RCL_11

дефицита оснований был достоверно ниже, а рН и SvO2 оставались на повышенном уровне в течение следующих 72 часов. Описанные результаты подтверждают, что SvO2 является ценным показателем, который играет ключевую роль в мониторинге системы кровообращения и метаболизма [1]. Один из самых важных результатов исследования заключается в подтверждении значимости времени начала терапии пациентов, находящихся в критическом состоянии. Неизвестно, можно ли экстраполировать результаты исследования Rivers et al. на другие категории пациентов, например, перенесших крупную операцию.

Лактат и дефицит оснований

Кроме оценки соответствия между доставкой и потребностью тканей в кислороде по уровню лактата можно судить о наличии нарушений перфузии тканей и гипоксии [3]. Многие исследования, проведенные на базе ОИТ с участием пациентов разного профиля, продемонстрировали, что исходный уровень лактата коррелирует с летальностью [4].

Повышение уровня лактата в крови свидетельствует об увеличении его продукции или снижении клиренса [3]. Однако, повышение лактата не обязательно связано с неадекватностью оксигенации тканей и повышением уровня анаэробного метаболизма [3].

Существуют некоторые другие причины образования лактата. Доказано, что воспалительная реакция при сепсисе ускоряет аэробный гликолиз, что приводит к увеличению концентрации пирувата. Gore et al. продемонстрировали, что у пациентов со стабильной гемодинамикой при сепсисе уровень лактата и пирувата значительно повышается, что связано с ускорением метаболизма глюкозы [5]. У данных пациентов метаболизм глюкозы в 4 раза быстрее, чем у здоровых людей [5]. По данным экспериментальных и клинических исследований легкие также способны вырабатывать большое количество лактата [6]. Интересно, что увеличение продукции лактата легкими встречается при остром повреждении легких и не наблюдается при кардиогенном отеке легких или пневмонии. Таким образом, продукция легкими лактата, вероятно, обусловлена системным воспалительным процессом [6].

Другие органы как, например, кишечник также могут вырабатывать лактат. Однако, клинические исследования данной проблемы представляют трудную задачу, так как для измерения уровня лактата в оттекающей от кишечника крови необходим инвазивный доступ к воротной вене. Donati et al. [7] исследовали прогностическое значение уровня лактата в портальной крови, рН слизистой сигмовидной кишки, а также разницу в РСО2 в слизистой кишки и выдыхаемом воздухе. Исследование проводилось в группе пациентов, которым была выполнена операция по поводу аневризмы брюшной аорты. У части пациентов после операции развился синдром ПОН. Концентрация лактата в портальной крови оказалась повышенной среди пациентов с развивающейся ПОН. Данный показатель наиболее точно и специфично отражает развитие послеоперационной ПОН [7]. Наоборот, уровень лактата в системной крови не был выше в группе пациентов, у которых развивался синдром ПОН.

Наконец, лейкоциты также способны продуцировать лактат. In vitro лейкоциты значительно увеличивают продукцию лактата после экспозиции с эндотоксином [8].

Снижение клиренса лактата также способствует повышению его уровня в крови. В физиологических условиях печень метаболизирует 60% образующегося лактата, оставшееся количество метаболизируется в мышцах и почках [3]. Нарушение функции печени и почек может приводить к повышению системного уровня лактата.

Как было сказано выше, в большинстве случаев нельзя определить орган или систему органов, ответственных за повышение системного уровня лактата. Несмотря на этот недостаток, раннее выявление гиперлактатемии является очень важным моментом в определении тканевой гипоксии и контроле за проводимой терапией. Тем не менее, необходимо по-

мнить, что повышение лактата не всегда свидетельствует о тканевой гипоксии. Воспалительный процесс может вызвать выраженную гиперлактатемию.

Кроме SvO2 и уровня лактата, во многих лечебных учреждениях проводится рутинная оценка таких показателей КЩР как рН, ВЕ и анионной разницы [4]. Каждый из перечисленных параметров имеет прогностическое значение в отношении летальности и развития ПОН у пациентов ОИТ [4]. При повышении уровня лактата и снижении рН увеличиваются летальность и частота ПОН. Неизвестно, обладает ли уровень лактата, измеренный во время операции, каким-либо прогностическим значением. Исследования данного вопроса регулярно проводятся в группе пациентов кардиохирургического профиля, у которых выполняется открытая операция на сердце с применением ИК [9, 10]. Demer et al. продемонстрировали, что увеличение концентрации лактата выше 4 ммоль/л у кардиохирургических пациентов связано с достоверным повышением летальности [9]. Charpie et al. продемонстрировали, что быстрое повышение уровня лактата у детей, подвергающихся кардиохирургической операции по поводу врожденного порока сердца, связано с неблагоприятным исходом [10]. На основании всего перечисленного можно сделать вывод, что повышение уровня лактата связано со снижением выживаемости. Однако, как указывает Backer, необходимо помнить о существовании множества причин увеличения концентрации лактата.

Метаболизм белка и глюкозы

Любая операция обычно сопровождается катаболической реакцией, которая сопровождается отрицательным азотистым балансом. Суммарная потеря азота после абдоминальных операций составляет от 40 до 80 г [11]. Выраженность катаболической реакции можно представить, если вспомнить, что 1 г азота эквивалентен 30 г тощей массы. Таким образом, после неосложненной операции наблюдается снижение массы тела за счет катаболизма на 1,2-2,4 кг. Однако, такая потеря веса не имеет большого клинического значения, так как она компенсируется в течение периода госпитализации. Во время операции наблюдается ускорение протеолиза и окисления аминокислот, в то время как синтез протеинов повышается недостаточно [11]. Изменения белкового метаболизма тесно связаны с нарушением метаболизма глюкозы. Происходит стимуляция образования глюкозы в организме в целом на фоне нарушения ее утилизации. Стрессовая гиперпродукция катаболических гормонов приводит к активации глюконеогенеза. После абдоминальных операций была обнаружена значимая корреляция между скоростями продукции глюкозы и распада белков [11]. Биохимические факторы, которые обуславливают катаболическую реакцию на операцию, все еще не до конца понятны. Большинство метаболических эффектов операции объясняются гормональной активацией – нейро-эндокринный ответ на стресс. При этом происходит выделение гормонов, обладающих катаболическим эффектом - адреналин, норадреналин и кортизол. Перечисленные гормоны усиливают катаболический эффект как прямо, так и косвенно, подавляя секрецию инсулина или вызывая состояние инсулинорезистентности [12]. Строгий контроль уровня гликемии путем назначения инсулина в последние годы признается как очень важный метод терапии пациентов ОИТ [12].

Van den Berghe et al. продемонстрировали, что контроль уровня глюкозы в пределах нормальных значений значительно снижает смертность пациентов после операции [12]. Lasar et al. наблюдали улучшение результатов операции АКШ при осуществлении строгого контроля за уровнем глюкозы во время операции [13]. Необходим строгий контроль гликемии для снижения риска тяжелой гипогликемии [12]. Концентрацию глюкозы в крови можно легко измерить, однако до настоящего времени не разработаны устройства для постоянного мониторинга. Доказательства того, что агресивная инсулинотерапия для контроля сахара крови на уровне нормогликемии позволяет снизить периоперационную летальность, вдохновили многих уче- ных на исследования в данной области. В настоящее время предложено множество алгоритмов контроля уровня глюкозы в условиях операционной и ОИТ [14].

рНi внутри слизистой желудка и дельта-рСО2

Измерение рН внутри слизистой желудка и дельта-рСО2 (разности между парциальным давлением СО2 внутри слизистой желудка РiСО2 и артериальной крови – РаСО2, или между РiСО2 и парциальным давлением СО2 в выдыхаемом воздухе в конце выдоха – Pr-etCO2) широко применяется в клинических и экспериментальных исследованиях [15, 16]. В последнее время интерес сфокусирован на показателе дельта-РСО2, который рассчитывается с использованием Pr-еtCO2. Увеличение дельта-РСО2 свидетельствует о гипоперфузии органов ЖКТ. Levy et al. обнаружили положительную корреляцию между величиной дельта-РСО2 и уровнем летальности у пациентов, находящихся на ИВЛ. В данном исследовании было установлено пороговое значение дельта-РСО2, равное 20 мм рт ст, при превышении которого прогнозируют летальный исход (чувствительность 70%, специфичность – 72%). По своей чувствительности и специфичности данный прогностический фактор сравним с уровнем лактата в крови более 2,5 ммоль/л, что свидетельствует о тесной связи между гипоперфузией и нарушением метаболизма [15]. Прогностическая ценность Pr-еtCO2 также изучалась в недавно проведенном мультицентровом исследовании пациентов, подвергающихся плановым операциям продолжительностью более 2 часов, классифицированных в III и IV группу ASA [16]. Было установлено, что Pr-еtCO2 выше 21 мм рт ст является прогностическим фактором задержки функционального восстановления. Техника измерения Pr-еtCO2 è ÐiÑÎ2 неинвазивна и относительно проста. В настоящее время доступны результаты исследований, касающихся исключительно мониторинга данных показателей. В будущих работах мы ожидаем увидеть исследование терапевтических стратегий, которые основываются на описанном мониторинге.

Скорость элиминации индоцианина зеленого (ICR-PDR)

После инъекции индоцианина зеленого (ICR) в центральную вену, данное вещество почти полностью элиминируется из крови через печень, и выводится с желчью в неизмененном состоянии. Скорость элиминации ICR из крови в желчь зависит от кровотока в печени, а также захвата и экскреции вещества гепатоцитами [17]. Возможны инвазивное измерение ICR-PDR с использованием фиброоптического катетера или неинвазивная пульсовая денситометрия при помощи измененного пальцевого датчика. Sakka et al. продемонстрировали, что ICR-PDR обладает прогностическим значением в отношении развития летального исхода у пациентов ОИТ [17]. Смертность повышается при низких значениях ICR-PDR. Чувствительность и специфичность ICR-PDR выше, чем у таких классических маркеров функции печени, как уровень билирубина или трансаминаз. Существует несколько работ, посвященных терапии, направленной на улучшение перфузии печени, контроль которой осуществлялся по ICR-PDR. Тем не менее, до сих пор не было проспективных исследований эффективности терапевтической стратегии, нацеленной на повышение показателя ICR-PDR.

Заключение

В настоящее время задача метаболического мониторинга состоит в отражении действительных изменений прямых и косвенных показателей метаболизма. Улучшение результатов лечения в периоперационный период обычно связано с ранней целенаправленной терапией, которая становится возможной при адекватном мониторинге. В последних исследованиях доказано, что оптимизация тканевой перфузии при назначении ранней целенаправленной гемодинамической терапии и нормализация уровня глюкозы сопровождаются улучшением результатов лечения. Мониторинг в данном случае является неотъемлемой частью терапевти- ческой стратегии. Метаболический мониторинг невозможно разделить на «циркуляторный» и «респираторный», так как метаболизм тесно связан с функцией всех систем организма. Основная задача метаболического мониторинга состоит в выявлении нарушений оксигенации тканей и метаболизма. Неинвазивное определение позволяет только косвенно судить о метаболизме отдельного органа, а проведение инвазивного мониторинга не всегда целесообразно.

Поэтому метаболический мониторинг представляет собой мультимодальный подход, который нацелен на раннее выявление нарушений и адекватный контроль над проводимой терапией. Мониторинг классических метаболических параметров (уровень глюкозы, лактата и КЩР), можно комбинировать с параметрами, отражающими состояние систем кровообращения и дыхания.

Литература

1. Rivers E, Havstad S, et al. Engl J Med 2001; 345: 1368-77

2. Rivers E, Ander DS, Powell D Current Opinion in Critical Care 2001; 7: 204-11 3. De Becker D, Intensive Care Medicine 2003; 699-702

4. Kaplan LJ, Kellum JA Crit Care Med 2004; 32: 1120-24

5. Gore DC, Jahoor F, Hibbert JM, De Maria EJ Ann Surg 1996; 224: 97-102

6. De Becker D, Creteur J, Zhang H, et al. Am J Respir Crit Care Med; 156: 1099-1104 7. Donati A, Cornaccini O, Loggi S, et al. Anesth&Analg 2004; 99: 1024-33

8. Haji-Michael PG, Ladriere L, Sener A et al., Metabolism; 48: 779-85

9. Demers P, Elkouri S, Martineau R, et al.; Ann Thorac Surg 2000; 70: 2082-6

10.Charpie JR, Dekoen MK, Goldberg CS et al. J Thorac Cardiovasc Surg 2000; 120: 73-80

11.Schriker T, Can J Anaesth 2001; 48: R1-5

12.Van den Berghe G, Wouters P, Weekers F, et al. Circulation 2004; 109: 1497-1502

13.Lazar HL, Chipkin SR, Fitzgerald CA, et al., Circulation 2004; 109: 1497-1502

14.Carvalho G, Moore A, Qizilbash B, et al., Anesth&Analg 2005; 99: 319-24

15.Levy B, Gawalkiewicz P, Vallet B et al., Crit Care Med 2003; 31: 474-80

16.Lebuffe G, Vallet B, Takala J, et al., Anesth&Analg 2004; 99: 166-72

17.Sakka SG, Reinhard K, Meier-Hellmann A. Chest 2002; 122: 1715-20

ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС

М. Лами, Ж. Деби-Дюпон (г. Льеж, Бельгия)

Введение

До 1960-х молекулярный кислород рассматривался только как незаменимый компонент аэробного метаболизма, содержание которого уменьшалось в жидкости митохондрий. Для биохимиков и клиницистов механизмы реакции О2 с органическими веществами и образование свободных радикалов кислорода in vivo приобрели особое значение после исследования супероксид-аниона (О2-) и супероксиддисмутазы (СОД) Fridovich [1]: мы встретились с проблемой инертности О2 в отношении действия на живые клетки и ключевой ролью специфи- ческих энзимов (окисляющих ферментов) в аэробном метаболизме.

Однако дисфункция или избыточная активность данных энзимов приводит к образованию свободных радикалов кислорода (ROS) и соединений азота с кислородом, также обладающих повышенной активностью (RNOS). Накопление данных веществ приводит к перегрузке системы эндогенных антиоксидантов и дисбалансу между окислителями и донаторами электронов с развитием «оксидантного стресса».

Реактивность кислорода и RNOS: являются ли они окислителями?

Органические соединения являются стабильными молекулами, характеризующимися наличием 2 парных электронов, вращающихся вокруг ядра. Молекула кислорода с 2 непарными электронами является двухвалентной и не вступает в реакцию с органическими соединениями. Данный феномен с позиции квантовой химии объясняется следующим образом: реакция двухвалентной молекулы с соединением, которое имеет парные электроны, невозможна. Для преодоления квантовых сил необходимо большое количество энергии, которое бы оказывало разрушительное воздействие на ткани. Данные реакции становятся возможными, если они реализуются при помощи катализаторов, которые поэтапно осуществляют энергетический процесс. In vivo каталитическую функцию выполняют окислительные энзимы – оксидазы и оксигеназы, которые переводят молекулярный кислород в монорадикалы (оксидазы) или органические вещества в радикальные соединения (оксигеназы).

Окисление представляет собой двойную реакцию (редокс-реакция) между окислителем, который присоединяет один или несколько электронов, и донатором электронов, который выступает в качестве основания.

Относительная способность соединения присоединять или отдавать электроны зависит от величины электрохимического потенциала (Е0).

Вещества, обладающие более высоким стандартным электрохимическим потенциалом, проявляют более сильные окислительные свойства. E0 различных RNOS в сравнении с 3 главными донаторами электронов: тиоловые группы (SH-), магний (Mg) и цинк (Zn).

На основании значения E0 мы можем сделать вывод, что не все RNOS выступают в качестве окислителей. Однако, пероксинитрит-ион (ОNОО-), гидроксил-радикал (*ОН), гипохлорная кислота (НОСl), озон (О3) и одновалентный кислород (1Î2) являются сильными окислителями. Перекись водорода (Н2Î2) и оксид азота (*NO) имеют средние значения E0 и являются окислителями или донаторами электронов в зависимости от значения Е0 вещества, с которыми они вступают в редокс-реакцию. Супероксид-ион с отрицательным значением Е0 чаще выступает в качестве донатора электронов. Тем не менее, RNOS проявляют свою активность in vivo. Супероксид анион, образующийся в результате отщепления от молекулярного кислорода одного электрона, является предшественником Н2Î2. На мембранах данный ион участвует в фосфолипидной деэстерификации, он вступает в быструю реакцию с *NO, в результате которой образуется ОNОО- - высоко нестабильное соединение, которое окисляет окружающие молекулы (особенно тиоловые группы) и разрушают формирующиеся радикалы *ОН и нитрила *NO2, ответственные за реакции гидроксилирования и хлорирования.

в разрушении чужеродных частиц и микроорганизмов. Относящийся к группе оксидаз НАДН (NOX2) образует RNOS посредством добавления одного электрона к молекулярному кислороду, в результате чего образуется О2*- (рис. 2) [2]. Продолжительность жизни данного радикала в водной среде чрезвычайно мала, под действием супероксид дисмутазы (антиоксидантного фермента) он трансформируется в Н2Î2. Супероксид-анион также быстро реагирует (быстрее, чем при участии супероксид дисмутазы) с NO*ионом, продуцируемым NO-синте- тазой (NOS), с формированием ONOO-. Теоретически в реакции Fenton из Н2Î2 может образовываться NО* радикал, однако согласно кинетическим и термодинамическим законам, in vivo данная реакция маловероятна.

Рисунок 2. Источники RNOS в нормальных условиях in vivo, а также влияние RNOS на органические соединения.

O2- – супероксид анион, Н2Î2 – пероксид водорода, *NO – оксид азота, *ОН – гидроксил радикал, *NO2 – нитрил радикал, НОСl – гипохлорная кислота, SOD – супероксиддисмутаза.

Í2Î2 вместе с хлорид-ионом (Сl-) используются миелопероксидазой нейтрофилов для синтеза НОСl. Последнее вещество участвует в формировании хлораминов, обладающих окислительными свойствами. Миелопероксидаза также катализирует реакцию ОNOO- и нитритов, образующихся при взаимодействии *NO ñ Î2. В результате каталитической реакции образуются нестабильные соединения, обладающие способностью выступать в качестве хлорирующих и нитрогенизирующих агентов.

Другими источниками ROS in vivo являются митохондрии, ксантиноксидаза и некоторые другие оксидазы (оксидазы смешанной функции эндоплазматического ретикулума, оксидазы пероксисом). Незначительная продукция О2* в митохондриях происходит в обычных условиях при клеточном дыхании. Образование радикала кислорода строго контролируется интрамитохондриальными антиоксидантными ферментами и другими антиоксидантными соединениями. Судя по всему, ксантин оксидаза (ксантин оксидоредуктаза – КОР), которая превращает ксантин и гипоксантин в мочевую кислоту, использует молекулярный кислород в каче- стве акцептора электронов и при нормальных условиях генерирует незначительное количе- ство О2- è Í2Î2. Липооксигеназы (ЛОГ) продуцируют гидропероксиды и лейкотриены с образованием побочного продукта – супероксид аниона. PGH-синтетаза функционирует подобно циклооксигеназе, переводя молекулу ненасыщенной жирной кислоты в радикальное состоя-

ние с последующим присоединением молекулы кислорода, в результате чего синтезируются простагландины. Кроме того PGH-синтетаза является пероксидазой, и, как и другие пероксидазы, участвует во вторичных реакциях последовательного образования радикалов, генерируя О2- и другие кислородные радикалы.

Группа пероксидаз включает энзимы крови, при их нормальной активности гем и белковый компонент переводятся в радикальное состояние (радикал железа). Ферменты восстанавливают свою начальную форму, захватив один электрон от донора электронов, который в свою очередь сам становиться радикалом. Таким образом, запускается цепная реакция. Если бы in vivo радикальные группы органической молекулы формировались в отсутствие кислорода, цепная реакция быстро бы прекратилась. Однако распространенный повсеместно кислород непосредственно реагирует с радикалом, в результате чего образуется новый радикал (пероксил радикал), и запускается цепная реакция, которая идет особенно активно с участием липидных веществ (перекисное окисление липидов) (рис. 3). Таким образом, одна из причин образования кислородных радикалов – избыточная активность пероксидаз. К счастью, в нормальных условиях активность оксидаз и пероксидаз контролируется.

Рисунок 3. Цикл перекисного окисления липидов: основная роль кислорода.

Присутствие кислорода подавляет образование димера из 2 липидных радикалов (R*), в обратном случае это бы привело к прекращению липопероксидазного цикла. Супероксид анион (О2-) способен поддерживать цикл посредством присоединения электрона к Fe3+ c образованием Fe2+. Двухвалентный ион железа реактивирует цикл.

Нормальные и патологические функции радикальных соединений кислорода и азота in vivo

1.В норме:

При обычных условиях радикальные соединения азота и кислорода (табл. 1) участвуют в защите организма от патогенных факторов: нейтрофилы и моноциты/макрофаги продуцируют RNOS, которые накапливаются в фаголизосомах и служат для разрушения микроорганизмов. НАДН+-оксидаза является ключевым ферментов данного механизма защиты. Этот энзим состоит из 6 протеиновых субъединиц, связанных с мембраной, которые под влиянием

водорастворимых медиаторов и специфических стимулов действуют на мембранные рецепторы, формируя мембраноактивный фермент. В результате данного процесса начинается активное потребление кислорода (респираторный взрыв), продукция медиаторов и активизация протеиназ, необходимые для нормального функционирования фагоцитов [2, 3]. Миелопероксидаза нейтрофилов, продуцируя НОСl, также играет большую роль в разрушении патогенных микроорганизмов (рис. 4). Хронический грануломатоз, сопровождающийся рецидивирующей инфекцией, связан с дефицитом миелопероксидазы, что подтверждает важную защитную роль окислительных ферментов.

Сложные изоформы радикальных соединений азота и кислорода образуют незначительное количество оксида азота (NO*), который играет важную физиологическую роль в функционировании сердечно-сосудистой, нервной, иммунной систем и регуляции воспалительной реакции. Не существует убедительных доказательств цитотоксического влияния NO* в физиологической концентрации.

Рисунок 4. Фаголизосома нейтрофилов: антибактериальная роль RNOS.

NOS – NO-синтетаза, МРО – миелопероксидаза, O2- – супероксид анион, Н2Î2 – пероксид водорода, *NO – оксид азота, ОNOOH – пероксинитрит, *ОН – гидроксил радикал, NO2Cl – нитрила хлорид, * NO2 – нитрил радикал, НОСl – гипохлорная кислота, NO2- – нитрит, *Сl – атом хлора. Квадратные скобки обозначают высоконестабильныесоединения, которыетеоретическимогутобразовываться.

С момента открытия процесса активации ядерных факторов трансдукции группы NF-кB/ Rel под действием RNOS накопилось множество доказательств того, что радикальные соединения азота и кислорода в низких концентрациях выступают в качестве внутриклеточных посредников, участвуя в регуляции трансдукции сигналов и апоптоза [4, 5]. НАДН+-оксидазы (группа NOX), присутствуют во многих клетках и функционируют так же, как NOX2 фагоцитов, но продуцируют меньшее количество RNOS [6]. При наличии инфекции макрофаги под стимулирующим влиянием микроорганизмов (эндотоксин, тейкоевая кислота) начинают вырабатывать RNOS и цитокины. В результате тирозинкиназа запускает каскад реакций,