CC BY
81
© А. Н. Дружина
УДК 616. 127- 089. 168: 617- 089. 5 А. Н. Дружина
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ КРОВИ НА ИММУННЫЙ ОТВЕТ ОРГАНИЗМА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У ДЕТЕЙ
Национальная медицинская академия последипломного образования
имени П. Л. Шупика (г. Киев)
Киевская городская клиническая больница «Киевский городской центр сердца» (г. Киев)
Работа выполнена в соответствии с основными направлениями научно-исследовательской работы кафедры анестезиологии и интенсивной терапии НМАПО имени П. Л. Шупика: «Изучение ведущих клинико-физиологических нарушений у больных, находящихся в критических состояниях, обусловленных травмой, инфекцией и интоксикацией, с разработкой оптимальных технологий интенсивной терапии и анестезиологического обеспечения», № гос. регистрации 010811000170.
Вступление. Не смотря на развитие техники и создание современных биосовместимых технологий, детский организм остается крайне восприимчивым к отрицательным воздействиям экстракорпорального кровообращения [1,4]. До настоящего времени существует ряд нерешенных вопросов, касающихся осложнений при проведении искусственного кровообращения (ИК) у детей и их коррекции в ближайшем послеоперационном периоде [3].
Одной из наиболее важных причин отрицательного воздействия ИК на организм детей и новорожденных является активация каскада воспалительных реакций и развитие синдрома системного воспалительного ответа (ССВО). Это обусловлено достаточно большой площадью контакта с неэндо-телизированной поверхностью экстракорпорального контура и отсутствием полной биосовместимости его материалов с кровью ребенка [1].
Биосовместимостью считается свойство чужеродного материала не вызывать патологических реакций при контакте с кровью человека. Причем, ССВО гораздо более выражен у детей младшего возраста, чем у детей более старшего возраста и взрослых, что связано с возрастными анатомо-фи-зиологическими особенностями данной возрастной группы [2].
Естественно, при проведении ИК достигнуть абсолютной биосовместимости материалов невозможно. Когда кровь вступает в контакт с неэндоте-лизированной поверхностью в первую очередь происходят качественные и количественные изменения определенных белковых структур, таких как инте-грины, иммуноглобулины, воспалительные и другие медиаторы, что является патофизиологической основой развития цепи различных патологических реакций. Активируются ферментативные процессы, свертывающая система, система комплемента, нейтрофиллы и тромбоциты, запускается воспалительный каскад с появлением в русле большого
количества вазоактивных медиаторов, нарушается равновесие гомеостаза [1,4].
Контакт крови с поверхностью экстракорпорального контура запускает механизм выброса многочисленных медиаторов воспаления и цитокинов, таких как фактор некроза опухоли (ФНО), интерлейкины (11_), лейкоцитарная эластаза, коллагеназа, желатиназа, катепсин О, свободные радикалы кислорода, анафилотоксины СЗа, С5а и многие другие [1].
Синдром системного воспалительного ответа ассоциируется с распространенным эндотелиальным повреждением, сопровождающимся повышением проницаемости капилляров. Эндотелий микрососудистого русла, и особенно эндотелиальные клетки венозного конца капилляра не остаются безучастными к началу воспалительного процесса, и с появлением в циркуляции воспалительных цитокинов (в частности ФНО, 1_-1Ь, 1_-6, 1_-8) резко увеличивают экспрессию на своей поверхности фагоцитов, активированных Сй11Ь/С018 [1,2,3].
Таким образом, как при любом воспалении запускается мультифакторная реакция с выбросом плазменных (циркулирующих) медиаторов, представленных каликреин-кининовой системой, системой комплемента и системой свертывания крови и клеточных (локальных) медиаторов, связанных с лаброцитами, тромбоцитами, базофилами, лейкоцитами, макрофагами, лимфоцитами [1].
Морфологически выделены четыре вида изменений эндотелиальных клеток, которые приводят к усилению проницаемости сосудов, отеку и нарушению функции органов: 1) сокращение эндотелиальных клеток; 2) реорганизация цитоскелета с увеличением эндотелиальных щелей; 3) повреждение эндотелия с ретракцией, лизисом, отслойкой; 4) отслойка эндотелия без лизиса [1,3].
Анализ литературных данных свидетельствует, что среди методов профилактики ССВО в детской кардиохирургической практике наиболее предпочтительным является метод ультрафильтрации крови (УФК) [4].
Ультрафильтрация - удаление из крови водной составляющей через полупроницаемую мембрану под действием градиента гидростатического давления по обе стороны мембраны. Метод УФК основывается на принципе конвекционного переноса веществ растворенных в воде под действием гидростатического давления.
Целью данной работы явилось исследование динамики медиаторов воспаления, в частности IL-1b и ФНО, при проведении ИК у детей в зависимости от использования метода УФК.
Объект и методы исследования. Для решения поставленной задачи был обследован 121 пациент, оперированный по поводу врожденных пороков сердца в Киевской городской клинической больнице «Киевский городской центр сердца» с января 2008 по ноябрь 2012 года. Больные были разделены на две группы. В первую группу вошел 61 пациент, которым проводилось ИК с применением метода УФК. Вторую группу составили 60 пациентов, которым ИК выполнялось по обычной методике без использования УФК.
Критерии исключения:
1. пациенты родившиеся ранее гестационного срока,
2. пациенты имевшие сопутствующую патологию,
3. пациенты поступившие в отделение для радикальной коррекции порока после перенесенных ранее паллиативных операций,
4. пациенты имевшие сочетанные пороки развития. Возраст пациентов I группы составил от 3 дней
до 18 месяцев (в среднем 11,43 ± 0,29 месяцев), а масса тела 11,52 ± 2,34 кг (от 3,4 до 14,5 кг). Практически половина пациентов 45,9 % (28 больных) первой группы были младше 6 месячного возраста и 39,3 % (24 пациента) с массой тела меньше 10 кг. Во II группу вошли пациенты в возрасте от 5 дней до 18,0 месяцев в среднем 12,5 ± 0,63 месяца, с массой тела 11,3 ± 1,2 кг (от 3,2 до 15,0 кг). 36,0 % (22 пациента) были моложе 6 месячного возраста, а масса тела у 21,3 % (13 больных) - меньше 10 кг. Обе группы пациентов были сопоставимы по ген-дорному признаку, виду патологии и выполненным хирургическим операциям.
В процессе исследования проводился контроль иммунологических показателей (IL- 1b и ФНО) методом ферментативно-усиленной хемилюминис-ценции. Исследования проводились на следующих этапах:
1. до ИК;
2. в период гипотермии;
3. после завершения процедуры УФК (в I группе) и окончания ИК;
4. через 3 часа после завершения операции.
Также для пациентов I группы мы провели исследование IL-1b и ФНО в полученном ультрафильтрате.
Общее обезболивание в обеих группах больных проводилось по стандартным схемам, разработанным ранее для новорожденных и грудных детей в Киевской городской клинической больнице «Киевский городской центр сердца», основным компонентом которого являлся ингаляционный наркоз по полузакрытому контуру с использованием севофлюрана в средней дозе 1,75 об % (от 1,5 до 2,5 об %).
Искусственное кровообращение проводили на аппарате «System 1” («TERUMO», США). Для проведения экстракорпорального кровообращения у новорожденных и детей в обеих исследуемых группах использовали оксигенаторы Baby RX («TERUMO»,
Япония), KIDS (“Dideco”, Италия) и Quadrox-i («Ma-quet», Германия). Раствор для заполнения аппарата ИК состоял из 6 % раствора ГЭК (Волюфен, «Fre-senius», Германия) и донорской эритроцитарной массы, обедненной лейкоцитами, путем прямой фильтрации через лейкоцитарный фильтр (фильтр № 1, Pall). Кроме того, в состав перфузата включали по 20 мл 4 % раствора бикарбоната натрия на каждые 100 мл эритроцитарной массы и 1 г/кг 10 % маннита. Так же добавлялась транексамовая кислота в дозе 15 мг/кг и гепарин в дозе 0,1 мл на каждые 100 мл перфузата. Гепарин в/в вводился в дозе 3 мг/ кг. Активированное время свертывания при данной схеме гепаринизации поддерживалось на уровне 400 - 600 сек в течение всего периода ИК.
Результаты исследований и их обсуждение. Для оценки иммунного ответа организма на проведение ИК, а также возможности элиминации медиаторов воспаления нами было проведено динамическое наблюдение изменений уровня фактора некроза опухоли в крови больных на всех этапах исследования (табл. 1).
На 1 этапе исследования, до начала операции, плазменный уровень ФНО в I группе находился в пределах физиологических границ и составлял 13,4 ± 2,24 пг/мл. Во II группе на данном этапе этот показатель составил 11,5 ± 0,02 пг/мл (референтное значение 0 - 8,1 пг/мл).
На 2 этапе исследования, во время ИК, достоверных изменений в уровне ФНО в I группе не произошло и величина его составляла 16,4 ± 2,61 пг/мл (р>0,05). Во II группе на данном этапе этот показатель также не претерпел существенных изменений и составил 14,9 ± 0,28 пг/мл (р>0,05).
На 3 этапе после проведения УФК в I группе произошли достоверные изменения (р<0,05) уровня ФНО, который снизился до значения 9,9± 0,84 пг/ мл. А в контрольной группе наоборот произошло значимое (р<0,05) увеличение этого показателя до 18,94± 2,15 пг/мл.
На 4 этапе исследования, через 3 часа после окончания операции, была отмечена динамика в отношении концентрации ФНО в плазме - его значение было достоверно (р<0,05) уменьшилось до 7,1 ± 5,26 пкг/кг (р<0,05). Тогда как во II группе отмечено достоверное (р<0,05) увеличение этого показателя до 24,1± 4,24 пг/мл.
Таблица1
Сравнительная оценка медиаторов воспаления у пациентов I и II группы (пг/мл)
ФІ-Ю р IL-1b р
I этап Группа I 13,4 ± 2,24 >0,05 11,3± 2,13 >0,05
Группа II 11,5 ± 0,02 10,9 ± 3,42
II этап Группа I 1б,4 ± 2,б1 >0,05 24,4 ± 1,45 >0,05
Группа II 14,0 ± 0,28 21,8 ± 0,22
III этап Группа I 9,9± 0,84 <0,05 14,б ± 2,08 <0,05
Группа II 18,94± 2,15 22,3± 2,55
IV этап Группа I 7,1 ± 5,2б <0,05 13,12 ± 2,03 <0,05
Группа II 24,1± 4,24 24,1± 1,27
Исследуя динамику интерлейкина-1 Ь, мы также обнаружили ряд достоверных закономерностей.
На 1 этапе исследования в I группе начальная концентрация !_-1Ь составляла 11,3± 2,13 пг/кг В контрольной группе на данном этапе этот показатель составил 10,9 ± 3,42 пг/мл.
На 2этапе исследования, в период ИК, произошли достоверные изменения (р<0,05) в уровне !_-1Ь и его концентрация составила 24,4 ± 1,45 пг/кг. Во II группе на данном этапе этот показатель также претерпел существенные изменения и составил 21,8 ± 0,22 пг/мл (р>0,05).
На 3 этапе исследования, после окончания ИК и УФК, в I группе уровень !_-1Ь значительно уменьшился, и его концентрация составила 14,6 ± 2,08 пкг/кг. А в контрольной группе наоборот значения этого показателя оставались стабильными и составили 22,3± 2,55 пг/мл.
На 4 этапе исследования, через 3 часа после окончания операции, концентрация !_-1Ь уменьшилась до 13,12 ± 2,03 пг/кг что в сравнении с показателем III этапа не было достоверным (р<0,05). Во II группе, также не произошло значительных изменений показателя !_-1Ь, который составил 24,1± 1,27 пг/мл.
Объем полученного ультрафильтрата колебался в пределах от 120 до 480 мл и в среднем по группе составил 285,91 ± 21,14 мл.
Концентрации электролитов, входящих в состав фильтрата были аналогичны плазменным. Концентрация натрия в фильтрате была в среднем 141,81 ±
0,33 ммоль/л. Уровень калия составлял 4,50 ±
0,21 ммоль/л. Белок в фильтрате не определялся (табл. 2).
Однако концентрации цитокинов ФНО и !_-1Ь в фильтрате были значительны и практически в пять раз превышали плазменные концентрации: 48,0 ± 9,38 пг/мл и 73,08 ± 5,63 пг/мл, соответственно.
Таблица 2
Сравнительная оценка медиаторов воспаления в плазме и ультрафильтрате
плазма фильтрат р
Натрий, ммоль/л 143,43 ± 0,60 141,81 ± 0,33 >0,05
Калий, ммоль/л 4,44 ± 0,11 4,50 ± 0,21 >0,05
Белок, г/л 51,28 ± 1,46 - -
ФНО, пг/мл 9,9± 0,84 48,0 ± 9,38 <0,05
IL-1b , пг/мл 14,6 ± 2,08 73,08 ± 5,63 <0,05
После провеления проиелуры УФК в I группе было отмечено уменьшение концентраций ФНО и !_-1Ь в плазме, на 39,7 % и на 40,8 %, соответственно. Указанные изменения статистически достоверны и позволяют говорить о положительном влиянии УФК на снижение концентрации воспалительных цитокинов.
Выводы
1. Искусственное кровообращение оказывает выраженное влияние на имунный профиль детей и новорожденных (было выявлено, что экспрессия цитокинов ФНО и !_-1Ь в циркулирующей крови в послеоперационном периоде увеличивается в 2-3 раза).
2. Ультрафильтрация крови позволяет эффективно элиминировать несвязанные с клеточными рецепторами и с плазменными протеинами цитокины.
Перспективы дальнейших исследований.
Дальнейшие исследования будут направлены на изучение системновоспалительных реакций организма ребенка в ответ на экстракорпоральное кровообращение и их влияние на водный баланс организма, гемодинамику, объем общей внеклеточной воды организма и методы его профилактики.
Литература
1. Шевченко О. П. Молекулярные и клеточные механизмы развития осложнений после искусственного кровообращения и пути их коррекции / О. П. Шевченко, М. Ш. Хубутия, A. B. Чернова [и др.] // Трансплантология и искусственные органы. - 1996. - № 3. - С. 49-55.
2. Goldfarb S. Proinflammatory cytokines and hemofiltration membranes / S. Goldfarb, T. A. Golper // J. Am. Soc. Nephrol. - 1994. - № 2. - Р. 228-232.
3. Howard R. J. Effects of cardiopulmonary bypass on pulmonary leukostasis and complement activation / R. J. Howard, C. Crain, D. A. Franzini [et al.] // Arch. Surg. - 2008. - Vol. 123. - Р. 1496-1501.
4. Koutlas T. C. Modified ultrafiltration reduces postoperative morbidity after cardiopumonary connection / T. C. Koutlas, J. W. Gaynor, S. C. Nicolson [et al.] // Ann Thorac Surg. - 2007. - Vol. 64. - Р. 37-43.
УДК 616. 127- 089. 168: 617- 089. 5
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ КРОВИ НА ИММУННЫЙ ОТВЕТ ОРГАНИЗМА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ У ДЕТЕЙ
Дружина А. Н.
Резюме. В данной работе проводится научный анализ иммунного ответа организма при проведении искусственного кровообращения у детей и исследование динамики фактора некроза опухолей и интерлейкина-1Ь.
В статье приводятся данные экспрессии провоспалительных цитокинов, как ключевого звена системной воспалительной реакции, в ответ на экстракорпоральное кровообращение. Также рассматривается вопрос об использовании ультрафильтрации крови как метода борьбы с развитием системной воспалительной реакции организма в ответ на проведение искусственного кровообращения.
Полученные данные говорят о том, что ультрафильтрация крови позволяет эффективно элиминировать несвязанные с клеточными рецепторами и с плазменными протеинами цитокины.
Ключевые слова: ультрафильтрация крови, системная воспалительная реакция, искусственное кровообращение.
УДК 616. 127-089. 168: 617 - 089. 5
ВПЛИВ УЛЬТРАФІЛЬТРАЦІЇ КРОВІ НА ІМУННУ ВІДПОВІДЬ ОРГАНІЗМУ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ШТУЧНОГО КРОВООБІГУ У ДІТЕЙ
Дружина А. Н.
Резюме. У даній роботі проводиться науковий аналіз імунної відповіді організму при проведенні штучного кровообігу у дітей і дослідженню динаміки фактора некрозу пухлин та інтєрлєйкіну-1Ь.
У статті наводяться дані експресії прозапальних цитокінів, як ключової ланки системної запальної реакції, у відповідь на екстракорпоральне кровообіг Так само розглядається питання про використання ультрафільтрації крові як методу боротьби з розвитком системної запальної реакції організму у відповідь на проведення штучного кровообігу.
Oтримані дані говорять про те, що ультрафільтрація крові дозволяє ефективно елімінувати незв’язані з клітинними рецепторами і з плазмовими протеїнами цитокіни.
Ключові слова: ультрафільтрація крові, системна запальна реакція, штучний кровообіг.
UDC 616. 127-089. 168: 617 - 089. 5
The Influence of the Ultrafiltration of Blood on the Body’s Immune Response during Cardiopulmonary Bypass in Children
Druzhyna A. N.
Summary. This paper deais with the scientific anaiysis of the immune response during cardiopuimonary bypass in chiidren and the dynamics of tumor necrosis factor and interieukin-1b. From the study, patients were off born eariier period, with concomitant disease admitted to the department for a radicai defect correction after previous paiiiative surgery, or had аssociated maiformations. Based on the objectives set out in the study were divided into two groups. Haif of the patients 45. 9 % (28 patients) of the first group were younger than 6 months of age, and 39. 3 % (24 patients) with a body weight iess than 10 kg. Group II consisted of patients aged 5 days to 18. 0 months on average 12,5 ± 0,63 months, weighing 11,3 ± 1,2 kg (3. 2 to 15. 0 kg). 36. 0 % (22 patients) were younger than 6 months of age and body weight in 21. 3 % (13 patients) - iess than 10 kg.
In the articie the data expression of proinfiammatory cytokines, as a key eiement in the systemic infiammatory response in response to cardiopuimonary bypass. Just consider the use of uitrafiitration of biood as a method for deaiing with the deveiopment of systemic infiammatory response of the body in response to an artificiai circuiation.
Before the operation, the piasma ieveis of TNF in the group I was within physioiogicai iimits and was 13,4 ± 2,24 pg | mi. In group II, at this stage, the figure was 11,5 ± 0,02 pg | mL (reference vaiue of 0 - 8. 1 pg | mi).
In step 2 to the study, during the CRB, no significant changes in the ieveis of TNF in the group I did not happen and the scaie of it was 16,4 ± 2,61 pg | mi (p >0. 05). In group II, at this stage the figure is aiso not changed significantiy and amounted to 14,9 ± 0,28 pg | mi (p >0. 05).
Rhase 3 after UF in Group I, there was a significant change (p <0. 05) ieveis of TNF, which have dropped to 9,9 ±
0,84 pg | mi. Group II was contrary significant (p <0. 05) increase up to 18,94 ± 2,15 pg | mi.
Stage 4 studies, 3 hours after the operation, there was a speaker in reiation to the piasma concentrations of TNF - its vaiue was significantiy (p <0. 05) decreased to 7,1 ± 5,26 pg | kg (p <0, 05). Whereas in group II there was a significant (p <0. 05) increase up to 24,1 ± 4,24 pg | mi.
Expioring the dynamics of interieukin-1 b, we aiso found a number of significant reiationships.
At one stage of the study group I initiai concentration of IL-1b was 11,3 ± 2,13 pg | kg. In group II, at this stage, the figure was 10,9 ± 3,42 pg | mi.
In step 2 to the study, between the CRB, there was a significant change (p <0. 05) in the ievei of IL-1b and its concentration was 24,4 ± 1,45 pg | kg. In group II, at this stage the figure aiso has undergone major changes and has made 21,8 ± 0,22 pg | mi (p >0. 05).
Rhase 3 study, after CRB and UF, group I ievei IL-1b significantiy decreased, and its concentration was 14,6 ± 2,08 pg | kg. In Group II the vaiue of this indicator was stabie - 22,3 ± 2,55 pg | mi.
Stage 4 studies, 3 hours after the operation, the concentration of IL-1b decreased to 13,12 ± 2,03 pg | kg,
compared with the phase III was not significant (p <0. 05). In group II, aiso not seen a significant change IL-1b, which amounted to 24,1 ± 1,27 pg | mi.
Amount received uitrafiitrate group average was 285,91 ± 21,14 mi. Concentration of eiectroiytes that are part of the fiitrate was simiiar to piasma. Rrotein in the fiitrate was not determined. However, concentrations of TNF and IL-1b in the fiitrate were significant and aimost five times the piasma concentrations: 48,0 ± 9,38 pg | mi and 73,08 ± 5,63 pg | mi, respectiveiy.
These data suggest that uitrafiitration of biood can effectiveiy eiiminate unreiated to ceii receptors and to piasma proteins cytokines.
Key words: uitrafiitration of biood, systemic infiammatory response, cardiopuimonary bypass.
Рецензент - проф. Похилько В. I.
Стаття надійшла 11. 04. 2013 р.
