1 dalis:Šiuolaikinės neuroprotekcinės strategijos širdies chirurgijos metu: moderniausia apžvalga

ali.ma@wecistanche.com

Palesa Motshabi-Chakane 1, Palesa Mogane 1 , Jacob Moutlana 1, Gontse Leballo-Mothibi 1, Sithandiwe Dingezweni 1 , Dineo Mpanya 2 ir Nqoba Tsabedze2,*

Anesteziologijos katedra, Sveikatos mokslų fakultetas, Klinikinės medicinos mokykla,

Witwatersrand universitetas, Johanesburgas 2193, Pietų Afrika; Palesa.Motshabi@wits.ac.za (P. M.-C.); moganep@gmail.com (P. M.); drhlamatsi@gmail.com (J. M.); gleballomothibi@gmail.com (G. L.-M.); sdingezweni@ymail.com (S. D.)

Vidaus ligų katedra, Kardiologijos skyrius, Sveikatos mokslų fakultetas,

Klinikinės medicinos mokykla, Witwatersrand universitetas, Johanesburgas 2193, Pietų Afrika;

Dineo.Mpanya@wits.ac.za

Korespondencija: Nqoba.Tsabedze@wits.ac.za

Citata: Motshabi-Chakane, P.; Mogane, P.; Moutlana, J.;

Leballo-Mothibi, G.; Dingezweni, S.; Mpanya, D.; Tsabedze, N. ContemporaryNeuroprotekcijaStrategijos širdies chirurgijos metu: moderniausia apžvalga. Int. J. Aplinka. Res. Visuomenės sveikata 2021, 18, 12747. https://doi.org/10.3390/ ijerph182312747

Akademinis redaktorius: Paul B. Tchounwou

Cistanche tubulosa milteliai turi labai gerą neuroprotekcinį poveikį

Abstraktus: Atviros širdies chirurgija yra pagrindinė neuronų pažeidimo priežastis perioperacinėje būsenoje, kai kurie pacientai komplikuoja smegenų kraujagyslių sutrikimus ir deliriumą. Neurologinės pasekmės užkrauna didžiulę naštą nukentėjusio asmens, jo šeimos ir sveikatos priežiūros sistemos psichologinei gerovei. Keli atsitiktinių imčių kontroliniai tyrimai (RRT) bandė nustatyti terapines ir intervencines strategijas, kurios sumažina pacientų, kuriems pasireiškia perioperacinės neurologinės komplikacijos, sergamumą ir mirtingumą. Tačiau vis dar nėra sutarimo dėl geriausios strategijos, kuri užtikrintų geresnius pacientų rezultatus, tokius, kurie standartizuotųneuroprotekcijaprotokolų nėra daugelyje anestezijos skyrių. Šia apžvalga siekiama aptarti šiuolaikinius įrodymus, kaip užkirsti kelią neuronų sužalojimo rizikos veiksniams, sužalojimo mechanizmams ir juos valdyti, irneuroprotekcijaintervencijos, kurios lemia geresnius pacientų rezultatus. Be to, nagrinėjama esamų RRT santrauka ir dideli stebėjimo tyrimai, siekiant nustatyti, kurios strategijos yra paremtos mokslu, o kurioms trūksta galutinių įrodymų. Mes nustatėme, kad bendri farmakologiniai įrodymaineuroprotekcijayra silpnas. Dauguma neuroprotekcinių strategijų yra pagrįstos tyrimais su gyvūnais, kurių negalima visiškai ekstrapoliuoti žmonių populiacijai, ir vis dar nėra sutarimo dėl optimalausneuroprotekcinisstrategijos pacientams, kuriems atliekama širdies operacija. Vis dar reikalingi dideli daugiacentriai tyrimai, kuriuose naudojami universalūs standartizuoti neurologinių iškritų apibrėžimai, kad būtų galima įvertinti teigiamą esamo poveikįneuroprotekcinisMetodus.

Raktažodžiai: neuroprotekcija; smegenų kraujagyslių; deliriumas; širdies chirurgija; širdies anestezija

1. Įvadas

Neuroprotekcijaapima strategijas, kurios išsaugo neuronų struktūrą ir funkciją. Neurologinių iškritų turi būti užkirstas kelias visiems pacientams, kuriems atliekama bet kokios formos operacija, ypač tiems, kurie skirti širdies operacijai. Pavyzdžiui, tyrime, kuriame dalyvavo 10 250 pacientų, kuriems buvo atlikta širdies operacija, 221 (2%) patyrė pooperacinį insultą, o šių pacientų hospitalizacijos trukmė buvo žymiai ilgesnė, palyginti su tais, kurie neturėjo pooperacinio insulto (10, palyginti su 16 dienų, p< 0.001)="" [1].="" numerous="" randomized="" controlled="" trials="" (rcts)="" have="" investigated="" the="" efficacy="" of="" pharmacological="" and="" non-pharmacological="" interventions="" that="" reduce="" neurological="" injury="" during="" and="" after="" cardiac="" surgery="" [2–4].="" however,="" there="" is="" still="" controversy="" on="" the="" optimal="">neuroprotekcijastrategija, kuri lemia geresnius pacientų rezultatus.

Šia apžvalga siekiama aptarti šiuolaikinius įrodymus, kaip užkirsti kelią neuronų sužalojimo rizikos veiksniams, sužalojimo mechanizmams ir juos valdyti, irneuroprotekcijaintervencijos, kurios lemia geresnius pacientų rezultatus.

2. Medžiagos ir metodai

Duomenys apie RRT naudojant įvairiusneuroprotekcinisagentai buvo gauti atlikus sistemingą literatūros paiešką PUBMED, Scopus ir Google scholar. Buvo naudojama ši paieškos eilutė: (neuroprotekcijastrategijos ARBAneuroprotekcijaARBA farmakologinė terapija ARBA nefarmakologinė terapija) IR (širdies chirurgija ARBA širdies ir plaučių šuntavimo operacija) IR (pooperacinė kognityvinė disfunkcija ARBA insultas ARBA deliriumas AR priepuolis) IR suaugę pacientai. Mes įtraukėme atsitiktinių imčių kontrolinius tyrimus, sistemines apžvalgas ir metaanalizes, paskelbtas per pastaruosius 15 metų. Literatūros paieškoje daugiausia dėmesio buvo skiriama farmakologinei ir nefarmakologiniamneuroprotekcinisstrategijos (1 lentelė). Tais atvejais, kai buvo galima atlikti sistemines intervencinių priemonių RRT peržiūras ar metaanalizes, apie jas buvo pranešta, o ne apie atskiras RRT.

1 lentelė. Atsitiktinių imčių kontrolinių tyrimų, kuriuose intervencijos lyginamos su standartine terapija, santraukaneuroprotekcijaširdies chirurgijoje.

Santrumpos: RCT, atsitiktinių imčių kontrolinis tyrimas; CPB, kardiopulmoninis aplinkkelis; POCD, pooperacinė kognityvinė disfunkcija; MM-RR, Mantel–Haenszel rizikos santykis; PI, pasikliautini intervalai; OR, šansų santykis; TIVA, visiška intraveninė nejautra; MNG, svertinis vidutinis skirtumas; POD, pooperacinis deliriumas; CABG, vainikinių arterijų šuntavimo transplantacija; MAP, vidutinis arterinis spaudimas; SD, standartinis nuokrypis. Lidokaino* boliusas 1–1,5 mg/kg. 2–4 mg/kg/val. infuzija priklauso nuo centrų protokolo. Lidokaino koncentracija plazmoje svyravo nuo 7 iki 30 μmol/L. Magnio* dozės buvo ne mažesnės kaip 2 g per 24 valandas nuo širdies sustojimo ar širdies operacijos. Rivastigminas*, 1,5 mg dozė po 8 val., nuo priešoperacinio vakaro; iš viso 22 dozės (iki 6 dienos po operacijos). Gilus hipoterminis kraujotakos sustojimas (DHCA) su retrogradine smegenų perfuzija (RCP)*, atvėsintas iki nosiaryklės temperatūros nuo 14,1 o C iki 20 o C. Nuotolinis išeminis kondicionavimas (RIPC)* naudojant BP rankogalius viršutinėje galūnėje su trimis kintamais infliacijos ciklais (200 mmHg 5 min.) ir defliacija 5 min. (reperfuzija). Smegenų oksigenacijos stebėjimas*: smegenų deoksigenacijos epizodai< 60%="" for="">60 s.

3. Neurologinio deficito dažnis ir paplitimas po širdies operacijos

Tarptautinis nomenklatūros kodeksas rekomenduoja terminą "perioperaciniai neurokognityviniai sutrikimai", apibūdinantį tiek pooperacinį deliriumą (POD), tiek pooperacinę kognityvinę disfunkciją / nuosmukį (POCD), o pastarasis neturi diagnostinio ir sta- tisticinio psichikos sutrikimų vadovo 5 (DSM5) diagnozės kriterijaus [14,15]. Kita plačiai vartojama terminologija yra "neurologinis sužalojimas po širdies operacijos". Perioperacinis insultas, delyras ir encefalopatija yra keletas neurologinių širdies chirurgijos pasekmių [16]. Insulto rizika skiriasi priklausomai nuo atliktos operacijos tipo [17]. Pavyzdžiui, dvigubo ar trigubo vožtuvo operacija yra susijusi su 10% insulto rizika, o rizika yra mažesnė pacientams, kuriems taikoma "širdies plakimo" operacija, dar vadinama "off-pump", vainikinių arterijų šuntavimo transplantato (CABG) operacija [17].

Metaanalizėje, kurioje dalyvavo 174 969 pacientai, nukreipti širdies operacijai, bendras ankstyvo ir uždelsto insulto atvejų dažnis buvo mažesnis nei 1% [18]. Be to, deliriumas yra dažnas senyvo amžiaus žmonėms, dažniau pasitaiko 12 % [19]. Yra nedaug tyrimų, pranešančių apie neurologines komplikacijas po širdies operacijos pacientams, gyvenantiems mažas ir vidutines pajamas gaunančiose šalyse (LMIC). Retrospektyvioje diagramoje, kurioje dalyvavo 1218 iš eilės pacientų, kuriems Johanesburge buvo skirta CABG operacija, perioperacinio insulto dažnis buvo 1,2 % [20]. Be to, praėjus vieneriems metams nuo insulto pradžios, apskaičiuota, kad metinė kaina Didžiosios Britanijos svarais vienam asmeniui yra 18 081 GBP, o vyresniems nei 84 metų pacientams padidėja iki 22 961 GBP [21]. Dėl šių didelių sveikatos priežiūros išlaidų reikia skubiai parengti strategijas, kurios sumažintų insulto po širdies operacijos naštą.

4. Rizikos veiksniai, susiję su neurologiniu nuosmukiu

Be operacijos tipo, insulto rizika padidėja pacientams, sergantiems esama smegenų kraujagyslių liga, periferinių kraujagyslių ligomis, diabetu, hipertenzija, ankstesnės širdies operacijos istorija, priešoperacine infekcija, skubia chirurgija, širdies ir plaučių šuntavimo (CPB) laiku, viršijančiu 2 val., Intraoperacinės hemofiltracijos poreikiu ir dideliais transfuzijos reikalavimais [18]. Kognityvinio nuosmukio po širdies operacijos rizikos veiksniai yra daugiafaktoriniai (1 pav.). Neurologiniai rezultatai yra įvairūs ir anksčiau buvo klasifikuojami kaip I tipo (įskaitant mirtiną ar nemirtiną insultą, stuporą ar komą iškrovos metu) ir II tipo, įskaitant kognityvinės funkcijos pablogėjimą, atminties trūkumą ar traukulius [22].

1 pav. Neuronų sužalojimo rizikos veiksniai prieš širdies operaciją, jos metu ir po jos.

Kognityvinės funkcijos vertinimas turi būti atliekamas priešoperaciniu ir pooperaciniu būdu, naudojant patvirtintą kognityvinių testų vertinimo įrankį. Be to, bandymų laikas turi įtakos neurologinių sužalojimų diagnozavimo po širdies operacijos greičiui [23]. Diagnostiniai tyrimai, atlikti per 30 dienų po operacijos, turi painiavos, tokių kaip pooperacinis skausmas, o vaistų vartojimas gali turėti įtakos vertinimo balui [15]. Atsiradimo deliriumas atsiranda prieš anesteziją, jos metu ar po pabudimo po jos, o pooperacinis delyras pasireiškia po 24–72 val., o pooperacinis kognityvinis nuosmukis pasireiškia nuo savaičių iki mėnesių pooperaciniu būdu [15,24]. Dauguma POCD rizikos veiksnių yra susiję su jų galimybe trukdyti pagrindiniams organų apsaugos principams, tokiems kaip deguonies tiekimas, organų perfuzija, organų mitybos poreikiai, jau esančios organų atsargos ir bet koks toksinis poveikis operacijos metu [25]. POCD prevencija po širdies operacijos yra nukreipta į šių rizikos veiksnių supratimą ir valdymą.

5. Smegenų pažeidimo mechanizmas

Su širdies chirurgija susijusio smegenų sužalojimo mechanizmas yra sudėtingas ir daugiafaktorinis. Dažniausias mechanizmas atsiranda dėl išeminių priežasčių, sukeliančių smegenų hipoperfuziją ir emboliją [26,27]. Be išeminių priežasčių, taip pat buvo susijęs uždegiminis atsakas, smegenų hipertermija, hiperglikemija, perioperacinė anemija ir prieširdžių virpėjimas (2 pav.) [27].

2 pav. Smegenų pažeidimo mechanizmai.

5.1. Pakitęs smegenų perfuzija

Širdies chirurgijos ir CPB poveikis smegenų perfuzijai gali būti klasifikuojamas į smegenų hipoperfuziją ir reperfuziją. Smegenų hipoperfuzija, atsirandanti dėl sumažėjusios smegenų kraujotakos (CBF) CPB metu, yra pagrindinė išeminio smegenų pažeidimo priežastis. Šią sužalojimo formą dar labiau gali dar labiau sustiprinti sumažėjęs mikro-embolijų klirensas sumažėjusio CBF laikotarpiais. Pažengęs amžius, išplitusi smegenų kraujagyslių liga ir buvęs insultas padidina smegenų hipoperfuzijos riziką [26]. Ankstyvasis CPB laikotarpis paprastai siejamas su žemo vidutinio arterinio slėgio (MAP) epizodais kaniulės įterpimo ir manipuliavimo dideliais širdies indais metu. Dėl to gali pasireikšti smegenų hipoperfuzija, o kraujo tekėjimas smegenų vandens baseino regionuose gali kritiškai sumažėti. Baigiantis CPB, įvyksta smegenų reperfuzija, dėl kurios susidaro laisvieji deguonies radikalai [28]. Išemijos/reperfuzijos traumos metu inicijuojami įvairūs antriniai mechanizmai, kurie galiausiai lemia neuronų mirtį.

5.2. Su hipoksija susijęs smegenų pažeidimas

Hipoksinės sąlygos, atsirandančios smegenų hipoperfuzijos laikotarpiais, sukelia įvairių molekulių, tokių kaip hipoksijos indukuojamo faktoriaus (HIF) ir sulfonilkarbamido receptoriaus 2A (SUR2A) baltymo, reguliavimą, kuris vėliau inicijuoja įvykius, kurie gali sukelti neuronų pažeidimą [28]. Deguonies lygio sumažėjimas lemia HIF translokaciją į neuronų ląstelių branduolį. HIF sudaro α ir β subvienetas. α subvienetas yra išreikštas konsteityviai. Tačiau jis greitai degraduoja esant normaliai deguonies koncentracijai. Be to, hipoksija yra susijusi su adenozino trifosfato (ATP) kiekio sumažėjimu, dėl kurio sutrinka nuo ATP priklausomų jonų siurblių, padidėja natrio ir kalcio kiekis ląstelėje ir kalcio kiekis ir galiausiai citoplazminis bei mitochondrijų patinimas, kuris gali sukelti ląstelių mirtį [28].

5.3. Su reperfuzija susijęs smegenų pažeidimas

Reperfuzijos fazė yra susijusi su reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) gamyba, daugiausia mitochondrijose. ROS reaguoja su azoto oksidu (NO), kad susidarytų peroksinitritas. Ši molekulė yra labai reaktyvi ir nitrosilatuoja baltymus, todėl atsiranda neuronų funkcinis sutrikimas ir smegenų pažeidimas [28].

5.4. Smegenų makro- ir mikro-embolija

Širdies chirurgija dažnai sukelia įvairių embolinių medžiagų gamybą. Ac- laidas pagal dydį, emboli gali būti diferencijuojamas į makro-embolijas, kurios užkemša srautą arterijose, kurių skersmuo yra 200 μm ar didesnis, ir mikro-embolijas, kurios užkemša mažesnes arterijas, arterioles ir kapiliarus. Aterosklerozinės plokštelės, atsirandančios daugiausia iš aortos, yra makro-embolijos [26], o mikro embolijos susideda iš dujinių embolijų ir biologinių agregatų, tokių kaip trombai, trombocitų agregatai ir riebalai [26,28,29]. Praeityje buvo pranešta apie embolijas, atsirandančias iš neorganinių šiukšlių, tokių kaip polivinilchlorido vamzdelių fragmentai ir silikoniniai priešsėdiniai [29].

Nors CPB aparatas turi apsauginius mechanizmus, tokius kaip burbulų gaudyklės [28], dujinės embolijos vis tiek gali būti įvestos į CPB grandinę per venų kaniuliaciją, vaistų vartojimą ir iš atvirų kairiosios širdies širdies kamerų [26]. Be to, manipuliavimas aorta operacijos metu padidina embolizacijos riziką, nepaisant arterijų filtrų išdėstymo [28,30]. Smegenų mikro emboliją, kaip kognityvinės disfunkcijos mechanizmą, palaiko ryšys tarp smegenų makro/mikroemboli apkrovos CPB metu ir kognityvinės disfunkcijos įvairiuose tyrimuose [26,31–34]. Be to, makro / mikro-embolijos taip pat gali atsirasti aortos dekannuliacijos metu, ypač kai pacientas negavo pakankamo antikoaguuliacijos gydymo.

5.5. Uždegiminis atsakas

Uždegiminiai procesai, susiję su CPB, dar labiau sustiprina neuronų in- jury [27]. Paciento kraujo sąveika su CPB komponentais, tokiais kaip vamzdeliai, rezervuarai, oksigenatorius ir jungtys, sukelia komplemento sistemos aktyvavimą, dėl kurio išsiskiria priešuždegiminiai citokinai, tokie kaip interleukinas (IL)-6, IL-8, IL-10 ir naviko nekrozės faktorius-alfa (TNFα) [28,35]. Šis sisteminis uždegiminis atsakas sukelia kraujo ir smegenų barjero nutekėjimą, smegenų edemą ir galiausiai smegenų ištvirkimą [28].

5.6. Smegenų hipertermija

Taip pat buvo pranešta, kad hipertermija sukelia smegenų pažeidimą įvairiomis klinikinėmis sąlygomis ir buvo įrodyta, kad ji pablogina neuronų mirtį po išemijos. Žalingas hipertermijos poveikis smegenyse yra susijęs su hipertermijos sukeltu ląstelių patinimu ir nekrozine mirtimi esant labai aukštai temperatūrai [36]. CPB širdies operacijos metu smegenų hipertermija gali atsirasti dėl aortos kaniulės artumo prie smegenų kraujagyslių arba smegenų temperatūros nuvertėjimo atliekant standartinį stebėjimą [27].

5.7. Hiperglikemija

Dėl streso atsako, kurį sukelia CPB ir hipotermija širdies operacijos metu, padidėja gliukozės kiekis serume net ir diabetu sergantiems pacientams [27]. Hiperglikemijos sukeltos smegenų traumos patofiziologija yra daugiafaktorinė. Hiperglikemija padidina reaktyviųjų deguonies rūšių gamybą baltymų kinazės C sukeltu būdu ir padidina nikotinamido adenino dinukleotido fosfato (NADPH) gamybą [37]. Reaktyvios deguonies rūšys gali sukelti neuronų mirtį, kaip aprašyta anksčiau. Taip pat yra gerai aprašytas ryšys tarp hiperglikemijos ir padidėjusio branduolinio faktoriaus-kappa B ekspresijos [38]. Hiperglikemijos metabolinis poveikis, pvz., Padidėjusi pieno rūgšties gamyba su vėlesne acidoze ir mitochondrijų disfunkcija, yra dar vienas siūlomas hiperglikemijos sukelto smegenų pažeidimo mechanizmas [39].