THE ROLE OF UNEVEN BLOOD OXYGEN SATURATION AND OTHER PERFUSION PARAMETERS IN DEVELOPMENT OF HEMOLYSIS AFTER ON-PUMP CORONARY ARTERY BYPASS GRAFT SURGERY

Aim. To study parameters of extracorporeal perfusion, features of intraoperative blood oxygen saturation, and mechanisms of free radical damage of erythrocytes in patients with moderate and severe hemolysis after on-pump coronary artery bypass graft surgery. Material and Methods. The study included 73 patients with coronary artery disease with moderate (n = 48) and severe (n = 25) hemolysis developed upon the on-pump coronary artery bypass graft surgery. We evaluated duration of cardiopulmonary bypass and cardiac ischemia, intensity of coronary suction, volumetric perfusion rate, partial pressure of oxygen (pO₂) and carbon dioxide (pCO₂) in blood, hemoglobin oxygen saturation, and hematocrit. Before and after the surgery, we also measured plasma free hemoglobin, level of thiobarbituric acid reactive substances, and superoxide dismutase activity in erythrocytes. Results. Patients with severe hemolysis after on-pump coronary artery bypass graft surgery had 2.5-fold higher level of free hemoglobin and longer duration of cardiac ischemia compared to those with moderate hemolysis. Intraoperative hemolysis was partially defined by the duration of cardiopulmonary bypass (10.8%) and by maximum pO₂ (13.4%). Before the surgery, the level of thiobarbituric acid reactive substances was increased whereas superoxide dismutase activity was reduced in erythrocytes of all patients regardless of hemolysis extent. After the surgery, such pattern was also observed in patients with moderate hemolysis. Patients with severe hemolysis had maximum pO₂ > 200 mmHg, significantly higher level of thiobarbituric acid reactive substances, and elevated superoxide dismutase activity compared to preoperative values. Conclusion. Uneven blood oxygen saturation with episodes of hyperoxia can be considered as a major risk factor of severe hemolysis after on-pump coronary artery bypass graft surgery. Severe hemolysis is associated with increased superoxide dismutase activity and higher level of thiobarbituric acid reactive substances in erythrocytes, possibly due to elevated pO₂ (> 200 mmHg).

гемолиз, искусственное кровообращение, перфузия, гипероксия, свободнорадикальное окисление, эритроциты, hemolysis, on-pump coronary artery bypass graft surgery, perfusion, hyperoxia, free radical oxidation, erythrocytes

1. Бокерия Л.А., Аверина Т.Б., Караматов А.Ш., Глянцев С.П. Сто тысяч операций на сердце в условиях искусственного кровообращения в научном центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева // Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН Сердечно-сосудистые заболевания. 2017; Т. 18, № S6. С. 256

2. Дементьева И.И., Морозов Ю.А., Чарная М.А., Лаптий А.В., Гладышева В.Г., Савостьянова Н.М. Стандартизация оценки интраоперационного гемолиза при кардиохирургических вмешательствах в условиях искусственного кровообращения // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2010; № 4. С. 75-78

3. Купряшов А.А., Плющ М.Г., Василенко А.Д., Дамирова С.К. Связь гемолиза с метаболизмом железа после искусственного кровообращения // Бюллетень НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН Сердечно-сосудистые заболевания. 2017; Т. 18. № S6. С. 178

4. Passaroni AC, Silva MA, Yoshida WB. Cardiopulmonary bypass: development of John Gibbon's heart-lung machine. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2015; 30 (2): 235-245.

5. Vermeulen Windsant IC, Hanssen JS, Buurman WA, Jacobs MJ. Cardiovascular surgery and organ damage: Time to reconsider the role of hemolysis. J Thorac Cardiovasc Surg. 2011; 142 (1): 1-11.

6. Bronicki RA, Hall M. Cardiopulmonary Bypass-Induced Inflammatory Response: Pathophysiology and Treatment. Pediatr Crit Care Med. 2016; 17 (8): 272-278.

7. McDonald CI, Fraser JF, Coombes JS, Fung YL. Oxidative stress during extracorporeal circulation. Eur J Cardiothorac Surg. 2014; 46 (6): 937-943.

8. Vercamеst L. Hemolysis in cardiac surgery patients undergoing cardiopulmonary bypass: A review in search of a treatment algorithm. J Extra Corpor Technol. 2008; 40 (4): 257-267.

9. Carvalho Filho EB, Marson FA, Costa LN, Antunes N. Vacuumassisted drainage in cardiopulmonary bypass: advantages and disadvantages. Rev Bras Cir Cardiovasc. 2014; 29 (2): 266-271.

10. Fudulu D, Angelini G. Oxidative Stress after Surgery on the Immature Heart. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 1971452.

11. Дуткевич И.Г. Тактика экстренной диагностики и лечения гемолитических гемотрансфузионных осложнений // Вестник хирургии. им. И.И. Грекова. 2007; Т.166, № 6. С. 77-80

12. Козловский В.И., Акуленок А.В., Быковский П.П., Николайкин С.В. Перспективы использования в клинической практике бензидинового метода определения свободного гемоглобина в крови // Вестник ВГМУ. 2009; Т. 8. № 3. С. 53-60.

13. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. М.: «МЕДпресс-информ», 2009. 896 с.

14. Misra HP, Fridovich I. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase. J Biol Chem. 1972; 247 (10): 3170-3175.

15. Дыгай А.М., Котловский М.Ю., Кириченко Д.А., Якимович И.Ю., Терешина Д.С., Котловский Ю.В. и др. Жирные кислоты мембран эритроцитов у женщин с ишемической болезнью сердца при действии статинов // Клиническая лабораторная диагностика. 2014; Т.59, № 3. С. 42-47

16. Новицкий В.В., Рязанцева Н.В., Степовая Е.А. Физиология и патофизиология эритроцита. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 202 с.

17. da Silva Garrote-Filho M, Bernardino-Neto M, Penha-Silva N. Influence of Erythrocyte Membrane Stability in Atherosclerosis. Curr Atheroscler Rep. 2017; 19 (4): 17.

18. Кузьменко Д.И., Серебров, В.Ю., Удинцев С.Н. Свободнорадикальное окисление липидов, активные формы кислорода и антиоксиданты: роль в физиологии и патологии клетки. Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та. 2007. 214 с.

19. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Бондарь И.А., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания. Новосибирск: «Сибирское университетское издательство», 2008. 284 с.

20. Gheddouchi S, Mokhtari-Soulimane N, Merzouk H, Bekhti F, Soulimane F, Guermouche B, et al. Low SOD activity is associated with overproduction of peroxynitrite and nitric oxide in patients with acute coronary syndrome. Nitric Oxide. 2015; 49: 40-46.

21. Goncharov NV, Avdonin PV, Nadeev AD, Zharkikh IL, Jenkins RO. Reactive oxygen species in pathogenesis of atherosclerosis. Curr Pharm Des. 2015; 21 (9): 1134-1146.

22. Чумакова С.П., Шипулин В.М., Уразова О.И., Новицкий В.В., Амришева З.К., Мальцева И.В. и др. Антиоксидантный потенциал эритроцитов и плазмы крови у больных ишемической болезнью сердца с умеренным и выраженным гемолизом после операций с искусственным кровообращением // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2012; Т.5, № 6. С. 95-99

23. Чумакова С.П., Уразова О.И., Новицкий В.В., Шипулин В.М., Мальцева И.В., Хохлов О.А. и др. Факторы внутрисосудистого гемолиза у кардиохирургических больных после операций с искусственным кровообращением // Вестник РАМН. 2012; № 7. С. 15-19