viscoelasticity of serum and plasma blood. The same time these biochemical markers are not the dominant predictors of the changes in blood rheology and viscosity.
Keywords: surface tension, blood rheology, coronary heart disease, valvular heart disease.
Введение
Основные патогенетические факторы тромбообразования (повреждение сосудистой стенки, активация процессов свертывания крови и снижение скорости кровотока) регулярно подвергаются ревизии, в результате чего уточняются представления о конкретных механизмах каждой из составляющих [1]. Своевременная диагностика больных ишемической болезнью сердца (ИБС) и приобретенной клапанной патологией приводит к снижению количества неблагоприятных патологических процессов, в частности атеросклеротиче-ского поражения магистральных артерий, относящегося к проявлениям му-льтифокального атеросклероза. У значительной части таких пациентов в сыворотке крови обнаружен высокий уровень проатерогенных липидов [2], которые являются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Можно отметить увеличение исследований межфазных (адсорбционных и реологических) характеристик сыворотки и плазмы крови при различных патологиях [3-6].
Гемодинамические параметры, состав и свойства крови в микрососудах определяют не только характер ее течения, но и силы, управляющие переносом воды и веществ через эндотелий капилляров [7]. Одним из важных факторов, существенным образом влияющих на капиллярное гидростатическое давление и на баланс жидкости между микрососудистым руслом и тканью, является вязкость крови и ее реологические характеристики. К настоящему времени накоплен значительный объем данных, показывающий важную роль изменения реологических свойств крови как в условиях нормы, так и при наличии патологического процесса в организме [8]. Оптимизация текучести крови при воздействии на организм экстремальных условий служит адаптивной реакцией, увеличивающей резервные возможности системы кровообращения и организма в целом. С другой стороны, повышение вязкости крови и ее реологических свойств при патологии приводит к ухудшению ее транспортных возможностей, появлению тканевой гипоксии, метаболическим сдвигам, что в известной степени определяет прогноз и характер течения основного заболевания [9]. Анализ литературных данных показал, что большинство патологических состояний, сопровождающихся значительными нарушениями реологических свойств крови, также сопровождаются существенными сдвигами водного баланса организма.
В составе крови имеются различные поверхностно активные вещества: альбумины, глобулины, фибриноген, креатинин, креатин, глюкозамин, пентозы, липиды, триацилглицерины, фосфолипиды, фосфатидилхолин и десятки других. Поверхностно-активных кислот (лимонная, янтарная, мочевая, молочная, ацетоуксусная и другие) в крови больше 10 видов. Заболевания влияют на химический состав биологических жидкостей, в том числе и на указанные ПАВ. Полный химический анализ крови является сложным и дорогостоящим, тогда как измерение поверхностного натяжения и дилатационной вязко-упругости является интегральной характеристикой крови и других жидкостей [3, 10].
Цель исследования: установить значения показателей поверхностного натяжения и дилатационной вязкоупругости: сыворотки и плазмы крови у пациентов, оперированных на сердце в условиях искусственного кровообращения (ИК) в пери- и интраоперационных периодах; сыворотки крови при ИК.
Материалы и методы Экспериментальная часть
Экспериментальные исследования поверхностного натяжения и дила-тационной вязкоупругости с использованием методов формы капли и пузырька были выполнены с использованием тензиометров PAT-1 и РАТ-2 (SINTERFACE Technologies, Берлин, Германия). Методика детально описана ранее [11]. Капля сыворотки крови или плазмы формировалась на вертикальном капилляре с диаметром канала 1 мм и внешним диаметром 3 мм. Торец капилляра имеет внутренний диаметр равный 2,96 мм. То есть стенки торца капилляра тонкие, что исключает влияние краевого угла смачивания на форму и размер капли. Площадь капли автоматически поддерживалась в процессе эксперимента постоянной, в пределах 34-36 мм2, при любом поверхностном натяжении. Объем сформированной капли равен 24-25 мм3. Объем капли уменьшается в процессе адсорбции вследствие изменения формы капли. Экспериментальные исследования дилатационной реологии сыворотки крови проводились после достижения равновесия, для чего требовалось 2000-2500 с с момента формирования капли.
Дилатационный модуль Е характеризует вязкоупругие свойства поверхностных (межфазных) слоев. Модуль E определяется как отношение изменения поверхностного натяжения раствора у к относительному изменению площади поверхности А:
E =. (1)
d ln A
Эксперименты были выполнены при гармонических осцилляциях площади поверхности капли с амплитудой ±8 % и частотой от 0,5 до 0,005 Гц. Ошибка определения поверхностного натяжения в PAT-2 и PAT-1 составляет 0,1 мН/м. Ошибка определения модуля вязкоупругости в несколько раз больше и приближенно равна 0,1/0,16 = 0,6 мН/м. Для получения реологических параметров в тензиометрах PAT задавали частоту осцилляций, амплитуду и число циклов. Расчет реологических параметров проводился программой, включенной в PAT-2, с использованием преобразования Фурье и моделью, описанной в работе [12].
Дилатационный модуль Е представлен в работах [13, 14] как комплексный показатель, который включает в себя реальную и мнимую компоненты:
E = Er + iEj, (2)
где реальная часть Er - модуль упругости, Ej - мнимая часть, по которой определяется дилатационная вязкость. Выражение (2) можно преобразовать в уравнения для модуля вязкоупругости |E| и фазового угла ф:
Ег + Е( , ф = агс*ап (Е^/Еу). (3)
Отметим, что результаты по методу формы капли могут отличаться от реологических показателей для плоской поверхности. Для плоской поверхно-
сти при диффузионном механизме адсорбции поверхностно-активного вещества обе компоненты модуля даются уравнениями [13, 14]:
Er (ю) = Eq-, Ei (ю) = Eo-Z--. (4)
У ' 01 + 2Ç + 2Z2 У ' 01 + 2Ç + 2Z2
Параметр Z = л/м— / 2(0 включает угловую частоту ш и частоту диффузионной релаксации ю— (с) = D (dr / dc) 2. Величина Eq (c) = -dу / dlnГ -
предельная упругость, а параметры с, Г и D - объемная концентрация, адсорбция и коэффициент диффузии. Уравнения (4) можно записать в другом виде:
|E| = Eq(1 + 2Z + 2Z2)-1/2, ф = arctg[Z/(1+ Z)]. (5)
Здесь модуль вязко-упругости, а ф - фазовый угол между стрессом
(напряжением) (dy) и деформацией (dA). Для сферической капли радиусом R при адсорбции из объема капли на ее поверхности Йоос получил уравнение
E(ю) =--—-Eo-= E0 il - i——\nR coth (nR ) - Iii , (6)
1 + —* \nR coth (nR )-11 01 MRdr L 1 j J1
i(R dГL v ' J
2
где n = i( / D .
Важно отметить, что для использованных в данной работе капель и частот осцилляций результаты расчетов по уравнению (6) лишь на несколько процентов меньше результатов для плоской поверхности, рассчитанных при тех же параметрах по уравнениям (5).
Характеристика клинических групп
Исследование проведено у 70 пациентов в возрасте от 49 до 70 лет (средний возраст 62,1 ± 0,9 года). Мужчин - 42, женщин - 28 человек. По характеру оперативного вмешательства пациенты были разделены на две группы: группа 1 (30 больных) - пациенты с приобретенной патологией клапанного аппарата сердца, которым были выполнены операции по протезированию митрального или аортального клапанов или комбинированные операции по протезированию аортального и митрального клапана механическими протезами; группа 2 (40 больных) - пациенты с ишемической болезнью сердца, которым были выполнены операции по реваскуляризации миокарда (аорто-коронарное или аорто-маммарокоронарное шунтирование, от 2 до 4 шунтов).
Для обеспечения искусственного кровообращения применялся аппарат Terumo System I, терморегулирующее устройство Terumo Sarns TCM II, оксигенаторы Medtronic Affinity NT. Объем первичного заполнения оксигенатора с магистралями составлял 1300,0 ± 200 мл. Использовали следующие растворы: NaCl 0,9 % - 700,0 ± 100,0 мл, гелофузин (B.Brown) - 500,0 мл, маннит 15 % из расчета 0,5 г/кг (200,0 ± 22 мл), натрия гидрокарбонат 5 % -100,0 мл, гепарин 7500 ЕД. Добавки в аппарат ИК: альбумин 10 % - 200 мл, калия хлорид 7,5 % - 20,0. До начала искусственного кровообращения перфу-
зат подогревался до температуры 36,0 °С. Оперативные вмешательства с ИК проводили в условиях умеренной гипотермии (33-34 °С). Для остановки сердечной деятельности и профилактики ишемических повреждений миокарда применяли метод холодовой кардиоплегии («Кустодиол», Др. Франц Келер Хеми ГмбХ, Германия). Забор крови для исследования производился за 1 ч до операции, на 5-й мин ИК, через 12 ч после операции (1-е сут) и на 7-е сут после операции. Отдельно у 16 пациентов обеих групп была исследована сыворотка крови на 5-й мин после начала ИК.
Группу контроля составили 17 не имеющих хронических заболеваний и активных жалоб человек в возрасте от 50 до 75 лет (средний возраст составил 61 ± 1,0 год), из них мужчин - 12, женщин - 5. Возраст доноров контрольной группы соответствовал возрасту пациентов в исследуемых группах.
Статистическая обработка включала вычисления основных показателей распределения случайных величин. Для получения репрезентативной выборки пользовались методикой определения значимых границ медианы. Если закон распределения величин исследуемых показателей отличался от нормального закона, использовали непараметрические критерии. Анализ выполняли с использованием лицензионных пакетов прикладных статистических программ STATISTICA 5.11, Microsoft EXEL 6.0 и MedStat [15].
Результаты и их обсуждение
На рис. 1, показаны кривые динамического поверхностного натяжения сыворотки крови для здорового добровольца и больного ИБС. Видно, что кривая для больного лежит значительно ниже и равновесие достигается за 1500-2000 с. Поэтому осцилляции площади капли (реологические исследования) производили при времени больше 2000 с.
X -V _
о 40- -------
ш ^ —
о С
35 4----
0 1000 2000 3000 4000
и
Рис. 1. Тензиограмма изменение поверхностного натяжения у пациента с ИБС и здорового добровольца
В табл. 1 показаны результаты исследований сыворотки и плазмы крови до операции для двух групп больных. Представлены 6 параметров: у,
100 с - динамическое поверхностное натяжение при времени адсорбции 100 с, равновесное поверхностное натяжение - уда (время адсорбции 2500 с), модуль вязкоупругости |Е| при частотах 0,1 и 0,01 Гц и фазовый угол ф при
этих частотах осцилляций. Указанные тензиометрические и реологические параметры используются во всех исследованиях физико-химической лаборатории [4-11] и являются наиболее информативными. Как видно, показатели для двух групп больных между собой почти не отличаются. Для сыворотки несколько отличаются значения модуля при частотах 0,1 и 0,01 Гц и фазовый угол при частоте 0,01 Гц, а для плазмы имеет место отличие фазового угла при частоте 0,01 Гц.
Таблица 1
Параметры сыворотки и плазмы перед операцией для больных групп 1 и 2
у,100с, уда, E 0,1 Гц, E 0,01 Гц, Ф 0,1 Гц, Ф 0,01 Гц,
Параметр мН/м мН/м мН/м мН/м град град
(Me ± m) (Me ± m) (Me ± m) (Me ± m) (Me ± m) (Me ± m)
Сыворотка, группа 1, 43,9 ± 0,3 39 ± 0,6 29,5 ± 2,0 16,3 ± 1,3 20,6 ± 0,7 30,1 ± 0,9
п = 30
Сыворотка, группа 2, 44 ± 0,2 39,5 ± 0,5 26,7 ± 2,0 12,7 ± 1,0 19,3 ± 0,8 29,0 ± 1,1
п = 40
Плазма,
группа 1, 57 ± 0,5 45,4 ± 0,1 45,6 ± 1,6 23,7 ± 1,1 20,5 ± 0,6 39,31 ± 1
п = 30
Плазма,
группа 2, 56,8 ± 0,7 45,5 ± 0,1 45,9 ± 1,8 22,4 ± 1,3 20,5 ± 0,5 36,3 ± 1,2
п = 40
Следует отметить существенное отличие динамического и равновесного поверхностных натяжений для сыворотки и плазмы: в случае плазмы оно значительно выше. То есть содержание ПАВ в плазме меньше, чем в сыворотке. В то же время для плазмы значительно выше модули вязкоупругости при исследованных частотах для обеих групп и фазовый угол при частоте 0,01 Гц для группы 1. Последнее говорит о большом значении мнимой компоненты вязкоупругости, т.е. о высокой поверхностной вязкости.
В табл. 2 показаны результаты тензиометрических и реологических исследований сыворотки крови здоровых людей и группы 1 больных до операции и после операции. Представлены те же 6 параметров, что и в табл. 1. Если отличия больных со здоровыми статистически достоверны, то, помимо среднего значения параметра и ошибки среднего, указано значение коэффициента (р) по Стьюденту. Заметим, что значения этого коэффициента по Уил-коксону почти не отличаются от значений по Стьюденту.
Как видно из табл. 2, почти все параметры сыворотки больных (кроме Е при частоте 0,1 и 0,01 Гц) достоверно отличаются от показателей здоровых людей. В табл. 3 показаны аналогичные результаты для сыворотки группы 2 больных.
СП
Сравнение параметров сыворотки крови больных группы 1 и контрольной группы
Таблица 2
100с, мН/м (.\к ш) (25 Щ15 Щ у/-. \'11 м фМйЬ т) 125 "о; 75%) Е.0,1 Гц, \ill \i §ШгА т) (250»; 75 *,,) Е 0,01 Гц, мН/м (А/к' .. «;) 125%; 15 Щ Ф 0,1 Гц, град (Д./й I т) (25 %; 75%) Ф 0,01 Гц град (25 "о; 75 %)
Контрольная группа, п = 17 51 !:0,7 (48;. 51,9) 45,6 ±:'0,4 (44,2; 46,5): 30,3 0:,9 (27,8; 31,3) 15.1! • 1.1 (13,7; 17,8) 21 ±0,8 (19; 22). 33 ± 1,3 (30; 37)
Колйные до операции, п = 30 43,9 ±-0,3 (43.4; 44,5) 39 ± 0,6 ¡(37,8; 42,2) р = .0.1)п] 29,4$ ± ||0 (29.3; 31.7) 16.35 • 1,3 (9.2; 17,85) 20,6 ■ п. 7 (18; 21.3) 30,1 ± 0,95 (28,9;31,75) р = 0,039'
! -с су г после операции, п = 30 44.3 • 0,3 (44; 45,3); р л (.0:НН 40,0 ±0,6 (37,7; 42.2} р .-'0.1Ю1 30,45 ± Ш (19,45; 323): 1 6,5 ±: 1,1 (10,7; 18,45) 18,7 ±0,7 (17,8; 21,3) 29 • 1.1! РЙ1.31Д) р и.о.: 12
7-е: сут прете: операции, п = 30 44,4 ±0,5 (43,8; 45,4) Р Щ0СП 40,0 ¿0,7 (37,7; 42,6.) рЩШ 30,1112:1 (20.45; 32.7) 17.0 г 1.2 (10,15; 19,3) 18,4 ±0,9 (17,2; 21,2) р = 0.044 29.5 - п.и (27,8; 31,3) р = 0,016
5 <»
п> о
3 §
<»
о; о
Е §
■с
П> £
о-
><
(и
0 <»
П> О, П>
1 С Сс
О <»
§ N
о *
с Сс ТЗ п> со С
0
1
С 2 п>
43 -ч
о
о П>
п>
о. <0
<5" о
-ч П> <3 о'
3
Примечание. *р -- достоверность отличий показателей по отношению к контрольной группе.
§ го
о.
о'
о_ (/>
О ГО'
о ГО
5
о' 43
о ?
о_ о" <о
Сравнение параметров сыворотки крови больных группы 2 и контрольной группы
у, 1.00с, м11 '\г (Ме. 8г т) (25 75 %) жщ м! 1 м (Ме ± т) (25 Йа 75 *„) П 0,1 Гц, * (Л/с' .: », ) (25 %; 75:%) Е 0,01 Гц «Шм (Ме ± т ) О 0.1 Гц; град {Ме ± т) (25;%:75%) Ж 0,01 Гц, град. (Ме ± /;;) (25 и х 75 " :•)
Контрольная группа, п = 17 51. ±.0,7 (48;.51,9) 45,6 ±0,4 (44,2; 46,5) 311.3 « 6,9 (27,8; 31,3) 15 ). 1.1 (13,7; 17,8) 21 0.8 (19; 22) 33 ±'1,3 (30; 37)
Больные до операции, п = 40 44.1 0,2 (43,5; 44,1) р «530,001 39,5 ± 0,5 (38,2; 42,1) р 01 и И ' 26,7 ± 25:0 (11,9; 30,5) Р = ■:) л 1 •:) 12,7 ■±:'1,0 (7,6; 16,4); Р = 0,032 (15,1; 21,4) 29,0 ±1,1 (21.8; 30.5) р ао')'
1 -е сут после операции, п = 40 44.4 : 0.1 (43,8; 44,7) р' 'МНИ 39,3 - 0,4 (38; 42,2) Р 0.1 К 1| 29,4 ± 2:2 (12,2; 32,7) 16.8: 1,1 (7,9; 18,7) 18,2:±0,7 (14,1; 19,5) р 0,001' 27,5-±-,1,0 (21,6;29,^) р ~ О.пЩ
7-е сут после операции, п = 40 44.5 :.и.З (44,2; 44,9) | Ш,001 39,2 ± 0,5 (38; 42,4) V ■■■ 0.1 к) 1 Щ ± 2,2 (12;5; 32-2) Щ1 ± 1,2 (8; Щ 17,5 ±0,8 :(14,5; 19,7) Р = 0,002 .2.8,0±,:1,0 £щ зо) р < 0,001'
ю Тп
N0
о
Таблица 3
§
го о, с -С с I
с
ГО I
о ^
с
о
3 §
о
со с ■с
ГО
О *
§
-8-5
с §
о
со §
Примечание. * р - достоверность отличий показателей по отношению к контрольной группе.
Как видно, аналогично табл. 2, почти все параметры для больных группы 2 (кроме модуля вязкоупругости |Е| при частотах 0,1 и 0,01 Гц) достоверно отличаются от параметров для здоровых людей. Можно отметить очень сильное изменение поверхностного натяжения у больных групп 1 и 2. Как динамическое при 100 с, так и равновесное у у больных меньше, чем у здоровых на 6-7 мН/м. Это говорит о существенном увеличении содержания в крови больных ПАВ.
Был выполнен биохимический анализ следующих компонентов сыворотки крови больных: глюкоза, общий белок, альбумин, мочевина, креатинин (анализатор биохимический фотометрический БиАн (Россия); анализатор-фотометр биохимический В200 (КНР)). Данные представлены в табл. 4 и 5 соответственно.
Таблица 4
Динамика анализируемых биохимических показателей сыворотки крови в группе 1*
Параметр Глюкоза, ммоль/л (X ± m) Общ. белок, г/л (X ± т) Альбумин, г/л (X ± т) Мочевина, ммоль/л (X ± m) Креатинин, мкмоль/л (X ± m)
Референсные значения 3,3-5,5 65-85 35-50 3,33-8,32 44-106
Контрольная группа, п = 17 5,47 ± 1,24 74,1 ± 4,7 43,3 ± 3,1 5,01 ± 1,54 73,3 ± 15,9
Больные до операции, п = 30 6,7 ± 0,4 72,9 ± 1,5 40,1 ± 0,9 6,9 ± 0,5 108 ± 4,8
1-е сут после операции, п = 30 8,7 ± 0,4 p = 0,005 59,8 ± 1,0 р < 0,001 34,7 ± 0,8 р < 0,001 10 ± 0,5 р < 0,001 132,2 ± 5,6 р < 0,001
7-е сут после операции, п = 30 6,6 ± 0,4 68,8 ± 2,4 р = 0,017 34,5 ± 1,5 р = 0,003 9,1 ± 1,4 p = 0,004 112,1 ± 11,7 p = 0,004
Примечание. * р - достоверность отличий показателей по отношению к до-операционному периоду.
Из таблиц 4 и 5 видно, что у больных до операции определяется исходно повышенный уровень глюкозы, мочевины и креатинина по сравнению с контрольной группой, что говорит о развитии исходно воспалительной реакции и гипоперфузии почек в результате хронической сердечной недостаточности (ХСН). В процессе лечения отмечается достоверное (р < 0,001) увеличение уровня глюкозы, мочевины и креатинина в результате системного воспалительного ответа в ответ на контур ИК и операционную травму. Процесс ИК приводит к развитию гипоперфузии почек и развитию в раннем послеоперационном периоде почечной дисфункции (уремия), активации стресс-активирующих систем (гипергликемия) и системного воспаления (гипоальбу-ниемия) через поврежденный системным воспалительным ответом эндотелий. Кроме того, к гипоальбуминемии приводит связанная с кровопотерей и ее восполнением интра- и послеоперационная гемодилюция. К 7-м сут послеоперационного периода в обеих группах отмечается положительная динамика изучаемых биохимических показателей. Однако, несмотря на позитивные
тенденции, уровень анализируемых показателей достоверно не достигал предоперационных «нормальных» значений.
Таблица 5
Динамика анализируемых биохимических показателей сыворотки крови в группе 2*
Параметр Глюкоза, ммоль/л (X ± т) Общ. белок, г/л (X ± т) Альбумин, г/л (X ± т) Мочевина, ммоль/л (X ± т) Креатинин, мкмоль/л (X ± m)
Референсные значения 3,3-5,5 65-85 35-50 3,33-8,32 44-106
Контрольная группа, п = 17 5,47 ± 1,24 74,1 ± 4,7 43,3 ± 3,1 5,01 ± 1,54 73,3 ± 15,9
Больные до операции, п = 40 7,0 ± 0,4 74,75 ± 1,2 40,6 ± 1,2 6,9 ± 0,4 107,6 ± 4,0
1-е сут после операции, п = 40 8,4 ± 0,3 р = 0,008 58,6 ± 1,0 р < 0,001 32,8 ± 0,6 р < 0,001 8,4 ± 0,4 р = 0,001 130,3 ± 5,0 р < 0,001
7-е сут после операции, п = 40 6,5 ± 0,5 63,5 ± 2,8 р < 0,001 33,5 ± 1,2 р = 0,016 9,5 ± 0,8 р = 0,009 111,8 ± 16,7 р = 0,019
Примечание. * р - достоверность отличий показателей по отношению к до-операционному периоду.
Можно указать на значительный рост концентрации мочевины и креати-нина в обеих группах, способных увеличить поверхностную активность альбумина и других белков. Известно, что при ИБС и ХСН происходит изменение липидного состава крови (повышение концентрации липопротеинов высокой и низкой плотности, триглицеридов, холестерина), увеличение концентрации иммуноглобулинов G, М и А, глюкозы. Повышается содержание С-реактивного протеина и нарушается баланс цитокинов, что может привести к увеличению содержания в крови больных поверхностно-активных веществ [6, 12].
Возможно, какие-то из указанных компонентов изменяются при ИБС и ХСН и понижают поверхностное натяжение компонентов крови.
Из реологических показателей в табл. 2 можно отметить увеличение модуля при частоте 0,01 Гц при одновременном уменьшении фазового угла. Это свидетельствует об увеличении поверхностной упругости при практически неизменной поверхностной вязкости. Полученные при исследовании сыворотки крови результаты позволят улучшить диагностику больных ИБС и патологических процессов.
Установлено отсутствие влияния операции на последующие изменения параметров для больных групп 1 и 2 и их приближение к значениям для здоровых людей. Вероятно, 7 сут недостаточно для изменения состава сыворотки крови больных.
Исследования плазмы, аналогичные исследованиям сыворотки, показали, что в группе 1 больных после операции происходит достоверное увеличение модуля и фазового угла при частоте 0,01 Гц и приближение этих значе-
ний к значениям для здоровых людей. Эти показатели у больных перед операцией были ниже, чем у здоровых. Например, фазовый угол у здоровых равен 40,2°, у больных до операции он равен 35°, а после операции 39°. Для плазмы группы 2 больных установлено достоверное увеличение после операции динамического поверностного натяжения при 100 с и его приближение к здоровым. Эти результаты, вероятно, могут улучшить лечение ИБС и приобретенных клапанных пороков сердца.
Можно предположить, что снижение поверхностного натяжения (как динамического, так и равновесного) у больных по сравнению со здоровыми в среднем на 5-6 мН/м говорит о существенном приросте ПАВ в сыворотке крови больных, что может рассматриваться как приспособительная адаптационная реакция организма в ответ на развитие ИБС и хронической сердечной недостаточности. Можно предположить, что увеличение количества ПАВ (сурфактантов) приводит к уменьшению трения на границе раздела фаз, в данном случаи сыворотка/эндотелий, что снижает потери энергии на трение между этими фазами и может положительно влиять на снижение гидродинамического сопротивления в системе микроциркуляции при прогрессировании ИБС и ХСН как в группе 1 так и в группе 2.
Значительную особенность имеет поведение сыворотки крови во время ИК. Используя методический подход, описанный в [3, 10], на основании значений Е и ф рассчитывались отдельные модули дилятационной упругости (Еупр) и вязкости (Евязк), а также параметры а^р, авязк, ^упр и Ьязк
в уравнениях Еупр = аулр + Ьупр •
^(2пф) и Евязк = авязк + ьвязк •
Рассматривая параметры каждой группы (табл. 6) в комплексе, можно отметить, что практически все тензиометрические и реологические показатели здоровых людей соответствуют параметрам раствора альбумина, включая зависимость дилатационной вязкости от частоты осцилляции, что хорошо согласуется с результатами, приведенными в работе [6].
Результаты исследования тензиометрических и дилатационных вязко-упругих свойств сыворотки крови (табл. 6) у всех групп больных статистически значимо отличаются от контрольной группы. В то же время у 100 с практически не отличается между группами больных даже во время ИК, что говорит, видимо, о наличии низкомолекулярых ПАВ в сыворотке крови больных. Сходная картина наблюдается и для равновесного поверхностного натяжения: статистически неразличимые по этому параметру группы больных достоверно отличаются от контроля.
Обращают на себя внимание близкие к нулю коэффициенты зависимости дилатационной вязкости от частоты осциляции. В то же время группа больных во время ИК достоверно выделяется среди других групп пациентов по величине Ьвязк. Это указывает на изменение механизма формирования ди-латационной вязкости, вероятно, за счет введения в сосудистое русло больших объемов инфузионных сред за короткое время.
Заключение
Выполнены экспериментальные исследования поверхностного натяжения и дилатационной вязкоупругости сыворотки и плазмы крови здоровых людей, а также больных ишемической болезнью сердца до и после операции методом формы капли.
§ ГО
о.
о'
о_ (/>
О ГО'
о ГО
5
о' 43
о ?
о_ о" <о
Сравнение параметров сыворотки крови больных во время ИК по отношению к контрольной группе, дооперационному периоду и 1-м сут после операции
Таблица 6
V. 11!1'0. мИ \1 (Ме ■ т) ( 25 0 к 75%) у<*>, мН/м (М? ± т) 05% 75 " о) м11 м (М*- - т ) (25 Ч; 75 "с) Йвязк, мН/м (МеЩт) (25 V 75 %) Ьупр, мН/м (Ме±т) (25 75 %) ь1;я„.. мН&; (Мё±т) ¿25 ¥о; 75 Щ
Контрольная группа, п = 17 51 (48; 51,9) 45,6 (44,2; 46,5) 27,2 С-).!': 28,4) 10,4 (9,3; 11,4) 15,3 (13,о: Щ0). 1,9 (1,7; 2,7)
Больные до 01 юра шт. п = 16 44.2 .43/'. 44,8) р\ 42,1 (42, 42,7) /.', (.',¡11Л 11,6 (1:1.6. 13,6) /.), -.«).(и: :■ 1 3,4 (2.7. 3,8) 1 4,9 (4,3; 5,7) Рг < 0,001 0,2 :(-0,2; 0,7)
Больные во врема Щ, п = 16 44,3 (43,2; 44,6) р 1 41,7 (40,5; 42,5) р, ' 0.(11)1 р2 = 0,033 10,4 (8,7; 13,8) /,>, ■ 0.1 к)! 2,8 (2.8: 5.7) Р\ ■■■ и/к и 3,2 (2,8; 7,1) Р1 <"0,001 0,8 (0,5; 2,5) / >, <0,001 р2'€ 0,001
1 -е сут после операции, п = 16 44.2 (44; 45,6) р! . п. не] 42,3 (42; 43,1); /.', 0.01)1 11,7 (10,7; 13,3) р1 <0,001 3,0 (2.7; 3,0) О.О'М 4,5 (4,0;: 4,9) рх <0,001 0,0 ( с,2; И.4) Рг < 0,001. р2 <0,001
ю Тп
N0
о
§ ГО
о, с -С с I
с
ГО I
о ^
с
о
3 §
о
со с ■с
ГО
о §
-8-5
с §
о
со §
Примечание. *рх - значимость отличий показателей по отношению к когпрольной группе^ ношению к дооперационному периоду.
'Рг
значимость отличии показателей по от-
Получены значения динамического и равновесного поверхностного натяжения, модуля вязкоупругости при частотах 0,1 и 0,01 Гц и фазового угла ф при этих частотах осцилляций. Полученные результаты показывают достоверное различие некоторых из указанных параметров для больных до и после операции и для здоровых людей. Реологические параметры сыворотки крови здоровых людей практически полностью совпадают с параметрами 10 % раствора альбумина. Величина динамической вязкости сыворотки больных достоверно ниже этого параметра у здоровых людей.
Процедура перевода пациентов на искусственное кровообращение не вызывает изменения динамического и равновесного поверхностного натяжения сыворотки крови, но приводит к увеличению чувствительности модуля дилатационной вязкости к частоте осциляции.
Полученные результаты, вероятно, могут улучшить диагностику и процедуру лечения ишемической болезни сердца и приобретенной клапанной патологии.
Библиографический список
1. Литвицкий, П. Ф. Патофизиология : в 2 т. / П. Ф. Литвицкий. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - Т. 2. - 794 с.
2. Черняховская, Н. Е. Коррекция микроциркуляции в клинической практике / Н. Е. Черняховская. - Москва : Бином, 2013. - 208 с.
3. Interfacial Rheology of Biological Liquids: Application in Medical Diagnostics and Treatment Monitoring, in "Interfacial Rheology" / V. N. Kazakov, V. M. Knyazevich, O. V. Sinyachenko, V. B. Fainerman, R. Miller // Progress in Colloid and Interface Science / eds. R. Miller and L. Liggieri. - Leiden : Brill Publ, 2009. - Vol. 1. - P. 519566.
4. Krishnan, A. Liquid-vapor interfacial tension of blood plasma, serum and puri-fiedprotein constituents thereof / A. Krishnan, A. Wilson, J. Sturgeon, A. Siedlecki // Biomaterials. - 2005. - Vol. 26. - P. 3445-3453.
5. Dynamic surface tensiometry in medicine / V. N. Kazakov, O. V. Sinyachenko, V. B. Fainerman, U. Pison, R. Miller. - Amsterdam : Elsevier, 2000. - 373 p.
6. Dilation rheology as medical diagnostics of human biological liquids / V. N. Kazakov, E. L. Barkalova, L. A. Levchenko, T. M. Klimenko, V. B. Fainerman, R. Miller // Colloids Surfaces A. - 2011. - Vol. 391. - P. 190-194.
7. Earthing (Grounding) the Human Body Reduces Blood Viscosity-a Major Factor in Cardiovascular Disease / G. Chevalier, T. Stephen, L. James // The journal of alternative and complementary medicine. - 2013. - Vol. 19, № 2. - P. 102-110.
8. Shishehbor, M. H. A Direct Comparisonof Early and Late Outcomes with Three Approaches to Carotid Revascularization and Open Heart Surgery / M. H. Shishehbor, S. Venkatachalam, Z. Sun // J Am CollCardiol. - 2013. - Vol. 62 (21). - P. 1948-1956.
9. Dormandy, J. A. Medical and engineering problems of blood viscosity / J. A. Dormandy // Biomed. Eng. - 1974. - Vol. 9, № 27. - P. 284-291.
10. Dilational rheology of serum albumin and blood serum solutions as studied by oscillating drop tensiometry / V. N. Kazakov, V. B. Fainerman, P. G. Kondratenko, A. F. Elin, O. V. Sinyachenko, R. Miller // Colloids Surfaces B. - 2008. - Vol. 62. - P. 77-82.
11. Fainerman, V. B. Interfacial tensiometry and rheometry of biological liquids in medicine / V. B. Fainerman, D. V. Trukhin, I. I. Zinkovych, R. Miller // Adv. Colloid Interface Sci. - 2018. - Vol. 255. - P. 34-46.
12. Zholob, S. A. Advances in calculation methods for the determination of surface tensions in drop profile analysis tensiometry, in "Bubble and Drop Interfaces" / S. A. Zholob, A. V. Makievski, R. Miller, V. B. Fainerman // Progress in Colloid and
Interface Science / eds. R. Miller and L. Liggieri. - Leiden : Brill Publ, 2011. - Vol. 2. -P. 39-60.
13. Zholob, S. A. Optimisation of calculation methods for determination of surface tensions by drop profile analysis tensiometry / S. A. Zholob, A. V. Makievski, R. Miller, V. B. Fainerman // Adv. Colloid Interface Sci. - 2007. - Vol. 134-135. - P. 322-329.
14. Lucassen, J. Dynamic measurements of dilational properties of a liquid interface / J. Lucassen, M. van den Tempel // Chem. Eng. Sci. - 1972. - Vol. 27. - P. 1283-1291.
15. Лях, Ю. Е. Основы компьютерной биостатистики: анализ информации в биологии, медицине и фармации статистическим пакетом MedStat / Ю. Е. Лях, В. Г. Гурьянов, В. Н. Хоменко, О. А. Панченко. - Донецк : Папакица Е.К., 2006. - 214 с.
References
1. Litvitskiy P. F. Patofiziologiya: v 2 t. [Pathophysiology: in 2 volumes]. Moscow: GE-OTAR-Media, 2014, vol. 2, 794 p. [In Russian]
2. Chernyakhovskaya N. E. Korrektsiya mikrotsirkulyatsii v klinicheskoy praktike [Correction of microcirculation in clinical practice]. Moscow: Binom, 2013, 208 p. [In Russian]
3. Kazakov V. N., Knyazevich V. M., Sinyachenko O. V., Fainerman V. B., Miller R. Progress in Colloid and Interface Science. Leiden: Brill Publ, 2009, vol. 1, pp. 519-566.
4. Krishnan A., Wilson A., Sturgeon J., Siedlecki A. Biomaterials. 2005, vol. 26, pp. 3445-3453.
5. Kazakov V. N., Sinyachenko O. V., Fainerman V. B., Pison U., Miller R. Dynamic surface tensiometry in medicine. Amsterdam: Elsevier, 2000, 373 p.
6. Kazakov V. N., Barkalova E. L., Levchenko L. A., Klimenko T. M., Fainerman V. B., Miller R. Colloids Surfaces A. 2011, vol. 391, pp. 190-194.
7. Chevalier G., Stephen T., James L. The journal of alternative and complementary medicine. 2013, vol. 19, no. 2, pp. 102-110.
8. Shishehbor M. H., Venkatachalam S., Sun Z. J Am CollCardiol. 2013, vol. 62 (21), pp. 1948-1956.
9. Dormandy J. A. Biomed. Eng. 1974, vol. 9, no. 27, pp. 284-291.
10. Kazakov V. N., Fainerman V. B., Kondratenko P. G., Elin A. F., Sinyachenko O. V., Miller R. Colloids Surfaces B. 2008, vol. 62, pp. 77-82.
11. Fainerman V. B., Trukhin D. V., Zinkovych I. I., Miller R. Adv. Colloid Interface Sci. 2018, vol. 255, pp. 34-46.
12. Zholob S. A., Makievski A. V., Miller R., Fainerman V. B. Progress in Colloid and Interface Science. Leiden: Brill Publ, 2011, vol. 2, pp. 39-60.
13. Zholob S. A., Makievski A. V., Miller R., Fainerman V. B. Adv. Colloid Interface Sci. 2007, vol. 134-135, pp. 322-329.
14. Lucassen J., van den Tempel M. Chem. Eng. Sci. 1972, vol. 27, pp. 1283-1291.
15. Lyakh Yu. E., Gur'yanov V. G., Khomenko V. N., Panchenko O. A.Osnovy komp'yuternoy biostatistiki: analiz informatsii v biologii, meditsine i farmatsii statis-ticheskim paketom MedStat [Basics of computer biostatistics: analysis of information in biology, medicine and pharmacy with the statistical package MedStat]. Donetsk: Pa-pakitsa E.K., 2006, 214 p. [In Russian]
Моисеева Инесса Яковлевна доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой общей и клинической фармакологии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: [email protected]
Moiseeva Inessa Yakovlevna Doctor of medical sciences, professor, head of the sub-department of general and clinical pharmacology, Medical Institute, Penza State University (40, Krasnaya street, Penza, Russia)
Потапов Владимир Владимирович аспирант, Донецкий национальный медицинский университет имени М. Горького (Украина, г. Донецк, пр. Ильича, 16)
E-mail: [email protected]
Зенин Олег Константинович
доктор медицинских наук, профессор, кафедра анатомии человека, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: [email protected]
Кузнецова Ирина Вадимовна
доктор медицинских наук, профессор, кафедра анестезиологии, интенсивной терапии и медицины неотложных состояний ФИПО, Донецкий национальный медицинский университет имени М. Горького (Украина, г. Донецк, пр. Ильича, 16)
E-mail: [email protected]
Дмитриев Леонид Сергеевич аспирант, Центральная научно-исследовательская лаборатория, Донецкий национальный медицинский университет имени М. Горького (Украина, г. Донецк, пр. Ильича, 16)
E-mail: [email protected]
Potapov Vladimir Vladimirovich Postgraduate student, Donetsk National Medical University named after M. Gorky (16, Ilyicha avenue, Donetsk, Ukraine)
Zenin Oleg Konstantinovich Doctor of medical sciences, professor, sub-department of human anatomy, Medical Institute, Penza State University (40, Krasnaya street, Penza, Russia)
Kuznetsova Irina Vadimovna Doctor of medical sciences, professor, sub-department of anesthesiology, intencive care and emergency medicine, Donetsk National Medical University named after M. Gorky (16, Ilyicha avenue, Donetsk, Ukraine)
Dmitriev Leonid Sergeevich Postgraduate student, Central Research Laboratory, Donetsk National Medical University named after M. Gorky (16 Ilyicha, avenue, Donetsk, Ukraine)
Образец цитирования:
Реологические показатели сыворотки и плазмы крови у пациентов, оперированных на сердце в условиях искусственного кровообращения в пери-и интраоперационном периоде / И. Я. Моисеева, В. В. Потапов, О. К. Зенин, И. В. Кузнецова, Л. С. Дмитриев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2020. - № 1 (53). - С. 129-144. -DOI 10.21685/2072-3032-2020-1-14.
