Научно-практический журнал
«Клиническая физиология кровообращения»

ISSN 1814-6910 (Print)
ISSN 2410-9134 (Online)

 

Главный редактор

Лео Антонович Бокерия, доктор медицинских наук, профессор, академик РАН и РАМН, президент ФГБУ «НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева» МЗ РФ


Каталог статей ➤ КФК. 2024; 21 (1): 1-88 ➤ Влияние оксида азота и молекулярного водорода на окислительные, антиоксидантные и агрегационные показатели эритроцитов при операциях в условиях искусственного кровообращения

Влияние оксида азота и молекулярного водорода на окислительные, антиоксидантные и агрегационные показатели эритроцитов при операциях в условиях искусственного кровообращения

Авторы: Дерюгина А.В.1, Пичугин В.В.23, Данилова Д.А.1, Трофимов Р.Д.23, Старшов А.С.23, Доронина М.А.1, Домнин С.Е.3, Таранов Е.В.23, Жиляев С.А.3, Бричкин Ю.Д.3

Организация:
1 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского», Нижний Новгород, Российская Федерация
2 ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород, Российская Федерация
3 ГБУЗ НО «НИИ – Специализированная кардиохирургическая клиническая больница им. акад. Б.А. Королева», Нижний Новгород, Российская Федерация

Для корреспонденции: Сведения доступны для зарегистрированных пользователей.

Раздел: Анестезиология и реанимация

DOI: https://doi.org/10.24022/1814-6910-2024-21-1-45-55

УДК: 612.111.31:616.12-089

Библиографическая ссылка: Клиническая физиология кровообращения. 2024; 21 (1): 56-68

Цитировать как: Дерюгина А.В., Пичугин В.В., Данилова Д.А., Трофимов Р.Д., Старшов А.С., Доронина М.А., Домнин С.Е., Таранов Е.В., Жиляев С.А., Бричкин Ю.Д. . Влияние оксида азота и молекулярного водорода на окислительные, антиоксидантные и агрегационные показатели эритроцитов при операциях в условиях искусственного кровообращения. Клиническая физиология кровообращения. 2024; 21 (1): 56-68. DOI: 10.24022/1814-6910-2024-21-1-45-55

Ключевые слова: оксид азота, молекулярный водород, операции с искусственным кровообращением, эритроциты

Поступила / Принята к печати:  19.01.2024 / 07.03.2024

Скачать (Download)


Аннотация

Цель. Изучение окислительного потенциала, антиоксидантных свойств и агрегации эритроцитов при действии молекулярного водорода и оксида азота в процессе искусственного кровообращения (ИК) у кардиохирургических больных.

Материал и методы. В исследование включены 44 пациента, которым выполнены операции на клапанах сердца и сочетанные вмешательства в условиях ИК. Пациенты были разделены на 4 группы: 1-я – контроль, 2-я – пациенты с изолированной подачей в экстракорпоральный контур оксида азота (NO), 3-я – больные с подачей молекулярного водорода (Н2), 4-я – с комбинированной подачей NO и Н2. Во время и после операции исследовали концентрацию малонового диальдегида (МДА), активность каталазы (АК) в эритроцитах и их агрегацию.

Результаты. Под влиянием ИК в контрольной группе пациентов происходило увеличение концентрации МДА и агрегации эритроцитов при снижении АК на всех этапах исследования. При действии NO концентрация МДА была ниже, а АК выше, чем в контроле на протяжении всей операции, и к концу операции показатели восстанавливались к исходному уровню, что сопровождалось уменьшением агрегации к 1-м суткам после операции. При использовании Н2 выраженность изменения всех показателей была больше по сравнению с действием NO, наиболее значимые изменения регистрировались по концентрации МДА, значения которой с этапа – конец ИК и до 1-го дня после операции были ниже исходных. При сочетанном действии NO и Н2 динамика концентрации МДА и АК были сопоставимы с действием NO на этапах операции и более выраженны на 1-е сутки после операции, что сочеталось с максимальным дезагрегирующим эффектом по сравнению с другими группами.

Заключение. Применение NO, H2 и комбинации NO и H2 вызывало снижение окислительных процессов и агрегации эритроцитов, выраженных при ИК.

Литература

  1. Чумакова С.П. Деформируемость эритроцитов и особенности фосфолипидного спектра их мембраны у кардиохирургических больных с умеренным и выраженным постперфузионным гемолизом. Фундаментальные исследования. 2013; 2–1: 205–210.
  2. Чумакова С.П., Шипулин В.М., Уразова О.И., Новицкий В.В., Бармина С.Э. Роль неравномерной оксигенации крови и других условий перфузии в патогенезе гемолиза при операциях с искусственным кровообращением. Фундаментальная и клиническая медицина. 2018; 3 (1): 22–29. DOI: 10. 23946/2500-0764-2018-3-1-22-29
  3. Трекова Н.А., Яворовский А.Г. Системный воспалительный ответ организма при операциях с ИК и пути снижения его активности. В кн.: Бунятан А.А. (ред.). Руководство по кардиоанестезиологии. М.; 2005.
  4. Дементьева И.И., Морозов Ю.А., Чарная М.А. Интраоперационное повышение концентрации свободного гемоглобина в плазме крови (гемолиз) в кардиохирургии. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2008; 6: 60–63.
  5. Clark J.B. Сommentary: encouraging findings for the renal-protective effect of nitric oxide administration during cardiopulmonary bypass. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2023; 166 (5): e176–e177. DOI: 10.1016/j.jtcvs. 2023.04.043
  6. Федосеев Е.Н., Шаповалова О.О., Шамрова Е.А. Экспериментальное исследование сорбционных свойств эритроцитов. Научное обозрение. Медицинские науки. 2019; 1: 71–75.
  7. Дементьева И.И., Морозов Ю.А., Сандриков В.А., Чарная М.А., Гончарова А.В., Федулова С.В. Проблема церебральных микроэмболических осложнений у кардиохирургических больных и гемореологические методы их профилактики. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2010; 3: 50–55.
  8. Юдин Г.В., Рыбка М.М., Хинчагов Д.Я., Дибин Д.А., Гончаров А.А. Анемия как фактор риска дисфункции внутренних органов у больных, оперируемых по поводу приобретенных пороков сердца. Кардиология. 2021; 61 (4): 39–45. DOI: 10.18087/cardio. 2021.4.n1596
  9. Wang D., Wu X., Li J., Xiao F., Liu X., Meng M. The effect of lidocaine on early postoperative cognitive dysfunction after coronary artery bypass surgery. Anesthesia & Analgesia. 2002; 95 (5): 1134–1141. DOI: 10.1097/00000539-200211000-00002
  10. Кузнецова В.Л., Соловьева А.Г. Оксид азота: свойства, биологическая роль, механизмы действия. Современные проблемы науки и образования. 2015; 4: 462.
  11. Kura B., Slezak J. The protective role of molecular hydrogen in ischemia/reperfusion injury. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25 (14): 7884. DOI: 10. 3390/ijms25147884
  12. Li Hong-mei, Shen Li., Ge Jun-wen, Zhang Rufang. The transfer of hydrogen from inert gas to therapeutic gas. Med. Gas. Res. 2017; 7 (4): 265–272. DOI: 10.4103/ 2045-9912.222451
  13. Dhillon G., Buddhavarapu V., Grewal H., Sharma P., Verma R.K., Munjal R. et al. Hydrogen water: extra healthy or a hoax? A Systematic Review. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25 (2): 973. DOI: 10.3390/ijms25020973
  14. Дерюгина А.В., Ошевенский Л.В., Таламанова М.Н., Цветков А.И., Шабалин М.А., Глявин М.Ю., Крылов В.Н. Изменение электрокинетических и биохимических характеристик эритроцитов при действии электромагнитных волн терагерцового диапазона. Биофизика. 2017; 62 (6): 1108–1113.
  15. Дерюгина А.В., Бояринов Г.А., Симутис И.С., Никольский В.О., Кузнецов А.Б., Ефимова Т.С. Коррекция озонированной эритроцитной массой метаболических показателей эритроцитов и структуры миокарда после острой кровопотери. Цитология. 2018; 60 (2): 89–95. DOI: 10.31116/tsitol.2018.02.03
  16. Дерюгина А.В., Грачева Е.А. Эффективность цитофлавина при экспериментальной артериальной гепертензии. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2020; 83 (2): 8–11. DOI: DOI: 10.30906/0869-2092-2020-83-2-8-11
  17. Repetto M., Semprine J., Boveris A. Lipid peroxidation: chemical mechanism, biological implications and ana-lytical determination. Lipid Peroxidation. 2012; 1 (1): 30. DOI: 10.5772/45943
  18. Gaschler M.M., Stockwell B.R. Lipid peroxidation in cell death. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017; 482 (3): 419–425. DOI: 10.1016/j. bbrc.2016.10.086
  19. Медведев И.Н., Скорятина И.А. Агрегационные свойства форменных элементов крови и сосудистый контроль над ними у больных артериальной гипертонией с дислипидемией. Российский кардиологический журнал. 2015; 120 (4): 18–22. DOI: 10.15829/1560-4071-2015-4-18-22
  20. Пичугин В.В., Дерюгина А.В., Домнин С.Е., Ширшин А.С., Федоров С.А., Буранов С.Н. и др. Комбинированное введение оксида азота и водорода в экстракорпоральный контур искусственного кровообращения как метод органопротекции при операциях на сердце. Современные технологии в медицине. 2023; 15 (5): 15–23. DOI: 10.17691/stm2023.15.5.02
  21. Фатеева В.В., Воробьева О.В. Оксид азота: от механизма действия к фармакологическим эффектам при цереброваскулярных заболеваниях. Журнал неврологии и психиатрии имени С.С. Корсакова. 2017; 117 (10): 131–135. DOI: 10.17116/jnevro 2017117101131-135
  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: H1577–H1584. DOI: 10.1152/ajpheart.00665.2002
  23. Скорятина И.А. Агрегационно-дезагрегационные явления в крови при артериальной гипертонии с дислипидемией. Ульяновский медико-биологический журнал. 2016; 1: 47–56.
  24. Spina S., Lei C., Pinciroli R., Berra L. Hemolysis and kidney injury in cardiac surgery: the protective role of nitric oxide therapy. Semin. Nephrol. 2019; 39 (5): 484–495. DOI: 10.1016/j.semnephrol.2019.06.008
  25. Singh R.B., Sumbalova Z., Fatima G., Mojto V., Fedacko J., Tarnava A. et al. Effects of molecular hydrogen in the pathophysiology and management of cardiovascular and metabolic diseases. Rev. Cardiovasc. Med. 2024; 25 (1): 33. DOI: 10. 31083/j.rcm2501033
  26. Данилова Д.А., Бричкин Ю.Д., Медведев А.П., Пичугин В.В., Федоров С.А., Таранов Е.В. и др. Использование молекулярного водорода при операциях на сердце в условиях искусственного кровообращения. Современные технологии в медицине. 2021; 13 (1): 71–77. DOI: 10.17691/stm2021.13.1.09
  27. Kawamura T., Huang C.S., Tochigi N., Lee S., Shigemura N., Billiar T.R. et al. Inhaled hydrogen gas therapy for prevention of lung transplant- induced ischemia/reperfusion injury in rats. Transplantation. 2010; 90: 1344–1351. DOI: 10.1097/TP.0b013e3181fe1357
  28. Cheng D., Long J., Zhao L., Liu J. Hydrogen: a rising star in gas medicine as a mitochondria-targeting nutrient via activating keap1-nrf2 antioxidant system. Antioxidants (Basel). 2023; 12 (12): 2062. DOI: 10.3390/antiox12122062
  29. Piorczynski T.B., Calixto J., Henry H.C., England K., Cowley S., Hansen J.M. et al. Valproic acid causes redox-regulated post-translational protein modifications that are dependent upon p19 cellular differentiation states. Antioxidants (Basel). 2024; 13 (5): 560. DOI: 10.3390/ antiox13050560
****
  1. Chumakova S.P. Deformability of erythrocytes and features of the phospholipid spectrum of their membrane in cardiac surgery patients with moderate and severe postperfusion hemolysis. Fundamental Research. 2013; 2–1: 205–210 (in Russ.).
  2. Chumakova S.P., Shipulin V.M., Urazova O.I., Novitskiy V.V., Barmina S.E. The role of uneven blood oxygen saturation and other perfusion parameters in development of hemolysis after on-pump coronary artery bypass graft surgery. Fundamental and Clinical Medicine. 2018; 3(1): 22–29 (in Russ.).
  3. Trekova N.A., Yavorovsky A.G. Systemic inflammatory response of the body during operations with CPB and ways to reduce its activity. In: Bunyatan A.A. (ed). Handbook of cardiac anesthesiology. Moscow; 2005: 210–220 (in Russ.).
  4. Dementyeva I.I., Morozov Yu.A., Charnaya M.A. Intraoperative increase in the concentration of free hemoglobin in blood plasma (hemolysis) in cardiac surgery. Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2008; 6: 60–63 (in Russ.).
  5. Clark J.B. Сommentary: encouraging findings for the renal-protective effect of nitric oxide administration during cardiopulmonary bypass. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2023; 166 (5): e176–e177. DOI: 10.1016/j.jtcvs. 2023.04.043
  6. Fedoseev E.N., Shapovalova O.O., Shamrova E.A. Ex-perimental study of the sorption properties of erythrocytes. Scientific Review. Medical Sciences. 2019; 1: 71–75 (in Russ.).
  7. Dementieva I.I., Morozov Yu.A., Sandrikov V.A., Charnaya M.A., Goncharova A.V., Fedulova S.V. The problem of cerebral microembolic complications in cardiac surgery patients and hemorheological methods of their prevention. Pathology of Blood Circulation and Cardiac Surgery. 2010; 3: 50–55 (in Russ.).
  8. Yudin G.V., Rybka M.M., Khinchagov D.Ya., Dibin D.A., Goncharov A.A. Anemia as a risk factor for organ dysfunctions in patients operated on heart valves. Kardiologiia. 2021; 61 (4): 39–45. DOI: 10.18087/cardio.2021.4.n1596 (in Russ.).
  9. Wang D., Wu X., Li J., Xiao F., Liu X., Meng M. The effect of lidocaine on early postoperative cognitive dysfunction after coronary artery bypass surgery. Anesthesia & Analgesia. 2002; 95 (5): 1134–1141. DOI: 10.1097/00000539-200211000-00002
  10. Kuznetsova V.L., Solovieva A.G. Nitric oxide: properties, biological role, mechanisms of action. Modern Problems of Science and Education. 2015; 4: 462 (in Russ.).
  11. Kura B., Slezak J. The protective role of molecular hydrogen in ischemia/reperfusion injury. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25 (14): 7884. DOI: 10. 3390/ijms25147884
  12. Li Hong-mei, Shen Li., Ge Jun-wen, Zhang Rufang. The transfer of hydrogen from inert gas to therapeutic gas. Med. Gas. Res. 2017; 7 (4): 265–272. DOI: 10.4103/ 2045-9912.222451
  13. Dhillon G., Buddhavarapu V., Grewal H., Sharma P., Verma R.K., Munjal R. et al. Hydrogen water: extra healthy or a hoax? A Systematic Review. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25 (2): 973. DOI: 10.3390/ijms25020973
  14. Deryugina A.V., Oshevenskiy L.V., Talamanova M.N., Tsvetkov A.I., Shabalin M.A., Glyavin M.Yu., Krylov V.N. Еlectrokinetic and biochemical changes in erythrocytes under the action of terahertz range electromagnetic waves. Biophysics. 2017; 62 (6): 914–918. DOI: 10.1134/S0006350917060033 (in Russ.).
  15. Deryugina A.V., Efimova T.S., Boyarinov G.A., Nikolskiy V.O., Kuznetsov A.B., Simutis I.S. Сorrection of metabolic indicators of erythrocytes and myocardium structure with ozonized red blood-cell mass. Cell and Tissue Biology. 2018; 12 (3): 207–212. DOI: 10.1134/ S1990519X18030033
  16. Deryugina A.V., Gracheva E.A. Efficacy of cytoflavinin experimental arterial hypertension. Experimental and Clinical Pharmacology. 2020; 83 (2): 8–11 (in Russ.). DOI: 10.30906/0869-2092-2020-83-2-8-11
  17. Repetto M., Semprine J., Boveris A. Lipid peroxidation: chemical mechanism, biological implications and ana-lytical determination. Lipid Peroxidation. 2012; 1 (1): 30. DOI: 10.5772/45943
  18. Gaschler M.M., Stockwell B.R. Lipid peroxidation in cell death. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017; 482 (3): 419–425. DOI: 10.1016/j. bbrc.2016.10.086
  19. Medvedev I.N., Skoryatina I.A. Aggregation properties of formed elements of blood and vascular control over them in patients with arterial hypertension with dyslipidemia. Russian Journal of Cardiology. 2015; 120 (4): 18–22 (in Russ.).
  20. Pichugin V.V., Derugina A.V., Domnin S.E., Shirshin A.S., Fedorov S.A., Buranov S.N. et al. Combined administration of nitric oxide and hydrogen into extra-corporeal circuit of cardiopulmonary bypass as a me-thod of organ protection during cardiac surgery. Sovremennye Tehnologii v Medicine (Modern Technologies in Medicine). 2023; 15 (5): 15–23. DOI: 10.17691/stm2023.15.5.02 (in Russ.).
  21. Fateeva V.V., Vorobyova O.V. Nitric oxide: from the mechanism of action to pharmacological effects in ce-rebrovascular diseases. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2017; 117 (10): 131–135 (in Russ.). DOI: 10.17116/jnevro2017117101131-135
  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: H1577–H1584. DOI: 10.1152/ajpheart.00665.2002
  23. Skoryatina I.A. Aggregation-disaggregation phenomena in the blood in arterial hypertension with dyslipidemia. Ulyanovsk Medical and Biological Journal. 2016; 1: 47–56 (in Russ.).
  24. Spina S., Lei C., Pinciroli R., Berra L. Hemolysis and kidney injury in cardiac surgery: the protective role of nitric oxide therapy. Semin. Nephrol. 2019; 39 (5): 484–495. DOI: 10.1016/j.semnephrol.2019.06.008
  25. Singh R.B., Sumbalova Z., Fatima G., Mojto V., Fedacko J., Tarnava A. et al. Effects of molecular hydrogen in the pathophysiology and management of cardiovascular and metabolic diseases. Rev. Cardiovasc. Med. 2024; 25 (1): 33. DOI: 10. 31083/j.rcm2501033
  26. Danilova D.A., Brichkin Yu.D., Medvedev A.P., Pichugin V.V., Fedorov S.A., Taranov E.V. et al. Application of molecular hydrogen in heart surgery under cardio-pulmonary bypass. Sovremennye Tehnologii v Medicine (Modern Technologies in Medicine). 2021; 13 (1): 71–77. DOI: 10.17691/stm2021.13.1.09 (in Russ.).
  27. Kawamura T., Huang C.S., Tochigi N., Lee S., Shigemura N., Billiar T.R. et al. Inhaled hydrogen gas therapy for prevention of lung transplant- induced ischemia/reperfusion injury in rats. Transplantation. 2010; 90: 1344–1351. DOI: 10.1097/TP.0b013e3181fe1357
  28. Cheng D., Long J., Zhao L., Liu J. Hydrogen: a rising star in gas medicine as a mitochondria-targeting nutrient via activating keap1-nrf2 antioxidant system. Antioxidants (Basel). 2023; 12 (12): 2062. DOI: 10.3390/antiox12122062
  29. Piorczynski T.B., Calixto J., Henry H.C., England K., Cowley S., Hansen J.M. et al. Valproic acid causes redox-regulated post-translational protein modifications that are dependent upon p19 cellular differentiation states. Antioxidants (Basel). 2024; 13 (5): 560. DOI: 10.3390/ antiox13050560

Об авторах

  • Дерюгина Анна Вячеславовна, д-р биол. наук, доцент, заведующий кафедрой; ORCID
  • Пичугин Владимир Викторович, д-р мед. наук, профессор, профессор кафедры анестезиологии, реаниматологии и трансфузиологии; ORCID
  • Данилова Дарья Андреевна, ст. преподаватель кафедры физиологии и анатомии; ORCID
  • Трофимов Роман Дмитриевич, аспирант; ORCID
  • Старшов Артем Сергеевич, аспирант; ORCID
  • Доронина Маргарита Александровна, магистр; ORCID
  • Домнин Степан Евгеньевич, канд. мед. наук, врач – анестезиолог-реаниматолог; ORCID
  • Таранов Евгений Владимирович, врач – анестезиолог-реаниматолог; ORCID
  • Жиляев Сергей Александрович, врач – анестезиолог-реаниматолог; ORCID
  • Бричкин Юрий Дмитриевич, д-р мед. наук, профессор-консультант; ORCID

 Если вы заметили опечатку, выделите текст и нажмите Alt+A