fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2023-8-3-18-25fcmedicine-752Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHВлияние доставки оксида азота на повреждение почек при моделировании искусственного кровообращения с циркуляторным арестом в экспериментеInfluence of nitric oxide delivery on kidney damage in experimental model of cardiopulmonary bypass with circulatory arresthttps://orcid.org/0000-0002-2408-8874БойкоА. М.BoykoA. M.

Бойко Александр Михайлович - врач анестезиолог-реаниматолог отделения анестезиологии-реанимации, младший научный сотрудник лаборатории медицины критических состояний НИИ кардиологии.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Alexander M. Boyko - MD, Anaesthesiologist and critical care physician, Department of Anesthesiology and Intensive Care, Junior Researcher, Laboratory of Disaster Medicine, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

boiko.cardio@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4289-4439КаменщиковН. О.KamenshchikovN. O.

Каменщиков Николай Олегович - кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией медицины критических состояний.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Nikolay O. Kamenshchikov - MD, PhD, Head of the Laboratory of Disaster Medicine, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0009-0007-3862-3771МирошниченкоА. Г.MiroshnichenkoA. G.

Мирошниченко Андрей Григорьевич - заведующий отделением анестезиологии-реанимации, младший научный сотрудник лаборатории медицины критических состояний.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Andrey G. Miroshnichenko - MD, Head of the Department of Anesthesiology and Intensive Care; Junior Researcher, Laboratory of Disaster Medicine, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0002-8939-2340ПодоксеновЮ. К.PodoksenovYu. K.

Подоксенов Юрий Кириллович - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела сердечно-сосудистой хирургии.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Yuri K. Podoksenov - MD, DSc, Leading Researcher, Department of Cardiovascular Surgery, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0002-2924-0724СеребряковаО. Н.SerebryakovaO. N.

Серебрякова Ольга Николаевна - ассистент кафедры морфологии и общей патологии.

634050, Томск, Московский тракт, д. 2

Olga N. Serebryakova - MD, Assistant Professor, Department of Morphology and General Pathology, Siberian State Medical University.

2, Moskovskiy Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-0795-0987ДзюманА. Н.DzyumanA. N.

Дзюман Анна Николаевна - кандидат медицинских наук, доцент кафедры морфологии и общей патологии.

634050, Томск, Московский тракт, д. 2

Anna N. Dzyuman - MD, PhD, Associate Professor, Department of Morphology and General Pathology, Siberian State Medical University.

2, Moskovskiy Trakt, Tomsk, 634050

https://orcid.org/0000-0002-2258-3564СвиркоЮ. С.SvirkoYu. S.

Свирко Юлия Станиславовна - доктор медицинских наук, врач клинической лабораторной диагностики отделения анестезиологии-реанимации.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Yulia S. Svirko - MD, DSc, Clinical Laboratory Scientist, Department of Anesthesiology and Intensive Care, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0002-3330-660XДымбрыловаО. Н.DymbrylovaO. N.

Дымбрылова Очирма Насаковна - кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник клинической лабораторной диагностики.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Ochirma N. Dymbrylova - MD, PhD, Clinical Laboratory Scientist, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0003-3955-322XЛуговскийВ. А.LugovskiyV. A.

Луговский Владимир Андреевич - врач-трансфузиолог отделения переливания крови.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Vladimir A. Lugovskiy - MD, Transfusiologist, Department of Blood Transfusion, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0001-9353-7234ДьяковаМ. Л.DiakovaM. L.

Дьякова Мария Леонидовна - кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела сердечно-сосудистой хирургии.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Maria L. Dyakova - MD, PhD, Researcher, Department of Cardiovascular Surgery, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0003-2201-350XПанфиловД. С.PanfilovD. S.

Панфилов Дмитрий Сергеевич - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела сердечно-сосудистой хирургии.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Dmitry S. Panfilov - MD, DSc, Leading Researcher, Department of Cardiovascular Surgery, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

https://orcid.org/0000-0002-0217-7737КозловБ. Н.KozlovB. N.

Козлов Борис Николаевич - доктор медицинских наук, руководитель отдела сердечно-сосудистой хирургии.

634012, Томск, ул. Киевская, д. 111а

Boris N. Kozlov - MD, DSc, Head of the Department of Cardiovascular Surgery, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya Street, Tomsk, 634012

Научно-исследовательский институт кардиологии ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»РоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияSiberian State Medical UniversityRussian Federation202329092023831825Copyright © Бойко А.М., Каменщиков Н.О., Мирошниченко А.Г., Подоксенов Ю.К., Серебрякова О.Н., Дзюман А.Н., Свирко Ю.С., Дымбрылова О.Н., Луговский В.А., Дьякова М.Л., Панфилов Д.С., Козлов Б.Н., 20232023Бойко А.М., Каменщиков Н.О., Мирошниченко А.Г., Подоксенов Ю.К., Серебрякова О.Н., Дзюман А.Н., Свирко Ю.С., Дымбрылова О.Н., Луговский В.А., Дьякова М.Л., Панфилов Д.С., Козлов Б.Н.Boyko A.M., Kamenshchikov N.O., Miroshnichenko A.G., Podoksenov Y.K., Serebryakova O.N., Dzyuman A.N., Svirko Y.S., Dymbrylova O.N., Lugovskiy V.A., Diakova M.L., Panfilov D.S., Kozlov B.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemsmu.ru/jour/article/view/752Цель

Цель. Оценить эффективность и безопасность доставки оксида азота для защиты почек при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста в эксперименте.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнено экспериментальное моделирование искусственного кровообращения с циркуляторным арестом на экспериментальных животных - 20 баранах Алтайской породы массой 30-32 кг. Циркуляторный арест выполнялся в условиях умеренной гипотермии (30-32°С) в течение 15 мин с последующей реперфузией и согреванием до 37°С. Животные были разделены на 2 равные группы: 10 баранов получали терапию оксидом азота (NO) в виде ингаляционной подачи и до ставки в оксигенатор аппарата искусственного кровообращения в дозе 80 ppm (основная группа); 10 баранов составили контрольную группу (без NO-терапии). Проводился забор биологических жидкостей и биопсийного материала для последующей оценки безопасности применения NO и его нефропротективных свойств.

Результаты

Результаты. Предлагаемая методика терапии оксидом азота при моделировании искусственного кровообращения с циркуляторным арестом в эксперименте является безопасной и не приводит к увеличению потенциально опасных метаболитов выше допустимых значений. В основной группе средняя концентрация NO2 на протяжении всего периода эксперимента составляла 1,2 ± 0,19 ppm при максимально допустимом уровне 3 ppm., концентрация метгемоглобина (MetHb) в крови - 2,3 ± 0,34% при максимально разрешенном уровне 5%. Выявлено статистически значимое снижение липокалина, ассоциированного с нейтрофильной желатиназой (uNGAL): в основной группе 0,67 ± 0,255 нг/мл против 2,23 ± 0,881 в контрольной группе, p = 0,0001. По морфологическим данным, признаки острого повреждения почек в основной группе выражены в меньшей степени.

Заключение

Заключение. Предлагаемая методика терапии NO в дозе 80 ppm при моделировании искусственного кровообращения и циркуляторного ареста в эксперименте является безопасной и ассоциирована со снижением маркеров повреждения и выраженности морфологических признаков острого почечного повреждения.

Aim

Aim. To evaluate the efficiency and safety of nitric oxide delivery for kidney protection in the simulation of cardiopulmonary bypass and circulatory arrest in the experiment.

Materials and Methods

Materials and Methods. We performed an experimental modeling of cardiopulmonary bypass with circulatory arrest in 20 sheep of the Altai breed weighing 30-32 kg. Circulatory arrest was performed at moderate hypothermia (30-32°C) for 15 minutes and was followed by reperfusion and warming up to 37°C. Animals were divided into 2 equal groups: 10 sheep which received nitric oxide (NO) through the inhalations supply and cardiopulmonary bypass machine at a dose of 80 ppm, and 10 control sheep. We further collected biological fluids and tissue specimens for subsequent assessment of the safety of NO use and its nephropro-tective properties.

Results

Results. The proposed method of NO therapy during the cardiopulmonary bypass with circulatory arrest was safe and did not lead to an increase in toxic metabolites. In sheep which received NO therapy, the average concentration of NO2 throughout the entire period of the experiment was 1.2 ± 0.19 ppm (with a maximum allowable concentration of 3.0 ppm), and the concentration of methemoglobin (MetHb) was 2.3 ± 0.34% (with a maximum allowable level of 5.0%). Neutrophilic gelatinase-associated lipocalin (NGAL) was significantly lower in sheep which received NO therapy (0.67 ± 0.255 ng/mL versus 2.23 ± 0.881 ng/mL in the control group, p = 0.0001). Acute kidney injury was mitigated in sheep which received NO therapy.

Conclusion

Conclusion. Experimental delivery of NO at a dose of 80 ppm during the cardiopulmonary bypass and circulatory arrest is safe and is associated with reduced acute kidney injury.

оксид азотаострое почечное повреждениенефропротекцияnitric oxidecardiopulmonary bypassacute kidney injurynephroprotectionИсследование выполнено за счет финансирования гранта Министерства высшего образования и науки на создание новой лаборатории «Лаборатория медицины критических состояний» (Распоряжение Минобрнауки России МН-8/1284 от 24.10.2022).The study was funded by a grant from the Ministry of Higher Education and Science for the creation of a new laboratory "Laboratory of Critical Care Medicine" (Decree of the Ministry of Education and Science of Russia MN-8/1284 dated 10/24/2022).ReferencesClouse W.D., Hallett J.W.Jr., Schaff H.V., Gayari M.M., Ilstrup D.M., Melton L.J. Improved prognosis of thoracic aortic aneurysms: a population-based study. JAMA. 1998;280(22):1926-1929. https://doi.org/10.1001/jama.280.22.1926Clouse WD, Hallett JWJr, Schaff HV, Gayari MM, Ilstrup DM, Melton LJ. 3rd. Improved prognosis of thoracic aortic aneurysms: a population-based study. JAMA. 1998;280(22):1926-1929. https://doi.org/10.1001/ja-ma.280.22.1926Olsson C., Thelin S., Stahle E., Ekbom A., Granath F. Thoracic aortic aneurysm and dissection: increasing prevalence and improved outcomes reported in a nationwide population-based study of more than 14,000 cases from 1987 to 2002. Circulation. 2006;114(24):2611-2618. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.106.630400Olsson C, Thelin S, Stahle E, Ekbom A, Granath F. Thoracic aortic aneurysm and dissection: increasing prevalence and improved outcomes reported in a nationwide population-based study of more than 14,000 cases from 1987 to 2002. Circulation. 2006;114(24):2611-2618. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.106.630400Isselbacher E.M. Thoracic and abdominal aortic aneurysms. Circulation. 2005;111(6):816-828. https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000154569.08857.7AIsselbacher EM. Thoracic and abdominal aortic aneurysms. Circulation. 2005;111(6):816-828. https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000154569.08857.7AOrtega-Loubon C., Tamayo E., Jorge-Monjas P. Cardiac Surgery-Associated Acute Kidney Injury: Current Updates and Perspectives. J. Clin. Med. 2022;11(11):3054. https://doi.org/10.3390/jcm11113054Ortega-Loubon C, Tamayo E, Jorge-Monjas P. Cardiac Surgery-Associated Acute Kidney Injury: Current Updates and Perspectives. J Clin Med. 2022;11(11):3054. https://doi.org/10.3390/jcm11113054Lei C., Berra L., Rezoagli E., Yu B., Dong H., Yu S., Hou L., Chen M., Chen W., Wang H., Zheng Q., Shen J., Jin Z., Chen T., Zhao R., Christie E., Sabbisetti V.S., Nordio F., Bonventre J.V., Xiong L., Zapol W.M. Nitric Oxide Decreases Acute Kidney Injury and Stage 3 Chronic Kidney Disease after Cardiac Surgery. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2018;198(10):1279-1287. https://doi.org/10.1164/rccm.201710-2150OCLei C, Berra L, Rezoagli E, Yu B, Dong H, Yu S, Hou L, Chen M, Chen W, Wang H, Zheng Q, Shen J, Jin Z, Chen T, Zhao R, Christie E, Sabbisetti VS, Nordio F, Bonventre JV, Xiong L, Zapol WM. Nitric Oxide Decreases Acute Kidney Injury and Stage 3 Chronic Kidney Disease after Cardiac Surgery. Am J Respir Crit Care Med. 2018;198(10):1279-1287. https://doi.org/10.1164/rccm.201710-2150OCLieberthal W., Nigam S.K. Acute renal failure. I. Relative importance of proximal vs. distal tubular injury. Am. J. Physiol. 1998;275(5):F623-631. https://doi.org/10.1152/ajprenal.1998.275.5.F623Lieberthal W, Nigam SK. Acute renal failure. I. Relative importance of proximal vs. distal tubular injury. Am J Physiol. 1998;275(5):F623-631. https://doi.org/10.1152/ajprenal.1998.275.5.F623Siegel N.J., Devarajan P., Van Why S. Renal cell injury: metabolic and structural alterations. Pediatr. Res. 1994;36(2):129-136. https://doi.org/10.1203/00006450-199408000-00001Siegel NJ, Devarajan P, Van Why S. Renal cell injury: metabolic and structural alterations. Pediatr Res. 1994;36(2):129-136. https://doi.org/10.1203/00006450-199408000-00001Meola M., Nalesso F., Petrucci I., Samoni S., Ronco C. Pathophysiology and Clinical Work-Up of Acute Kidney Injury. Contrib. Nephrol. 2016;188:1-10. https://doi.org/10.1159/000445460Meola M, Nalesso F, Petrucci I, Samoni S, Ronco C. Pathophysiology and Clinical Work-Up of Acute Kidney Injury. Contrib Nephrol. 2016;188:1-10. https://doi.org/10.1159/000445460Ostermann M., Kunst G., Baker E., Weerapolchai K., Lumlertgul N. Cardiac Surgery Associated AKI Prevention Strategies and Medical Treatment for CSA-AKI. J. Clin. Med. 2021;10(22):5285. https://doi.org/10.3390/jcm10225285Ostermann M, Kunst G, Baker E, Weerapolchai K, Lumlertgul N. Cardiac Surgery Associated AKI Prevention Strategies and Medical Treatment for CSA-AKI. J Cli. Med. 2021;10(22):5285. https://doi.org/10.3390/jcm10225285Nadim M.K., Forni L.G., Bihorac A., Hobson C., Koyner J.L., Shaw A., Arnaoutakis G.J., Ding X., Engelman D.T., Gasparovic H., Gasparovic V., Herzog C.A., Kashani K., Katz N., Liu K.D., Mehta R.L., Ostermann M., Pannu N., Pickkers P., Price S., Ricci Z., Rich J.B., Sajja L.R., Weaver F.A., Zarbock A., Ronco C., Kellum J.A. Cardiac and Vascular Surgery-Associated Acute Kidney Injury: The 20th International Consensus Conference of the ADQI (Acute Disease Quality Initiative) Group. J. Am. Heart Assoc. 2018;7(11):e008834. https://doi.org/10.1161/JAHA.118.008834Nadim MK, Forni LG, Bihorac A, Hobson C, Koyner JL, Shaw A, Ar-naoutakis GJ, Ding X, Engelman DT, Gasparovic H, Gasparovic V, HerzogCA, Kashani K, Katz N, Liu KD, Mehta RL, Ostermann M, Pannu N, Pick-kers P, Price S, Ricci Z, Rich JB, Sajja LR, Weaver FA, Zarbock A, Ronco C, Kellum JA. Cardiac and Vascular Surgery-Associated Acute Kidney Injury: The 20th International Consensus Conference of the ADQI (Acute Disease Quality Initiative) Group. J Am Heart Assoc. 2018;7(11):e008834. https://doi.org/10.1161/JAHA.118.008834Ostermann M., Liu K. Pathophysiology of AKI. Best. Pract. Res. Clin. Anaesthesiol. 2017;31(3):305-314. https://doi.org/10.1016/j.bpa.2017.09.001Ostermann M, Liu K. Pathophysiology of AKI. Best Pract Res Clin Anaesthesiol. 2017;31(3):305-314. https://doi.org/10.1016/j.bpa.2017.09.001Zhou F., Luo Q., Wang L., Han L. Diagnostic value of neutrophil gelatinase-associated lipocalin for early diagnosis of cardiac surgery-associated acute kidney injury: a meta-analysis. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2016;49(3):746-755. https://doi.org/10.1093/ejcts/ezv199Zhou F, Luo Q, Wang L, Han L. Diagnostic value of neutrophil gelatinase-associated lipocalin for early diagnosis of cardiac surgery-associated acute kidney injury: a meta-analysis. Eur J Cardiothorac Surg. 2016;49(3):746-755. https://doi.org/10.1093/ejcts/ezv199Shang W., Wang Z. The Update of NGAL in Acute Kidney Injury. Curr. Protein. Pept. Sci. 2017;18(12):1211-1217. https://doi.org/10.2174/1389203717666160909125004Shang W, Wang Z. The Update of NGAL in Acute Kidney Injury. Curr Protein Pept Sci. 2017;18(12):1211-1217. https://doi.org/10.2174/1389203717666160909125004Marakala V. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in kidney injury - A systematic review. Clin. Chim. Acta. 2022;536:135-141. https://doi.org/10.1016/j.cca.2022.08.029Marakala V. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in kidney injury - A systematic review. Clin Chim Acta. 2022;536:135-141. https://doi.org/10.1016/j.cca.2022.08.029Haase M., Bellomo R., Haase-Fielitz A. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin. Curr. Opin. Crit. Care. 2010;16(6):526-532. https://doi.org/10.1097/MCC.0b013e328340063bHaase M, Bellomo R, Haase-Fielitz A. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin. Curr Opin Crit Care. 2010;16(6):526-32. https://doi.org/10.1097/MCC.0b013e328340063bHaase M., Bellomo R., Devarajan P., Schlattmann P., Haase-Fielitz A; NGAL Meta-analysis Investigator Group. Accuracy of neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in diagnosis and prognosis in acute kidney injury: a systematic review and meta-analysis. Am. J. Kidney. Dis. 2009;54(6):1012-1024. https://doi.org/10.1053/j.ajkd.2009.07.020Haase M, Bellomo R, Devarajan P, Schlattmann P, Haase-Fielitz A; NGAL Meta-analysis Investigator Group. Accuracy of neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) in diagnosis and prognosis in acute kidney injury: a systematic review and meta-analysis. Am J Kidney Dis. 2009;54(6):1012-1024. https://doi.org/10.1053/j.ajkd.2009.07.020Kamenshchikov N.O., Anfinogenova Y.J., Kozlov B.N., Svirko Y.S., Pekarskiy S.E., Evtushenko V.V., Lugovsky V.A., Shipulin V.M., Lomivorotov V.V., Podoksenov Y.K. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces acute kidney injury: A randomized trial. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2022;163(4):1393-1403.e9. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2020.03.182Kamenshchikov NO, Anfinogenova YJ, Kozlov BN, Svirko YS, Pekar-skiy SE, Evtushenko VV, Lugovsky VA, Shipulin VM, Lomivorotov VV, Podoksenov YK. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces acute kidney injury: A randomized trial. J Thorac Cardiovasc Surg. 2022;163(4):1393-1403.e9. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2020.03.182Troncy E., Francoeur M., Salazkin I., Yang F., Charbonneau M., Leclerc G., Vinay P., Blaise G. Extra-pulmonary effects of inhaled nitric oxide in swine with and without phenylephrine. Br. J. Anaesth. 1997;79(5):631-640. https://doi.org/10.1093/bja/79.5.631Troncy E, Francoeur M, Salazkin I, Yang F, Charbonneau M, Leclerc G, Vinay P, Blaise G. Extra-pulmonary effects of inhaled nitric oxide in swine with and without phenylephrine. B. J Anaesth. 1997;79(5):631-640. https://doi.org/10.1093/bja/79.5.631

The authors declare that there are no conflicts of interest present.