Оксана Михайловна Драпкина, профессор, доктор медицинских наук:
– Следующий симпозиум у нас симпозиум Российского кардиологического общества, и нас ждет лекция мастер-класс «Вопросы кардиопротекции в экспериментальной клинической практике».
Михаил Михайлович Галагудза, профессор:
– Добрый день, уважаемые коллеги! Я позволю себе начать сегодняшнюю лекцию, и она будет посвящена трансляционным исследованиям в области кардиопротекции. В первую очередь, я хотел бы дать определение трансляционного цикла, поскольку, действительно, практически все исследования в области защиты миокарда от ишемического реперфузионного повреждения проводятся по принципу трансляции данных от эксперимента к клинике. В основе трансляционного цикла лежит клинически значимая проблема, и именно эта проблема индуцирует проведение научных фундаментальных исследований, которые лежат в основе новой разработки, новой технологии или лекарственного препарата. Далее производится оценка результата внедрения, и трансляционный цикл замыкается, что приводит к оптимизации полученного результата. Интересно рассмотреть, как проводятся трансляционные исследования, в том числе в области кардиопротекции в других странах в мире и, в частности, в Соединенных Штатах Америки.
Нужно отметить, что внимание мировых экспертов привлечено к проблеме достаточно долгой трансляции, долгого переноса результатов фундаментальных исследований в клиническую практику, и в связи с этим Наблюдательный совет Национального института здоровья США в 2010 году одобрил инициативу директора NIH о создании нового центра трансляционных исследований. В 2011 году это предложение было ратифицировано Президентом США, и под эгидой Центра трансляционных исследований сейчас собрано 6 крупных программ. Миссия организованного центра трансляционных исследований состоит в том, чтобы катализировать разработку инновационных методов и технологий, которые будут способствовать развитию, тестированию, внедрению диагностических систем и лекарственных средств для диагностики и лечения широкого спектра заболеваний человека.
Вот какие основные программы объединяет Центр трансляционных исследований США. Это грантовая программа в области клинической трансляционной медицины, это программа создания молекулярных библиотек, методы разработки терапии редких заболеваний, орфанных заболеваний, грантовая программа в области внедрения новых лекарственных препаратов и программа в области разработки и совершенствования норм и правил регуляторной базы. Бюджет Центра трансляционных исследований непрерывно увеличивается, и в 2014 году, как показано на этом слайде, он достиг 665 миллионов долларов. При этом распределение финансирования центра по механизму включает львиную долю финансирования исследовательских центров крупных, также это гранты на исследования, внутренние исследования в самом центре, контракты с R&D и образовательные программы. И теперь после этого введения мы переходим к непосредственно трансляции кардиопротективных исследований о тех барьерах, которые есть в трансляционных исследованиях в области кардиопротекции, и о том, как они преодолеваются в настоящее время.
Под защитой миокарда или кардиопротекцией в настоящее время понимают комплекс мероприятий, которые позволяют добиться ограничения размера необратимого ишемического повреждения миокарда и вследствие этого уменьшения смертности и частоты развития сердечной недостаточности. Прекрасно известно, что в настоящее время единственный способ остановить прогрессию необратимого повреждения миокарда – это ранняя реваскуляризация миокарда, и в связи с этим может создаться убеждение в том, что проблема защиты миокарда уже не настолько актуальна и значима.
Но отвечая на этот вопрос, хотелось бы привести данные мета-анализа, который был проведен в 2008 году. Авторы этого мета-анализа задались целью определить, какой объем миокарда остается жизнеспособным при реваскуляризации у пациентов с острым коронарным синдромом сегодня в наши дни. Был проведен мета-анализ 10 исследований. Во всех исследованиях, включенных в мета-анализ, проводилась оценка зоны ишемии и размера инфаркта, и основным критерием, основной оценочной точкой являлся индекс жизнеспособного миокарда, который рассчитывался по приведенной здесь формуле. Средний индекс жизнеспособного миокарда при современных стратегиях лечения острого коронарного синдрома был положен на уровне более 0,5, то есть некроз должен составлять 50% и менее от массы левого желудочка. В дотромболитическую эру индекс жизнеспособного миокарда составлял в среднем 0,23. И примечательно, что у четверти пациентов с реваскуляризацией индекс жизнеспособного миокарда составлял всего 0,25, что указывает на низкую эффективность реперфузионной терапии у этой категории пациентов. Авторы мета-анализа полагают целевым индексом жизнеспособного миокарда 0,8.
В чем же могут состоять принципиальные причины ранней неэффективности или низкой эффективности реваскуляризации миокарда? Конечно же, в первую очередь, это позднее вмешательство, увеличение времени на этапах «боль-баллон» или «дверь-баллон». К менее частым причинам неэффективности реваскуляризации относят перипроцедурный мионекроз, который может возникать либо в результате окклюзий боковой ветви коронарной артерии стентом, либо вследствие дистальной эмболизации, атероэмболии, и минорная доля причин относится к техническим осложнениям при выполнении чрескожных коронарных вмешательств. Здесь показан прекрасный, известный гайдлайн американского общества кардиологов по оказанию помощи пациентам с острым коронарным синдромом. И мы видим правило «золотого часа», которое гласит о том, что до транспортировки пациента в специализированный стационар с катетеризационной лабораторией должно проходить не более 60 минут в идеале, а общее время ишемии не должно превышать двух часов, 120 минут. Но, к сожалению, конечно же, особенно в наших реалиях время, которое уходит на доставку пациента в стационар и на процедуру реваскуляризации зачастую далеко превышает отведенные 2 часа, и в связи с этим актуальными вопросами является повышение устойчивости миокарда к ишемии, то есть расширение терапевтического окна, когда для эффективности процедуры реваскуляризации имелось бы больше времени, и при этом прогрессия необратимого повреждения миокарда не была бы такой быстрой.
В связи с этим хотелось бы рассказать о различных вариантах кондиционирования миокарда. Исторически первым видом кондиционирования, описанным в 1986 году, является прекондиционирование, которое заключается в создании нескольких коротких эпизодов ишемии-реперфузии перед длительной тестовой ишемией миокарда. В 2003 году был описан феномен посткондиционирования, который заключается в прерывании раннего периода реперфузии несколькими короткими эпизодами ишемии – это так называемая прерывистая реперфузия. И, наконец, феномен дистантного ишемического кондиционирования или перкондиционирования, он заключается в том, что уже на фоне текущей ишемии миокарда создается несколько коротких эпизодов ишемии-реперфузии удаленного анатомически от сердца органа или ткани. Чаще всего это ишемия-реперфузия нижних конечностей, если говорить о клинической практике. Какие механизмы лежат в основе этих феноменов? Очевидно, что прекондиционирование способствует замедлению прогрессии ишемического повреждения, тогда как пер– и посткондиционирование приводят к предотвращению наступления реперфузионного повреждения. И вот теперь мы можем посмотреть, как соотносятся эти феномены, описанные исходно в эксперименте с современной стратегией лечения острого коронарного синдрома, если мы наложим эти воздействия на тактику лечения острого коронарного синдрома.
Говоря о прекондиционировании, мы отмечаем, что оно должно предшествовать возникновению окклюзии коронарной артерии, и в клинической практике этого добиться достаточно сложно, потому что время наступления ишемии непредсказуемо. Именно этот фактор способствует тому, что прекондиционирование с трудом находит себе дорогу в клиническую практику. Несколько лучше перспективы у дистантного кондиционирования миокарда, потому что оно может проводиться параллельно с подготовкой пациента к реваскуляризации, и далее особенно интересны перспективы использования посткондиционирования миокарда как в варианте ишемического посткондиционирования, о котором я говорил, так и в варианте дистантного или фармакологического посткондиционирования, когда практически одновременно с восстановлением кровотока по инфаркт-зависимой артерии проводится процедура посткондиционирования.
Далее я позволю себе чуть подробнее рассказать о том, как проходил путь различных вариантов кондиционирования миокарда из экспериментальной практики в клиническую практику, и я начну с такого архетипического вида кондиционирования – это локальное прекондиционирование миокарда. Вот на этом слайде показаны экспериментальные данные о том, как локальное ишемическое прекондиционирование способствует уменьшению размера инфаркта. Это поперечные срезы сердца крысы после 30-минутной ишемии-реперфузии, и верхняя пара срезов демонстрирует зону риска, или зону ишемии, слева и зону некроза справа. Видно, что зона риска, или объем ишемизированного миокарда является одинаковым в контроле и в группе прекондиционирования, тогда как размер инфаркта или некроза справа существенно меньше в группе прекондиционирования, практически в 2 раза. И далее я хотел бы немножко рассказать о том, что несмотря на такой внушительный инфаркт-лимитирующий потенциал прекондиционирования, до сих пор остается загадочным механизм этого мощного кардиопротективного феномена.
Еще на заре изучения прекондиционирования был обнаружен своеобразный парадокс. Здесь я попрошу сделать серию щелчков, поскольку это слайд с анимацией. Он демонстрирует метаболизм миокарда при повторных эпизодах ишемии-реперфузии в эксперименте. И мы видим, что при первом эпизоде 10-минутном происходит значительное уменьшение концентрации АТФ в миокарде и нарастание уровня лактата. При 20-минутной реперфузии происходит восстановление этих параметров, но концентрация лактата не достигает исходного уровня, и согласно гипотезе авторов, повторный 10-минутный эпизод ишемии должен был бы привести к полному исчерпанию запасов АТФ, но на деле этого не происходит, и мы имеем при повторных трех эпизодах 10-минутной ишемии с 20-минутной реперфузией постоянное циклическое изменение уровня АТФ в миокарде, не снижающееся до нуля. При этом еще один интересный феномен, который был обнаружен, он показан на следующем слайде. Он состоит во влиянии ишемического прекондиционирования на размер инфаркта и метаболизм миокарда. Здесь мы также сравниваем контрольную группу и группу прекондиционирования. Видим, что в контроле при 40-минутной ишемии миокарда наблюдается формирование значительного инфаркта (он составляет около 30% от размера зоны риска), значительное истощение запасов АТФ и нарастание лактата.
А теперь посмотрим, как изменяются эти параметры в группе прекондиционирования. Прекондиционирование вызывает драматическое уменьшение размера инфаркта, и интересно, что при этом запасы АТФ практически такие же, как в контроле, в миокарде, а вот концентрация лактата достоверно ниже. Но мы хорошо знаем, что единственный источник энергии при ишемии миокарда, при глубокой ишемии – это анаэробный гликолиз, поэтому логично было бы ожидать, что если происходит увеличение жизнеспособности миокарда, повышение устойчивости миокарда к ишемии, оно должно происходить за счет активации гликолиза, и, следовательно, сопутствующим феноменом при прекондиционировании должно бы было быть нарастание лактата по сравнению с контролем, но эти эксперименты показали наоборот уменьшение лактата. И выводы относительно этих очень интересных экспериментальных данных представлены на следующем слайде. Мы можем подвести промежуточный итог. Он говорит о том, что повторные эпизоды сублетальной ишемии не приводят к суммации повреждения, полному истощению пула АТФ и некроза. При этом первый короткий эпизод ишемии «адаптирует» миокард к последующей ишемии. Прекондиционирование угнетает активность гликолиза в ходе ишемии, но гликолиз – единственный источник АТФ. За счет чего сохраняется жизнеспособность миоцитов? Этот вопрос до сих пор остается открытым.
Нужно сказать, что спустя 25 лет после описания феномена локального ишемического прекондиционирования до сих пор мы имеем трудности в практическом использовании этого феномена, и они связаны как с этическими препятствиями, поскольку создание локального прекондиционирования требует дополнительного эпизода ятрогенной ишемии миокарда. Основная проблема – это непредсказуемость начала длительной ишемии в клинической практике, это также неустойчивость эффекта фармакологических суррогатов прекондиционирования и, пожалуй, единственный клинический сценарий, где может найти применение локальное ишемическое прекондиционирование – это кардиохирургия, где эпизоды аноксии миокарда являются прогнозируемыми и находятся в руках хирурга, но и в этой ситуации локальное прекондиционирование не нашло широкого применения во взрослой кардиохирургии, поскольку в большинстве исследований локальное прекондиционирование требует создания нескольких эпизодов повторного наложения и снятия зажима с восходящей аорты, а это имеет в себе достаточно высокий риск развития атероэмболии. Тем не менее, на этом слайде показаны протоколы локального ишемического прекондиционирования, которые в последние 10-15 лет применялись в большой кардиохирургии, и вы видите, что использовались как два эпизода локального ишемического прекондиционирования, как правило, по 2 или 3 минуты, так и однократные эпизоды продолжительностью 5 или 1 минута.
И каковы же результаты этих исследований, которые проводились в основном в педиатрической кардиохирургии, но также есть и ограниченный опыт применения во взрослой хирургии? В ряде исследований были показаны протективные эффекты локального прекондиционирования при операциях в условиях экстракорпорального кровообращения. Это и уменьшение распада АТФ, и более низкий уровень тропониномии в послеоперационном периоде, и улучшение гемодинамики функционального состояния миокарда, а также сокращение времени искусственной вентиляции легких, уменьшение потребности в инотропной поддержке, снижение частоты развития желудочковых тахиаритмий. Однако в некоторых исследованиях было показано и отсутствие влияния ишемического прекондиционирования на уровень маркеров некроза миокарда, и даже повышение последних при выполнении ишемического прекондиционирования. Здесь суммированы результаты мета-анализа эффектов локального ишемического прекондиционирования в кардиохирургии, в который было включено 22 исследования. По результатам этого мета-анализа было показано значимое уменьшение частоты встречаемости аритмий, потребности в инотропных препаратах и продолжительности пребывания пациента в реанимационном отделении.
Летальность в контрольной группе составила 1,2%, и примечательно, что авторы мета-анализа делают вывод о том, что для доказательств с 80%-ным уровнем значимости снижение летальности в группе прекондиционирования в 2 раза – а именно снижение летальности могло бы быть значимой конечной точкой в такого рода исследовании – потребовалось бы колоссальное увеличение количества пациентов, и количество пациентов было бы необходимо увеличить до 3 800 в каждой из двух групп, в группе контроля и в группе прекондиционирования. Здесь показан еще один мета-анализ эффектов ишемического прекондиционирования в кардиохирургии, и мы видим, что в большинстве проанализированных исследований было показано значимое уменьшение уровня биохимических маркеров, повреждений миокарда в послеоперационном периоде при использовании локального прекондиционирования. Но есть несколько исследований, где этот эффект не был подтвержден. И далее я хотел бы рассказать о небольшом опыте изучения локального ишемического прекондиционирования в Центре Алмазова в Санкт-Петербурге. Здесь показана классическая схема подключения аппарата искусственного кровообращения при экстракорпоральном кровообращении и кардиоплегии.
В нашем центре используется методика изотермической антиретроградной кардиоплегии на основе крови, и, по нашему мнению, большой интерес может представлять индукция ишемического прекондиционирования в кардиохирургии, которая не требует повторного наложения и снятия зажима с восходящей аорты. Именно эта процедура может приводить к возрастанию риска атероэмболии. И на следующем слайде показан протокол локального ишемического прекондиционирования, адаптированный для таких условий. Нами предложен следующий вариант индукции прекондиционирования. Проводится два 3-минутных эпизода ишемии разгруженного сердца, то есть просто прекращается подача кардиоплегического раствора по канюле в течение трех минут, и дальше за этой 3-минутной ишемией миокарда следуют два 3-минутных эпизода реперфузии миокарда нормокалиемической кровью, своеобразный вариант индукции прекондиционирования, и только после этого вводится уже кардиоплегический раствор с высоким содержанием калия. Вот какие результаты были получены предварительные в этом исследовании. Планируется включить 150 пациентов с ишемической болезнью сердца, будет проводиться рандомизация на группы прекондиционирования, контроля и параллельного кровообращения.
В качестве основных оценочных критериев выступает уровень тропонина I и уровень КФК(МВ) по массе. Вторичные точки – это гемодинамические и кардиоанестезиологические показатели. И вот примечательно, что на данном этапе исследования при построении кривых динамики уровня тропонина и КФК(МВ) при вычислении площади под кривой значимых различий между группой контроля и группой ишемического прекондиционирования не получено, хотя набор пациентов в эту группу продолжается. И при более дискретном анализе, как показано на следующем слайде, видно, что хотя в раннем послеоперационном периоде через 12-48 часов после операции значимого различия в уровне тропониномии между двумя группами не наблюдается, через 7 суток отмечается значимое уменьшение уровня тропонина в группе ишемического прекондиционирования. Таким образом, промежуточные выводы относительно локального прекондиционирования состоят в том, что этот вид кондиционирования миокарда, пожалуй, остается единственной прямой параллелью экспериментальным моделям, показавшим мощный инфаркт-лимитирующий эффект. Но для надежной верификации защитного эффекта при кондиционировании в кардиохирургии требуются большие группы пациентов, набор которых в настоящее время невозможен в силу высокого риска атероэмболии. Однако протоколы прекондиционирования, не требующие повторных наложений зажима на аорту, могут способствовать более широкому внедрению прекондиционирования в хирургию.