Подача оксида азота в оксигенаторы искусственного и вспомогательного кровообращения. Современное состояние и перспективы развития технологии (обзор литературы)

Использование технологий искусственного кровообращения (ИК) часто сопровождается ишемическим и реперфузионным повреждением миокарда. Контакт крови пациента с искусственной поверхностью экстракорпорального контура приводит к активации тромбоцитов и нередко к развитию системной воспалительной реакции. Оксид азота (NO) – сигнальная молекула, выделяемая эндотелием сосудов – в естественных условиях предотвращает избыточную активацию и агрегацию тромбоцитов, таким образом, вероятно, обеспечивая органопротективную функцию. Уже существует достаточно весомый пласт данных об использовании NO в качестве агента, добавляемого в дыхательную смесь пациента, и его положительных эффектах. Однако эффекты NO при добавлении его в газовый контур оксигенаторов искусственного и вспомогательного кровообращения на данный момент описаны ограниченным количеством публикаций. Данный обзор несет своей целью, используя доступные библиографические инструменты, обобщить имеющуюся на данный момент информацию об эффектах NO при подаче в оксигенаторы экстракорпоральных контуров.

1. Каменщиков Н. О., Анфиногенова Ю. Д., Козлов Б. Н. и др. Использование оксида азота во время искусственного кровообращения снижает частоту развития острого повреждения почек: рандомизированное исследование // Журнал торакальной и сердечно-сосудистой хирургии. – 2022. – Т. 163, № 4. – С. 1393‒1403. e9. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2020.03.182.

2. Каменщиков Н. О., Дьякова М. Л., Подоксенов Ю. К. и др. Потенциальные механизмы органопротекторного действия экзогенного оксида азота в экспериментальном исследовании // Биомедицина. – 2024. – Т. 12, № 4. – С. 719. https://doi.org/10.3390/biomedicines12040719.

3. Каменщиков Н. О., Мандел И. А., Подоксенов Ю. Л. И др. Кардиопротективный эффект оксида азота при добавлении в контур аппарата искусственного кровообращения при проведении кардиохирургических операций: рандомизированное исследование // Журнал торакальной и сердечно-сосудистой хирургии. – 2019. – Т. 157, № 6. – С. 2328‒2336. e1. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2018.08.117.

4. Маричев А. О., Радовский А. М., Осовских В. В. и др. Влияние оксида азота, подаваемого в оксигенатор, на образование газовых микроэмболов в кровяном контуре аппарата искусственного кровообращения (экспериментальное исследование) // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2024. – Т. 177, № 6. – С. 776‒781. https://doi.org/10.47056/0365-9615-2024-177-6-776-781.

5. Пичугин В. В., Домнин С. Е., Баутин А. Е. и др. Влияние различных технологий применения газообразного оксида азота на функционально-морфологическое состояние легких, маркеры повреждения миокарда и клинические исходы при кардиохирургических вмешательствах с искусственным кровообращением // Пульмонология. – 2024. – Т. 34, № 3. – С. 364‒374. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2024-34-3-364-374.

6. Радовский А. М., Баутин А. Е. Маричев А. О. Добавление оксида азота уменьшает повреждение печени и почек при длительном искусственном кровообращении // Патофизиология. – 2023. – Т. 30, № 4. – С. 484‒504. https://doi.org/10.3390/pathophysiology30040037.

7. Радовский А. М., Воротынцев И. В., Атласкин А. А. и др. Воздействие высокой концентрации оксида азота на оксигенаторы аппаратов искусственного кровообращения (экспериментальное исследование) // Общая реаниматология. – 2023. – Т. 20, № 1. – С. 50‒62. https://doi.org/10.15360/1813-9779-2024-1-2351.

8. Annich G. M., Meinhardt J. P., Mowery K. A. et al. Reduced platelet activation and thrombosis in extracorporeal circuits coated with nitric oxide release polymers // Critical care medicine. – 2000. – Vol. 28, № 4. – P. 915‒920. https://doi.org/10.1097/00003246-200004000-00001.

9. Body S. C., FitzGerald D., Voorhees C. et al. Effect of nitric oxide upon gas transfer and structural integrity of a polypropylene membrane oxygenator // ASAIO journal. – 1999. – Vol. 45, № 6. – P. 550‒554. https://doi.org/10.1097/00002480-199911000-00008.

10. Checchia P. A., Bronicki R. A., Muenzer J. T. et al. Nitric oxide delivery during cardiopulmonary bypass reduces postoperative morbidity in children – a randomized trial // The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. – 2013. – Vol. 146, № 3. – P. 530‒536. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2012.09.100.

11. Chiletti R., Horton S., Bednarz A. et al. Safety of nitric oxide added to the ECMO circuit: A pilot study in children // Perfusion. – 2018. – Vol. 33, № 1. – P. 74‒76. https://doi.org/10.1177/0267659117720495.

12. Comini L., Bachetti T., Agnoletti L. et al. Induction of functional inducible nitric oxide synthase in monocytes of patients with congestive heart failure. Link with tumour necrosis factor-α // European heart journal. – 1999. – Vol. 20, № 20. – P. 1503‒1513. https://doi.org/10.1053/euhj.1999.1580.

13. De Graaf J. C., Banga J. D., Moncada S. et al. Nitric oxide functions as an inhibitor of platelet adhesion under flow conditions // Circulation. – 1992. – Vol. 85, № 6. – P. 2284‒2290. https://doi.org/10.1161/01.CIR.85.6.2284.

14. Despotis G. J., Avidan M. S., Hogue Jr C. W. Mechanisms and attenuation of hemostatic activation during extracorporeal circulation // The Annals of thoracic surgery. – 2001. – Vol. 72, № 5. – P. S1821‒S1831. https://doi.org/10.1016/S0003-4975(01)03211-8.

15. Elzein C., Urbas C., Hughes B. et al. Efficacy of nitric oxide administration in attenuating ischemia/reperfusion injury during neonatal cardiopulmonary bypass // World Journal for Pediatric and Congenital Heart Surgery. – 2020. – Vol. 11, № 4. – P. 417‒423. https://doi.org/10.1177/2150135120911034.

16. Ignarro L. J. Nitric oxide: a unique endogenous signaling molecule in vascular biology // Bioscience reports. – 1999. – Vol. 19, № 2. – P. 51‒71. https://doi.org/10.1023/a:1020150124721.

17. James C., Millar J., Horton S. et al. Nitric oxide administration during paediatric cardiopulmonary bypass: a randomised controlled trial // Intensive care medicine. – 2016. – Vol. 42. – P. 1744‒1752. https://doi.org/10.1007/s00134-016-4420-6.

18. Konishi R., Shimizu R., Firestone L. et al. Nitric oxide prevents human platelet adhesion to fiber membranes in whole blood // ASAIO Journal. – 1996. – Vol. 42, № 5. – P. M850‒853. https://doi.org/10.1097/00002480-199609000-00111.

19. Lei C., Berra L., Rezoagli E. et al. Nitric oxide decreases acute kidney injury and stage 3 chronic kidney disease after cardiac surgery // American journal of respiratory and critical care medicine. – 2018. – Vol. 198, № 10. – P. 1279‒1287. https://doi.org/10.1164/rccm.201710-2150OC.

20. Lowson S. M., Hassan H. M., Rich G. F. The effect of nitric oxide on platelets when delivered to the cardiopulmonary bypass circuit // Anesthesia & Analgesia. – 1999. – Vol. 89, № 6. – P. 1360. https://doi.org/10.1213/00000539-199912000-00005.

21. Maruyama K., Zhang E., Maruyama J. Clinical application of inhaled nitric oxide //Gas Biology Research in Clinical Practice. – Karger Publishers. – 2011. – P. 43‒55. https://doi.org/10.1159/000321941.

22. Mellgren K., Friberg L.G., Mellgren G. et al. Nitric oxide in the oxygenator sweep gas reduces platelet activation during experimental perfusion // The Annals of thoracic surgery. – 1996. – Vol. 61, № 4. – P. 1194‒1198. https://doi.org/10.1016/0003-4975(96)00017-3.

23. Niebler R. A., Chiang‐Ching H., Daley K. et al. Nitric oxide added to the sweep gas of the oxygenator during cardiopulmonary bypass in infants: a pilot randomized controlled trial // Artificial Organs. – 2021. – Vol. 45, № 1. – P. 22‒28. https://doi.org/10.1111/aor.13788.

24. Radomski M. W., Vallance P., Whitley G. et al. Platelet adhesion to human vascular endothelium is modulated by constitutive and cytokine induced nitric oxide // Cardiovascular research. – 1993. – Vol. 27, № 7. – P. 1380‒1382. https://doi.org/10.1093/cvr/27.7.1380.

25. Rauch E. D., Stammers A. H., Mejak B. L. et al. The effects of nitric oxide on coagulation during simulated extra corporeal membrane oxygenation // The Journal of ExtraCorporeal Technology. – 2000. – Vol. 32, № 4. – P. 214‒219. https://doi.org/10.1051/ject/2000324214.

26. Rossidis A. C., Lawrence K. M., Mejaddam A. Y. et al. The effects of nitric oxide in oxygenator sweep gas during extracorporeal circulation in a neonatal ovine model // ASAIO Journal. – 2020. – Vol. 66, № 6. – P. 671‒676. https://doi.org/10.1097/MAT.0000000000001047.

27. Sawicki G., Salas, E., Murat J. et al. Release of gelatinase a during platelet activation mediates aggregation // Nature. – 1997. – Vol. 386, № 6625. – P. 616‒619. https://doi.org/10.1038/386616a0.

28. Schlapbach L. J., Gibbons K. S., Horton S. B. et al. Effect of nitric oxide via cardiopulmonary bypass on ventilator-free days in young children undergoing congenital heart disease surgery: the NITRIC randomized clinical trial // JAMA. – 2022. – Vol. 328, № 1. – P. 38‒47. https://doi.org/10.1001/jama.2022.9376.

29. Troncy E., Francœur M., Blaise G. Inhaled nitric oxide: clinical applications, indications, and toxicology //Canadian journal of anaesthesia. – 1997. – Vol. 44. – P. 973‒988. https://doi.org/10.1007/BF03011970.

30. Uchiyama T., Otani H., Okada T. et al. Nitric oxide induces caspase-dependent apoptosis and necrosis in neonatal rat cardiomyocytes // Journal of molecular and cellular cardiology. – 2002. – Vol. 34, № 8. – P. 1049‒1061. https://doi.org/10.1006/jmcc.2002.2045.

31. Van Dervort A. L., Yan L., Madara P. J. et al. Nitric oxide regulates endotoxin-induced TNF-alpha production by human neutrophils // Journal of immunology (Baltimore, Md.: 1950). – 1994. – Vol. 152, № 8. – P. 4102‒4109. https://doi.org/10.4049/jimmunol.152.8.4102.

32. Wan S., LeClerc J. L., Vincent J. L. Inflammatory response to cardiopulmonary bypass: mechanisms involved and possible therapeutic strategies // Chest. – 1997. – Vol. 112, № 3. – P. 676‒692. https://doi.org/10.1378/chest.112.3.676.

33. Wu H. W., Li Z. G., Liu G. et al. Effect of nitric oxide inhalation for the treatment of neonatal pulmonary hypertension // Eur Rev Med Pharmacol Sci. – 2016. – Vol. 20, № 21. – P. 4607‒4611.

34. Xu F., Li W. Delivery exogenous nitric oxide via cardiopulmonary bypass in pediatric cardiac surgery reduces the duration of postoperative mechanical ventilation-A meta-analysis of randomized controlled trials // Heliyon. – 2023. – Vol. 9, № 8. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19007.