Preview

Медицинский альманах

Расширенный поиск

Ингаляционный оксид азота в профилактике ишемических и реперфузионных повреждений сердца при операциях с искусственным кровообращением

https://doi.org/10.21145/2499-9954-2019-1-81-87

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время большое  внимание уделяется  изучению роли оксида азота  как универсального  трансмиттера  в развитии  различных патологических  состояний.  NO вызывает расслабление гладких мышц сосудов, участвует в защите от ишемических и реперфузионных повреждений, является   нейромедиатором,  регулирует  программируемую  гибель  и  пролиферацию   клеток, играет важную роль в секреторной и репродуктивной  системе. Новые данные указывают на то, что вдыхание оксида  азота  приводит к образованию новых соединений,  которые  могут  переноситься  в виде тиоловых групп, связанных с белком в крови, или действовать косвенно  через нитриты и нитраты, метаболиты которых, как было показано, со временем повышаются во время воздействия  ингаляционного NO. Данное   обстоятельство  объясняет  внелегочные   эффекты ингаляционного оксида  азота.  Экспериментальные  и клинические  исследования убедительно показали эффективность ингаляционного оксида азота  в профилактике и лечении ишемического и реперфузионного повреждения органов  и тканей, шока, поражения  центральной  нервной системы  и почек. Для  кардиохирургии  несомненный  интерес  представляет  эффект  фармакологического  прекондиционирования миокарда,  обусловленный  ингаляцией  оксида  азота.  Как именно NO оказывает  защитное  действие на сердце, в настоящее время неизвестно,  но вполне возможно, что прямые cGMP/PKG-опосредованные и cGMP-независимые влияния на миокард с дополнительным  расслаблением гладких мышц, ингибирующими влияниями  на тромбоциты, антиапоптотическими,  противовоспалительными и антиоксидантными  эффекторными элементами. Число  клинических исследований,  посвященных  защитному  эффекту  на сердце  ингаляционного  оксида азота,  в настоящее время  крайне ограничено,  хотя все проведенные  работы подтверждают его дополнительный кардиопротективный эффект. Большинство работ посвящено подаче  газообразного оксида азота  в оксигенатор аппарата искусственного кровообращения и не рассматривают другие возможные варианты реализации  его защитного механизма.

Об авторах

В. В. Пичугин
Приволжский исследовательский медицинский университет
Россия

Пичугин Владимир Викторович.

Нижний Новгород.



И. Р. Сейфетдинов
Приволжский исследовательский медицинский университет
Россия

Нижний Новгород.



А. П. Медведев
Приволжский исследовательский медицинский университет
Россия

Нижний Новгород.



С. Е. Домнин
Приволжский исследовательский медицинский университет
Россия

Нижний Новгород.



Список литературы

1. Murry C.E., Jennings R.B., Reimer K.A. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 1986. № 74 (5). Р. 1124–1136.

2. Jones S.P., Girod W.G., Palazzo A.J., Granger D.N., Grisham M.B. et al. Myocardial ischemia-reperfusion injury is exacerbated in absence of endothelial cell nitric oxide synthase. Am. J. Physiol. 1999. № 276 (5 Pt 2). Р. 1567–1573.

3. Kunst G., Klein A.A. Peri-operative anaesthetic myocardial preconditioning and protection - cellular mechanisms and clinical relevance in cardiac anaesthesia. Anaesthesia. 2015. № 70 (4). Р. 467–482.

4. Elrod J.W., Greer J.J., Bryan N.S., Langston W., Szot J.F., Gebregzlabher H. et al. Cardiomyocyte-specific overexpression of NO synthase-3 protects against myocardial ischemia-reperfusion injury. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2006. № 26 (7). Р. 1517–1523.

5. Arroyo-Martínez E.A., Meaney A., Gutiérrez-Salmeán G., Rivera-Capello J.M., González-Coronado V., Alcocer-Chauvet A. et al. Is local nitric oxide availability responsible for myocardial salvage after remote preconditioning? Arq. Bras. Cardiol. 2016. № 107 (2). Р. 154–162.

6. Bice J.S., Jones B.R., Chamberlain G.R., Baxter G.F. Nitric oxide treatments as adjuncts to reperfusion in acute myocardial infarction: a systematic review of experimental and clinical studies. Basic Res. Cardiol. 2016. № 111 (2). Р. 23.

7. Cohen M.V., Yang X.M., Downey J.M. Nitric oxide is a preconditioning mimetic and cardioprotectant and is the basis of many available infarct-sparing strategies. Cardiovasc. Res. 2006. № 70 (2). Р. 231–239.

8. Schulz R., Kelm M., Heusch G. Nitric oxide in myocardial ischemia /reperfusion injury. Cardiovasc. Res. 2004. № 61 (3). Р. 402–413.

9. Kloner R.A. Current state of clinical translation of cardioprotective agents for acute myocardial infarction. Circ. Res. 2013. № 113 (4). Р. 451–463.

10. Ovize M., Thibault H., Przyklenk K. Myocardial conditioning: opportunities for clinical translation. Circ. Res. 2013. № 113 (4). Р. 439–450.

11. Bloch K.D., Ichinose F., Roberts J.D. Jr., Zapol W.M. Inhaled NO as a therapeutic agent. Cardiovasc. Res. 2007. № 75. Р. 339–348.

12. Hataishi R., Rodrigues A.C., Neilan T.G., Morgan J.G., Buys E., Shiva S. et al. Inhaled nitric oxide decreases infarction size and improves left ventricular function in a murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury. Am. J. Physiol. 2006. № 291. Р. 379–384.

13. Liu X., Huang Y., Pokreisz P., Vermeersch P., Marsboom G., Swinnen M. et al. Nitric oxide inhalation improves microvascular flow and decreases infarction size after myocardial ischemia and reperfusion. J. Am. Coll. Cardiol. 2007. № 50. Р. 808–817.

14. Nagasaka Y., Fernandez B.O., Garcia-Saura M.F., Petersen B., Ichinose F., Bloch K.D. et al. Brief periods of nitric oxide inhalation protect against myocardial ischemia-reperfusion injury. Anesthesiology. 2008. № 109. Р. 675–682.

15. Nagasaka Y., Buys E.S., Spagnolli E., Steinbicker A.U., Hayton S.R., Rauwerdink K.M. et al. Soluble guanylate cyclase-alpha 1 is required for the cardioprotective effects of inhaled nitric oxide. Am. J. Physiol. 2011. № 300. Р. 1477–1483.

16. Fox-Robichaud A., Payne D., Hasan S.U., Ostrovsky L., Fairhead T., Reinhardt P. et al. Inhaled NO as a viable antiadhesive therapy for ischemia/ reperfusion injury of distal microvascular beds. J. Clin. Invest. 1998. № 101. Р. 2497–2505.

17. Barbotin-Larrieu F., Mazmanian M., Baudet B., Detruit H., Chapelier A., Libert J.M. et al. Prevention of ischemia-reperfusion lung injury by inhaled nitric oxide in neonatal piglets. J. Appl. Physiol. 1996. № 80. Р. 782–788.

18. Siriussawakul A., Zaky A., Lang J.D. Role of nitric oxide in hepatic ischemia-reperfusion injury. World J. Gastroenterol. 2010. № 16. Р. 6079–6086.

19. Minamishima S., Kida K., Tokuda K., Wang H., Sips P.Y., Kosugi S., et al. Inhaled nitric oxide improves outcomes after successful cardiopulmonary resuscitation in mice. Circulation. 2011. № 124 (15). Р. 1645–1653.

20. Mathru M., Huda R., Solanki D.R., Hays S., Lang J.D. Inhaled nitric oxide attenuates reperfusion inflammatory responses in humans. Anesthesiology. 2007. № 106. Р. 275–282.

21. Lang J.D. Jr., Teng X., Chumley P., Crawford J.H., Isbell T.S., Chacko B.K. et al. Inhaled NO accelerates restoration of liver function in adults following orthotopic liver transplantation. J. Clin. Invest. 2007. № 117. Р. 2583–2591.

22. Kelm M. Nitric oxide metabolism and breakdown. Biochim. Biophys. Acta. 1999. № 1411. Р. 273–289.

23. Yu B., Raher M.J., Volpato G.P., Bloch K.D., Ichinose F., Zapol W.M. Inhaled nitric oxide enables artificial blood transfusion without hypertension. Circulation. 2008. № 117. Р. 1982–1990.

24. Joshi M.S., Ferguson T.B. Jr., Han T.H., Hyduke D.R., Liao J.C., Rassaf T. et al. Jr. Nitric oxide is consumed, rather than conserved, by reaction with oxyhemoglobin under physiological conditions. Proc. Natl. Acad. Sci.U. S. A. 2002. № 99 (16). Р. 10341–10346.

25. Rassaf T., Preik M., Kleinbongard P., Lauer T., Heiss C., Strauer B.E. et al. Evidence for in vivo transport of bioactive nitric oxide in human plasma. J. Clin. Invest. 2002. № 109 (9). Р. 1241–1248.

26. Doctor A., Stamler J.S. Nitric oxide transport in blood: a third gas in the respiratory cycle. Comp. Physiol. 2011. № 1. Р. 541–568.

27. Piknova B., Gladwin M.T., Schechter A.N., Hogg N. Electron paramagnetic resonance analysis of nitrosylhemoglobin in humans during NO inhalation. J. Biol. Chem. 2005. № 280. Р. 40583–40588.

28. Gladwin M.T., Schechter A.N., Shelhamer J.H., Pannell L.K., Conway D.A., Hrinczenko B.W. et al. Inhaled nitric oxide augments nitric oxide transport on sickle cell hemoglobin without affecting oxygen affinity. J. Clin. Invest. 1999. № 104. Р. 937–945.

29. Rassaf T., Feelisch M., Kelm M. Circulating NO pool: assessment of nitrite and nitroso species in blood and tissues. Free Radic. Biol. Med. 2004. № 36. Р. 413–422.

30. Cohen M.V., Downey J.M. Ischemic postconditioning: from receptor to end-effector. Antioxidants Redox Signal. 2011. № 14. Р. 821–831.

31. Penna C., Mancardi D., Raimondo S., Geuna S., Pagliaro P. The paradigm of postconditioning to protect the heart. J. Cell Mol. Med. 2008. № 12. Р. 435–458.

32. Piper H.M., Abdallah Y., Schafer C. The first minutes of reperfusion: a window of opportunity for cardioprotection. Cardiovasc. Res. 2004. № 61. Р. 365–371.

33. Kohr M.J., Sun J., Aponte A., Wang G., Gucek M., Murphy E. et al. Simultaneous measurement of protein oxidation and S-nitrosylation during preconditioning and ischemia/reperfusion injury with resin-assisted capture. Circ. Res. 2011. № 108. Р. 418–426.

34. Burley D.S., Ferdinandy P., Baxter G.F. Cyclic GMP and protein kinase-G in myocardial ischaemia-reperfusion: opportunities and obstacles for survival signaling. Br. J. Pharmacol. 2007. № 152. Р. 855–869.

35. D'Souza S.P., Yellon D.M., Martin C., Schulz R., Heusch G., Onody A. et al. B-type natriuretic peptide limits infarct size in rat isolated hearts via KATP channel opening. Am. J. Physiol. 2003. № 284. Р. 1592–1600.

36. Nagasaka Y., Fernandez B.O., Steinbicker A.U., Spagnolli E., Malhotra R., Bloch D.B. et al. Nitric oxide pharmacological preconditioning with inhaled nitric oxide (NO): Organ-specific differences in the lifetime of blood and tissue NO metabolites. Nitric Oxide. 2018. № 80. Р. 52–60.

37. Janssens S.P., Bogaert J., Zalewski J., Toth A., Adriaenssens T., Belmans A. et al. NOMI investigators. Nitric oxide for inhalation in ST-elevation myocardial infarction (NOMI): a multi-centre,double-blind, randomized controlled trial, Eur. Heart J. 2018. 1 Aug. № 39 (29). Р. 2717–2725.

38. Jones D.A., Pellaton C., Velmurugan S., Rathod K.S., Andiapen M., Antoniou S. et al. Randomized phase 2 trial of intracoronary nitrite during acute myocardial infarction. Circ. Res. 2015. № 116 (3). Р. 437–447.

39. Siddiqi N., Neil C., Bruce M., MacLennan G., Cotton S., Papadopoulou S. et al. NIAMI investigators, Intravenous sodium nitrite in acute ST-elevation myocardial infarction: a randomized controlled trial (NIAMI) Eur. Heart J. 2014. № 35 (19). Р. 1255–1262.

40. Lobo M., Ibanez B. Take a deep (nitric oxide) breath and follow the reverse translational research pathway. Eur. Heart J. 2018. 1 Aug. № 39 (29). Р. 2726–2729.

41. Burwell L.S., Brookes P.S. Mitochondria as a target for the cardioprotective effects of nitric oxide in ischemia-reperfusion injury. Antioxidants Redox Signal. 2008. № 10. Р. 579–599.

42. Clementi E., Brown G.C., Feelisch M., Moncada S. Persistent inhibition of cell respiration by nitric oxide: crucial role of S-nitrosylation of mitochondrial complex I and protective action of glutathione, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998. № 95. Р. 7631–7636.

43. Pell V.R., Chouchani E.T., Murphy M.P., Brookes P.S., Krieg T. Moving forwards by blocking back-flow: the Yin and Yang of MI therapy. Circ. Res. 2016. № 118. Р. 898–906.

44. Maxey T.S., Smith C.D., Kern J.A., Tribble C.G., Jones D.R, Kron I.L., Crosby I.K. Beneficial effects of inhaled nitric oxide in adult cardiac surgical patients. Ann.Thorac. Surg. 2002. № 73 (2). Р. 529–532.

45. Snow D.J., Gray S.J., Ghosh S., Foubert L., Oduro A., Higenbottam T.W. et al. Inhaled nitric oxide in patients with normal and increased pulmonary vascular resistance after cardiac surgery. Br. J. Anaesth. 1994. № 72 (2). Р. 185–189.

46. Gianetti J., Del Sarto P., Bevilacqua S., Vassalle C., De Filippis R., Kacila M. 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. Р. 44–50.

47. Checchia P.A., Bronicki R.A., Muenzer J.T., Dixon D., Raithel S., Gandhi S.K., Huddleston C.B. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces postoperative morbidity in children—a randomized trial. J Thorac Cardiovasc Surg. 2013. № 146. Р. 530–536.

48. James Ch., Millar J.C., Horton S., Brizard, C.P. Nitric oxide administration during paediatric cardiopulmonary bypass: a randomised controlled trial. Intensive Care Medicine. 2016. № 42. 10.1007/s00134-016-4420-6.

49. Каменщиков Н.О., Мандель И.А., Подоксенов Ю.К., Михеев С.Л., Семенцов А.С., Маслов Л.Н. и др. Защита миокарда от ишемически-реперфузионного повреждения посредством подачи оксида азота в контур экстракорпоральной циркуляции при проведении искусственного кровообращения. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2017. № 21 (4). С. 79–86.

50. Kamenshchikov N.O., Mandel I.A., Podoksenov Yu.K., Svirko Yu.S., Lomivorotov V.V., Mikheev S.L. et al. Nitric oxide provides myocardial protection when added to the cardiopulmonary bypass circuit during cardiac surgery: Randomized trial. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2018. In Press. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2018.08.117


Для цитирования:


Пичугин В.В., Сейфетдинов И.Р., Медведев А.П., Домнин С.Е. Ингаляционный оксид азота в профилактике ишемических и реперфузионных повреждений сердца при операциях с искусственным кровообращением. Медицинский альманах. 2019;(1):81-87. https://doi.org/10.21145/2499-9954-2019-1-81-87

For citation:


Pichugin V.V., Seyfetdinov I.R., Medvedev A.P., Domnin S.E. Inhaled nitric oxide in the prevention of ischemic and reperfusion injuries of the heart during operations with cardiopulmonary bypass. Medical Almanac. 2019;(1):81-87. (In Russ.) https://doi.org/10.21145/2499-9954-2019-1-81-87



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1997-7689 (Print)
ISSN 2499-9954 (Online)