Карбонилированные белки - ранние предикторы ОПП, ОСН и системного воспалительного ответа у больных после операций на сердце

Работа выполнена
на базе
ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского
НИИ физико-химической биологии МГУ им. М.В. Ломоносова

Окислительный стресс
Под окислительным стрессом обычно понимают совокупность событий, приводящих к высокому уровню содержания активных форм кислорода (АФК) в организме.
Barzegar Amiri Olia, Schiesser C. H. and M. K. Taylor. New reagents for detecting free radicals and oxidative stress // Organic & Biomolecular Chemistry. – 2014. - Vol. 12 – P. 6757-6766.

Окислительный стресс
В настоящее время окислительный стресс рассматривается как одна из основных причин возникновения осложнений послеоперационного периода.
Ng C.S., Wan S. “Limiting inflammatory response to cardiopulmonary bypass: pharmaceutical strategies //Current Opinion in Pharmacology,. – 2012. - Vol.12, № 2. - P.155–159
Suleiman M.S., Zacharowski K., Angelini G. D. Inflammatory response and cardioprotection during open-heart surgery: the importance of anaesthetics // British Journal of Pharmacology . – 2008. - Vol. 53, №1. - P. 21–33. .

ROS
Гипоксия / реоксигенация
Активация эндогенных антиоксидантных систем
Стрессоустойчивость
Апоптоз
Дегенерация ткани
Некроз
Системное воспаление
Митоптоз
Смерть организма

Механизм цитотоксического эффекта АФК.

Карбонилирование белков
Карбонилирование белков – реакции присоединения карбонильной группы (C=O) к аминокислотным остаткам белков.
Карбонилирование белков происходит в результате окислительного стресса и приводит к их необратимому функциональному и структурному повреждению.

Образование белковых карбонилов
Активные формы кислорода (АФК) могут непосредственно окислять аминокислотные остатки лизина, аргинина, пролина и треонина.
Продукты окисления полиненасыщенных жирных кислот (PUFA) также могут модифицировать белки, образуя белковые карбонилы.

Journal of Biological Chemistry, 283, 21837-21841.

Карбонилирование белков
Умеренно карбонилированные белки подвергаются деградации протеасомой.
Значительно карбонилированные белки образуют агрегаты, которые не могут быть уничтожены протеазами и приводят к повреждению клеток и тканей.

ГИПОТЕЗА
Мы предположили что степень выраженности окислительного стресса связана с возникновением органной дисфункции у кардиохирургических больных в послеоперационном периоде.

В исследование было включено 67 кардиохирургических пациентов
У всех пациентов определялся уровень карбонилированных белков на 4-х этапах
карбонилы I - уровень карбонилированных белков после индукции анестезии,
карбонилы II - уровень карбонилированных белков после окончания операции,
карбонилы III - уровень карбонилированных белков через 24 после окончания операции,
карбонилы IV - уровень карбонилированных белков через 72 часа после окончания операции

Характеристика групп

Критерий ССВО
Два или более:
Температура тела ниже 36°C или выше 38°C
Частота сердечных сокращений более 90 в минуту
Одышка с ЧДД более 20 в минуту; или парциальное давление двуокиси углерода в артериальной крови ниже 32 mmHg
Число лейкоцитов менее 4х109/л или более 12х109/л; или наличие более 10% незрелых нейтрофилов
Высокий показатель прокальцитонина

Острое повреждение почек (ОПП)
Стадия «R» - Risc по шкале RIFLE
Повышение креатинина плазмы более 50% от исходных значений

Острая сердечная недостаточность
Определена как потребность в инфузии инотропных препаратов (адреналин, добутамин) в дозе, эквивалентной
5 мкг/кг*мин добумина или более, на протяжении не менее 6 часов после операции.
Шкала вазопрессорно-инотропной поддержки считали по формуле IS: Добутамин(мкг/кг*мин)+Допамин(мкг/кг*мин)+100×Адреналин(мкг/кг*мин).

Частота развития послеопарационных осложнений
Системная воспалительная реакция
Операции на клапанах - 71%
АКШ с ИК – 48%
АКШ без ИК – 45%
Острое почечное повреждение
Операции на клапанах – 47%
АКШ с ИК – 32%
АКШ без ИК – 24%
Острая сердечная недостаточность
Операции на клапанах – 65%
АКШ с ИК – 52%
АКШ без ИК – 24%

Динамика уровня карбонилированных белков в периоперационном периоде

ROC-кривые: чувствительность и специфичность риска развития СВР

ROC-кривые: чувствительность и специфичность риска развития СВР

ROC-кривые: чувствительность и специфичность риска развития СН

«Точка баланса» (пороговое значение) между чувствительностью
и специфичностью при прогнозировании риска развития СВР по уровню карбонилов в плазме крови пациентов по окончании операции.
Чувствительность 60%
Специфичность 59%
AUC 0,69
Точка CutOff >0,85 нмоль/мг

«Точка баланса» (пороговое значение) между чувствительностью
и специфичностью при прогнозировании риска развития ОПП по уровню карбонилов (карбонилы II) в плазме крови пациентов по окончании операции.
Чувствительность 64%
Специфичность 72%
AUC 0,77
Точка CutOff >0,86

«Точка баланса» (пороговое значение) между чувствительностью
и специфичностью при прогнозировании риска развития СН по уровню карбонилов (карбонилы II) в плазме крови пациентов по окончании операции.
Чувствительность 66%
Специфичность 69%
AUC 0,79
Точка СutOff >0,87

Оценка частоты композитных осложнений после кардиохирургических операций

Результаты
процессе проведения настоящего исследования установлена значимая корреляция выраженности ОС, оцениваемого по уровню карбонилированных пептидов в плазме крови, и композитной частоте развития п/о осложнений (СВР, ОПН и ОСН) в кардиохирургии. Таким образом, можно предположить, что ОС является одним из механизмов, ответственных за развитие изучаемых осложнений.

Выводы
В результате проведенного исследования впервые подтверждена важная роль оксидативного стресса в развитии СВР, ОПН и ОСН в клинике.

Выводы
Проведенное исследование имеет прямое практическое применение: уровень карбонилов в плазме крови в первый час после операций на сердце является хорошим предиктором развития СВР, ОПН и ОСН.