Влияние оксида азота на степень повреждения ткани кишечника и структурной организации мембран эритроцитов при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста: экспериментальное рандомизированное исследование Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ИНТЕНСИВНОЙ ТЕРАПИИ

FUNDAMENTALS IN INTENSIVE CARE

https://doi.org/10.21320/1818-474X-2024-3-48-60

Влияние оксида азота на степень повреждения ткани кишечника и структурной организации мембран эритроцитов при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста: экспериментальное рандомизированное исследование

The effect of nitric oxide on intestinal tissue damage and erythrocyte membranes when modeling cardiopulmonary bypass and circulatory arrest: an experimental randomized study

Е.А. Чурилина 1, Ю.К. Подоксенов 1, Н.О. Каменщиков О.Н. Серебрякова © И.В. Суходоло 2, С.А. Афанасьев©1, Т.Ю. В.А. Корепанов 1, Б.Н. Козлов©1

E.A. Churilina 1, Yu.K. Podokseno^ 1, N.O. Kamenshchikov г*, O.N. Serebryakova 2, I.V. Sukhodolo 2, S.A. Afanasiev 1, T.Yu. Rebrova 1, V.A. Korepanov 1, B.N. Kozlov 1

C£

<

U <

и

с£

и О

< со

о

Л

<

I—

<

и

<

s л

IZ

<

О л

со S и л

ш I—

л s

s л

I—

и

ш

со

1 Научно-исследовательский институт кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, Россия

2 ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Томск, Россия

Реферат

АКТУАЛЬНОСТЬ: Ишемически-реперфузионные повреждения во время искусственного кровообращения (ИК) и циркуляторного ареста (ЦА) могут приводить к повреждению различных систем организма, в том числе спланхнической. Интестинальное повреждение способно приводить к полиорганной дисфункции. Оксид азота (N0) положительно влияет на почки, сердце и головной мозг, но влияние на кишечник не исследовалось. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Изучить влияние экзогенного оксида азота на степень повреждения ткани кишечника и мембран эритроцита при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста в эксперименте. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: Исследование проводили на баранах, п = 24. Животных разделили на 4 группы по 6 животных: «ИК» и <^^N0», «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+N0». В группах <^+N0», «ИК+ЦА+N0» осуществляли доставку N0. В группах «ИК», «ИК+ЦА» выполняли ИК и ЦА без N0. Во время эксперимента оценивали: системную гемодинамику, кислотно-основное состояние, газовый состав крови, гематокрит, концентрацию электролитов, лактата, глюкозы, гемоглобина, свободного гемоглобина, динамику показателей коэффициента микровязкости и полярности мембран эритроцитов в области липид-липидных (КМЛЛК, КПЛЛК

1 Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences, Tomsk, Russia

2 Siberian State Medical University, Tomsk, Russia

Abstract

INTRODUCTION: Ischemia-reperfusion injury during cardiopulmonary bypass (CPB) and circulatory arrest (CA) can lead to the damage of various body systems, including splanchnic. In turn, intestinal damage can lead to the development of multiple organ dysfunction. There is evidence of organ protective properties of nitric oxide (NO), but the effects on the intestine have not been studied. OBJECTIVE: To study the effect of exogenous nitric oxide on the degree of intestinal tissue damage and erythrocyte membranes when simulating cardiopulmonary bypass and circulatory arrest in an experiment. MATERIALS AND METHODS: The study was carried out on sheep, n = 24. The animals were divided into 4 equal groups of 6 in each: "CPB" and "CPB+NO", "CPB+CA" and "CP-B+CA+NO". In the "CPB+NO", "CPB+CA+NO" groups NO was delivered. In the "CPB" and "CPB+CA" groups, CPB and CA were performed without NO. During the experiment, we assessed the following: systemic hemodynamics, acid-base status, blood gas components, hematocrit, electrolyte, lactate, glucose, hemoglobin, free hemoglobin, concentrations, dynamics of coefficient of microviscosity and polarity in the areas of lipid-lipid and protein-lipid interactions (CMPLI; CP-PLI) of erythrocyte membranes. One hour after CPB, tissues of the small intestine were collected for subsequent morphological and morphometric analyses. RESULTS: The main lab© «Практическая медицина» 2024. Данная статья распространяется на условиях «открытого доступа», в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0 («Attribution-NonCommercial-ShareAlike» / «Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий» 4.0), которая разрешает неограниченное некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника. Чтобы ознакомиться с полными условиями данной лицензии на русском языке, посетите сайт: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.ru

1

соответственно) и белок-липидных контактов (КМБЛК, КПБЛК соответственно) мембран эритроцитов. Через 1 ч после отлучения от ИК осуществляли забор ткани тонкой кишки для последующего морфологического и морфоме-трического исследования, после чего животных выводили из эксперимента. РЕЗУЛЬТАТЫ: Динамика основных лабораторных показателей и системной гемодинамики была в референсных значениях и свидетельствовала об адекватности механической перфузии. В группах «ИК», «ИК+ЦА» показатели КМБЛК и КПБЛК на этапе после отлучения от ИК были статистически значимо снижены от исходных значений, но в группах «ИК+ЫО», «ИК+ЦА+ЫО» тенденции к снижению этих показателей не наблюдалось. Гистологическая картина ткани кишечника в группах с ЫО продемонстрировала менее выраженные структурные повреждения. ВЫВОДЫ: Периопе-рационная доставка экзогенного ЫО во время ИК и ЦА в эксперименте снижает морфологические признаки повреждения в ткани кишечника и оказывает положительное влияние на структурную организацию мембран эритроцитов.

oratory findings and systemic hemodynamics were within the reference values and indicated the adequacy of mechanical perfusion. In the "CPB" and "CPB+CA" groups, CMPLI and CP-PLI after weaning from CPB were significantly reduced from the initial values, but in the "CPB+NO" and "CPB+CA+NO" groups there was no tendency towards a decrease in these indicators. The histological picture of intestinal tissue in the NO groups was with less pronounced structural damage. CONCLUSIONS: Perioperative delivery of exogenous NO during CPB and CA in the experiment reduces morphological signs of damage in intestinal tissue and has a positive effect on the structural organization of erythrocyte membranes.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ишемически-реперфузионное повреждение, искусственное кровообращение, циркуляторный арест, оксид азота, деформируемость эритроцитов

* Для корреспонденции: Каменщиков Николай Олегович — канд. мед. наук, заведующий лабораторией медицины критических состояний Научно-исследовательского института кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук, Томск, Россия; e-mail: nikolajkamenof@mail.ru

KEYWORDS: reperfusion injury, cardiopulmonary bypass, circulatory arrest, nitric oxide, erythrocyte deformability

For correspondence: Nikolay O. Kamenshchikov — Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences, Tomsk, Russia; e-mail: nikolajkamenof@mail.ru

r\J

о

<

U <

U

U

О

В Для цитирования: Чурилина Е.А., Подоксенов Ю.К., Каменщиков Н.О., Серебрякова О.Н., Суходоло И.В., Афанасьев С.А., Реброва Т.Ю., Корепанов В.А., Козлов Б.Н. Влияние оксида азота на степень повреждения ткани кишечника и структурной организации мембран эритроцитов при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста: экспериментальное рандомизированное исследование. Вестник интенсивной терапии им. А.И. Салтанова. 2024;3:48-60.

https://doi.org/10.21320/1818-474X-2024-3-48-60

О Поступила: 11.01.2023 И Принята к печати: 06.06.2024 И Дата онлайн-публикации: 31.07.2024

В

For citation: Churilina E.A., Podoksenov Yu.K., Kamenshchikov N.O., Serebryakova O.N., Sukhodolo I.V., Afanasiev S.A., Rebrova T.Yu., Korepanov V.A., Kozlov B.N. The effect of nitric oxide on intestinal tissue damage and erythrocyte membranes when modeling cardiopulmonary bypass and circulatory arrest: an experimantal randomized study. Annals of Critical Care. 2024;3:48-60. https://doi.org/10.21320/1818-474X-2024-3-48-60

О

В

в

Received: 11.01.2023 Accepted: 06.06.2024 Published online: 31.07.2024

DOI: 10.21320/1818-474X-2024-3-48-60

<

m

О

Л

<

I—

<

и

<

s л

IZ

<

О л

m S U Л

ш I—

л s

S Л I—

и

ш

m

<

и <

и

и О

< ей

0

1

<

I—

<

и

< I

с

<

0

1

ей ^

и

I

ш I—

I ^

I I—

и

ш

ей

Введение

Во время кардиохирургических операций с применением искусственного кровообращения (ИК) и циркуляторного ареста (ЦА) возникают ишемиче-ски-реперфузионные повреждения. Интестинальная ишемия-реперфузия может вызывать системную воспалительную реакцию с последующим развитием сепсиса и полиорганной недостаточности. Еще в 1960-х годах Файном и его коллегами была выдвинута теория о том, что кишечная гипоперфузия приводит к транслокации эндотоксина, который является кишечно-опосредо-ванным фактором, способствующим развитию сепсиса [1]. На сегодняшний день считается, что желудочно-кишечная гипоперфузия играет ключевую роль в инициировании и/или сохранении критического состояния у больного. Одну из ключевых ролей в инициации ише-мически-реперфузионного повреждения играет ИК, которое ассоциировано с кишечной гипоперфузией, системным воспалением, микроциркуляторными нарушениями, снижением барьерной функции слизистой кишечника и гемолизом, что в совокупности может приводить к полиорганной недостаточности [1]. Поэтому в кардиохирургии крайне актуальна проблема защиты интестинальных органов, для того чтобы предупредить и снизить риски сепсиса и полиорганной недостаточности. Уникальные плейотропные эффекты молекулы оксида азота (N0) остаются в центре оживленной полемики. N0 участвует в модуляции тонуса гладкой мускулатуры, регуляции секреции кислоты и желудочной слизи, поддержании кровотока слизистой оболочки желудка и кишечника [2, 3]. N0 поддерживает вазодила-тацию, регулирует кровоток и контролирует базальное артериальное давление. Синтезируясь и поглощаясь эритроцитами, N0 оказывает влияние на деформируемость эритроцитов, стабилизируя их архитектонику [4]. Истощение запасов N0 в организме приводит к системным нарушениям [3-5]. Последствием применения ИК является развитие внутрисосудистого гемолиза с повышением уровня свободного гемоглобина (ШЬ), который удаляет N0 из сосудистого депо [6]. В результате снижается микроциркуляторная биодоступность N0, нарушается деформируемость эритроцитов, как следствие, возникает нарушение доставки кислорода и питательных веществ через микрососудистое русло, это, в свою очередь, приводит к гипоперфузии органов, ухудшению реологии крови и кислотно-основного состояния [4, 7]. Именно этим механизмом ученые объясняют развитие дистонии гладкой мускулатуры желудочно-кишечного тракта, васкулопатии, эндотелиальной дисфункции, повреждения почек, легочной гипертензии, повышенного артериального давления и повышения смертности у пациентов с сепсисом. Таким образом, системный и локальный метаболизм N0 — фундаментальный фактор поддержания нормальной оксигенации и метаболизма тканей [4]. В многочисленных опытах уже было до-

казано, что во время ишемии-реперфузии и гемолиза именно дефицит N0 коррелировал с кишечными и почечными повреждениями [4]. Поэтому в эксперименте на животных с моделированием ИК и ЦА мы хотели оценить влияние экзогенного N0 на степень повреждения ткани кишечника и деформируемость эритроцитов, проследить связь между ишемически-реперфузионным повреждением кишечника и повреждением мембран эритроцитов. Возможно, что экзогенный N0 может снижать нарушения метаболического тканевого гомеоста-за, улучшать деформируемость эритроцитов, улучшать кровоток и снижать степень повреждения кишечника во время ишемии-реперфузии.

Цель исследования

Изучить влияние экзогенного оксида азота на степень повреждения ткани кишечника и мембран эритроцитов при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста в эксперименте.

Материалы и методы

Было проведено одноцентровое проспективное рандомизированное экспериментальное исследование влияния оксида азота на кишечник и структурную организацию мембран эритроцитов в условиях моделирования ИК и ИК+ЦА. Все болезненные процедуры и выведение животных из эксперимента осуществлялись во время хирургической стадии наркоза, исследование было выполнено в соответствии с международными стандартами гуманного обращения с животными и директивой 2010/63/Еи Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, а также согласно приказу Минздрава от 1 апреля 2016 г. № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики». Эксперимент проводили на базе лаборатории медицины критических состояний после одобрения локальным этическим комитетом по биомедицинской этике НИИ кардиологии Томского НИМЦ (утверждение № 230 от 28 июня 2022 г.).

В эксперименте участвовали бараны алтайской породы, которые находились в условиях конвенционального вивария, массой 30,58 ± 2,84 кг и в возрасте 1 года, п = 24. Все бараны были сопоставимы по полу, возрасту и весу в 4 группах. Рандомизация осуществлялась методом последовательно пронумерованных непрозрачных конвертов. Для чистоты эксперимента распределение терапии N0 было подготовлено независимым оператором (ассистентом-исследователем), не участвовавшим в исследовании. Участники эксперимента, аналитики данных, составители отчетов и протоколов были ослеплены. В результате все бараны были разделены на 4 группы по 6 животных: «ИК» и <^^N0»,

«ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+NO». В группах с NO доставку осуществляли в контур аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и в контур экстракорпоральной циркуляции с концентрацией 80 ppm. В группах без NO осуществляли стандартную методику проведения ИВЛ и ИК по протоколу, регламентированному текущими клиническими рекомендациями.

Методика проведения операции

Эксперимент во всех группах начинали с масочной индукции анестезии севофлураном. Далее для инфузи-онной терапии и индукции анестезии в асептических условиях выполняли катетеризацию большой подкожной вены задней конечности катетером 18 G. Перед вводной анестезией налаживали стандартный мониторинг: пульсоксиметрии и электрокардиограммы (ЭКГ). Вводную анестезию выполняли дробным введением 1% пропофола до появления признаков анестезии. На фоне спонтанного дыхания выполняли оротрахеальную интубацию эндотрахеальной трубкой № 6,5 с проводником, фиксировали трубку и начинали ИВЛ с помощью аппарата Puritan Bennett 760 (США). Баранам из групп «ИК+NO» и «ИК+ЦА+NO» доставку NO начинали сразу после интубации трахеи через контур аппарата ИВЛ с концентрацией 80 ppm. С целью поддержания анестезии выполняли инфузию пропофола 5 мг/кг/ч, с целью миорелаксации использовали пипекурония бромид 0,1 мг/кг. Далее налаживали расширенный мониторинг: ЭКГ, инвазивное измерение артериального давления, капнографию, пульсоксиметрию, диурез и термометрию с помощью мониторинговой системы Nihon Kohden Life Scope I BSM — 2301K (Nihon Kohden, Япония) с установлением термодатчика в пищевод, в группах с ЦА дополнительно устанавливали термодатчик в прямую кишку.

С целью инвазивного измерения артериального давления и забора крови для лабораторного анализа катетеризировали общую сонную артерию катетером 20 G. Для инфузионной терапии катетеризировали внутреннюю яремную вену двухпросветным катетером 7 F. Далее выполняли правостороннюю торакотомию по 4-му межреберью. ИК осуществляли с помощью аппарата искусственного кровообращения Maquet HL 20 (Maquet, Германия). Подключение аппарата искусственного кровообращения по схеме «аорта — верхняя полая вена — нижняя полая вена». Среднее АД (ср.АД) во время ИК поддерживали на уровне 50-70 мм рт. ст. В группах без ЦА ИК проводили в условиях нормотер-мии (36,0-36,6 °С). Двум группам с ЦА по достижении эзофагеальной температуры 30 °С выполняли окклюзию нисходящей аорты с сохранением перфузии верхней части тела и снижением перфузионного индекса до 1 л/ мин/м2 в течение 15 мин. После истечения 15 мин снимали зажим с нисходящей аорты, осуществляли реперфу-зию и согревание до 36,6 °С. Общее время ИК в 4 группах составило 90 мин. Для обеспечения гипокоагуляции

во время ИК использовали гепарин в дозе 3 мг/кг внутривенно с поддержанием уровня времени активированного свертывания > 450 с.

Через 1 ч после отлучения от ИК на фоне спонтанного кровообращения и хирургической стадии наркоза был выполнен забор ткани кишечника для морфологического и морфометрического исследования. Все бараны дошли до заключительного этапа без преждевременных летальных исходов и были гуманно выведены из эксперимента на фоне хирургической стадии наркоза.

Методика доставки оксида азота

Во время эксперимента для доставки и мониторинга Ы0/М02 использовали аппарат для терапии оксидом азота АИТ-Ш-01 (ТИАНОКС).

В группе «ИК+ЫО» доставку N0 начинали после интубации трахеи в контур аппарата ИВЛ, далее после начала ИК продолжали доставку в контур экстракорпоральной циркуляции в течение 90 мин, после отлучения от ИК и перевода на спонтанное кровообращение в течение 1 ч подачу продолжали вновь в контур аппарата ИВЛ с концентрацией 80 ррт.

В группе «ИК+ЦА+ЫО» доставку N0 начинали после интубации трахеи в контур аппарата ИВЛ, далее после начала ИК продолжали доставку в контур экстракорпоральной циркуляции до начала гипотермического ЦА. Во время ЦА (на протяжении 15 мин) доставку N0 прекращали. После завершения ЦА возобновляли доставку N0 в контур аппарата искусственного кровообращения (общая продолжительность ИК и ЦА составила 90 мин). Далее после отлучения от ИК и перевода на спонтанное кровообращение подачу N0 продолжали вновь в контур аппарата ИВЛ с концентрацией 80 ррт в течение 1 ч.

На протяжении всего периода эксперимента концентрация N0 в группах «^+N0» и «ИК+ЦА+N0» была 80 ррт. Максимально допустимой концентрацией вдыхаемого в группах «^+N0» и «ИК+ЦА+N0» считали 2 ррт.

Методика определения эффективности NO терапии и адекватности механической перфузии

Во время эксперимента для оценки эффективности терапии N0 и безопасности проведения эксперимента во всех группах на этапах до начала ИК, начала ИК, после отлучения от ИК оценивали: кислотно-основное состояние, газовый состав крови, гематокрит, концентрацию электролитов, лактата, глюкозы, гемоглобина, свободного гемоглобина, метгемоглобина.

Для оценки структурной организации мембран эритроцитов определяли показатели коэффициентов микровязкости и полярности мембран эритроцитов в области липид-липидных (КМЛЛК, КПЛЛК соответственно) и белок-липидных контактов (КМБЛК, КПБЛК соответственно). Во всех группах по окончании экспе-

с£

<

U <

и

с£

и О

< со

о

Л

<

I—

<

и

< л

IZ

<

О л

со

и л

ш I—

л л

I—

и

ш

со

cá <

U <

U

cá U

О

<

m

0

1

<

I—

<

и

< s

I

IZ

<

0

1 m S U I

ш I— I

s

S I I—

U

ш

m

римента проводили забор материала с последующим морфологическим исследованием ткани тонкой кишки животных для оценки выраженности ишемически-ре-перфузионного повреждения кишечника во время моделирования ИК и ЦА.

Методика определения коэффициентов микровязкости и полярности мембран эритроцитов

Для определения коэффициентов микровязкости и полярности мембран эритроцитов производили забор венозной крови на этапах до начала ИК и после отлучения от ИК.

Кровь набирали в вакутейнеры, содержащие напыленный на стенки гепарин лития (17 МЕ/мл). Образцы крови центрифугировали при 1500 об/мин в течение 10 мин. После удаления плазмы эритроцитарный осадок 3 раза отмывали охлажденным физиологическим раствором, каждый раз эритроциты осаждали при 1500 об/мин в течение 10 мин. Мембраны эритроцитов получали путем гипоосмотического гемолиза. Количество общего белка в суспензии теней эритроцитов определяли методом микро-Лоури в модификации Ohnishi S.T. с использованием реактивов фирмы Sigma. Для определения спектральных характеристик образец мембран эритроцитов разводили в 10 мМ трис-HCl буфере (рН = 7,4) до конечной концентрации белка 0,3 мг/мл.

Определяли спектральные характеристики взаимодействия мембран с флуоресцентным зондом пирен (Sigma) на спектрофлуориметре Cary Eclipse (Varían, США). К 2 мл суспензии мембран эритроцитов добавляли 20 мкл 10 мкМ спиртового раствора зонда пирен. Микровязкостные свойства мембран в области анну-лярных и общих липидов оценивали по степени эксиме-ризации пирена, вычисляя отношение интенсивности флуоресценции эксимеров и мономеров ( J470/J370) при длине волны возбуждающего света (^в) соответственно 285 и 340 нм. Полярность анализировали по отношению амплитуд вибрационных пиков эксимеров и мономеров ( J390/J370) при длинах волн возбуждающего света А.в = 285 и А.в = 340 нм.

Методика проведения морфологического и морфометрического исследования ткани тонкой кишки

Через 1 ч после отлучения от ИК осуществляли забор ткани тонкой кишки для последующего морфологического исследования, после чего на фоне хирургической стадии наркоза животных выводили из эксперимента. Для равномерной фиксации фрагмент тонкой кишки иссекали плоской формы размером 1-2 см на 3-5 мм. После забора материала его помещали в емкость с фиксатором — 10 % нейтральным формалином. Гистосрезы готовили на ротационном автоматическом микротоме (HM 355S Thermo Scientific, США) тол-

щиной 5-7 мкм. Депарафинированные гистологические срезы органов для оценки морфологической картины окрашивали по общепринятой методике гематоксилином и эозином для получения обзорных препаратов. Микропрепараты исследовали с помощью светового микроскопа Axioscope 40 (Zeiss, Германия). С помощью программы ImageJ 1.52 подсчитывали комплекс мор-фометрических показателей: высоту ворсинок тонкого кишечника, высоту энтероцитов ворсинок, а также количество интраэпителиальных лимфоцитов (ИЭЛ) на 100 эпителиальных клеток в ворсинке.

Статистический анализ

Статистический анализ полученных результатов выполняли в программе STATISTICA 12, версия 12.0.0.0. Проверка согласия с нормальным законом проводилась с помощью критерия Шапиро—Уилка. Использовали среднее значение (M) и стандартное отклонение (SD) при нормальном распределении или Me (Q25; Q75) при распределении, отличном от нормального. Для выявления статистически значимых различий количественных показателей в зависимых и независимых группах использовался критерий Стьюдента при нормальном распределении или iJ-тест Манна—Уитни и Т-критерий Уилкоксона при распределении, отличном от нормального. Все результаты статистического анализа считались статистически значимыми при уровне значимостир < 0,05.

Результаты исследования

Между группами экспериментальных животных «ИК» и «ИК+Ш», «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+Ш» была проанализирована динамика основных показателей го-меостаза и адекватности механической перфузии в организме животных. Был проведен анализ межгрупповых и внутригрупповых различий показателей на этапах эксперимента до начала ИК, в момент начала ИК и после отлучения от ИК. Данные представлены в табл. 1.

Во время эксперимента у животных во всех четырех группах показатели кислотно-основного состояния, газового состава крови, концентрации электролитов находились в референсных значениях и не различались между группами на всех этапах. Также в течение всего периода эксперимента на разных этапах происходило закономерное изменение показателей свободного гемоглобина, лактата, гемоглобина, гематокрита, а также системной гемодинамики. Данные показатели были в референсных значениях и не отличались на этапах между группами, что свидетельствует о стабильном состоянии гомеостаза, адекватности механической перфузии и безопасности процедуры доставки N0. Более того, концентрация лактата в группе «^^N0» на этапе начало ИК была статистически значимо ниже, чем в группе «ИК», р = 0,032 (см. табл. 1).

/ \

Таблица 1. Основные показатели гомеостаза на этапах эксперимента: до начала ИК, начало ИК, после отлучения от ИК в группах «ИК» и «ИК+NO», «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+NO», M ± SD

Table 1. The main variables of homeostasis at the stages of the experiment: before the initiation of CPB, at the beginning of CPB, after weaning from CPB in the "CPB" and "CPB+NO", "CPB+CA" and "CPB+CA+NO" groups, M ± SD

Основные показатели гомеостаза в группах «ИК» и «ИК+NO»

Показатели Этапы эксперимента Группа «ИК», n = 6 Группа «ИК+NO», n = 6 Р

fHb, г/л До начала ИК 6,50 ± 2,07 6,17 ± 2,79 0,819

Начало ИК 8,00 ± 3,69 7,67 ± 2,73 0,862

После отлучения от ИК 47,50 ± 6,44 49,50 ± 4,18 0,538

Лактат, ммоль/л До начала ИК 2,15 ± 0,58 1,52 ± 0,67 0,209

Начало ИК 3,30 ± 0,53 2,05 ± 0,72 0,032

После отлучения от ИК 5,97 ± 1,45 3,32 ± 2,08 0,082

Hb, г/л До начала ИК 98,50 ± 4,65 97,25 ± 8,84 0,811

Начало ИК 76,50 ± 6,13 78,75 ± 4,11 0,564

После отлучения от ИК 84,50 ± 5,45 94,25 ± 6,99 0,070

Ht, % До начала ИК 28,25 ± 1,71 27,75 ± 2,63 0,761

Начало ИК 20,50 ± 2,64 21,75 ± 1,71 0,457

После отлучения от ИК 22,50 ± 1,29 24,75 ± 2,06 0,113

ср.АД, мм рт. ст. До начала ИК 112,25 ± 8,26 110,50 ± 6,65 0,752

Начало ИК 58,25 ± 4,78 65,25 ± 5,25 0,096

После отлучения от ИК 82,50 ± 7,50 84,50 ± 5,32 0,678

Основные показатели гомеостаза в группах «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+NO»

Показатели Этапы эксперимента Группа «ИК+ЦА», n = 6 Группа «ИК+ЦА+NO», n = 6 Р

fHb, г/л До начала ИК 7,00 ± 2,09 5,83 ± 1,17 0,262

Начало ИК 7,17 ± 1,72 6,33 ± 1,63 0,409

После отлучения от ИК 44,50 ± 4,64 42,50 ± 4,46 0,464

Лактат, ммоль/л До начала ИК 1,47 ± 0,62 1,30 ± 0,48 0,674

Начало ИК 3,47 ± 1,07 3,35 ± 0,63 0,847

После отлучения от ИК 6,62 ± 0,94 5,37 ± 0,80 0,091

Hb, г/л До начала ИК 97,25 ± 8,30 96,25 ± 5,90 0,851

Начало ИК 76,50 ± 8,58 82,75 ± 9,74 0,372

После отлучения от ИК 88,75 ± 5,96 92,00 ± 5,35 0,448

Ht, % До начала ИК 27,00 ± 2,58 27,00 ± 2,45 1,000

Начало ИК 19,50 ± 1,73 21,00 ± 2,44 0,355

После отлучения от ИК 23,75 ± 2,50 25,00 ± 1,82 0,450

ср.АД, мм рт. ст. До начала ИК 108,50 ± 11,15 113,00 ± 10,73 0,582

Начало ИК 59,00 ± 7,74 58,75 ± 6,23 0,961

После отлучения от ИК 82,75 ± 10,93 85,25 ± 9,42 0,740

fHb — свободный гемоглобин; Hb — гемоглобин; Ht — гематокрит; ИК — искусственное кровообращение; ср.АД — среднее артериальное давление; ЦА — циркуляторный арест. fHb — free hemoglobin; Hb — hemoglobin; Ht — hematocrit; ИК — cardiopulmonary bypass; ср.АД — mean arterial pressure; ЦА — circulatory arrest.

В табл. 2 представлены данные динамики показателей КМЛЛК, КПЛЛК, КМБЛК; КПБЛК мембран эри-

троцитов в четырех группах на этапах до начала ИК и после отлучения от ИК.

Таблица 2. Показатели коэффициента микровязкости и полярности мембран эритроцитов на этапах наблюдения: до начала ИК и после отлучения от ИК в группах «ИК» и «ИК+NO», «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+NO», Me (25; 75)

Table 2. Coefficient of microviscosity and polarity of erythrocyte membranes at stages of observation before the initiation of CPB and after weaning from CPB in the "CPB", "CPB+NO", "CPB+CA" and "CPB+CA+NO" groups, Me (25; 75)

Коэффициент микровязкости и полярности мембран эритроцитов на этапах наблюдения в группах «ИК» и «ИК+NO»

Показатели Этапы эксперимента Группа «ИК», n = 6 Р (между этапами до начала и после отлучения от ИК) Группа «ИК+NO», n = 6 Р (между этапами до начала и после отлучения от ИК) Р (между группами)

КМЛЛК До начала ИК 0,29 (0,19; 0,34) 0,753 0,26 (0,14; 0,38) 0,753 0,689

После отлучения от ИК 0,24 (0,19; 0,39) 0,25 (0,25; 0,26) 0,810

КМБЛК До начала ИК 0,38 (0,33; 0,49) 0,028 0,41 (0,39; 0,43) 0,753 0,810

После отлучения от ИК 0,16 (0,15; 0,22) 0,38 (0,25; 0,46) 0,013

КПЛЛК До начала ИК 1,05 (1,04; 1,05) 0,753 1,03 (1,03; 1,04) 0,600 0,066

После отлучения от ИК 1,05 (1,04; 1,06) 1,04 (1,04; 1,06) 0,810

КПБЛК До начала ИК 5,08 (4,32; 5,91) 0,046 5,01 (4,77; 5,85) 0,753 0,936

После отлучения от ИК 3,17 (3,09; 4,12) 4,89 (4,77; 5,16) 0,005

Коэффициент микровязкости и полярности мембран эритроцитов на этапах наблюдения в группах «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+NO»

Показатели Этапы эксперимента Группа «ИК+ЦА», n = 6 Р (между этапами до начала и после отлучения от ИК) Группа «ИК+ЦА+NO», n = 6 Р (между этапами до начала и после отлучения от ИК) Р (между группами)

КМЛЛК До начала ИК 0,31 (0,22; 0,35) 0,683 0,30 (0,28; 0,37) 0,221 0,936

После отлучения от ИК 0,26 (0,24; 0,33) 0,26 (0,25; 0,27) 0,810

КМБЛК До начала ИК 0,40 (0,34; 0,45) 0,040 0,40 (0,31; 0,42) 0,683 0,810

После отлучения от ИК 0,25 (0,23; 0,27) 0,39 (0,35; 0,43) 0,020

КПЛЛК До начала ИК 1,04 (1,03; 1,01) 0,682 1,03 (1,03; 1,07) 0,683 0,810

После отлучения от ИК 1,05 (1,04; 1,06) 1,04 (1,04; 1,06) 0,689

КПБЛК До начала ИК 4,50 (3,77; 5,73) 0,041 4,34 (3,86; 5,53) 0,220 0,810

После отлучения от ИК 3,02 (2,36; 3,27) 4,50 (4,02; 5,16) 0,005

ИК — искусственное кровообращение; КМБЛК — коэффициент микровязкости белок-липидных контактов; КМЛЛК — коэффициент микровязкости липид-липидных контактов; КПБЛК — коэффициентов полярности белок-липидных контактов; КПЛЛК — коэффициент полярности липид-липидных контактов; ЦА — циркуляторный арест. Полужирным выделены значения p < 0,05. ИК — cardiopulmonary bypass; КМБЛК — coefficient of microviscosity in the areas of protein-lipid interactions; КМЛЛК — coefficient of microviscosity in the areas of lipid-lipid interactions; КПБЛК — coefficient of polarity in the areas of protein-lipid interactions; КПЛЛК — coefficient of polarity in the areas of lipid-lipid interactions; ЦА — circulatory arrest. Values of p < 0.05 marked in semi-bold.

Показатели КМЛЛК и КПЛЛК не имели статистически значимых различий на этапах до начала ИК и после отлучения от ИК как внутри групп, так и между группами.

При анализе показателя КМБЛК в группе «ИК» на этапе после отлучения от ИК было выявлено снижение этого показателя от исходного значения, р = 0,028. В группе «^^N0» не отмечено изменений в показателях КМБЛК на этапах эксперимента.

При анализе показателя КПБЛК в группе «ИК» на этапе после отлучения от ИК было выявлено снижение этого показателя от исходного значения, р = 0,046. В группе «^^N0» не отмечено изменений уровня КПБЛК на этапах эксперимента.

Отмечено снижение КМБЛК в сравнении с исходными значениями в группе «ИК+ЦА» на этапе после отлучения от ИК, р = 0,04. В группе «ИК+ЦА+N0» не выявлено изменений в показателе КМБЛК.

Отмечено снижение КПБЛК в сравнении с исходными значениями в группе «ИК+ЦА» на этапе после отлучения от ИК, р = 0,041. В группе «ИК+ЦА+N0» не выявлено изменений в показателях КПБЛК на этапах эксперимента.

При микроскопической оценке структуры стенки тонкой кишки у экспериментальных животных в группах

«ИК» и «ИК+ЦА» были найдены признаки повреждения клеточных структур.

В группе «ИК» выражен общий отек всех оболочек тонкой кишки. Выраженная гиперемия капилляров кишечных ворсинок, подслизистых и межмышечных нервных сплетений, венозное полнокровие сосудов подсли-зистой оболочки (рис. 1, А).

В группе «^^N0» все оболочки тонкой кишки имеют обычный вид. Центральный лимфатический капилляр кишечных ворсинок во всех отделах кишки расширен в верхней трети, из-за чего сами кишечные ворсинки имеют булавообразный вид. Заметна умеренная гиперемия сосудов подслизистой оболочки (рис. 1, Б).

В группе «ИК+ЦА» просвет тонкой кишки заполнен слущенными эпителиоцитами и единичными круглоя-дерными клетками. Кишечные ворсинки некротизиро-ваны, кишечные крипты сохранны, инфильтрированы круглоядерными клетками. Выражен общий отек всех оболочек тонкой кишки (рис. 2, А).

В группе «ИК+ЦА+N0» отмечается умеренная гиперемия сосудов подслизистой оболочки. Кишечные ворсинки некротизированы, кишечные крипты сохранны, инфильтрированы круглоядерными клетками. Выражен общий отек всех оболочек тонкой кишки (рис. 2, Б).

r\J

о

С£

<

U <

U

с£

U

О

< со

о

Л

<

I—

<

и

< л

IZ

<

О л

со

и л

ш I—

л л

I—

и

ш

со

Таблица 3. Показатели морфометрических данных биоптатов тонкого кишечника через 1 ч после отлучения от ИК в группах «ИК» и «ИК+ЫО», «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+ЫО», Ме (25; 75)

Table 3. Morphometric analyses of small intestinal biopsies 1 hour after weaning from CPB in the "CPB" and "CPB+CA" and "CPB+CA+NO", "CPB" and "CPB+CA" groups, Me (25; 75) "CPB+NO",

Морфометрические данные биоптатов тонкого кишечника в группах «ИК» и «ИК+NO»

Показатели Группа «ИК», п = 6 Группа «ИК+NO», n = 6 P

Высота ворсинок, мкм 364,71 (343,78; 395,38) 381,39 (356,64; 399,77) 0,304

Высота энтероцитов, мкм 26,84 (24,40; 29,18) 28,47 (26,79; 31,09) 0,018

Количество ИЭЛ на 100 эпителиальных клеток 18,50 (14,00; 23,00) 16,50 (14,00; 20,00) 0,119

Морфометрические данные биоптатов тонкого кишечника в группах «ИК+ЦА» и «ИК+ЦА+NO»

Показатели Группа «ИК+ЦА», n = 6 Группа «ИК+ЦА+NO», n = 6 P

Высота ворсинок, мкм 311,62 (261,13; 340,77) 347,16 (300,50; 366,05) 0,011

Высота энтероцитов, мкм 23,43 (18,19; 26,05) 26,47 (24,09; 30,28) 0,000

Количество ИЭЛ на 100 эпителиальных клеток 30,50 (25,00; 35,00) 23 (18,00; 27,00) 0,000

Морфометрические данные биоптатов тонкого кишечника в группах «ИК» и «ИК+ЦА»

Показатели Группа «ИК», п = 6 Группа «ИК+ЦА», n = 6 P

Высота ворсинок, мкм 364,71 (343,78; 395,38) 311,62 (261,13; 340,77) 0,000

Высота энтероцитов, мкм 26,84 (24,40; 29,18) 23,43 (18,19; 26,05) 0,001

Количество ИЭЛ на 100 эпителиальных клеток 18,50 (14,00; 23,00) 30,50 (25,00; 35,00) 0,000

ИК — искусственное кровообращение; ИЭЛ — интраэпителиальные лимфоциты; ЦА — циркуляторный арест. Полужирным выделены значения p < 0,05. ИК — cardiopulmonary bypass; ИЭЛ — intraepithelial lymphocytes; ЦА — circulatory arrest. Values of p < 0.05 marked in semi-bold.

Таким образом, выявлено, что в группах «^^N0», «ИК+ЦА+N0» признаки гипоперфузионного повреждения кишечника менее выражены, чем в группах «ИК», «ИК+ЦА».

Результаты микроскопии стенки тонкой кишки подтверждаются проведенным морфометрическим анализом данных биоптатов тонкой кишки у экспериментальных животных (табл. 3).

Высота ворсинок в группе «ИК+ЦА» была меньше, чем в группе «ИК+ЦА+^», р = 0,011.

Высота энтероцитов в группах «ИК» и «ИК+ЦА» была меньше, чем в группах «^^N0» и «ИК+ЦА+^», р = 0,018, р = 0,0005 соответственно.

Количество ИЭЛ на 100 эпителиальных клеток в группе «ИК+ЦА» было больше, чем в группе «ИК+ЦА+Ш», р = 0,0001.

Также было отмечено, что в группе «ИК+ЦА» признаки повреждения клеточных структур биоптата тонкого кишечника были статистически значимо больше, чем в группе «ИК».

Высота ворсинок в группе «ИК+ЦА» была меньше, т чем в группе «ИК»,р < 0,001.

Высота энтероцитов в группе «ИК+ЦА» была мень-о ше, чем в группе «ИК», р = 0,001.

со

и Рис. 1. Гистологические картины фрагментов тонкой кишки

ш (х200, х50), окраска гематоксилином и эозином в груп-

| пах: А — «ИК»; Б — «ИК+NO»

^

s Fig. 1. Histological images of the small intestine fragments (x200,

¡-j x50), hematoxylin and eosin staining: А — in the "CPB"

S group; Б — in the "CPB+NO" group

Количество ИЭЛ на 100 эпителиальных клеток в группе «ИК+ЦА» было больше, чем в группе «ИК», р < 0,001.

Обсуждение

В нашем исследовании мы оценивали влияние экзогенного N0 на выраженность ишемически-реперфу-зионного повреждения кишечника при моделировании ИК и ИК+ЦА. На сегодняшний день N0 используют не только в качестве терапии легочной гипертензии, но также активно внедряют в кардиохирургическую практику с целью защиты почек и сердца [8-10]. В литературе имеются данные о том, что доставка N0 в контур ИК у детей сопровождается кардиопротективным действием, заключающимся в значимом снижении в послеоперационном периоде уровней тропонина I и натрийуретического пептида типа В. В работах других авторов подобный кардиопротективный эффект был подтвержден на взрослой популяции. Согласно работам других авторов, применение N0 способно снижать высвобождение маркеров повреждения миокарда и противодействовать субклинической дисфункции ле-

Рис. 2. Гистологические картины фрагментов тонкой кишки (х200, х100, х50), окраска гематоксилином и эозином в группах: А — «ИК+ЦА»; Б — «ИК+ЦА+NO»

Fig. 2. Histological images of the small intestine fragments (x200, x100, x50), hematoxylin and eosin staining: А — in the "CPB+CA" group; Б — in the "CPB+CA+NO" group

вого желудочка во время и сразу после ИК. Таким образом, защита органов может быть опосредована за счет противовоспалительных свойств N0 [11, 12]. В нашей работе мы сделали шаг в сторону защиты кишечника от последствий воздействия медиаторов воспаления, которые высвобождаются при ишемии-реперфузии. Так, ишемически-реперфузионные повреждения, приводящие к развитию эндотелиальной дисфункции, снижению продукции N0, повреждению эндотелия с последующим нарушением регуляции сосудистого тонуса, а также длительной вазоконстрикцией, вну-трисосудистой активацией лейкоцитов и тромбоцитов, приводят не только к повреждению миокарда, но и других органов, в частности кишечника. Именно кишечник является одним из самых уязвимых органов во время ги-поперфузии и ишемии-реперфузии. Важно понимание комплексного подхода при защите органов. В недавней работе была продемонстрирована связь доставляемого N0 в контур ИК с улучшением тканевого метаболизма, снижением уровня лактата и повышением уровня АТФ в тканях миокарда, легких и почек [10, 13]. Наше исследование должно поспособствовать расширению знаний в области влияния N0 на другие органы при различных стресс-факторах, а также показать важность взаимодействия системы эритроцит-кишечник.

В кардиохирургии такие факторы, как ИК, ЦА, гипотермия, низкий сердечный выброс, длительная потребность в вазопрессорной поддержке, продленное ИВЛ с потребностью в миорелаксации, провоцируют и/или усиливают осложнения, связанные с ишемией-репер-фузией, гемолизом и гипоперфузией органов. Как уже отмечалось ранее, интестинальная гипоперфузия считается инициатором полиорганной дисфункции. Она приводит к ишемии интестинальных ворсинок и нарушению барьерной функции слизистой оболочки, в результате в системный кровоток попадают бактерии и эндотоксины [14, 15]. В результате транслокации в системный кровоток и/или во внекишечные стерильные органы возникает серьезный риск септического шока, синдрома системного воспалительного ответа и последующей полиорганной недостаточности. Как известно, эпителий кишечника — это физиологический барьер, предотвращающий микробную инвазию, а также это модулятор иммунного ответа [14-16]. N0 способен положительно влиять на микроциркуляцию, а также в физиологических условиях он выступает в роли эндогенного медиатора, который участвует в модуляции восстановления целостности слизистой оболочки и тканей [1, 17]. На животных моделях кишечной ишемии-реперфузии, геморрагического шока уже была доказана связь между транслокацией бактерий кишечника и развитием сепсиса [14, 16]. В нашем эксперименте мы смогли продемонстрировать, что во время ИК и ЦА действительно возникают значительная ишемия и повреждение тонкой кишки, в результате чего повреждаются ворсинки и энтероциты, а также значительно увеличено, особенно в группах с ЦА, коли-

чество ИЭЛ, которые защищают слизистую от бактерий и вирусов. В норме эти клетки не превышают более 10 ИЭЛ на 100 эпителиальных клеток в ворсинке, а при воспалении стенки кишки возникает выраженное увеличение их числа. ИЭЛ при воспалительных процессах и повреждении слизистой становятся аутореактивными цитотоксическими лимфоцитами, которые секретиру-ют воспалительные молекулы. Под действием воспалительных медиаторов ворсинки уплощаются, происходит уплощение и вакуолизация энтероцитов, возникает гиперплазия крипт с выраженными митозами в криптах. При более длительном повреждении ворсинки погибают, и слизистая утрачивает способность нормального пристеночного пищеварения, нарушается всасывание веществ, может развиваться вторичная лактозная и ферментативная недостаточность. В нашем эксперименте было установлено, что более мощное повреждение клеточных структур происходило в группах с ЦА по сравнению с группой ИК. Это доказывает, что во время ЦА кишечник в отсутствие дистальной перфузии подвержен более агрессивному воздействию и нуждается в большей защите. Также мы продемонстрировали, что в группах с N0 повреждение ворсинок, энтероцитов и увеличение ИЭЛ в ткани кишечника были значительно меньше. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что экзогенный N0 во время ИК, а особенно при ЦА оказывает положительное влияние на структурно-клеточное состояние ткани и слизистой кишечника. При этом полнокровие и расширенные сосуды ворсинок тонкого кишечника лишь подтверждают эффект оксида азота как вазодилататора и вещества, которое участвует в регуляции кровотока спланхнической системы.

Для того чтобы выявить возможные субклеточные механизмы влияния N0, мы оценивали показатели полярности и микровязкости мембран эритроцитов, которые характеризуют способность деформироваться. Деформируемость эритроцита — это его способность проходить через узкие капилляры микроциркулятор-ного русла, обеспечивая тем самым нормальное кровообращение и улучшение доставки газов к тканям [18, 19]. Деформируемость зависит от формы клетки, вязкости цитоплазмы и механических свойств мембраны. Мембрана эритроцита, как и любой другой клетки, представляет собой липидный бислой с асимметрично встроенными белками. Липидный бислой и цитоскелет эритроцитов оказывают влияние на механические свойства мембран, а вязкость и эластичность — на физические свойства скелета мембраны. Липиды мембраны обеспечивают проницаемость и нормальное функционирование всех структур за счет регуляции подвижности и активности интегральных белков. Катаболизм липидов мембран не ферментативный, поэтому повреждение и разрушение липидов происходят в реакциях перекис-ного окисления липидов [20]. Именно повышенное образование активных форм кислорода при превышении порога детоксицирующего защитного эффекта приво-

<

и <

и

и О

< со

о

Л

<

I—

<

и

< л

с

<

О л

со ^

и л

ш I—

л л

I—

и

ш

со

дит к запуску непрекращающегося перекисного окисления липидов. Этот процесс может запускаться, в том числе ИК и гипотермическим ЦА, повреждая клетку. Активные формы кислорода проникают в толщу гидрофобного липидного слоя мембраны эритроцита и вступают в реакцию с полиненасыщенными жирными кислотами, образуя липидные радикалы, которые вступают в реакцию с растворенным в среде молекулярным кислородом с образованием радикала липоперекиси. При повреждении антиоксидантной системы во время ишемии-реперфузии радикалы продолжают образовываться, усугубляя перекисное окисление липидов. В результате происходит деструкция липидного бислоя, повышается его микровязкость, сокращается площадь белок-липидных контактов, изменяются мембранная

проницаемость и поверхностный заряд, нарушается механическое и функциональное состояние мембраны эритроцита [19, 20]. Повреждение липидно-белкового компонента мембраны приводит к нарушению деформируемости эритроцитов, снижению их способности проникать в мелкие капилляры и осуществлять диффузию газов и, как следствие, к тканевой гипоксии [18, 20]. Так как неполярные вещества способны проникать сквозь мембрану эритроцита, N0 легко проникает сквозь мембрану и за счет диффузии покидает ее. Возможно, N0 в условиях усиленного окислительного стресса, спровоцированного ишемией-реперфузией, может предотвращать активное образование активных форм кислорода и перекисного окисления липидов, снижая повреждение мембранных структур свободными радикалами [20, 21].

[NO-] [H2O2-] [ONOO-]---^^ [OH-]

с£

<

и <

и

с£

и О

< со

о

Л

<

I—

<

и

< л

Нарушение системы клетка-микроциркуляция

I

Органная дисфункция

Органопротективный фенотип

IZ

<

О л

со и

Л

ш I— Л

Л I—

и

ш СО

Рис. 3. Схема влияния оксида азота на структурную организацию мембраны эритроцита

DF — the damaging factor (повреждающий фактор); NO — экзогенный оксид азота; SLIP — обозначение, митохондрия находится в гибернации и не высвобождает большой пул АФК; АФК — активные формы кислорода; ПОЛ — перекисное окисление липидов; 1 — митохондрия; 2 — кровеносный сосуд; 3 — эритроцит; 4 — мембрана эритроцита, с внешней и внутренней средой, в которых находятся разные структуры, одни из которых это липиды, а другие белки и каждые из них образуют контакты липид-липид-ные и белок-липидные; 5 — белки мембраны; 6 — повреждение контактов, за счет радикалов активных форм кислорода, которые активно высвобождаются при повреждающем факторе, с последующем неконтролируемом запуске ПОЛ; 7 — деформированные эритроциты.

Fig. 3. Experimental design of the effect of nitric oxide on the structural organization of erythrocyte membranes

DF — the damaging factor; NO — exogenous nitric oxide; SLIP — mitochondrial hibernation, a large ROS pool is not released; АФК — reactive oxygen species (ROS); ПОЛ — lipid peroxidation (LPO); 1 — mitochondria; 2 — blood vessel; 3 — erythrocyte; 4 — erythrocyte membrane with the external and internal leaflets of a different composition, consisting of lipids and proteins, which form lipid-lipid and protein-lipid interactions; 5 — membrane proteins; 6 — damage to lipid-lipid and protein-lipid interactions due to free radicals of reactive oxygen species, which are actively released at the damaging factor, with subsequent uncontrolled LPO; 7 — deformed erythrocytes.

Механизм влияния N0 на мембрану эритроцита представлен на рис. 3.

В нашем эксперименте мы продемонстрировали, что во время ИК и ЦА деформируемость эритроцитов ухудшается, что, возможно, является одной из причин выраженных ишемически-реперфузионных повреждений кишечника у животных в нашем эксперименте. Напротив, в группах с N0 эритроциты практически не подверглись структурным изменениям, что также, возможно, оказало положительное влияние на гистологическую картину ткани кишечника. Полученные нами данные также согласуются с исследованием Ме1ек Вог-КиеикаГау еГ а1., где было показано, что N0 является важным фактором механического поведения эритроцитов и выполняет регулирующую роль в нормальной деформируемости эритроцитов, улучшая перфузию органов [21, 22]. Ценность этого исследования заключается в закладывании фундамента для последующих работ, расширения области применения N0. В последнем метаанализе говорится о вариации механизмов реализации действия N0 на организм в зависимости от концентрации. Дозы менее 20 ррт достаточно для улучшения оксигенации, а более высокие дозы необходимы для снижения давления в легочных артериях, ингиби-рования агрегации тромбоцитов и улучшения защиты органов, что в конечном итоге приводит к улучшению клинических исходов [17]. Кроме того, применение пе-риоперационной доставки N0, согласно метаанализу, значимо снижает частоту возникновения правожелу-дочковой недостаточности и развития острого почечного повреждения у взрослых кардиохирургических пациентов. В нашем исследовании мы смогли доказать, что именно в концентрации 80 ррт интраоперационная доставка N0 способна уменьшить повреждающее действие ИК и ЦА на ткань кишечника, а также способна нормализовать структурную организацию мембран эритроцитов.

Заключение

Проведение искусственного кровообращения и цир-куляторного ареста в присутствии оксида азота сопровождается уменьшением морфологических признаков повреждения в клетках кишечника, а также положительно влияет на структурную организацию мембран эритро-

цитов, нормализуя их способность к деформируемости в условиях искусственного кровообращения и циркуля-торного ареста.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Disclosure. The authors declare that they have no competing interests.

Вклад авторов. Все авторы в равной степени участвовали в разработке концепции статьи, получении и анализе фактических данных, написании и редактировании текста статьи, проверке и утверждении текста статьи.

Author contribution. All authors according to the ICMJE criteria participated in the development of the concept of the article, obtaining and analyzing factual data, writing and editing the text of the article, checking and approving the text of the article.

Этическое утверждение. Исследование одобрил локальный этический комитет по биомедицинской этике НИИ кардиологии Томского НИМЦ (протокол № 230 от 28.06.2022).

Ethics approval. The study was approved by biomedical ethics committee of Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center (protocol No. 230, dated

28 June, 2022).

Информация о финансировании. Данное исследование было выполнено в рамках государственного задания (тема № 122123000017-3) под названием «Защита органов оксидом азота в сердечно-сосудистой хирургии: технологическая поддержка (устройства синтеза и доставки), механизмы реализации защитных эффектов и влияние на клинические исходы».

Funding source. This research was performed in the framework of the state assignment (theme No. 122123000017-3) entitled "Organ protection with nitric oxide in cardiovascular surgery: technological support (synthesis and delivery devices), mechanisms for implementing the protective effects and impact on clinical outcomes".

Декларация о наличии данных. Данные, подтверждающие выводы этого исследования, находятся в открытом доступе в репозитории Mendeley Data, V1, https://doi.org/10.17632/zb7r7vgdkk.1

Data Availability Statement. The data, the expected results, are publicly available at repository Mendeley Data, V1, https://doi.org/10.17632/zb7r7vgdkk.1

C£

<

U <

и

с£

и О

< со

о

Л

<

I—

<

и

< л

IZ

<

ORCID авторов:

Чурилина Е.А. — 0000-0003-3562-9979 Подоксенов Ю.К. — 0000-0002-8939-2340 Каменщиков Н.О. — 0000-0003-4289-4439 Серебрякова О.Н. — 0000-0002-2924-0724 Суходоло И.В. — 0000-0001-9848-2068

Афанасьев С.А. — 0000-0001-6066-3998 Реброва Т.Ю. — 0000-0003-3667-9599 Корепанов В.А. — 0000-0002-2818-1419 Козлов Б.Н. — 0000-0002-0217-7737

О л

со и

Л

ш I— Л

Л I—

и

ш СО

Литература/References

сс

[1] Wang Y.H. Current progress of research on intestinal bacterial translocation. Microb Pathog. 2021; 152: 104652. DOI: 10.1016/j.micpath.2020.104652

[2] Dohle D.S., BestendonkC., Petrat F., et al. Serum markers for early detection of patients with mesenteric ischemia after cardiac surgery. Innov Surg Sci. 2018: 30(4): 277-83. DOI: 10.1515/iss-2018-0035

[3] LanasA. Role of nitric oxide in the gastrointestinal tract. Arthritis Res Ther. 2008; 10(Suppl 2): S4. DOI: 10.1186/ar2465

[4] LoBue A., Heuser S.K., Lindemann M., et al. Red blood cell endothelial nitric oxide synthase: A major player in regulating cardiovascular health. Br J Pharmacol. 2023. DOI: 10.1111/bph.16230

[5] Leo F., Suvorava T., HeuserS.K., et al. Red Blood Cell and Endothelial eNOS Independently Regulate Circulating Nitric Oxide Metabolites and Blood Pressure. Circulation. 2021; 144(11): 870-89. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.120.049606

[6] Olia S.E., Maul T.M., AntakiJ.F., Kameneva M.V. Mechanical blood trauma in assisted circulation: sublethal RBC damage preceding hemolysis. Int J Artif Organs. 2016; 39(4): 150-9. DOI: 10.5301/ijao.5000478

[7] Vermeulen Windsant I.C., de Wit N.C., Sertorio J.T., et al. Hemolysis during cardiac surgery is associated with increased intravascular nitric oxide consumption and perioperative kidney and intestinal tissue damage. Front Physiol. 2014; 5: 340. DOI: 10.3389/fphys.2014.00340

[8] 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): 1393-403.e9. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2020.03.182

[9] KamenshchikovN.O., Mandel I.A., Podoksenov Y.K., et al. Nitric oxide provides myocardial protection when added to the cardiopulmonary bypass circuit during cardiac surgery: Randomized trial. J Thorac Cardiovasc Surg. 2019; 157(6): 2328-36.e1. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2018.08.117

[10] Те М.А., Каменщиков Н.О., Подоксенов Ю.К. и др. Влияние донации оксида азота на выраженность митохондриальной дисфункции почечной ткани при моделировании искусственного кровообращения: экспериментальное исследование. Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова. 2023; 4: 176-84. DOI: 10.21320/1818-474X-2023-4-176-184 [Tyo M.A., Kamenshchikov N.O., Podoksenov Yu.K., et al. The effect of nitric oxide donation on the severity of mitochondrial disfunction to the renal tissue in cardiopulmonary bypass simulation: an experimental study. Annals of Critical Care. 2023; 4: 176-84. DOI: 10.21320/1818-474X-2023-4-176-184 (In Russ)]

[11] Gianetti J., Del Sarto P., Bevilacqua S., et al. 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. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2002.08.001

¿5 [12] KamenshchikovN.O., Duong N., Berra L. Nitric Oxide in Cardiac Surgery: A Review Article. Biomedicines. 2023; 11(4): 1085.

< DOI: 10.3390/biomedicines11041085

p [13] Kamenshchikov N.O., Diakova M.L., Podoksenov Y.K., et al. Potential Mechanisms for Organoprotective Effects of Exogenous Nitric Oxide in an g Experimental Study. Biomedicines. 2024; 12(4): 719. DOI 10.3390/biomedicines12040719

[14] LiX.Y., He C., Zhu Y., LuN.H. Role of gut microbiota on intestinal barrier function in acute pancreatitis. World J Gastroenterol. 2020; 26(18): 2187-^ 93. DOI: 10.3748/wjg.v26.i18.2187

[15] YuL.C., WangJ.T., WeiS.C., NiY.H. Host-microbial interactions and regulation of intestinal epithelial barrier function: From physiology to pathology. I; World J Gastrointest Pathophysiol. 2012; 3(1): 27-43. DOI: 10.4291/wjgp.v3.i1.27

[16] Leaphart C.L., Tepas J.J. 3rd. The gut is a motor of organ system dysfunction. Surgery. 2007; 141(5): 563-9. DOI: 10.1016/j.surg.2007.01.021

m [17] Yan Y., KamenshchikovN., ZhengZ., LeiC. Inhaled nitric oxide and postoperative outcomes in cardiac surgery with cardiopulmonary bypass: A sys-§ tematic review and meta-analysis. Nitric Oxide. 2024; 146: 64-74. DOI: 10.1016/j.niox.2024.03.004

i [18] Mahdi A., Cortese-Krott M.M., Kelm M., et al. Novel perspectives on redox signaling in red blood cells and platelets in cardiovascular disease. Free Radic

Biol Med. 2021; 168: 95-109. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2021.03.020 ^ [19] KobayashiJ., Ohtake K., Murata I., Sonoda K. Nitric oxide bioavailability for red blood cell deformability in the microcirculation: A review of recent

progress. Nitric Oxide. 2022; 129: 25-29. DOI: 10.1016/j.niox.2022.09.004 x [20] Porro B., Conte E., Zaninoni A., et al. Red Blood Cell Morphodynamics: A New Potential Marker in High-Risk Patients. Front Physiol. 2021; 11: 603633. Z DOI: 10.3389/fphys.2020.603633

^ [21] Diederich L., Suvorava T., Sansone R., et al. On the effects of reactive oxygen species and nitric oxide on red blood cell deformability. Front Physiol. S 2018; 9: 332. DOI: 10.3389/fphys.2018.00332

< [22] Bor-Kucukatay M., Wenby R.B., Meiselman H.J., Baskurt O.K. Effects of nitric oxide on red blood cell deformability. Am J Physiol Heart Circ Physiol.

2003; 284(5): H1577-84. DOI: 10.1152/ajpheart.00665.2002

О л

CD

S и л

ш I—

л

S Л I—

и

Ш

CO