Кардиоплегический раствор "асн-бокерия-болдырева"
Владельцы патента RU 2413502:
Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и представляет собой кардиоплегический раствор, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, хлорид магния, хлорид кальция, L-карнозин, N-ацетилкарнозин, воду для инъекций, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит маннит и L-гистидин, компоненты которого находятся в определенном соотношении. Изобретение обеспечивает повышение буферной емкости со снижением осмолярности кардиоплегического раствора с физиологическими параметрами рН, что приводит к эффективному восстановлению сердечной деятельности и высокой сократительной способности миокарда после окислительного процесса. 4 табл.
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и используется при операциях на открытом сердце для интраоперационной защиты миокарда в условиях гипотермии.
Известен кардиоплегический раствор Болдырева для интраоперационной защиты миокарда (Сравнение защитного действия карнозина и ацетилкарнозина в процессе кардиоплегии / А.А.Болдырев, В.В.Алабовский, А.А.Винокуров и др. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1999. - №3. - С.290-294), который состоит: натрия хлорид - 110 ммоль/л, калия хлорид - 16 ммоль/л, магния хлорид - 16 ммоль/л, кальция хлорид - 1,2 ммоль/л, бикарбонат натрия - 20 ммоль/л, L-карнозин - 5 ммоль/л, N-ацетилкарнозин - 10 ммоль/л, вода для инъекций - 1000 мл; содержание в граммах: натрия хлорид - 4,5 г, калия хлорид - 1,21 г, магния хлорид - 3,232 г, кальция хлорид - 0,48 г, бикарбонат натрия - 1,82 г, L-карнозин - 1,13 г, N-ацетилкарнозин - 2,62 г. При указанном содержании электролитов буферная емкость раствора составила 7,5-8,2 мэкв/л·ед. рН, а рН раствора составила 7.8. Исходя из концентраций солей в растворе, раствор Болдырева является гиперосмолярным (осмолярность - 380-390 мосм/л).
Раствор готовится с обязательной тонкой очисткой. Все ингредиенты должны составлять 100%-110% от указанного количества. Раствор фильтруется через стерильный 0,2-микрометровый фильтр в стерильную посуду с градуированной шкалой по 400 мл, во флаконы нейтрального стекла марки 1, укупоренные резиновыми пробками с металлической обкаткой. Растворителем служит апирогенная вода, получаемая высокой степенью очистки. Режим стерилизации при температуре 120°С и давлении 1.1 атм в течение 8 минут. После выхода продукта проводят его полный химический анализ в лаборатории.
Недостатком данного готового раствора являлась высокая осмолярность с низкой буферной емкостью, которая приводила к отеку клетки. Проблема гиперосмолярности широко раскрыта в литературе. В частности, установлено, что постишемическая работа желудочков при использовании гиперосмолярного раствора переносится хуже, чем растворов с осмолярностью 320-340 мосм/л (Elective cardiac arrest / Melrose DG, Dreyer B, Bentall MB, Baker // JBE:. Lancet. - 1955. - 2:21).
Техническим результатом является повышение буферной емкости со снижением осмолярности кардиоплегического раствора с физиологическими параметрами рН, что приводит к эффективному восстановлению сердечной деятельности и высокой сократительной способности миокарда после окислительного стресса.
При изолированном использовании L-карнозина в кардиоплегическом растворе менее 5 ммоль/л, без N-ацетилкарнозина и L-гистидина, была отмечена низкая сократительная способность миокарда. Это связывали с низкой осмолярностью (менее 210 мосм/л) и низким рН раствора (6,9), что приводило к отеку клетки и выраженному ацидозу. Чтобы повысить осмолярность в раствор добавили 100 ммоль/л L-карнозина, в результате чего рН раствора повысилась до 7.8, а осмолярность до 300 мосм/л. Для стабилизации рН до уровня физиологических параметров (7,2-7,5) был использован N-ацетилкарнозин в концентрации 40 ммоль/л. При изолированном применении N-ацетилкарнозина в концентрации 40 ммоль/л были получены низкая осмолярность и резко выраженный ацидоз. Сочетанное применение N-ацетилкарнозина с L-карнозином и L-гистидина в этой же концентрации приводило к эффективному восстановлению сердечной деятельности в постишемическом периоде и увеличению сократительной способности миокарда, в результате нормализации рН раствора до 7,35-7,45. Для стабилизации осмолярности раствора к дипептидам добавлен манит (осмотический диуретик) в концентрации 25 ммоль/л, который препятствует отеку клетки и, следовательно, способствует эффективному восстановлению сердечной деятельности. Таким образом, при сочетанном применении дипептидов и манита в указанных концентрациях осмолярность раствора составила 320-340 мосм/л.
Предлагаемый кардиоплегический раствор «АСН» содержит: К - 14-16 ммоль/л, Na - 100-110 ммоль/л, Са - 0,025-0,04 ммоль/л, Mg - 15,5-16 ммоль/л, маннит - 20-30 ммоль/л, L-гистидин - 4,5-7,0 ммоль/л, L-карнозин - 90-110 ммоль/л, N-ацетилкарнозин - 35-50 ммоль/л; содержание в граммах: хлорид натрия - 4,30-4,62 г, хлорид калия - 1,092-1,156 г, хлорид магния - 3,19-3,485 г, 10% раствор глюконата кальция - 0.0105-0,013 г, маннит - 4,365-4,520 г, L-карнозин - 21,1504-24,1650 г, N-ацетилкарнозин - 8,056-11,032 г, L-гистидин - 0,705-0,820 г.
Вода для инъекций - 1000 мл.
Раствор обладает следующими физическими свойствами: осмолярность - 320-330 мосм/л, рН - 7,25-7,42 при температуре хранения раствора - +4-10°С, температура раствора при введении - +12-14°С, буферная емкость раствора - 30-33 мэкв/л·ед. рН. Доза вводимого раствора в течение операции - от 300 до 8000 мл.
Раствор готовится с обязательной окончательной тонкой очисткой. Все ингредиенты должны составлять 100-110% от указанного количества. Раствор фильтруют через стерильный 0,2-микрометровый фильтр в стерильную посуду с градуированной шкалой по 400 мл, во флаконы нейтрального стекла марки 1, укупоренные резиновыми пробками с металлической обкаткой. Растворителем служит апирогенная вода, до 1000 мл, которую получают высокой степенью очистки. В воду последовательно добавляют сухие, предварительно взвешенные вещества, содержащие электролиты: хлорид натрия, хлорид калия, хлорид магния, и добавляют хлорид кальция, затем в полученный солевой раствор последовательно добавляют: L-карнозин, N-ацетилкарнозин, L-гистидин, в концентрациях в интервале 90-110 ммоль/л, 35-50 ммоль/л, 4,5-7,0 ммоль/л соответственно, что позволяет получить максимальную буферную емкость кардиоплегического раствора с физиологическими параметрами рН и осмолярности. Для стабилизации осмолярности в раствор с дипептидами добавляют маннит, являющийся осмотическим диуретиком. В концентрации 25 ммоль/л в сочетании дипептидов препятствует гиперосмолярности кардиоплегического раствора и тем самым эффективному восстановлению сердечной деятельности, что является достижением технического результата.
Пример.
Приготовили раствор, содержащий: К - 15 ммоль/л, Na - 110 ммоль/л, Са - 0,03 ммоль/л, Mg - 16 ммоль/л, маннит - 25 ммоль/л, L-гистидин - 5 ммоль/л, L-карнозин - 100 ммоль/л, N-ацетилкарнозин - 40 ммоль/л, осмолярность - 330 ммосм/л, рН раствора составляла - 7,2-7,4; содержание в граммах: хлорид натрия - 4,5 г, хлорид калия - 1,125 г, хлорид магния - 3,232 г, 10% раствор глюконата кальция - 0,012 г, маннит - 4,4 г, L-карнозин - 22,6 г, N-ацетилкарнозин - 10,72 г, L-гистидин - 0,775 г; буферная емкость раствора составляла 30 - 33 мэкв/л·ед. рН. Составным компонентом приготовляемого раствора являлась вода для инъекций 1000 мл.
Раствор приготовили с обязательной окончательной тонкой очисткой. Все ингредиенты составляли 100% от указанного количества. Раствор фильтровали через стерильный 0,2-микрометровый фильтр в стерильную посуду с градуированной шкалой по 400 мл, во флаконы нейтрального стекла марки 1, укупоренные резиновыми пробками с металлической обкаткой. Растворителем служила апирогенная вода в объеме 1000 мл, которую получили высокой степенью очистки. В воду последовательно добавляли сухие, предварительно взвешенные вещества, содержащие электролиты: хлорид натрия, хлорид калия, хлорид магния, маннит и хлорид кальция.
Затем в полученный солевой раствор последовательно добавили: L-карнозин, N-ацетилкарнозин, L-гистидин. Режим стерилизации - при температуре 120°С и давлении 1,1 атм в течение 8 минут. После выхода продукта проводили полный его химический анализ в экспресс-лаборатории.
Использование N-ацетилкарнозина, L-карнозина и L-гистидина в сочетании с маннитом в указанных выше концентрациях в кардиоплегическом растворе позволило обеспечить высокую буферную емкость при изоосмолярности раствора и физиологических значениях рН 7,2-7,4, так как в области физиологических значений рН используемые аминокислоты проявляют наилучшие кардиопротекторные свойства.
Гипотермическую ишемию в условиях защиты миокарда предложенным кардиоплегическим раствором проводили на сердцах крыс. Для оценки и сравнения кардиопротекторных свойств раствора-прототипа и предлагаемого раствора проводили исследование на установке для ретроградной перфузии изолированного сердца крысы по методу Лангендорф.
Зажим, перекрывающий поступление перфузионного раствора в канюлю, открывали полностью, чем увеличивали приток перфузирующего раствора в канюлю до 12-15 мм/мин. При помощи механизма, регулирующего глубину погружения, катетер для измерения давления вставляли в левый желудочек. Затем отрезали легкие. В результате перфузионный и кардиоплегический раствор из аорты поступал в коронарные артерии, питал сердце и выходил через вены сердца в правое предсердие. При сокращении правого предсердия и правого желудочка раствор вытекал через легочный ствол, верхнюю и нижнюю полые вены, омывая сердце.
Кардиоплегический раствор, температура которого была +12-14°С, вводился антеградно, в течение 5 минут. После этого сердце помещали на чаше с раствором Кребса-Хензеляйта в термостат на 480 минут, при температуре +8°С. Затем проводили реперфузию нормотермическим перфузионным раствором с оценкой сердечной деятельности.
Оценку сердечной деятельности проводили непрерывной регистрацией кривой давления в левом желудочке. Для этого в полость левого желудочка через аорту вводился полиэтиленовый катетер толщиной 0.75 мм, заполненный жидкостью и подсоединенный к датчику давления. Сигнал датчика давления через предусилитель подавался на вход аналого-цифрового преобразователя компьютера каждые 5 миллисекунд (в среднем 100 точек на сердечный цикл) и регистрировался с помощью программы Pulsar. Регистрация шла с частотой дискретизации аналогового сигнала 0.2 кГц, что позволяло достаточно точно регистрировать кривую давления в левом желудочке. Затем, с помощью программы Pulsar рассчитывались следующие параметры: систолическое давление (СД, мм рт.ст.), конечно диастолическое давление (КДД, мм рт.ст.), развиваемое давление - амплитуда, вычислялась как разница между СД и КДД, мм рт.ст.; частоту сердечных сокращений изолированного сердца (ЧСС, уд./мин). ЧСС вычислялась как величина, обратная длительности периода (Р) между максимумами давления в ЛЖ в минутах (ЧСС=1/Р). Кроме того, рассчитывали +dp/dt max - максимальную скорость фронта пульсовой волны (волны давления) в левом желудочке (т.е. максимальную первую производную кривой нарастания давления), -dp/dt max - максимальную скорость спада пульсовой волны и сократимость. После вычисления значений параметров для каждого сердечного цикла проводили расчет этих параметров на определенном промежутке времени (на 15, 30 и 45 минутах реперфузии) с помощью программы Pulsar.
Первая группа - раствор-прототип.
Вторая группа - предлагаемый раствор.
Характер восстановления сердечной деятельности: в первой группе самостоятельное восстановление сердечной деятельности наблюдали только в двух препаратах из 18, в остальных случаях потребовалась дефибрилляция; во второй группе самостоятельное восстановление сердечной деятельности отмечено в 13 препаратах из 18.
| Таблица 1 | ||
| Динамика частоты сердечных сокращений на основных этапах реперфузии (средние значения) | ||
| Этапы реперфузии, мин | Частота сердечных сокращений, уд/мин | |
| I группа | II группа | |
| 15 | 189 | 209 |
| 30 | 202 | 241 |
| 45 | 219 | 250 |
| Таблица 2 | ||
| Динамика средних значений максимальной скорости фронта пульсовой волны на основных этапах реперфузии | ||
| Этапы реперфузии, мин | +dp/dt max | |
| I группа | II группа | |
| 15 | 1082 | 1618 |
| 30 | 1168 | 2080 |
| 45 | 1303 | 2268 |
| Таблица 3 | ||
| Динамика средних значений максимальной скорости спада пульсовой волны на основных этапах реперфузии | ||
| Этапы реперфузии, мин | -dp/dt max | |
| I группа | II группа | |
| 15 | 632 | 1232 |
| 30 | 828 | 1498 |
| 45 | 951 | 1627 |
| Таблица 4 | ||
| Динамика средних значений амплитуды на основных этапах реперфузии | ||
| Этапы реперфузии, мин | Амплитуда, мм рт.ст. | |
| I группа | II группа | |
| 15 | 43,7 | 63,3 |
| 30 | 48,5 | 69,8 |
| 45 | 46,3 | 74,1 |
В сравнительном аспекте предлагаемый раствор после длительной ишемии (480 минут) и гипотермии (+12-14°С) способствует более эффективному восстановлению сердечной деятельности и повышению сократимости миокарда с минимальными нарушениями ритма и проводимости по сравнению с другими растворами. При использовании предлагаемого раствора в постишемическом периоде отмечали преобладание аэробного окисления, кислородная задолженность и уровень лактата (l) были минимальными (lIII(0.05±0.02)<lII(0.15±0.03)<lI(0.25±0.03).
Расчетная буферная емкость предложенного раствора составила 30-33 мэкв/л·ед. рН, что в 1,5 раза превосходит буферную емкость крови, а изоосмолярность и физиологические значения рН раствора соответствуют требованиям, предъявляемым к кардиоплегическим растворам. Гистохимическое исследование миокарда при различных способах защиты показало, что использование предлагаемого раствора способствует снижению контрактурных изменений в миокарде, гистидинсодержащие дипептиды в сочетании с осмотическим диуретиком препятствуют образованию в очагах ишемии жировой дистрофии и отеку клетки.
Таким образом, получены результаты, подтверждающие высокие кардиопротекторные свойства предлагаемого раствора. Сравнительное исследование показало преимущество нового раствора над другими известными прототипами.
Полученный раствор способствует эффективному восстановлению сердечной деятельности после длительной ишемии, снижению метаболических расстройств и контрактурных повреждений миокарда.
Кардиоплегический раствор, содержащий хлорид натрия, хлорид калия, хлорид магния, хлорид кальция, L-карнозин, N-ацетилкарнозин, воду для инъекций, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит маннит и L-гистидин при следующем соотношении компонентов, г:
| хлорид натрия | 4,30-4,62 |
| хлорид калия | 1,092-1,156 |
| хлорид магния | 3,190-3,485 |
| хлорид кальция | 0,0105-0,0130 |
| маннит | 4,365-4,520 |
| L-карнозин | 24,1504-24,1650 |
| N-ацетилкарнозин | 8,056-11,032 |
| L-гистидин | 0,705-0,820 |
| вода для инъекций, мл | 100 |
