LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS MEDICINOS AKADEMIJA
Aida Kinderytė
SEVOFLURANO IR PROPOFOLIO
ĮTAKA MIOKARDO MITOCHONDRIJŲ
FUNKCIJAI IR PACIENTŲ
KLINIKINIAMS PARAMETRAMS
PO ŠIRDIES OPERACIJOS DIRBTINĖS
KRAUJO APYTAKOS SĄLYGOMIS
Daktaro disertacija Biomedicinos mokslai,
biologija (01B)
Kaunas, 2015 1
Disertacija rengta 2010–2015 metais Lietuvos sveikatos mokslų universitete Medicinos akademijos Neuromokslų instituto Biochemijos laboratoryjoje.
Mokslinis vadovas
Prof. habil. dr. Edmundas Širvinskas (Lietuvos sveikatos mokslų univer-sitetas, biomedicines mokslai, medicina – 06B)
Disertacija ginama Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Medicinos akademijos biologijos mokslo krypties taryboje:
Pirmininkė
Prof. dr. Laima Ivanovienė (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, bio-medicines mokslai, biologija – 01B)
Nariai:
Dr. Regina Mačianskienė (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, bio-medicines mokslai, biologija – 01B)
Prof. dr. Šarūnas Kinduris (Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, bio-medicines mokslai, medicina – 06B)
Prof. habil. dr. Vida Mildažienė (Vytauto Didžiojo universitetas, biome-dicines mokslai, biologija – 01B)
Prof. dr. Patrickas Woutersas (Gento universitetas (Belgija), biomedici-nes mokslai, medicina – 06B)
Disertacija ginama viešame Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Me-dicinos akademijos Biologijos mokslo krypties tarybos posėdyje 2015 m. rugpjūčio 31 d. 13:00 val. Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Naujausių farmacijos bei sveikatos technologijų centre, 202 auditorijoje.
Adresas: Eivenių g. 4, LT – 50009 Kaunas, Lietuva.
LITHUANIAN UNIVERSITY OF HEALTH SCIENCES MEDICAL ACADEMY
Aida Kinderytė
EFFECTS OF SEVOFLURANE VERSUS
PROPOFOL ON
CARDIAC
MITOCHONDRIAL FUNCTIONAL
ACTIVITY AND CLINICAL PARAMETERS
AFTER HEART SURGERY WITH
CARDIOPULMONARY BYPASS
Doctoral Dissertation Biomedical Sciences, Biology (01B) Kaunas, 2015 3Dissertation has been prepared at the Biochemical laboratory of Institute of Neurosciences of Medical Academy of Lithuanian University of Health Sciences during period of 2010–2015.
Scientific Supervisor
Prof. Dr. Habil. Edmundas Širvinskas (Lithuanian University of Health Sciences, Biomedical sciences, Biology – 01B)
Dissertation is defended at the Biology Research Council of the Medical Academy of Lithuanian University of Health Sciences.
Chairperson
Prof. Dr. Laima Ivanovienė (Lithuanian University of Health Sciences, Biomedical Sciences, Biology – 01B)
Members:
Dr. Regina Mačianskienė (Lithuanian University of Health Sciences, Biomedical Sciences, Biology – 01B)
Prof. Dr. Šarūnas Kinduris (Lithuanian University of Health Sciences, Biomedical Sciences, Medicine – 06B)
Prof. Habil. Dr. Vida Mildažienė (Vytautas Magnus University, Biome-dical Sciences, Biology – 01B)
Prof. Dr. Patrick Wouters (Ghent University (Belgium), Biomedical Sciences, Medicine – 06B)
Dissertation will be defended at the open session of the Biology Research Council of Medical Academy of Lithuanian University of Health Sciences at 13:00 on the 31th of August 2015, in the auditorium 202 of the Centre for the Advanced Pharmaceutical and Health Technologies of Lithuanian University of Health Sciences.
Address: Eivenių 4, LT-50009 Kaunas, Lithuania.
TURINYS
SANTRUMPOS ... 7
ĮVADAS... 8
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 10
1. LITERATŪROS APŽVALGA ... 12
1.1 Miokardo išeminis pažeidimas ... 12
1.2 Mitochondrijų išeminis/reperfuzinis pažeidimas ... 14
1.2.1 Mitochondrijų nespecifinio laidumo poros svarba pažeidimo metu ... 17
1.2.2 Mitochondrijų pažeidimo sukelta ląstelių žūtis ... 19
1.3 Miokardo išankstinis išeminis pripratinimas ... 20
1.4 Anestetikų inicijuotas pripratinimas ... 23
1.4.1 KATP kanalų svarba anestetikų inicijuoto pripratinimo mechanizme ... 24
1.4.2 Baltymų kinazių reikšmė kardioprotekciniame mechanizme ... 24
1.4.3 Laisvųjų deguonies radikalų svarba kardioprotekcijoje ... 25
1.5 Intraveniniai anestetikai ... 26
1.6 Inhaliaciniai anestetikai ... 28
2. METODIKA ... 31
2.1Tiriamųjų kontingentas ... 31
2.1.1 Tiriamieji pacientai ... 31
2.1.2 Tiriamųjų parinkimo kriterijai ... 31
2.1.3 Tiriamųjų išbraukimo kriterijai ... 31
2.1.4 Tiriamųjų paskirstymas į grupes ... 32
2.2 Anestezijos protokolas ... 32
2.3 Operacijos protokolas ... 32
2.3.1 Dirbtinės kraujo apytakos metodika ... 33
2.3.2 Miokardo apsauga ... 33
2.4 Mitochondrijų kvėpavimo funkcijos analizė ... 33
2.4.1 Padidinto pralaidumo skaidulų paruošimas ... 33
2.4.2 Mitochondrijų kvėpavimo greičio matavimas ... 34
2.4.3 Mitochondrinio citochromo c kiekio matavimas ... 34
2.5 Miokardo pažeidimo įvertinimas ... 35
2.6 Gydymas intensyviosios terapijos skyriuje ... 35
2.7 Klinikinių rodiklių vertinimas ... 36
2.8 Statistinė matematinė duomenų analizė ... 36
2.9 Naudotų reagentų sąrašas ... 37
3. REZULTATAI ... .38
3.1 Tirtųjų pacientų demografinių duomenų ir operacijos duomenų charakteristika ... 38
3.2 Mitochondrijų funkciniai duomenys prieširdžio raumens Skaidulose ... 39
3.2.1 Išemijos/reperfuzijos poveikis mitochondrijų kvėpavimo greičiui prieširdžio raumens skaidulose ... 39
3.2.2 Anestetikų poveikis citochromo c kiekio kitimui prieširdžio raumens skaidulose po išemijos/reperfuzijos ... 42
3.3 Anestetikų poveikis miokardo pažeidimui išemijos/reperfuzijos metu ... 44
3.4 Klinikiniai rodikliai ankstyvuoju pooperaciniu periodu ... 44
4. REZULTATŲ APTARIMAS ... 45 5. IŠVADOS ... 56 LITERATŪROS SĄRAŠAS ... 57 MOKSLO STRAIPSNIAI ... 73 PRIEDAI ... 91 SUMMARY ... 93 PADĖKA ... 103 6
SANTRUMPOS
ADP – Adenozino difosfatasAIF – Apoptozę inicijuojantis faktorius AIP – Anestetikų inicijuotas pripratinimas ANT – Adenino nukleotido nešiklis
APAF-1 – Apoptozės proteazes aktyvuojantis faktorius ATP – Adenozino trifosfatas
CK-MB – Kreatino kinazės izoforma B miokarde DKA – Dirbtinė kraujo apytaka
FAD – Flavino adenino dinukleotidas, oksiduota forma GABA – Gama amino sviesto rūgštis
HMR-1098 – HMR 1883 natrio druska (KATPkanalų antagonistas) IIP – Išankstinis išeminis pripratinimas
KATP – Nuo ATP priklausantis K+ kanalas KoA – Kofermentas A
MAC – Minimali alveolinė koncentracija MAPK – Mitogenų aktyvuota baltymų kinazė MNLP – Mitochondrijos nespecifinio laidumo pora
NAD – Nikotino amido adenino dinukleotidas, oksiduota forma NADH – Nikotino amido adenino dinukleotidas, redukuota forma NMDA – N-metylo D-aspartatas
PKC – Baltymų kinazė C
ROS – Laisvieji deguonies radikalai
Smac/DIABLO – Antras mitochondrinis kaspazės aktyvatorius (angl.
second mitochondria-derived activator of caspases)
TK – Tirozino kinazė TnI – Troponinas I
VDAC – Įtampos valdomas jonų kanalas VJS – Vainikinių jungčių suformavimas
5-HD – 5-hidroksidekanoatas (KATP kanalų antagonistas)
ĮVADAS
Širdies-kraujagyslių ligos ir šiandien yra labai aktuali problema visame pasaulyje, nepaisant, jog skiriama daug dėmesio šių ligų profilaktikai ir pre-vencijai. Išeminė širdies liga išlieka pagrindine mirties priežastimi daugelyje išsivysčiusių šalių [47,144]. Vainikinių jungčių suformavimo (VJS) ope-racijos dirbtinės kraujo apytakos (DKA) sąlygomis – šiandien dažnai taiko-mas gydymo būdas progresuojančiam širdies vainikinių kraujagyslių nepa-kankamumui. Atliekant VJS operacijas dirbtinės kraujo apytakos sąlygomis trumpam sustabdoma širdis, todėl miokardo išemija yra neišvengiama šių operacijų dalis [10]. Tačiau iki šiol nėra pilnai aiškūs išeminio/reperfuzinio pažeidimo mechanizmai. Daugiau nei dvidešimt paskutiniųjų metų atlieka-ma daugybė studijų siekiant išsiaiškinti išeminio/reperfuzinio miokardo pažeidimo mechanizmus ir ieškant būdų apsaugoti širdį nuo šio pažeidimo. Pagrindinė priežastis kodėl vystosi širdies pažeidimas, tai deguonies tiekimo ir deguonies panaudojimo pusiausvyros sutrikimas. Širdis yra vienas iš dau-giausiai energijos sunaudojančių kūno organų ir pilnai priklausomas nuo ok-sidacinio fosforilinimo, kurio metu pristatomas adenozintrifosfatas (ATP), reikalingas miokardo susitraukimui ir atsipalaidavimui [14]. Sutrikus mio-kardo kraujotakai (išemija) trombozės arba kardiochirurginių operacijų me-tu, kai sustabdoma širdis, sutrinka oksidacinio fosforilinimo procesai mito-chondrijose ir ATP gamyba. Nors tuo pat metu aktyvuojama glikolizė, ta-čiau to nepakanka pagaminti reikalingą ATP kiekį [64]. Rezultate vystosi miokardo išemija – infarktas. Kardiomiocitai gali išlikti gyvybingi po trum-po išeminio periodo. Jei išemija užsitęsia – po jos sekanti reperfuzija gali smarkiai pažeisti miokardą ir sukelti negrįžtamus pakitimus – miokardo ląs-telių žūtį [64]. Paradoksalu, tačiau dažnai po išemijos atstačius kraujotaką miokardo pažeidimas būna didesnis, nei išeminio periodo metu. Vis daugėja įrodymų, kad šio pažeidimo metu pagrindinį vaidmenį vaidina širdies mi-tochondrijų funkcijos sutrikimas [35]. Mitochondrijos yra dominuojančios organelės širdies raumens audinyje. Didelis jų kiekis miokarde lemia nepertraukiamą širdies darbą per visą organizmo gyvenimą. Jos taip pat yra jautriausios deguonies stygiui. Vienas iš efektyviausių būdų apsaugančių širdies ląsteles nuo hipoksinio pažeidimo yra išankstinis išeminis pripra-tinimas (angl. ischemic preconditioning) [145,152]. Paskutiniuosius dešimt-mečius atliekama daugybė studijų siekiant išsiaiškinti pažeidimo mecha-nizmus ir galimus apsaugos būdus nuo šio pažeidimo [138]. Paskelbti tyri-mų duomenys, kad inhaliaciniai anestetikai sukelia geresnį kardioprotekcinį efektą po išeminio/reperfuzinio periodo, lyginant su intraveniniais
kais. Didžiojoje dalyje tyrimų, atliktų su žmonėmis, buvo vertinami netie-sioginiai miokardo pažeidimo ir gyvybingumo rodikliai (širdies išstūmimo frakcija, miokardo pažeidimo žymenys kraujo serume ir kt.). Tiesiogiai mio-kardo gyvybingumą atspindi mitochondrijų kvėpavimo funkcija. Nuo mito-chondrijų funkcijos priklauso širdies darbas. Literatūroje mažai duomenų, kuriuose analizuojamas išemijos/reperfuzijos poveikis žmogaus mitochond-rijų kvėpavimo funkcijoms. Darbai, atlikti su gyvūnais, negali būti pritaikyti žmonėms dėl skirtingų pažeidimo ir apsauginių mechanizmų [102]. Todėl reperfuzinio pažeidimo mechanizmų išaiškinimas ir apsauginių kelių suradi-mas yra vienas iš svarbiausių uždavinių šiandienos kardiochirurgijoje ir kardiologijoje.
DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Darbo tikslasĮvertinti inhaliacinio anestetiko sevoflurano ir intraveninio anestetiko propofolio kardioprotekcinį poveikį pacientams, po vainikinių jungčių suformavimo operacijos dirbtinės kraujo apytakos sąlygomis.
Darbo uždaviniai:
1. Ištirti inhaliacinio anestetiko sevoflurano ir intraveninio anestetiko propofolio bei išemijos/reperfuzijos poveikį mitochondrijų oksidaci-nio fosforilinimo sistemai prieširdžio raumens skaidulose.
2. Ištirti inhaliacinio anestetiko sevoflurano ir intraveninio anestetiko propofolio poveikį pacientams, po vainikinių jungčių suformavimo operacijos, vertinant mitochondrijų vidinės ir išorinės membranų pra-laidumą.
3. Ištirti inhaliacinio anestetiko sevoflurano ir intraveninio anestetiko propofolio poveikį pacientams, po vainikinių jungčių suformavimo operacijos, vertinant miokardo ląstelių pažeidimo žymenų koncent-raciją kraujo serume ir klinikinius rodiklius ankstyvuoju pooperaciniu periodu.
Darbo aktualumas ir naujumas
Atliekant VJS operacijas dirbtinės kraujo apytakos sąlygomis sustabdo-ma širdis, todėl miokardo išemija yra neišvengiasustabdo-ma šių operacijų dalis. Ta-čiau iki šiol nėra pilnai aiškūs išeminio/reperfuzinio pažeidimo mechaniz-mai. Paskutiniuosius dešimtmečius atliekama daugybė studijų siekiant išsi-aiškinti pažeidimo mechanizmus ir galimus apsaugos būdus nuo šio pa-žeidimo. Atlikti tyrimai su gyvūnais negali būti pritaikyti žmonėms dėl skirtingų pažeidimo ir apsauginių mechanizmų, priklausomai nuo gyvūno rūšies. Mes pirmieji tyrėme mitochondrijų kvėpavimo greitį žmogaus širdies dešinio prieširdžio skaidulose pacientams, po planinės vainikinių jungčių suformavimo operacijos DKA sąlygomis, vertindami inhaliacinio anestetiko ir intraveninio anestetiko apsauginį poveikį širdžiai nuo išeminio/reper-fuzinio pažeidimo. Taip pat pirmieji nustatėme, kad abiejų anestetikų gru-pėse VJS operacijos metu taikant DKA, mitochondrijų kvėpavimo greitis sulėtėja (oksidacinio fosforilinimo procesas). Tai ypač svarbu tolimesniems tyrimams, aiškinantis pažeidimo ir apsauginius mechanizmus.
Darbo praktinė reikšmė
Vertinant inhaliacinių ir intraveninių anestetikų kardioprotekcinį poveikį, vainikinių jungčių suformavimo operacijų metu dirbtinės kraujo apytakos sąlygomis, daugiau studijų paskelbta apie sevoflurano teigiamą apsauginį efektą, lyginant su propofoliu. Tačiau dauguma studijų vertino netiesiogiai širdies funkciją atspindinčius rodiklius. Analizuojant mūsų tyrimo rezulta-tus, kur tirta tiesiogiai širdies darbą atspindinti mitochondrijų kvėpavimo funkcija, galima teigti, kad kardiochirurginių operacijų metu, kuomet atlie-kama vainikinių jungčių suformavimo operacija dirbtinės kraujo apytakos sąlygomis, tiek sevofluranas, tiek propofolis yra saugūs naudojant aneste-zijos metu, ir vieno ar kito anestetiko pasirinkimas priklauso nuo konkrečios klinikinės situacijos.
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1. Miokardo išeminis pažeidimasŠirdis naudoja energiją (ATP pavidalu) reikalingą susitraukimui ir atsi-palaidavimui. Normoje pagrindinis energijos šaltinis širdies miocitams yra energija gaunama riebalų rūgščių oksidacijos metu, po to – oksiduojant gliu-kozę ir pieno rūgštį. Gliukozės oksidacijos metu gaunama energija užtikrina tik apie 30 proc. visos širdžiai reikalingos energijos, likusius 70 proc. už-tikrina riebalų oksidacija [111,173]. Miokardo išemija vystosi tuomet, kai oksigenuoto kraujo tiekimas miokardui yra nepakankamas, kad užtikrintų normalią kontrakcinę funkciją [131]. Išemijos metu vykstant glikolizei anae-robinėmis sąlygomis susidariusi pieno rūgštis keičia ląstelės energetinį metabolizmą. Pieno rūgštis kaupiasi todėl, kad glikolizės metu susidaręs piruvatas anaerobinėmis sąlygomis negali būti oksiduojamas mitochond-rijose, todėl laktato dehidrogenazės citozolyje verčiamas į pieno rūgštį. Pie-no rūgštis lemia viduląstelinį pH mažėjimą, t. y. acidozę, sąlygojantį kon-trakcinės funkcijos sutrikimą [131]. Sumažėja ATP produkcija ir kaupiasi ADP, neorganinis fosfatas ir adenozinas. Esant viduląstelinei acidozei kardiomiocitai nebegali naudoti energijos gaunamos skaidant ATP, kontrak-cijai užtikrinti ir Ca2+ homeostazei palaikyti. Acidozės metu ląstelės cito-zolyje didėja Ca2+jonų koncentracija. Todėl normaliam sarkoplazminio kal-cio siurblio darbui užtikrinti reikalingas didesnis ATP kiekis [173]. Esant sunkiai ar ilgalaikei išemijai atsiranda negrįžtami pokyčiai mitochondrijų vi-dinėje ir išorinėje membranose ir įvyksta ląstelių žūtis dėl jonų homeostazės pokyčių [89, 189].
Mitochondrijos užima didelę dalį kardiomiocitų tūrio [21] (1.1.1 pav.). Normoje, mitochondrijose gaminama ATP [163], oksidacinio fosforilinimo būdu, užtikrina nepertraukiamą energijos tiekimą, reikalingą kontrakcinei funkcijai per visą širdies darbo laiką. Išemijos indukuotas kalcio jonų per-teklius mitochondrijose inicijuoja nekrozę ar programuotą ląstelių žūtį. Funkcinis ir ultrastruktūrinis mitochondrijų pažeidimas vyksta net esant trumpalaikei išemijai ir pažeidimo progresavimas priklauso nuo išemijos trukmės [84, 189]. Mitochondrijų oksidacinės funkcijos sutrikimas gali būti grįžtamas arba negrįžtamas. Sustabdžius išemiją ir atkūrus kraujotaką, daž-nai vystosi antrinis pažeidimas, vadinamas reperfuziniu pažeidimu [204]. Reperfuzinis pažeidimas apibūdinamas kaip metaboliniai, funkciniai ir struktūriniai pakitimai atsiradę po kraujotakos atkūrimo, kurie gali būti su-mažinti modifikuojant reperfuzijos sąlygas [164]. Nors reperfuzija vienas efektyviausių metodų atstatančių miokardo gyvybingumą, tačiau dažnai ji gali sukelti dar didesnį pažeidimą [122]. Reperfuzinis pažeidimas gali
1.1.1 pav. Mitochondrijos struktūra
sukelti miocitų žūtį, kurie iki reperfuzijos buvo gyvybingi. Miokardo pažeidimas, kuomet po išemijos sekanti reperfuzija pažeidžia širdies ląsteles buvo pastebėtas Jennings ir kol. 1969 m. Jie atliko eksperimentus su šunų širdimis, kur perrišus vainikines kraujagysles ir po to atstačius kraujotaką pastebėjo žymiai spartesnį nekrozės vystymąsi. Autoriai nurodė, kad histo-loginiai pokyčiai po 30–60 min. išeminio/reperfuzinio periodo buvo tokie, kaip po 24 val. vainikinių kraujagyslių okliuzijos [85]. Išeminis/reperfuzinis pažeidimas yra kompleksas molekulinių ir ląstelinių procesų, kurių metu susipina skirtingi biologiniai mechanizmai. Kurio iš šių mechanizmų daly-vavimas yra didesnis žmogaus ligų vystymesi yra neaišku, kadangi modeliai su gyvūnais ne visada atitinka išeminio/reperfuzinio pažeidimo procesus žmogaus miokarde. Išeminis/reperfuzinis pažeidimas, po kardiochirurginių operacijų, skiriasi nuo spontaninio miokardo infarkto. Kardiochirurginių operacijų metu išemija sukeliama dirbtinai užspaudžiant aortą. Kardiople-gija yra vienas iš apsaugos metodų nuo išeminio pažeidimo. Jos metu širdies sustabdymui naudojamas hiperkaleminis, hipoterminis tirpalas. Kardiople-gija sumažina miokardo metabolinį aktyvumą ir deguonies trūkumą išemijos metu. Kai operacija baigiasi, atspaudžiama aorta ir širdies kraujotaka pilnai
atstatoma krauju, kuris yra antikoaguliuotas, taip pat suaktyvinamas imu-ninis atsakas dėl dirbtinės kraujo apytakos mechaninio poveikio ir tuo metu būna aukštas parcialinis deguonies slėgis kraujyje. Taigi, pooperacinio pe-riodo miokardas patiria dramatišką išemijos ir reperfuzijos skirtumų poveikį [195]. Ir svarbu pažymėti, kad širdis, patyrusi kardiochirurginę operaciją, yra paveikta daugybės kitų veiksnių – gretutinių ligų, raumens hipertrofijos ir turinti kontrakcinę disfunkciją. Todėl tokios širdies ląstelės reaguoja skirtingai nei kitų būklių metu. Kliniškai išeminis/reperfuzinis pažeidimas po kardiochirurginių operacijų gali pasireikšti kaip aritmija, priblokštas miokardas, maža išstūmimo frakcija ir perioperacinis miokardo infarktas. Pacientams, mirusiems anksti po operacijos (vainikinių jungčių suforma-vimo taikant DKA), histologiniai išeminio/reperfuzinio pažeidimo požy-miai, autopsijos metu, stebimi 25–45 proc. pacientų. Be to, būna padidėję biocheminiai miokardo pažeidimo žymenys (kreatino fosfokinazės izofer-mentas MB ar TnI).
Nėra priimtų auksinių standartų miokardo išemijos diagnozei. Bendrai, dianozė gali būti nustatoma remiantis hemodinaminiais (plaučių arterijos pleištinio ir/ar kairio prieširdžio slėgio banga), elektrokardiografiniais, funk-ciniais (echokardiograma), metaboliniais (pieno rūgšties produkcija), bio-cheminiais (kreatinkinazės MB ir/ar troponino išsiskyrimas), ar regioninės perfuzijos (scintigrama) parametrais. Visi diagnostiniai metodai yra riboti, dėl skirtingo jautrumo ir specifiškumo. Nustatyta pakankamai bloga kore-liacija tarp šių visų metodų [151]. Troponino T ir I, kurie yra labai specifiški ir jautrūs miokardo pažeidimo žymenys, pritaikymas diagnostikoje įtrauktas į patikslintą miokardo infarkto apibrėžimą, kurį pasiūlė Europos kardiologų sąjunga ir Amerikos kardiologų koledžas [125]. Dauguma pooperacinio periodo miokardo išemijų, didelės rizikos pacientams, įvyksta po operacijos tą pačią dieną arba kitą dieną. Net apie 90 proc. pooperacinių miokardo išemijos epizodų būna tylūs (be klinikinių simptomų) [8, 103, 118].
Kaip minėta anksčiau, širdies darbas priklauso nuo mitochondrijų funk-cijos. Išemijos metu labiausiai nukenčia pastarųjų funkcija. Todėl miokardo gyvybingumas priklauso nuo mitochondrijų gyvybingumo.
1.2. Mitochondrijų išeminis/reperfuzinis pažeidimas
Išemijos metu širdies audinyje sutrikdomas deguonies ir maisto medžia-gų patekimas į ląsteles, dėl to vystosi struktūriniai bei funkciniai mito-chondrijų pokyčiai bei aktyvinami viduląsteliniai signaliniai keliai, skati-nantys ląstelių apoptozę bei nekrozę [27, 35, 85]. Šie pokyčiai sutrikdo viso organizmo homeostazę. Nustatyta, kad vienas iš ankstyviausiųjų miokardo išemijos sukeliamų pažeidimų yra mitochondrijų kvėpavimo grandinės
komponento – citochromo c – išėjimas iš mitochondrijų į citozolį. Dėl to ne tik mažėja oksidacinio fosforilinimo efektyvumas, bet ir inicijuojama apop-tozinė ląstelių mirtis.
Yra žinoma, kad išemijos metu pirmiausia sumažėja ATP lygis ląstelėje. Didžiausias ATP kiekis (apie 80 – 90 proc.) susidaro mitochondrijose oksi-dacinio forforilinimo metu. Todėl kraujyje trūkstant deguonies, sutrinka ok-sidacinio fosforilinimo intensyvumas, dėl ko mažiau gaminama ATP [72, 122, 175].
Oksidacinio forforilinimo efektyvumo sumažėjimą gali lemti mitochond-rijų kvėpavimo grandinės (1.2.1 pav.), Krebso ciklo fermentų aktyvumo su-mažėjimas, ATP-sintazės, adenino nukleotidų nešiklio (ANT) bei išorinės ir vidinės mitochondrijų membranos pažeidimas [85, 206]. Nustatyta, kad išemijos metu pirmiausia pažeidžiamas mitochondrijų kvėpavimo grandinės I kompleksas (KP) (NADH dehidrogenazė) [85]. Atlikti tyrimai su kiau-lėmis parodė, kad miokardo išemijos metu ženkliai sumažėja mitochondrijų kvėpavimo grandinės I KP aktyvumas (35 proc.) ir kvėpavimo greitis trečio-je metabolinėje būsenoje, oksiduojant gliutamatą ir malatą [26, 142]. To pa-ties tyrimo metu rasta, kad kartu su I KP anksčiausiai yra pažeidžiamas ir V
1.2.1. pav. Mitochondrijos elektronų pernašos grandinė
ADP – adenozino difosfatas; ATP –adenozino trifosfatas; NAD – nikotino amido adenino dinukleotidas, oksiduota forma; NADH – nikotino amido adenino dinukleotidas, redukuota
forma; FADH – flavino adenino dinukleotidas, redukuota forma.
KP (oligomicinui jautri Fo-F1 ATPazė), kurio aktyvumas gali sumažėti > 45 proc. Šie rezultatai buvo pakartoti kitų tyrėjų su žiurkių ir žmonių miokardu. Išemijai tęsiantis, žiurkių širdyse sumažėja ir IV KP aktyvumas, tuo pat metu mažėjant vidinės mitochondrijų membranos fosfolipidų, kardiolipino, kuris yra svarbus I ir IV KP aktyvumui ir stabilumui, kiekiui [26, 142].
Taip pat pastebimas ir III KP trūkumas. I KP aktyvumo sumažėjimas siejamas su flavino mononukleotido ir kardiolipino sumažėjimu, nors tikslūs mechanizmai nėra pilnai aiškūs [26]. Kardiolipino reikšmė kvėpavimo grandinės kompleksų funkcijai patvirtinta pridėjus išorinio kardiolipino, po kurio atsistatė I ir IV KP funkcija po buvusio išeminio pažeidimo. III, IV KP pažeidimas ir kardiolipino kiekio sumažėjimas išryškėja po 30 min iše-mijos periodo, o I KP pažeidimas pastebimas jau po 10 min. [142]. Širdies reperfuzija dar labiau pagilina išemijos sukeltus mitochondrijų ir visos ląs-telės pažeidimus. Šie pažeidimai siejami su kalcio jonų (Ca2+
) koncentra-cijos padidėjimu ląstelėje bei mitochondrijose [66, 70]. Buvo nustatyta, kad po 80 min. išemijos laisvo Ca2+koncentracija padidėja apie 4 kartus ir siekia iki 1 μM, o po reperfuzijos išauga iki 5 μM [1, 2]. Reperfuzija paveikia mitochondrijų oksidacinio fosforilinimo procesą (elektronų transporto gran-dinę), adenino nukleotido nešiklį ir Krebso ciklo fermentus, taip pat sukelia kardiolipino oksidaciją [143, 164], didelį protonų nutekėjimą per vidinę mitochondrijų membraną, kalcio jonų koncentracijos padidėjimą mito-chondrijų matrikse, aktyvių deguonies junginių susidarymą, mitomito-chondrijų nespecifinio laidumo poros (MNLP) susiformavimą ir ląstelių žūtį. Riebalų rūgščių kiekio ir oksidacijos padidėjimas lemia per didelį kiekį acetil KoA, kuris slopina piruvato dehidrogenazę bei gliukozės oksidaciją. Acetil KoA aktyvina mitochondrijų oksidacinio fosforilinimo sistemą bei skatina ak-tyvių deguonies junginių susidarymą, kurie sukelia padidėjusią riebalų per-oksidaciją. Tai lemia sumažėjusį kardiolipino kiekį vidinėje mitochondrijų membranoje, dėl ko sumažėja mitochondrijų kvėpavimo grandinės IV komplekso aktyvumas. Tačiau Tompkins ir kt. [189] nustatė, kad mito-chondrijų I KP aktyvumas nėra pažeidžiamas išemijos/reperfuzijos metu, nepaisant su I KP susijusio kvėpavimo greičio sumažėjimo. Autoriai teigia, kad išemijos/reperfuzijos metu slopinamas Krebso ciklo fermentas keto-glutarato dehidrogenazė, todėl nuo oksidacinio pažeidimo Krebso ciklas nukenčia labiau nei kvėpavimo grandinė išemijos/reperfuzijos metu. Cito-chromo oksidazės aktyvumo sumažėjimas siejamas su tiesioginiu komp-lekso pažeidimu arba su citochromo c netekimu. Spektrofotometriškai buvo nustatyta, kad po 30 min. totalinės išemijos citochromo c kiekis širdies mitochondrijose sumažėja 25 proc., o po 60 min. – apie 60 proc. [181]. Nepažeista išorinė mitochondrijų membrana yra nepralaidi citochromui c, todėl citochromo c išėjimas iš mitochondrijų išemijos metu siejamas su
išorinės membranos pažaidomis. Miokardo išemijos metu, dėl suaktyvėjusių mitochondrinių fosfolipazių, intensyviai vyksta hidrolizė, tuomet susidaro fosfolipidų skilimo produktai, kurie veikia kaip skyrikliai ir padidina mito-chondrijų membranos laidumą bei citochromo c išėjimą. Citochromas c, gerai žinomas kaip nedidelis (~12 kDa) mitochondrijų baltymas lokalizuotas tarpmembraninėje erdvėje ir silpna elektrostatine jungtimi prisijungęs prie vidinės mitochondrijų membranos išorinio bisluoksnio. Šis baltymas yra mitochondrijų kvėpavimo gradinės dalis ir perneša elektronus nuo citochro-mo c oksireduktazės (III mitochondrijų kvėpavimo grandinės kompleksas) iki citochromo c oksidazės (IV mitochondrijų grandinės kompleksas). chromas c taip pat laikomas specifiniu apoptozės aktyvatoriumi [18]. Cito-chromo c išėjimas iš mitochondrijų yra vienas iš ankstyviausiųjų miokardo išemijos sukeliamų pažeidimų. Atliekant tyrimus in vitro nustatyta, kad citochromas c iš mitochondrijų išeiti gali dėl mitochondrijų membranos ne-specifinio laidumo poros susiformavimo (MNLP), kuomet vyksta mito-chondrijų depoliarizacija ir mitomito-chondrijų brinkimas [43].
1.2.1. Mitochondrijų nespecifinio laidumo poros svarba pažeidimo metu
Vienas pagrindinių faktorių lemiančių išeminį/reperfuzinį mitochondrijų pažeidimą, manoma, yra MNLP susiformavimas [139, 156, 202]. MNLP yra baltymų kompleksas formuojantis neselektyvias poras vidinėje mitochond-rijų membranoje. MNLP susiformavimas lemia mitochondmitochond-rijų membranos depoliarizaciją ir ši vietoj ATP gamintojos virsta į ATP vartotoją. Ilgai trunkantis MNLP susiformavimas gali sukelti vandens patekimą į mito-chondrijų matriksą, matrikso brinkimą ir išorinės mitomito-chondrijų membranos plyšimą. To pasekoje įvyksta proapoptotinių molekulių išėjimas, įskaitant citochromą c, apoptozės inicijavimo faktorius, Smac/DIABLO (angl. second
mitochondria-derived activator of caspases) ir APAF-1 (apoptozės
pro-teazes aktyvuojantis faktorius) [207] lemiančius ląstelės žūtį nuo kaspazių priklausomu ir nepriklausomu keliu. Pirmieji duomenys apie poros susi-formavimą publikuoti 1987 m. Cromptono ir kolegų [2]. Jie parodė, kad išemijos/reperfuzijos metu Ca2+ jonų koncentracijos padidėjimas citozolyje ir mitochondrijose, oksidacinis stresas aktyvina poros susiformavimą mito-chondrijose. Dėl šio reiškinio mitochondrijose yra atskiriama substratų oksi-dacija nuo fosforilinimo ir sumažėja membraninis potencialas. Molekulinė MNLP sudėtis nėra tiksliai žinoma, bet manoma, kad yra matrikse esantis ciklofilinas D [139, 202], vidinėje mitochondrijų membranoje esantis
ade-nino nukleotidų nešiklis (ANT) ir išorinėje mitochondrijų membranoje esan-tis įtampos valdomas jonų kanalas (VDAC) [139]. Manoma, kad yra keli
poros reguliatoriai: vidinėje mitochondrijų membranoje esantis fosfato jonų nešiklis, kreatino kinazė, ir heksokinazė II. Ciklofilinas D yra branduolio DNR koduojamas mitochondrijų matrikso baltymas. Į mitochondrijų mat-riksą ciklofilinas patenka dėl nukreipiamosios sekos, kuri po pernašos yra nukerpama mitochondrijose. Tyrimai su mitochondrijomis izoliuotomis iš pelių, kurioms buvo išveiklintas ciklofilino D genas, parodė, kad jos gali sukaupti daugiau Ca2+ iki MNLP susiformavimo lyginant su normaliomis mitochondrijomis, bet neturėjo įtakos elektrocheminio protonų gradiento susidarymui ir ATP gamybai. Taip pat buvo nustatyta, kad ciklosporinas A yra selektyvus ciklofilino D slopiklis, kuris blokuoja MNLP [33].
1980 m. Crompton su kol. atlikę eksperimentus pirmą kartą nustatė, kad MNLP susiformavimas yra miokardo infarkto, nuo išeminio/reperfuzinio pažeidimo, mediatorius. Griffith ir Halestrap padarė lemiamą atradimą, kad MNLP nesusiformuoja ūminės miokardo išemijos metu ir susiformuoja po kelių pirmų reperfuzijos minučių [62]. Acidozė, dėl pieno rūgšties kaupi-mosi ūminės miokardo išemijos metu (pH<7,0), veikia kaip MNLP susi-formavimo slopiklis [65], nepaisant Ca2+ ir neorganinio fosfato pertekliaus, oksidacinio streso ir ADP. Pirmomis reperfuzijos minutėmis pieno rūgštis išnešama iš ląstelės, aktyvinami ir Na+
– H+ir Na+ – HCO3 nešikliai, atsta-tomas pH, tokiu būdu sudarant sąlygas MNLP susiformavimui. Crompton su kt. 1988 m. paskelbė įdomų faktą, kad MNLP susiformavimas gali būti slopinamas imunosupresantų ir ciklosporino A. Jie buvo pirmieji, kurie pradėjo tyrinėti ciklosporiną A, kaip taikinį kardioprotekcijai [33]. Vėliau buvo paskelbta apie išankstinį gydymą ciklosporinu A izoliuotose perfu-zuotose žiurkių širdyse, stebint funkcinį atsistatymą ir ATP kiekio palai-kymą ūminio miokardo infarkto metu. MNLP susiformavimo momentas laiko atžvilgiu išemijos ir reperfuzijos metu nebuvo žinomas iki pat 1995 m., kuomet Griffith ir Halestrap [62] padarė minėtą atradimą. Buvo atliktos studijos naudojant įvairius metodus, patvirtinusios, kad MNLP susiforma-vimas įvyksta reperfuzijos metu. Buvo pastebėta, kad kardioprotekcinis efektas dėl MNLP slopinimo prarandamas, jei MNLP slopiklis įvedamas praėjus 15 min. nuo reperfuzijos pradžios. MNLP svarbus vaidmuo išemi-jos/reperfuzijos metu buvo įrodytas ir genetiniais tyrimais, kuomet 2005 m. trys nepriklausomos laboratorijos nustatė, kad pelių mitochondrijose trūks-tant ciklofilino D buvo mažesnis miokardo infarkto dydis, lyginant su lau-kinėmis pelėmis. Tačiau reikia paminėti, kad be MNLP yra ir kiti ląstelių mirties mechanizmai, kurie priklauso nuo išemijos trukmės ir naudoto eksperimentinio modelio. Tai buvo įrodyta studijoje, kur ciklofilino D pašalinimas apsaugojo kardiomiocitus tik po 25 min. išemijos ir neap-saugojo po 15 min. išemijos. Panašiai ciklofilino D pašalinimas sumažino miokardo infarkto dydį po 60 min. išemijos. Tai leidžia galvoti, kad po
trumpų išemijos periodų MNLP vaidmuo nebuvo pagrindinė ląstelių mirties priežastis, bet mirtį galimai lėmė miokardo hiperkontrakcija [87]. Atradi-mas, kad MNLP susiformavimas įvyksta per pirmas reperfuzijos minutes skelbia, kad yra kritinis laikas, per kurį gali būti naudojamos kardiopro-tekcinės medžiagos. Tai turėtų būti atliekama iki reperfuzijos arba reper-fuzijos pradžioje, norint išvengti MNLP susiformavimo [19, 156].
1.2.2. Mitochondrijų pažeidimo sukelta ląstelių žūtis
Išemijos poveikyje vystosi ląstelių pažeidimas, sukeliantis jų žūtį nek-rozės ir apoptozės būdu. Neknek-rozės metu mažėja mitochondrijų membraninis potencialas, aktyvuojami degradaciniai fermentai, ląstelės brinksta, sutrūki-nėja jų membranos, o išsiliejęs turinys pažeidžia gretimas ląsteles, kurios taip pat žūna [120, 169]. Apoptozė yra nuo energijos priklausanti,
organi-zuota genetiškai nulemta ląstelės susinaikinimo programa, kuri gali būti inicijuota genetinės programos arba antrinių perdavimo veiksnių esančių ląstelėje, kuriuos indukuoja išoriniai veiksniai. Terminas apoptozė, pradėtas taikyti 1972 m., kai Kerr, Wyllie ir Currie aprašė morfologinius pokyčius, kurie visiškai skyrėsi nuo požymių būdingų nekrozei – ląstelė ir visi ląstelės organoidai traukiasi, kondensuojasi branduolio chromatinas, vėliau bran-duolio DNR skyla į fragmentus, ląstelė pasidalina į mažas plazminės mem-branos apsuptas daleles, apoptotinius kūnelius, kuriuose yra pasiskirstę ne-suirę organoidai ir branduolio fragmentai [95]. Apoptotinius kūnelius fagocituoja makrofagai ir kaimyninės ląstelės, todėl degradaciniai fermentai neišeina iš ląstelės ir nesukelia uždegiminio proceso. Yra nustatyta, kad mitochondrijos iki fagocitozės išlieka intaktiškomis membranomis ir atlieka savo pagrindinę funkciją – ATP sintezę [132]. Be šios mitochondrijų funk-cijos ląstelė negalėtų vykdyti apoptozės, nes ATP energija reikalinga cito-skeleto degradacijai, kaspazių aktyvacijai, ligandų, kuriuos atpažįsta fago-cituojančių ląstelių receptoriai, raiškai į ląstelės membranos išorę ir kitoms reakcijoms vykdyti [43, 44].
Vienas iš pirmųjų apoptozės požymių yra kaspazių aktyvumo kitimas ląstelių citoplazmoje. Yra duomenų, kad ląstelė gali išgyventi, jei apopto-tiniai procesai sustabdomi iki kaspazių aktyvacijos [110]. Kaspazėmis va-dinamos aspartatui specifinės cisteino proteazės ardančios baltymuose esan-čias peptidines jungtis. Pastaraisiais dešimtmečiais plačiai tyrinėjant apop-tozę nustatyta, kad apoptozė gali atsirasti po eksperimentinės išemijos/re-perfuzijos [109], po išemijos/reperfuzijos in vivo, miokardo infarkto,
iše-minės kardiomiopatijos bei širdies nepakankamumo. Mokslininkai diskutuo-ja kada labiau inicijuodiskutuo-jama apoptozė – išemijos ar reperfuzijos metu. Mano-ma, kad reperfuzinis pažeidimas labiau inicijuoja apoptotinę ląstelių mirtį, o
išemija – nekrotinę [18]. Kai kurie tyrimai skelbia, kad po 6–7 valandų išemijos apoptozė nesukeliama, bet po jos sekanti reperfuzija intensyviai ją inicijuoja. Kiti tyrėjai atvirkščiai – jau po 10 minučių išemijos užfiksavo apoptozės požymius, kurie neparyškėjo reperfuzijos metu. Borutaitė ir kt. ištyrė, kad kaspazių aktyvacija stebėta po 30 min. išemijos, o po 60 min. įvyko DNR fragmentacija ir abu reiškiniai paryškėjo reperfuzijos metu.
Kadangi yra nustatyta, kad išemijos metu mitochondrijos pažeidžiamos pirmiausiai, tikėtina, kad išemijos paveiktų kardiomiocitų apoptozė suke-liama daugiausiai mitochondriniu keliu. Nuo mitochondrijų priklausančioje apoptozėje pagrindinį vaidmenį vaidina mitochondrijų tarpmembraninėje ertmėje ir išorinėje membranoje esantys baltymai, kurie pasižymi apoptozę aktyvuojančiomis ar slopinančiomis sąvybėmis. Vienas iš tokių baltymų yra mitochondrijų kvėpavimo grandinės komponentas citochromas c, kuris perneša elektronus tarp trečiojo ir ketvirtojo mitochondrijų kvėpavimo grandinės kompleksų. Šis baltymas dalyvauja susidarant apoptosomai ir yra specifinis apoptozės aktyvatorius [17]. Taip pat yra žinoma, kad mitochond-rijų tarpmembraninėje ertmėje yra AIF (angl. Apoptosis inducing factor) [159], Smac/DIABLO (angl. second mitochondria-derived activator of
cas-pases) [200]. Visi šie baltymai dalyvauja apoptozės reguliacijoje. Bcl-2 šeimos baltymai taip pat yra svarbūs apoptozės procese [170]. Atlikti tyrimai parodė, kad iš suaugusių žiurkių išskirtuose kardiomiocituose buvo nusta-tyta padidėjusio baltymo Bcl-2 ekspresija, dėl ko sumažėjo išemijos sukeltas citochromo c išėjimas iš mitochondrijų bei nuslopinta kaspazių 3 ir 9 ak-tyvaciją [90].
Apopotozė yra labai svarbi organizmo augimo reguliacijai, audinių ho-meostazei ir nereikalingų ląstelių pašalinimui [18, 177]. Sutrikus apoptozei,
gali pasireikšti įvairios ligos, pvz. nepakankama apoptozė gali būti susijusi su vėžio, imuninių ligų vystimusi, o per intesyvi apoptozė gali lemti neu-rodegeneracines, širdies ir kraujagyslių sistemos bei kitas ligas [123]. Dau-gelio šių ir kitų ligų gydymas galėtų būti grindžiamas apoptozės aktyvinimu arba slopinimu.
1.3. Išankstinis išeminis pripratinimas
Skelbiama, kad trumpi išeminiai periodai ženkliai apsaugo miokardą nuo pažeidimo užtrukusios išemijos metu. Šis apsauginis efektas vadinamas išankstiniu išeminiu pripratinimu (IIP) [73, 188]. IIP lemia infarkto dydžio sumažėjimą, endotelio funkcijos išsaugojimą ir uždegiminio atsako inicijuo-to neutrofilų pažeidimo susilpnėjimą. Tikslus išeminio pripratinimo veikimo mechanizmas nėra žinomas.
1986 m. grupė tyrėjų tyrinėdami viduląstelinius glikolizės produktų po-kyčius skirtingais miokardo išemijos laiko periodais šunų širdyse nustatė, kad keturi ciklai išeminių reperfuzinių periodų po 5 min prieš ilgalaikį 40 min išeminį periodą, ženkliai sumažino miokardo infarktų skaičių lyginant su kontroline grupe [129]. Tai buvo pirmas pranešimas apie endogeninį apsauginį fenomeną pavadintą išeminiu pripratinimu (angl. ischemic
pre-conditioning). Vėliau šis fenomenas buvo aprašytas daugelį kartų kitų tyrėjų
su įvairiais gyvūnais [10, 105, 168].
Pripratinimo būsena yra labai trumpalaikė ir trunka 1–2 val. Tai taip va-dinamas klasikinis IIP arba pirma miokardo apsaugos fazė. Vėlesnės studi-jos išaiškino, kad po trumpo pripratinimo periodo širdis keletui valandų lie-ka neapsaugota, tačiau apsauginis efektas grįžta po 24 val. ir tęsiasi 72 val. [12]. Tai yra atidėta pripratinimo fazė arba vadinama antra miokardo ap-saugos fazė. Ji prasideda savaime be jokių papildomų intervencijų ir tęsiasi ilgiau, nors nėra tokia stipri. Išeminio pripratinimo efektyvumo vertinimo auksinis standartas yra infarkto dydžio, letalių aritmijų skaičiaus sumažė-jimas ir po išeminio pažeidimo geresnis kairiojo skilvelio atsistatymas [65, 169]. Po pirminių atradimų tęstos studijos tyrinėjant pripratinimo
mecha-nizmus. Vienas ryškesnių pranešimų buvo padarytas Liu ir kolegų [107], kuomet jie paskelbė, kad adenozino A1 receptoriai dalyvauja išeminio pri-pratinimo apsauginiame procese triušių širdyse, todėl manyta, kad pri-pratinimas yra medijuotas receptorių. Eilės receptorių tokių, kaip adenozino A1 ir A3, bradikinino B2, alfa1 adrenerginių, delta opioidinių ir kt. aktyvi-nimas sukelia signalo perdavimo kaskadą, kuri dalyvauja apsauginiame procese. Paskutiniais metais didelis dėmesys skiriamas mitochondrijų KATP kanalų reikšmei išeminiame pripratinime [36, 55, 136, 141]. Taip pat žinoma, kad yra įtraukiama ir daugelis baltymų kinazių, viena ar kelios baltymų kinazės C (PKC) izoformos, tirozino kinazės, hekso kinazės [21, 28, 146].
Vėliau tyrimai buvo atlikti su žmonėmis, kadangi eksperimentinius duo-menis su gyvūnais taikyti žmonėms dažnai negalima dėl skirtingų mecha-nizmų skirtingoms gyvūnų rūšims. Todėl įvertinant apsauginius mechaniz-mus žmogaus miokardui, dažniausiai taikomi netiesioginiai tyrimometodai. Žinoma, tikslius laboratorinius protokolus pritaikyti klinikinėje praktikoje nėra paprasta, dėl praktinių ir etinių priežasčių. Anksčiau minėta esminė išankstinio pripratinimo nauda yra infarkto dydžio sumažėjimas, tačiau žmogui įvertinti šį rodiklį yra nepaprasta. Todėl dažniausiai efektas ver-tinamas pagal netiesioginius miokardo pažeidimo rodiklius: krūtinės angi-nos epizodų dažnį, ST segmento sunormalėjimą elektrokardiogramoje, su-mažėjusį letalių aritmijųskaičių, mažiau įvykstančių perioperacinių infark-tų, biocheminių žymenų dydį, geresnį išgyvenamumą esant grėsmingoms
būklėms [60, 74]. Dar viena ypatybė dėl kurios negalima tiksliai vertinti
duomenų yra ta, kad žmogaus miokarde yra skirtingas kolateralių tinklas, kurio plotas yra lemiantis veiksnys miokardo išemijos sunkumui vainikinių kraujagyslių okliuzijos metu. Todėl kartais neįmanoma tiksliai to įvertinti [121, 188].
Aiškiai IIP efektas buvo įrodytas žmogaus miokardui in vitro tyrimuose, kur apeita kolateralių įtaka. Yellon ir kol. parodė, kad izoliuotos žmogaus miokardo trabekulės gali būti iš anksto pripratintos simuliuojant išemiją ir aktyvuojant adenozino A1 ir A3 receptorius. Tie patys tyrėjai nustatė, kad apsaugoti nuo kontrakcinės disfunkcijos galima aktyvuojant PKC ir atida-rant KATP kanalus [79].
Yellon ir kt. atliko randomizuotą tyrimą, kuriame demonstravo du kartus po 3 minutes atliktus aortos užspaudimus kaitaliojant su aortos atspaudimais po 2 minutes, kurie po VJS operacijų DKA sąlygomis metu padidina mio-karde ATP lygį [79]. 2008 m. atlikta metaanalizė, kurios metu nagrinėti 22 randomizuoti tyrimai įtraukę 933 pacientus. Išvados skelbė, kad išeminis pripratinimas širdies operacijų metu ženkliai sumažino pooperacinių skilve-linių aritmijų dažnį, inotropinių vaistų naudojimą, ir gydymo ITS trukmę susijusių su miokardo protekcija kardioplegijos metu [201].
Galimybė atlikti pripratinimo veiksmus po išemijos epizodo susilaukė di-delio dėmesio, ypač intervencinių kardiologų tarpe, kurių darbo metu ūmi-niai koronariūmi-niai sindromai nepalieka laiko prieš tai atlikti išankstinį išeminį pripratinimą. Širdies chirurgijoje atlikti tik trys klinikiniai tyrimai (tos pa-čios komandos), kur tyrinėtas miokardo apsaugos poišeminis pripratinimas (postconditioning) (PIP), nuo išeminio-reperfuzinio pažeidimo [114–116]. Pirmas klinikinis tyrimas buvo atliktas su vaikais, kuriems atliktos chirur-ginės Tetrada Fallot korekcijos [115]. PIP buvo sudarytas iš dviejų aortos užspaudimo ciklų po 30 sek., po kurių sekė 30 sek. atleidimo epizodai iki DKA pradžios. Rezultatai buvo teigiami – miokardo pažeidimo žymenų troponino I ir CK-MB koncentracija kraujyje ir pooperacinis inotropinių medžiagų poreikis buvo reikšmingai mažesnis PIP grupėje lyginant su kontroline. Tie patys rezultatai buvo patvirtinti su suaugusiais, kuriems at-liktos vožtuvų operacijos [114]. Tačiau kylančiosios aortos užspaudimas - atspaudimas susijęs su didžiule embolinių įvykių rizika pacientams, turin-tiems aortoje aterosklerotinių pakitimų. Tai dalinai paaiškina šių tyrimų baimę ir mažą jų kiekį širdies chirurgijoje.
Pastebėta, kad širdies funkciją nuo pažeidimo apsaugoti galima ne tik iš-ankstiniu išeminiu pripratinimu, bet ir farmakologinėmis priemonėmis. Ty-rimai skelbia, kad viena iš šį efektą sukeliančių medžiagų yra inhaliaciniai anestetikai.
1.4. Anestetikų inicijuotas pripratinimas
Daugelis studijų parodė inhaliacinių anestetikų pripratinimo poveikį šir-džiai, pacientams patiriantiems širdies operacijas [30, 87, 108, 112, 197]. Kai kurios metaanalizės nustatė, kad desflurano ir sevoflrano poveikyje ženkliai sumažėjo miokardo infarktų skaičius, gydymo ITS trukmė, DPV trukmė, gulėjimo ligoninėje trukmė, hospitalinio mirštamumo dažnis. Į prie-šišeminį inhaliacinių anestetikų apsauginį mechanizmą įtraukta keletas endogeninių signalo perdavimo kelių, veikiančių per ATP jautrius kalio ka-nalus, ROS gamybą ir kt. [88, 162, 174, 178]. Halotanas, enfluranas, desflu-ranas ir sevofludesflu-ranas mažina miokardo pažeidimą, jei tiekiami reperfuzijos ar kardioplegijos metu [149, 150, 167]. Halotanas, enfluranas, isofluranas ir sevofluranas po globalios išemijos ir reperfuzijos pagerina funkcinį at-sistatymą izoliuotose širdyse. Anestetikų inicijuotas pripratinimas (AIP) (angl. anesthetic preconditioning) buvo aprašytas tyrimuose su žiurkėmis, triušiais ir šunimis [24, 94]. Kardioprotekcinis efektas nustatytas gyvūnams, kurių miokardas turi mažą kolateralių tinklą [94, 122]. Izoflurano kardio-protekcinis efektas stebėtas žiurkėms, triušiams ir šunims nutraukus jo tiekimą 15 ar 30 min prieš vainikinių arterijų užspaudimą. Sevofluranas šio efekto neparodė po 30 min išplovimo periodo [184]. Duomenys rodo, kad AIP varijuoja priklausomai nuo anestetiko ir nuo gyvūno rūšies. Išankstinis poveikis izofluranu apsaugo endotelio ir lygiųjų raumenų ląstelių gyvybin-gumą 12–48 val. po citokinų inicijuoto pažeidimo [174]. Inhaliaciniai anestetikai taip pat sukelia lėtos fazės miokardo protekciją panašią į išeminį pripratinimą. Sevofluranas taip pat padidina kardioprotekciją kai tiekiamas 24 val. po pradinių išeminio pripratinimo epizodų [127]. Šie svarbūs rezul-tatai rodo, kad inhaliacinių anestetikų tiekimas kombinacijoje su trumpais išeminiais periodais sinergistiškai gali apsaugoti miokardą nuo pažeidimo [127, 184]. Nustatyta, kad inhaliaciniai anestetikai aktyvuodami KATP
kanalus sukelia vainikinių kraujagyslių vazodiliataciją [25, 31, 32, 135,214] arba veikdami viduląstelinę kalcio homeostazę kraujagyslių lygiuosiuose raumenyse [160]. Palaikant pakankamą perfuzinį spaudimą sevofluranas padidino kolateralių kraujotaką išeminiame miokarde [96, 98]. Po globalios išemijos, sevofluranas pagerinotaip pat vainikinių kraujagyslių reaktyvumą ir NO išsiskyrimą izoliuotose širdyse. Inhaliaciniai anestetikai taip pat slopina neutrofilų ir trombocitų agregaciją ir inhibuoja citokinų inicijuotą ląstelių žūtį po išemijos/reperfuzijos [4, 39, 101]. Šie rezultatai rodo, kad apsauga nuo išeminio-reperfuzinio pažeidimo remiasi inhaliacinių anestetikų poveikiu į vainikinių kraujagyslių perfuziją. Tikslūs mechanizmai atsakingi už šių anestetikų kardioprotekcinį efektą lieka neišaiškinti. Manoma, kad svarbų vaidmenį šiame procese atlieka KATP kanalai.
1.4.1. KATPkanalų svarba AIP mechanizme
Signalo perdavimo keliai AIP yra labai panašūs kaip IIP. Nustatyta, kad AIP veikia per adenozino receptorius, baltymų kinazę C (PKC), slopinantį G baltymą (Gi), ROS ir KATP kanalus (mitochondrinius ir sarkoleminius) [75, 97, 113, 128, 134, 140, 148, 179, 185–87]. Izoflurano ir sevoflurano apsauginis efektas miokardui po išemijos panaikinamas su selektyviu mito-chondrinių KATP kanalų antagonistu 5-hidroksidekanoatu (5-HD) [119, 160], tačiau šis efektas negautas naudojant selektyvų sarkoleminį KATP kanalų antagonistą HMR-1098 [185]. Abu KATP kanalų antagonistai, 5-HD ir HMR-1098, panaikino desflurano apsauginį poveikį prieš išeminį/reperfuzinį pažeidimą šunims, taip įrodant, kad dalyvauja abiejų rūšių KATP kanalai [119,137]. Priešingai kita studija parodė, kad HMR-1098 in vitro nekeitė desflurano indukuoto pripratinimo izoliuotame žmogaus dešiniajame prie-širdyje [67]. Kraujagyslių lygiuosiuose raumenyse esantys nuo ATP
pri-klausantys K+kanalai yra pagrindiniai kraujagyslių tonuso reguliatoriai ATP sumažėjusios gamybos metu. Inhaliacinių anestetikų indukuota vainikinių kraujagyslių vazodiliatacija [25,31,32,135,214] buvo susilpninta gliburidu, parodant svarbią KATP kanalų reikšmę šiame procese. Šie duomenys rodo, kad naudingas inhaliacinių anestetikų poveikis, miokardo išemijos metu, gali būti susijęs su padidintu deguonies aprūpinimu inicijuotu dėl KATP kanalų aktyvinimo ir vainikinių kraujagyslių vazodiliatacijos. Tačiau in vivo sevoflurano padidinta vainikinių kraujagyslių kolateralinė kraujotaka, gli-burido sudėtyje, nurodo, kad inhaliaciniai anestetikai kolateralinę kraujotaką padidina ne tik KATP kanalų aktyvavimo keliu [98]. Manoma, kad sevo-flurano indukuotas kolateralinės perfuzijos padidėjimas įvyko dėl nuo Ca2+ priklausančių bet ne nuo ATP priklausančių K+kanalų aktyvavimo [94
]. Manoma, kad kardioprotekcinio mechanizmo kelyje labai svarbios yra baltymų kinazės.
1.4.2. Baltymų kinazių svarba kardioprotekciniame mechanizme Yra žinoma, kad į signalo perdavimo kelią yra įtraukta daugelio baltymų kinazių translokacija ir fosforilinimas, išemijos reperfuzijos metu apsaugant miokardo ląsteles nuo žūties [53, 54, 56]. PKC yra vienas iš pagrindinų komponentų dalyvaujančių signalo perdavimo kelyje, susijusiame su ląstelių gyvybingumu [106]. Išeminio pripratinimo metu per G baltymą veikiančių receptorių aktyvavimas (A1, bradikinino ir kt.) stimuliuoja PKC [107,194]. Inhaliaciniai anestetikai taip pat stimuliuoja PKC translokaciją ir aktyvumą, galimai veikdami fermento reguliacinį domeną [67]. PKC slopinimas su-silpnina izoflurano sukeltą priblokšto miokardo kontrakcinės funkcijos
atsistatymą šunims [186]. Neseni duomenys rodo, kad inhaliacinių aneste-tikų sukelta PKC aktyvacija yra reikalinga KATP kanalų atidarymui ir mio-kardo apsaugai. Pavyzdžiui, neselektyvus PKC antagonistas cheleritrinas panaikina sevoflurano sukeltą KATP kanalų aktyvinimą žiurkių skilvelių miocituose ir slopina miokardo apsaugą prieš išemiją [211]. Mitochondrinių KATPkanalų atsidarymas per PKC aktyvinimą, išeminio pripratinimo metu, nustatytas taip pat izoliuotose triušių širdyse [137]. PKC aktyvina tirozino kinazę (TK) [9] ir mitogenų aktyvuotą baltymų kinazę (MAPK) [147], o inhaliaciniai anestetikai gali veikti keletą šių viduląstelinių signalo perda-vimo baltymų, nepriklausomai nuo tiesioginio receptorių aktyvaperda-vimo. Iše-minis ir farmakologinis pripratinimas yra inicijuojamas per PKC, TK ir MAPK aktyvavimą. MAPK šeima vaidina svarbų vaidmenį signalo perdavi-me per perdavi-membraninius ir branduolio receptorius, ir yra susijusi su ląstelių žūties aktyvinimu ir progresavimu (pvz., apoptoze) [23, 71, 209].
Inhaliacinių anestetikų sukelto pripratinimo mechanizme svarbus yra laisvųjų deguonies radikalų vaidmuo. Veikiant minėtiems anestetikams išsiskiria nedidelis laisvųjų radikalų kiekis, kuris inicijuoja apsaugą nuo išemijos/reperfuzijos žalingo poveikio.
1.4.3. Laisvųjų deguonies radikalų svarba kardioprotekcijoje
Didelis laisvųjų deguonies radikalų (ROS) kiekis, išsiskyręs reperfuzijos metu, pažeidžia baltymus atsakingus už viduląstelinę homeostazę, slopina kontrakcinę miokardo funkciją ir sukelia membranos pažeidimus [6, 15, 165, 216]. Inhaliaciniai anestetikai sumažina žalingą kiekį ROS, susijusį su vainikinių arterijų okliuzija ir reperfuzija. Izofluranas ir sevofluranas taip pat nuslopina neutrofilų indukuotą miokardo disfunkciją [68, 69]. Šis po-veikis susijęs su superoksido anijonų produkcijos ir neutrofilų prilipimo prie vainikinių arterijų endotelio sienelių sumažėjimu [69]. Įrodyta, kad įvairūs išeminio pripratinimo stimulai, tokie kaip trumpa išemija, tiesioginis KATP kanalų atidarymas, opoidai, inhaliaciniai anestetikai, sukelia mažą ROS kiekio išsiskyrimą, kuris skatina signalo perdavimo kelią ir inicijuoja ap-saugą prieš išemiją [5]. Pavyzdžiui, išankstinis poveikis mažu ROS kiekiu veikia kaip IPC [191,198]. Laisvųjų radikalų surišėjas skiriamas iki išemijos arba trumpos išemijos metu ženkliai susilpnina apsauginį pripratinimo efektą, vertinant infarkto dydį [180]. Taigi, teigiamas sevoflurano poveikis nuo išeminio pažeidimo buvo panaikintas su laisvųjų radikalų surišėjais ir azoto oksido sintazės inhibavimu [134]. Buvo įrodyta, kad inhaliaciniai anestetikai skatina mažo ROS kiekio išsiskyrimą, kuris susijęs su infarkto dydžio sumažėjimu po užtrukusios išemijos [179].
Duomenys apie intraveninių ir inhaliacinių anestetikų apsauginį poveikį yra prieštaringi. Daugiau duomenų paskelbta apie inhaliacinių anestetikų teigiamą kardioprotekcinį povekį lyginant su intraveniniais. Todėl mūsų tyrime intraveniniai anestetikai pasirinkti kaip kontrolinės grupės aneste-tikai.
1.5. Intraveniniai anestetikai
Pirmą kartą intraveninis anestetikas buvo panaudotas 1656 m., kuomet Wren, panaudodamas žąsies plunksnos kotą ir pūslę, šuniui į veną sušvirkštė vyno ir alaus, po ko šuo išgyveno. Tuščiavidurių adatų išradimas 1843 m. ir poodinių švirktų sukūrimas 1853 m. įgalino intraveninį vaistų skyrimą. Re-donnet 1920 m. sukūrė pirmą intraveninį barbitūratą somnifeną. Tačiau Lundy ir Tovell sukurtas tiopentalis 1934 m. buvo pirmas ryškus intra-veninis anestetikas daugiausiai naudotas anestezijos indukcijai ir pagrindinis išliko apie pusę šimtmečio. Etomidatas buvo susintetintas 1964 m. Jis saugus kardiovaskulinių problemų turintiems pacientams, tačiau dėl savo kortikosteroidinio efekto jo vartojimas ribotas ir dabar naudojamas tik anes-tetzijos indukcijai, bet ne palaikymui. Ketaminas, sukurtas 1965 m., puikiai tinka hipovoleminiams pacientams, nes nemažina kraujospūdžio, bet dėl psichomimetinių šalutinių poveikių jo vartojimas yra ribotas. Glen su ko-legomis 1973 m. susintetino propofolį. Tačiau užtruko dar dešimtmetį, kol buvo susintetinta saugi skysta jo forma tinkama vartojimui. 1983 m. pro-pofolis pakeitė tiopentalį ir tapo lyderiu dėl savo trumpo veikimo, greito atsigavimo ir mažo pooperacinio poveikio dažnio. Jo greitas skilimas įga-lino jį naudoti pastovia infuzija visos operacijos metu, nesukeliant ilgo pooperacinio sveikimo. Idealus intraveninis anestetikas laikomas tokiu, kuris veikia greitai, greitai pasišalina iš kraujotakos ir CNS, lengvai regu-liuoja anestezijos gylį, nesukelia histamino išsiskyrimo. Taip pat apsaugo audinius, nesukelia pykinimo, neveikia hemodinamikos ir yra nebrangus. Anestezija sukeliama, kuomet vaistas iš arterinio kraujo pereina per kraujo-smegenų barjerą į smegenis [99]. Šis anestetinis poveikis priklauso nuo kelių dalykų: 1) susijungimo su baltymais; tik nesurištas vaistas gali laisvai pereiti smegenų barjerą; 2) smegenų kraujotakos; sumažėjusi smegenų krau-jotaka sąlygoja sumažėjusį vaisto patekimą į smegenis; 3) ekstraląstelinio pH ir vaisto pK; tik nejonizuotas vaistas gali pereiti lipidinį kraujo-smegenų barjerą, taigi tai priklauso nuo jonizavimo laipsnio esant tinkamam ekstra-ląsteliniam pH ir vaisto pK; 4) tirpumo riebaluose; didelis tirpumas rie-baluose lemia didesnį vaisto perėjimą per smegenų barjerą. Propofolis yra lipofilinis ir greit patenka į CNS ir kitus audinius [3, 205]. Propofolis sukelia sąmonės slopinimą per tiek laiko, kiek reikia, kol vaistas nukeliauja nuo
injekcijos vietos iki smegenų ir tai užima mažiau nei vieną minutę. Pro-pofolis greit ir intensyviai metabolizuojamas kepenyse ir ekstrahepatinėse dalyse, o tai reiškia, kad jis greitai pašalinamas iš organizmo. Vaistas turi tiesioginį antiemetinį efektą, tačiau mechanizmai nėra aiškūs. Taip pat su-kelia euforiją, tačiau neturi psichotinio poveikio, kaip ketaminas. Pacientai patyrę anesteziją su propofoliu 90 proc. vėl ją pakartotų, tuo tarpu su se-vofluranu pakartotų tik 50 proc.
Dauguma šiuolaikinių anestetikų veikia ligandinius jonų kanalus, dalinai GABA receptorius ir kitus baltymus atsakingus už neuronų aktyvumą [20, 76, 154, 157]. Propofolis veikdamas GABA receptorius hipokampe ir prie-frontalinėje žievėje, slopina acetilcholino išsiskyrimą. Šis poveikis yra svarbus sedacinio efekto sukėlimui. Propofolis taip pat inicijuoja NMDA receptorių inhibavimą, kas sąlygoja centrinį poveikį [213].
Propofolis yra 2,6-diizopropilfenolis ir silpna lipofilinė rūgštis (1.5.1. pav.) [100]. Jis turi trumpą veikimo pradžią, metabolizuojamas kepenyse sujungtas su gliukuronidu ir sulfatu, susidaro vandenyje tirpūs komponentai, kurie pašalinami per inkstus [153]. Propofolis sumažina kraujagyslių rezis-tentiškumą, širdies kontraktiliškumą ir pritekėjimą, taigi sumažina išstūk-mimo tūrį. Kaip ir tiopentalis, propofolis sukelia kvėpavimo slopinimą. Dėl viršutinių kvėpavimo takų refleksų slopinimo puikiai tinka intubacijai ar laringinės kaukės įkišimui be relaksantų. Taip pat propofolis sumažina sme-genų deguonies pareikalavimą, smesme-genų kraujotaką ir intrakranijinį slėgį [34]. Dėl prieštraukulinio poveikio tinka terminalinėje status epilepticus būklėje [38]. Ilgalaikės (kelių dienų, savaičių) didelių dozių propofolio infu-zijos gali sukelti sunkią metabolinę acidozę, rabdomiolizę, inkstų nepakan-kamumą, lipemiją ir širdies nepakankamumą. Pagrindinių intraveninių anes-tetikų farmakokinetinės savybės pateiktos 1.5.1 lentelėje.
Skirtingi intraveniniai anestetikai turi skirtingą poveikį organų sistemoms (1.5.2 lentelė).
1.5.1. pav. Propofolio cheminė struktūra
1.5.1 lentelė. Intraveninių anestetikų farmakokinetika
Propofolis Tiopentalis Ketaminas Etomidatas
Tirpumas vandenyje Ne Taip Taip Ne
Veikimo pradžia (min.) 2 8,5 16 1
Veikimo trukmė (h) 4–7 12 3 5,4
Pasiskirstymo tūris (litrai kg–1
) 4,6 2,4 3 5,4
Pasišalinimas (ml min.–1kg–1) 25 11 19 18 Susijungimas su baltymais (proc.) 98 80 12 75
1.5.2 lentelė. Intraveninių anestetikų poveikis organų sistemoms
Etomidatas Propofolis Tiopentalis Ketaminas
Širdies susitraukimų
dažnis Neveikia Minimalus poveikis
Padidėja padidėja Kontraktiliškumas Neveikia Sumažėja Sumažėja Padidėja SKR Min efektas Sumažėja Sumažėja Padidėja VAS Min efektas Sumažėja Sumažėja Padidėja
Kvėpavimas Min efektas Slopinimas Slopinimas Bronchodiliatacija SK Sumažėja Sumažėja Sumažėja Padidėja
Antinksčių žievė funkcijos slopinimas
– – –
Sisteminis intraveninių anestetikų poveikis: SKR – sisteminis kraujagyslių rezistentiškumas; VAS – vidurinis arterinis spaudimas; SK–smegenų kraujotaka.
1.6. Inhaliaciniai anestetikai
Dietilo eterio anestezinio poveikio atradimas 1846 m. buvo vienas iš svarbiausių medicinos mokslo atradimų. Vėliau į klinikinę praktiką buvo įdiegta daugelis kitų anestetikų, tokių kaip azoto oksidas, chloroformas, etilenas, ciklopropanas, trichloretilenas ir divinilo eteris. Kai kurie iš jų buvo sprogūs arba toksiški, todėl iš klinikinio vartojimo išimti. Vėliau su-kurtos ir įdiegtos pažangesnės anestetinės medžiagos kaip halotanas, enflu-ranas ir izofluenflu-ranas [190]. Sevofluranas buvo sukurtas 1960 m., tačiau į kli-nikinę praktiką įdiegtas ženkliai vėliau, dėl fluoro išskyrimo ir reagavimo su absorbuotu anglies dioksidu. Buvo atlikta daugybė klinikinių studijų Japo-nijoje ir tik 1990 m. buvo patvirtintas leidimas naudoti sevofluraną klini-kinėje praktikoje [87]. Viena iš svarbiausių inhaliacinių anestetikų savybių yra jų tirpumas kraujyje. Inhaliacinių anestetikų tirpumas nusakomas kraujo/ dujų pasiskirstymo koeficientu (liamda), dviejų fazių koncentracijos (kraujo ir dujų) santykiu, kuomet jų parcialiniai slėgiai yra pusiausvyroje. Kuo
didesnis kraujo/dujų dalies koeficientas, tuo didesnė anestetiko koncent-racija yra kraujyje, tuo ilgesnis pabudimo laikas po operacijos [190]. Visi inhaliaciniai anestetikai yra gerai tirpūs riebaluose ir mažiau tirpūs kituose audiniuose [190].
Inhaliacinių anestetikų eliminacija iš kūno priklauso nuo alveolinės kon-centracijos. Kuo mažesnis anestetiko tirpumas, tuo greitesnis atsigavimas [42]. Desflurano eliminacijos ir atsigavimo laikas yra ryškiai trumpesnis nei kitų anestetikų. Anestetikų fiziko-cheminės savybės parodytos 1.6.1 len-telėje.
1.6.1 lentelė. Inhaliacinių anestetikų fiziko-cheminės savybės
Halotanas Izofluranas Desfluranas Sevofluranas Azoto oksidas
Formulė C2HCIBrF3 CF2
H-O-CCIH-CF3 CF2 H-O-CFH-CF3 (CF3 )2CFH-O-CH2F N2O Virimo temperatūra, °C 49–51 48,5 22,8 58,6 –88,5 Kraujo/dujų pasiskirstymo koeficientas 2,35 1,91 1,4 0,42 0,47
Ilgai trunkanti anestezija (≥ 8 val.) prailgina atsigavimo laiką labai tir-piems anestetikams, kurio neveikia mažai tirpūs anestetikai – desfluranas [42].
Eger ir kt. 1965 m. [42] buvo pradininkas aprašęs minimalią alveolinę koncentraciją (MAC), nusakančią anestetiko koncentraciją, kuriai esant 50 proc. pacientų nereaguoja į chirurginę stimuliaciją. MAC koncentracijos pavaizduotos 1.6.2 lentelėje. MAC gali būti veikiamas daugelio veiksnių, tokių kaip hipotermija, gili hipoksija, acidozė, opioidai, paciento amžius [91, 124]. Pavyzdžiui, esant ūminei alkoholinei intoksikacijai MAC sumažėja, tačiau jei gausus alkoholio vartojimas yra lėtinis, tuomet MAC padidėja [48].
1.6.2 lentelė. Inhaliacinių anestetikų minimali alveolinė koncentracija (proc.)
Azoto oksidas Halotanas Izofluranas Desfluranas Sevofluranas
MAC50 104 0,78 1,14 6,0 2,05
MACawake 64 0,41 0,49 2,42 0,62
MAC50 – minimali alveolinė koncentracija, kuriai esant 50 proc. pacientų nereaguoja į chi-rurginę stimuliaciją; MACawake – minimali alveolinė koncentracija, kuriai esant 50 proc. pacientų nereaguoja į verbalines komandas.
Inhaliaciniai anestetikai keičia centrinės nervų sistemos elektrinį akty-vumą. Normalioje būsenoje, smegenų kraujotaka yra autoreguliuojama ir susijusi su smegenų metaboliniu greičiu. Visi inhaliaciniai anestetikai lėtina smegenų medžiagų apykaitą ir mažina deguonies suvartojimą [190]. Smege-nų kraujotaka priklauso nuo dviejų faktorių: nuo vazokonstrikcijos, sukeltos metabolizmo slopinimo ir nuo vazodiliatacijos, sukeltos anestetiko. Inhalia-ciniai anestetikai iš dalies sumažina smegenų kraujotakos reaktyvumą į CO2. Naudojant klinikinėmis koncentracijomis desfluranas ir izofluranas apsaugo smegenų kraujotakos reaktyvumą į CO2 pokyčius. Summors ir kt. [176] parodė, kad sevofluranas apsaugo smegenų kraujotakos autoregulia-ciją, kai anestetiko koncentracija neviršija 1,5 MAC. Vazodiliatacija, kurią sukelia inhaliaciniai anestetikai gali didinti intrakranijinį slėgį. Fraga ir kt. [50] išaiškino, kad izofluranas ir desfluranas nedidino intrakranijinio slėgio esant normokapnijai. Panašius duomenis apie sevofluraną paskelbė Artru ir kt. [7].
Visi inhaliaciniai anestetikai slopina ventiliaciją, mažindami gyvybinį plaučių tūrį. Kvėpavimo dažnio padidinimas nekompensuoja sumažėjusios alveolinės ventiliacijos. Dėl to padidėja parcialinis CO2. Inhaliaciniai anestetikai padidina kvėpavimo centro reagavimo slenkstį į CO2, todėl sumažėja ventiliacijos atsakas į padidintą CO2 [41, 109]. Halotanas, izoflu-ranas ir dalinai sevofluizoflu-ranas sumažina kvėpavimo takų rezistentiškumą, kai tuo tarpu desfluranas neturi jokios įtakos bronchų tonusui [61].
Visi halogenizuoti anestetikai, priklausomai nuo dozės, mažina vidurinį arterinį spaudimą ir širdies išstūmimo indeksą. Tai siejama su sisteminiu kraujagyslių rezistentiškumo sumažėjimu. Kai desflurano ir izoflurano koncentracija didėja, didėja ir širdies susitraukimų dažnis, kai tuo tarpu su halotanu jis lieka toks pat. Sevoflurano poveikyje širdies susitraukimų daž-nis didėja tik jei MAC viršija vienetą. Halogenizuoti anestetikai veikia pro-aritmiškai, nors šie mechanizmai nėra iki galo išaiškinti [117, 203]. Sevo-fluranas gali ilginti QT intervalą. Jis turėtų būti atsargiai skiriamas pa-cientams su prailgėjusiu QT intervalu [58]. Skilvelinių aritmijų slenkstis, naudojant epinefriną, yra ženkliai mažesnis su desfluranu ir sevofluranu, nei su halotanu ir izofluranu. Jų aritmogeninis poveikis yra labai mažas [126, 130]. Vainikinė kraujotaka yra autoreguliuojama ir pirmiausiai priklauso nuo miokardo poreikių [190]. Tyrimai su gyvūnais parodė, kad naudojant inha-liacinius anestetikus klinikinėmis koncentracijomis ši funkcija yra išsaugo-ma [158]. Daugelis inhaliacinių anestetikų sumažina vartų venos tėkmę [52]. Visi inhaliaciniai anestetikai mažina inkstų kraujotaką, glomerulų filtraciją ir diurezę, nors inkstų kraujotakos autoreguliacija lieka nepakitusi. Inkstų kraujotakos sumažėjimas anestezijos metu dažniausiai susijęs su cirkuliuo-jančio tūrio sumažėjimu susijusiu su padidėjusia kraujagysline talpa [11].
2. METODIKA
Tyrimui atlikti buvo gautas Kauno regioninio biomedicininių tyrimų etikos komiteto leidimas Nr. P1 – 8A/2002. Perspektyvusis tyrimas atliktas Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninės Kauno klinikų Širdies, krūtinės ir kraujagyslių chirurgijos anesteziologijos ir intensyviosios tera-pijos klinikoje ir Neuromokslų instituto Biochemijos laboratorijoje 2010– 2014 m.
2.1. Tiriamųjų kontingentas 2.1.1. Tiriamieji pacientai
Šioje perspektyviojoje atsitiktinių imčių studijoje tirti septyniasdešimt du pacientai, kuriems pirmą kartą buvo atlikta planinė širdies vainikinių jung-čių suformavimo operacija naudojant dirbtinę kraujo apytaką ir kurie atitiko atrankos kriterijus. Visi ligoniai buvo supažindinti su studijos esme ir raštiškai sutiko joje dalyvauti.
2.1.2. Tiriamųjų įtraukimo kriterijai 1. Suaugę pacientai ≥ 18 m.
2. Širdies kairiojo skilvelio išstūmimo frakcija ≥ 45 proc. 3. Nepadidėjęs TnI kiekis iki operacijos.
4. Pacientai raštiškai patvirtina informuoto asmens sutikimą dalyvauti tyrime, priimtą Kauno regiono biomedicininių tyrimų etikos komiteto. 2.1.3. Tiriamųjų neįtraukimo kriterijai
1. Pacientai atsisakę dalyvauti tyrime.
2. Pacientai, kuriems kartu atlikta ir širdies vožtuvų operacija. 3. Širdies nepakankamumo NYHA IV klasė.
4. Turintys nestabilios krūtinės anginos požymius. 5. Padidėjęs TnI kiekis iki operacijos.
6. Sergantys cukriniu diabetu.
7. Sergantys inkstų funkcijos ar kepenų funkcijos nepakankamumu.
2.1.4. Tiriamųjų paskirstymas į grupes
Pacientai buvo randomizuoti į dvi grupes, pagal anestezijos palaikymui naudotą anestetiką. Tiriamieji nežinojo kokiai grupei buvo priskirti ir kokiu anestetiku buvo palaikomas hipnotinis miegas. S grupėje – pacientai, ku-riems anestezijai naudojome inhaliacinį anestetiką sevofluraną (Abbott). P grupėje – pacientai, kuriems anestezijai naudojome intraveninį anestetiką propofolį. Ligonius prieš operaciją ir anesteziją apžiūrėjo, jų būklę įvertino ir klinikinio tyrimo esmę paaiškino tyrėjas, gydytojas anesteziologas. Į tyrimą įtraukti 72 pacientai, (po 36 pacientus kiekvienoje grupėje) atitikę visus įtraukimo į tyrimą kriterijus ir raštiškai patvirtinę sutikimą dalyvauti tyrime.
2.2. Anestezijos protokolas
Visi pacientai operuoti bendrinėje endotrachėjinėje nejautroje. Iki anestezijos indukcijos pacientai buvo įsotinti deguonimi spontaniškai kvė-puojant 100 proc. deguonimi per kaukę.
S grupės pacientams anestezijos indukcijai leistas į veną etomidatas 20 mg, fentanilis 2–3 µg/kg. Trachėjos intubacijai palengvinti suleistas raumenų relaksantas rokuroniumas 0,6 mg/kg. Anestezija palaikyta sevoflu-ranu 2-3 vol%, fentanilio 6–10 µ/kg infuzija, rokuroniumu 10–12 µ/kg/min. P grupės pacientams anestezijos indukcijai leistas etomidatas 20 mg, fen-tanilis 2–3 µ/kg, rokuroniumas 0,6 mg/kg. Anestezija palaikyta pastovia propofolio 100-120 µg/kg/min infuzija, fentanilio 6–10 µg/kg infuzija, ro-kuroniumu 10–12 µg/kg/min.
Dirbtinė plaučių ventiliacija atliekama „Primus“ (Dräger®, Vokietija) anestezijos mašina, 8–9 ml/kg kvėpuojamuoju tūriu ir 10 k./min. Deguonies koncentracija palaikoma 40 proc. iki DKA ir 60 proc. po DKA. Dirbtinės plaučių ventiliacijos parametrai buvo keičiami pagal kapnografijos parody-mus: CO2 iškvėpiamam dujų mišinyje palaikytas 35–40 mm Hg. Po ope-racijos ligonis intubuotas pervežamas į intensyviosios terapijos skyrių.
2.3. Operacijos protokolas
Visiems pacientams buvo standartizuota chirurginė technika: operacijos atliktos per vidurinę sternotomiją. Jungties formavimui imta kairioji vidinė krūtininė arterija ir venos. Distalinės jungtys atliktos pilnai užspaudus aortą. Proksimalinės jungtys atliktos taikant dalinį kylančiosios aortos užspau-dimą.
