ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭНДОТЕЛИАЛЬНОГО ГЛИКОКАЛИКСА С ГЕМОДИНАМИКОЙ И МЕТАБОЛИЗМОМ У ПАЦИЕНТОВ С СЕПТИЧЕСКИМ ШОКОМ И ПРИ КАРДИОХИРУРГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЯХ С ИСКУССТВЕННЫМ КРОВООБРАЩЕНИЕМ

Система эндотелиального гликокаликса (ЭГ) служит важным регулятором целостности и проницаемости сосудов, обеспечивает клеточное взаимодействие и является компонентом системы гемостаза. Повреждение ЭГ при септическом шоке, искусственном кровообращении (ИК), ишемии, реперфузии, а также ряде прочих критических состояний ассоциируется с капиллярной утечкой, гемодинамическими и метаболическими нарушениями.

Цель исследования: оценить взаимосвязь состояния (или повреждения) компонентов ЭГ с гемодинамическим и метаболическим ответом у пациентов с септическим шоком и при кардиохирургических вмешательствах в условиях ИК.

Материалы и методы. В исследование включены 21 пациент с септическим шоком и 26 пациентов, которым проводили кардиохирургические вмешательства в условиях ИК. Концентрацию в плазме крови компонентов ЭГ, включая гепарансульфат-протеогликан (HSPG) и синдекан-1 (S1), в группе пациентов с септическим шоком определяли в начале исследования, через 2 и 24 ч после теста с инфузионной нагрузкой, а в группе кардиохирургических пациентов – после индукции анестезии, а также через 6 и 24 ч после окончания ИК.

Результаты. В группе пациентов с септическим шоком через 2 ч после теста с инфузионной нагрузкой обнаружена тенденция к увеличению концентрации S1 в плазме крови. В группе кардиохирургических пациентов через 6 ч после окончания ИК отмечали снижение концентрации HSPG с 6,13 (4,20–9,04) до 5,08 (4,18–7,21) нг/мл (p <0,01) и повышение концентрации S1 в плазме крови с 0,80 (0,56–1,13) до 1,25 (1,04–1,41) нг/мл (p <0,001). Через 24 ч HSPG и S1 вернулись к значениям, близким к предоперационным. В обеих группах установлена ассоциация между концентрацией компонентов ЭГ в плазме с показателями пред- и постнагрузки, а также с концентрацией лактата.

Вывод. Повреждение и сброс компонентов ЭГ при септическом шоке и ИК взаимосвязаны с нарушениями гемодинамики и метаболизма.

1. Гончар И. В., Балашов С. А., Валиев И. А. и др. Роль эндотелиального гликокаликса в механогенной регуляции тонуса артериальных сосудов // Труды московского физико-химического института. – 2017. – № 1.– С. 101–108.

2. Максименко А. В. Эндотелиальный гликокаликс – значимая составная часть двойного защитного слоя сосудистой стенки: диагностический индикатор и терапевтическая мишень // Кардиологический вестник. – 2016. – № 11 (3). – С. 94–100.

3. Adachi T., Fukushima T., Usami Y. et al. Binding of human xanthine oxidase to sulphated glycosaminoglycans on the endothelial-cell surface // Biochem J. – 1993. – Vol. 289. – P. 523–527.

4. Aksu U., Bezemer R., Yavuz B. et al. Balanced vs. unbalanced crystalloid resuscitation in a near-fatal model of hemorrhagic shock and the effects on renal oxygenation, oxidative stress, and inflammation // Resuscitation. – 2012. – Vol. 83. – P. 767–773.

5. Backer D., Creteur J., Dubois M. J. et al. The effects of dobutamine on microcirculatory alterations in patients with septic shock are independent of its systemic effects // Crit. Care Med. – 2006. – Vol. 34. – P. 403–408.

6. Becker B. F., Chappell D., Bruegger D. et al. Therapeutic strategies targeting the endothelial glycocalyx: acute deficits, but great potential // Cardiovasc Res. – 2010. – Vol. 87. – P. 300–310.

7. Becker M., Menger M. D., Lehr H. A. Heparin-released superoxide dismutase inhibits postischemic leukocyte adhesion to venular endothelium // Am. J. Physiol. – 1994. – Vol. 267. – P. 925–930.

8. Bown M. J., Nicholson M. L., Bell P. R. F. et al. Cytokines and inflammatory pathways in the pathogenesis of multiple organ failure following abdominal aortic aneurysm repair // Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. – 2001. – Vol. 22. – P. 485–495.

9. Bruce D. S. Heparin: Effects upon the glycocalyx and endothelial cells // J. Extra Corpor. Technol. – 2017. – Vol. 49. – P. 192–197.

10. Bruegger D., Jacob M., Rehm M. et al. Atrial natriuretic peptide induces shedding of the endothelial glycocalyx in the coronary vascular bed of guinea pig hearts // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2005. – Vol. 289. – P. 1993–1999.

11. Bruegger D., Rehm M., Abicht J. et al. Shedding of the endothelial glycocalyx during cardiac surgery: On-pump versus off-pump coronary artery bypass graft surgery // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. – 2009. – Vol. 138. – P. 1445–1447.

12. Burke-Gaffney A., Evans T. W. Lest we forget the endothelial glycocalyx in sepsis // Crit. Care. – 2012. – Vol. 16. – P. 121.

13. Cancel L. M., Ebong E. E., Mensah S. et al. Endothelial glycocalyx, apoptosis and inflammation in an atherosclerotic mouse model // Atherosclerosis. – 2016. – Vol. 252. – P. 136–146.

14. Chappell D., Bruegger D., Potzel J. et al. Hypervolemia increases release of atrial natriuretic peptide and shedding of the endothelial glycocalyx // Crit. Care. – 2014. – Vol. 18. – P. 538.

15. Chappell D., Jacob M., Hofmann-Kiefer K. et al. Hydrocortisone preserves the vascular barrier by protecting the endothelial glycocalyx // J. Vasc. Res. – 2006. – Vol. 43. – P. 563–564.

16. Florian J. A., Kosky J. R., Ainslie K. et al. Heparan sulfate proteoglycan is a mechanosensor on endothelial cells // Circ. Res. – 2003. – Vol. 93. – P. 136–142.

17. Forbes J. M., Coughlan M. T., Cooper M. E. Oxidative stress as a major culprit in kidney disease in diabetes // Diabetes. – 2008. – Vol. 57. – P. 1446–1454.

18. Frati-Munari A. C. Medical significance of endothelial glycocalyx // Arch. Cardiol. Mex. – 2013. – Vol. 83. – P. 303–312.

19. Haywood-Watson R. J., Holcomb J. B., Gonzalez E. A. et al. Modulation of syndecan-1 shedding after hemorrhagic shock and resuscitation // PLoS One. – 2011. – Vol. 6 (8). – Р. e23530.

20. Henrich M., Gruss M., Weigand M. A. Sepsis-induced degradation of endothelial glycocalyx // Sci. World J. – 2010. – Vol. 10. – P. 917–923.

21. Huxley V. H., Scallan J. Lymphatic fluid: exchange mechanisms and regulation // J. Physiol. – 2011. – Vol. 589. – P. 2935–2943.

22. Ikeda M., Matsumoto H., Ogura H. et al. Circulating syndecan-1 predicts the development of disseminated intravascular coagulation in patients with sepsis // J. Crit. Care. – 2018. – Vol. 43. – P. 48–53.

23. Ince C. The rationale for microcirculatory-guided fluid therapy// Curr. Opin. in Crit. Care. – 2014. – Vol. 20. – P. 301–308.

24. Jacob M., Saller T., Chappell D. et al. Physiological levels of A-, B- and C-type natriuretic peptide shed the endothelial glycocalyx and enhance vascular permeability // Basic. Res. Cardiol. – 2013. – Vol. 108. – P. 347.

25. Johannes T., Mik E. G., Nohé B. et al. Influence of fluid resuscitation on renal microvascular PO2 in a normotensive rat model of endotoxemia // Crit. Care. – 2006. – Vol. 10. – P. 1–13.

26. Johansson P. I., Henriksen H. H., Stensballe J. et al. Traumatic endotheliopathy: a prospective observational study of 424 severely injured patients // Ann Surg. – 2017. – Vol. 265 (3). – P. 597–603.

27. Johansson P., Stensballe J., Ostrowski S. Shock induced endotheliopathy (SHINE) in acute critical illness ‒ a unifying pathophysiologic mechanism // Crit. Care. – 2017. – Vol. 21. – P. 25.

28. Johansson P. I., Sørensen A. M., Perner A. et al. Disseminated intravascular coagulation or acute coagulopathy of trauma shock early after trauma? An observational study // Crit. Care. – 2011. – Vol. 15. – Р. R272.

29. Johansson P. I., Stensballe J., Rasmussen L. S. et al. A high admission syndecan-1 level, a marker of endothelial glycocalyx degradation, is associated with inflammation, protein C depletion, fibrinolysis, and increased mortality in trauma patients // Ann. Surg. – 2011. – Vol. 254. – P. 194–200.

30. Kolářová H., Ambrůzová B., Svihálková L. et al. Modulation of endothelial glycocalyx structure under inflammatory conditions // Mediators Inflamm. – 2014. – ID 694312.

31. Kozar R. A., Peng Z., Zhang R. et al. Plasma restoration of endothelial glycocalyx in a rodent model of hemorrhagic shock // Anesth. Analg. – 2011. – Vol. 112. – P. 1289–1295.

32. Kurzelewski M., Czarnowska E., Beresewicz A. Superoxide- and nitric oxide-derived species mediate endothelial dysfunction, endothelial glycocalyx disruption, and enhanced neutrophil adhesion in the post-ischemic guinea pig heart // J. Physiol. Pharmacol. – 2005. – Vol. 56. – P. 163–178.

33. Miranda C. H., de Carvalho Borges M., Schmidt A. et al. Evaluation of the endothelial glycocalyx damage in patients with acute coronary syndrome // Atherosclerosis. – 2016. – Vol. 247. – P. 184–188.

34. Muliwor A. W., Lipowsky H. H. Inflammation- and ischemia-induced shedding of venular glycocalyx // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2004. – Vol. 286. – P. 1672–1680.

35. Myburgh J. A., Mythen M. G. Resuscitation fluids // N. Engl. J. Med. – 2013. – Vol. 369. – P. 1243–1251.

36. Nieuwdorp M., Mooij H. L., Kroon J. et al. Endothelial glycocalyx damage coincides with microalbuminuria in type 1 diabetes // Diabetes. – 2006. – Vol. 55. – P. 1127–1132.

37. Ospina-Tascon G., Neves A. P., Occhipinti G. et al. Effects of fluids on microvascular perfusion in patients with severe sepsis // Inten. Care Med. – 2010. – Vol. 36. – P. 949–955.

38. Ostrowski S. R., Henriksen H. H., Stensballe J. et al. Sympathoadrenal activation and endotheliopathy are drivers of hypocoagulability and hyperfibrinolysis in trauma: A prospective observational study of 404 severely injured patients // J. Trauma Acute Care Surg. – 2017. – Vol. 82. – P. 293–301.

39. Ostrowski S. R., Johansson P. I. Endothelial glycocalyx degradation induces endogenous heparinization in patients with severe injury and early traumatic coagulopathy // J. Trauma Acute Care Surg. – 2012. – Vol. 73. – P. 60–66.

40. Ostrowski S. R., Sorensen A. M., Larsen C. F. et al. Thrombelastography and biomarker profiles in acute coagulopathy of trauma: a prospective study // Scand. J. Trauma Resusc. Emerg. Med. – 2011. – Vol. 19. – P. 64.

41. Padberg J. S., Wiesinger A., di Marco G. S. et al. Damage of the endothelial glycocalyx in chronic kidney disease // Atherosclerosis. – 2014. – Vol. 234. – P. 335–343.

42. Pahakis M. Y., Kosky J. R., Dull R. O. et al. The role of endothelial glycocalyx components in mechanotransduction of fluid shear stress // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2007. – Vol. 355. – P. 228–233.

43. Paparella D., Yau T. M., Young E. Cardiopulmonary bypass induced inflammation: pathophysiology and treatment: an update // Eur. J. Cardiothorac. Surg. – 2002. – Vol. 21. – P. 232–244.

44. Platts S. H., Linden J., Duling B. R. Rapid modification of the glycocalyx caused by ischemia-reperfusion is inhibited by adenosine A2A receptor activation // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2003. – Vol. 284. – P. 2360–2367.

45. Rehm M., Bruegger D., Christ F. et al. Shedding of the endothelial glycocalyx in patients undergoing major vascular surgery with global and regional ischemia // Circulation. – 2007. – Vol. 116. – P. 1896–1906.

46. Rhodes A., Laura E., Evans L. E. et al. Surviving sepsis campaign: international guidelines for management of sepsis and septic shock: 2016 // Intens. Care Med. – 2017. – Vol. 43. – P. 304–377.

47. Rubio-Gayosso I., Platts S. H., Duling B. R. Reactive oxygen species mediate modification of glycocalyx during ischemia-reperfusion injury // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2006. – Vol. 290. – P. 2247–2256.

48. Salmon A. H., Satchell S. C. Endothelial glycocalyx dysfunction in disease: albuminuria and increased microvascular permeability // J. Pathol. – 2012. – Vol. 226. – P. 562–574.

49. Singh A., Ramnath R. D., Foster R. R. et al. Reactive oxygen species modulate the barrier function of the human glomerular endothelial glycocalyx // PLoS One. – 2013. – Vol. 8 (1) – Р. e55852.

50. Stehouwer C. D., Smulders Y. M. Microalbuminuria and risk for cardiovascular disease: analysis of potential mechanisms // J. Am. Soc. Nephrol. – 2006. – Vol. 17. – P. 2106–2111.

51. Steppan J., Hofer S., Funke B. et al. Sepsis and major abdominal surgery lead to flaking of the endothelial glycocalyx // J. Surg. Res. – 2011. – Vol. 165. – P. 136–141.

52. Tarbell J. M., Pahakis M. Y. Mechanotransduction and the glycocalyx // J. Intern. Med. – 2006. – Vol. 259. – P. 339–350.

53. Volta C. A., Alvisi V., Campi M. et al. Influence of different strategies of volume replacement on the activity of matrix metalloproteinases: an in vitro and in vivo study // Anesthesiology. – 2007. – Vol. 106. – P. 85–91.

54. Wang L., Fuster M., Sriramarao P. et al. Endothelial heparan sulfate deficiency impairs L-selectin- and chemokine-mediated neutrophil trafficking during inflammatory responses // Nat. Immunol. – 2005. – Vol. 6. – P. 902–910.

55. Woodcock T. E., Woodcock T. M. Revised Starling equation and the glycocalyx model of transvascular fluid exchange: an improved paradigm for prescribing intravenous fluid therapy // Br. J. Anaesth. – 2012. – Vol. 108. – P. 384–394.

56. Wu X., Hu Z., Yuan H. et al. Fluid resuscitation and markers of glycocalyx degradation in severe sepsis // Open Med. – 2017. – Vol. 12. – P. 409–416.