Евгений Александрович Сергеев - врач анестезиолог-реаниматолог медицинского центра, аспирант Школы биомедицины.
690920, Владивосток, о. Русский, пос. Аякс, 10
Evgeny A. Sergeev - MD, Anesthesiologist–resuscitator of the Far Eastern Federal University Medical Center, Postgraduate student of the School of Biomedicine.
10 Ajax Bay, FEFU Campus, Building 25, Primorsky Krai, 690920
Михаил Евгеньевич Шмелев - младший научный сотрудник Школы Биомедицины.
690920, Владивосток, о. Русский, пос. Аякс, 10
Mikhail E. Shmelev - Junior Staff Acientist, School of Biomedicine.
10 Ajax Bay, FEFU Campus, Building 25, Primorsky Krai, 690920
Борис Израйлевич Гельцер - доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор департамента клинической медицины Школы биомедицины.
690920, Владивосток, о. Русский, пос. Аякс, 10
Boris I. Geltser, MD, PhD, DSc (Med.), Professor, Corresponding member of RAS, Director of the Department of Clinical Medicine.
10 Ajax Bay, FEFU Campus, Building 25, Primorsky Krai, 690920
Владимир Николаевич Котельников - доктор медицинских наук, профессор департамента клинической медицины Школы биомедицины.
690920, Владивосток, о. Русский, пос. Аякс, 10
Vladimir N. Kotelnikov - MD, PhD, DSc (Med.), Professor of the Department of Clinical Medicine.
10 Ajax Bay, FEFU Campus, Building 25, Primorsky Krai, 690920
Цель. Оценка наноструктурных и микромеханических характеристик эритроцитов и их взаимосвязи с параметрами транспорта кислорода у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) после коронарного шунтирования (КШ) в условиях искусственного кровообращения (ИК).
Материалы и методы. Обследовано 30 мужчин с ИБС в возрасте от 53 до 67 лет с медианой 63 года, которым выполнялось плановое КШ с ИК в клинике Дальневосточного федерального университета. Забор крови у больных осуществлялся до ИК и через сутки после него из венозного катетера, расположенного в правом предсердии. Сканирование эритроцитов проводили на атомно-силовом микроскопе (АСМ) «Bioscope Catalyst» (Bruker,США) в сочетании с инвертированным микроскопом «Axiovert 200» (Zeiss, Германия). Микромеханические свойства клеточных мембран исследовали контилеверами «PFQNM-LC-A-CAL». Регистрировали диаметр эритроцитов, высоту их бортика, площадь, объём, жесткость мембраны, силу её адгезии, модуль Юнга, упруго-эластическую деформацию. Для оценки транспорта кислорода рассчитывали индекс его доставки (DO2I), потребления (VO2I) и коэффициент экстракции (O2ER).
Результаты. Через сутки после КШ фиксировали снижение показателей DO2I, VO2I и O2ER на 14, 33 и 16%, соответственно, что указывало на ограничение газотранспортной функции крови. Анализ АСМ-характеристик эритроцитов демонстрировал увеличение их площади на 35%, диаметра – на 6%, объема − на 19%, а высоты бортика − в 5 раз. При этом отмечены разнонаправленные изменения микромеханических свойств мембран эритроцитов: модуль Юнга и жесткость снижались в 3,2 и 2 раза, соответственно, сила адгезии увеличивалась в 2,7 раза, а упруго-эластическая деформация − в 2,2 раза. Корреляционный анализ показал наличие достоверных взаимосвязей между индикаторами транспорта кислорода и биомеханическими параметрами мембран эритроцитов.
Заключение. Комплексный анализ наноструктурных показателей эритроцитов и кислородного транспорта расширяет представления о патофизиологических механизмах постперфузионных нарушений у больных ИБС после КШ в условиях ИК.
Aim. Evaluation of nanostructural and micromechanical characteristics of erythrocytes and their relationship with the parameters of oxygen transport in patients with ischemic heart disease (IHD) after coronary artery bypass grafting (CABG) under artificial circulation (AC).
Materials and methods. The study involved 30 men with IHD aged 53 to 67 years with a median of 63 years, who underwent planned CABG with AC at the clinic of the Far Eastern Federal University. Blood sampling from patients was carried out before the AC and one day after it from a venous catheter located in the right atrium. Erythrocytes were scanned using a Bioscope Catalyst atomic force microscope (AFM) (Bruker, USA) in combination with an Axiovert 200 inverted microscope (Zeiss, Germany). The micromechanical properties of cell membranes were investigated with the PFQNM-LC-A-CAL cantilevers. The following were recorded: the diameter of erythrocytes, the height of their side, area, volume, membrane rigidity, strength of its adhesion, Young's modulus, elastic deformation. To assess oxygen transport, the oxygen delivery index (DO2I), consumption (VO2I), and extraction ratio (O2ER) were calculated.
Results. In one day after CABG, a decrease in DO2I, VO2I, and O2ER was recorded by 14%, 33%, and 16%, respectively, which indicated a limitation in the gas transport function of the blood. Analysis of the AFM characteristics of erythrocytes showed an increase in their area by 35%, in diameter by 6%, in volume by 19%, and the height of the side by 5 times. At the same time, multidirectional changes in the micromechanical properties of erythrocyte membranes were noted: Young's modulus and stiffness decreased by 3.2 and 2 times, respectively; the adhesion force increased by 2.7 times, and the elastic deformation – by 2.2 times. Correlation analysis showed the presence of reliable relationships between indicators of oxygen transport and biomechanical parameters of erythrocyte membranes.
Conclusion. A comprehensive analysis of the nanostructural parameters of erythrocytes and oxygen transport expands the understanding of the pathophysiological mechanisms of postperfusion disorders in patients with coronary artery disease after CABG under conditions of cardiopulmonary bypass.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.