Послеоперационная динамика уровня матриксных металлопротеиназ
Значение в прогрессировании атеросклеротического процесса матриксных металлопротеиназ (ММР) — важных ферментов, участвующих в ремоделировании экстрацеллюлярного матрикса, — активно изучается многими исследователями [1, 2]. Известно их участие в развитии атеросклеротической бляшки, провокации ее нестабильности и разрыва. Кроме того, ММР участвуют в ремоделировании нормальных тканей, в том числе после хирургических вмешательств. В то же время есть указания на то, что активность ММР может провоцироваться ишемией и реперфузией и может ассоциироваться с рядом осложнений послеоперационного периода [3].
Цель настоящего исследования: оценить диагностическую и прогностическую значимость ММР в развитии послеоперационных осложнений коронарного шунтирования (КШ), выполненного в условиях искусственного кровообращения (ИК).
Материал и методы
В исследование были включены 29 пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), стенокардией II—III функционального класса (ФК), хронической сердечной недостаточностью (ХСН) I—IIА стадии (ФК II—III по классификации NYHА) в возрасте от 50 до 70 лет. Критерии исключения: сочетанная патология коронарных сосудов и клапанов сердца, острая инфекция и обострение хронической инфекции, наличие злокачественных новообразований, хирургические осложнения в послеоперационном периоде. Исходная фракция выброса левого желудочка менее 45%. Всем пациентам была выполнена операция КШ при стандартизированном виде кардиоплегии и непульсирующем режиме ИК. Использовали внутривенную общую анестезию на основе фентанила и мидазолама. ИК проводили однотипным гипертоническим, гиперонкотическим перфузатом, одинаковым объемом первичного заполнения аппарата ИК. Использовали кровяную холодовую кардиоплегию, пассаж кардиоплегии проводили антеградно. Длительность ИК составила 88 мин (75—105 мин), длительность пережатия аорты 57 мин (48—61 мин). Кровь из периферической вены была забрана в пробирки с активатором свертывания до операции, через 18 ч (первые сутки) и через 7 сут после таковой.
Исследования уровня катепсинов выполняли методом твердофазного иммуноферментного анализа на анализаторе «Униплан» (Россия). Уровень ММЗ-9 и proММР-1 определяли с помощью наборов фирмы R&D Systems (США), ММР-3 и тканевого ингибитора матриксной металлопротеиназы 1 (TIMP-1) — BenderMedsystems (Австрия). Исследования выполняли в соответствии с протоколом фирмы-производителя.
Протокол клинического исследования был одобрен локальным Этическим комитетом НИИ КПССЗ СО РАМН. Решение о включении больного в исследование осуществлялось после получения информированного согласия пациента.
Для диагностики и оценки проявлений полиорганной недостаточности использована система SOFA (Sequential Organ Failure Assessment) [4]. Системный воспалительный ответ определяли в соответствии с критериями Согласительной комиссии по сепсису и органной дисфункции [5].
В зависимости от течения послеоперационного периода все пациенты были разделены на 3 группы: в 1-ю были включены 20 пациентов с неосложненным течением послеоперационного периода КШ, во 2-ю — 4 пациента с осложненным течением послеоперационного периода, ассоциированным с системным воспалительным ответом (2 — с осложненным системным воспалительным ответом, 1 — с инфарктом миокарда, 1 — с острой сердечной недостаточностью), в 3-ю — 5 пациентов, у которых послеоперационный период осложнился изолированной дисфункцией почек, проявившейся нарушениями клубочковой фильтрации и повышения уровня креатинина.
Статистическую обработку данных выполняли с помощью программы Statistica 6.0. Значимость различий оценивали с использованием непараметрического U-критерия Манна—Уитни и критерия Вилкоксона. Сравнение групп проводили методом дисперсионного анализа (ANOVA). Данные результаты в виде медианы (Ме) и интерквартильного размаха (25-й процентиль; 75-й процентиль). Различия считали статистически значимыми при р<0,05.
Результаты и обсуждение
При оценке исходного уровня ММР у пациентов сравниваемых групп выявлены достоверные различия значений ММР-9 (см. таблицу). При этом наиболее высокий уровень — 254,52 (181,34; 395,32) нг/мл — отмечен у пациентов с неосложненным течением послеоперационного периода, а наименьший — 74,08 (70,24; 155,76) нг/мл — в группе с послеоперационной дисфункцией почек. У пациентов с системным воспалительным ответом уровень ММР-9 составил 158,32 (148,44; 201,18) нг/мл. Известно, что ММР-9 играет ключевую роль в дестабилизации атеросклеротической бляшки, развитии нестабильной ИБС и является активным участником воспалительного процесса [6]. При этом средний уровень ММР-9 в крови, полученный при обследовании 447 здоровых доноров, составил 124,5±50,4 нг/мл [7]. В нашем исследовании повышенный уровень ММР-9 оказался благоприятным фактором течения послеоперационного периода. По-видимому, более высокие исходные уровни ММР-9 у пациентов с неосложненным течением ассоциируются с адекватным развитием воспалительного процесса в ответ на альтерацию.
Таблица. Уровень МРР у пациентов с неосложненным и осложненным течением послеоперационного периода КШ
Примечание. Различия статистически значимы (p<0,05) по сравнению: * — с группой с неосложненным послеоперационным периодом; ** — с дооперационным уровнем;*** — с предыдущим исследуемым периодом. ММР — матриксные металлопротеиназы; КШ — коронарное шунтирование; ТИМР — тканевый ингибитор матриксных металлопротеиназ.
Через сутки после операции уровень ММР-9 равномерно повышался у пациентов всех групп. Однако на 7-е сутки послеоперационного периода картина изменилась. В отсутствие осложнений у пациентов отмечалась тенденция к снижению уровня МРР, но при развитии осложнений концентрация ММР-9 в сыворотке крови, наоборот, повышалась. При этом наибольшие уровни отмечены у пациентов с проявлениями системного воспалительного ответа. По-видимому, процесс системного воспаления приводил в том числе к повышенной активности МРР (по крайней мере, ММР-9), которая, в свою очередь, может участвовать как в процессах послеоперационного ремоделирования миокарда, так и в прогрессировании атеросклеротического процесса и дестабилизации атеросклеротической бляшки, в том числе некоронарной локализации. ММР-9 участвует в реакции слущивания рецепторов с поверхности клеток (в частности TREM-1), что приводит к накоплению в кровотоке большого количества растворимых форм, активно участвующих в развитии и поддержании системной воспалительной реакции [8]. Таким образом, выявлена взаимосвязь между уровнем ММР-9 и развитием послеоперационных осложнений, обусловленных системным воспалением и органными дисфункциями у кардиохирургических больных.
Естественным антагонистом ММР является TIMP-1. По данным ряда исследователей, уровень этого маркера в крови здорового донора находится в пределах от 253 нг/мл [9] до 1202±427 нг/мл [10]. В нашем исследовании высокий исходный уровень выявлен во всех группах наблюдения: 7057,5 (5405,0; 7647,5), 8092,5 (5915,0; 9925,0) и 7290,0 (5540,0; 9815,0) нг/мл для 1, 2 и 3-й групп соответственно. При этом статистически значимых различий в группах не отмечено.
По-видимому, такой высокий уровень TIMP-1 является компенсаторной реакцией, сдерживающей активность ММР и прогрессирование атеросклеротического процесса. Резкое снижение концентрации ингибитора в сыворотке крови у пациентов всех групп сразу после операции отражает, по-видимому, выход аналита в ткани и высокое его потребление. При этом сниженные относительно исходного уровня TIMP-1 остаются таковыми и к 7-м суткам послеоперационного периода. В то же время динамика аналогична во всех группах наблюдения.
Для оценки баланса между уровнем ММР и их ингибиторов чаще всего используют соотношение MMP-9/TIMP-1. По данным M. Cheng и соавт. [11], в группе здоровых доноров этот показатель составил 0,11±0,03. В нашем исследовании исходные значения в группе с неосложненным течением послеоперационного периода были недостоверно выше, чем в группах пациентов с развившимися осложнениями, и составили 0,043 (0,023; 0,066), 0,018 (0,015; 0,037) и 0,011 (0,010; 0,017) для 1, 2 и 3-й групп соответственно. На показатели повлияло увеличение уровня TIMP-1.
Динамика соотношения фермента и ингибитора в послеоперационном периоде в разных группах менялась неодинаково. У пациентов с неосложненным течением через сутки после операции соотношение достоверно повышалось, а к 7-м суткам имело тенденцию к снижению по сравнению с предыдущим периодом наблюдения. В то же время в группах пациентов, у которых течение послеоперационного периода осложнилось системным воспалительным ответом, повышение MMP-9/TIMP-1 в первые сутки после операции было менее выраженным, и на 7-е сутки имело тенденцию к еще большему увеличению.
Исходные уровни MMP-3 и proММР-1 во всех группах наблюдения статистически значимо не различались. Кроме того, лишь в группе пациентов с системным воспалительным ответом в послеоперационном периоде было статистически значимое увеличение уровня MMP-3 к 7-му дню послеоперационного периода. Очевидно, в развитии системного воспалительного ответа активно участвовала эта МРР.
Динамика уровня proММР-1 в группах пациентов различалась: в случае неосложненного течения на следующий день после операции он снижался, статистически значимо повышаясь к 7-м суткам, достигал более высоких, чем исходные, значений. В случае осложненного системного воспалительного ответа в послеоперационном периоде динамика уровня proММР-1 была аналогичной. Однако в случае изолированной дисфункции почек тенденция к снижению уровня МРР сохранялась и на 7-е сутки послеоперационного периода.
Таким образом, послеоперационный период КШ в условиях ИК характеризуется повышением в сыворотке крови уровня MMP-9, proMMP-1 и снижением — уровня TIMP-1.
У пациентов с послеоперационными осложнениями в виде системного воспалительного ответа, изолированной и полиорганной недостаточности наблюдается тенденция к более низкому исходному уровню MMP-9.
Развитие осложненного системного воспалительного ответа ассоциируется с более высокими уровнями MMP-9, MMP-3 и proMMP-1, особенно на 7-е сутки послеоперационного периода. Выявленные закономерности указывают на тесную патогенетическую связь между процессами воспаления и ремоделирования. Повышенная активность МРР может привести к прогрессированию атеросклероза, при этом наличие осложненного системного воспалительного ответа в послеоперационном периоде служит дополнительным пусковым фактором этого процесса.
Исходно высокий уровень TIMP-1 является компенсаторным фактором сдерживания атеросклеротического процесса. Послеоперационное снижение его уровня во всех группах свидетельствует о высоком потреблении в тканях, направленном на ограничение активности матриксных МРР.
