ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕНТГЕНОКОНТРАСТНЫХ И МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫХ КОНТРАСТНЫХ СРЕДСТВ НА РЕОЛОГИЮ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА

На правах рукописи
КИСЕЛЕВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕНТГЕНОКОНТРАСТНЫХ И
МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫХ КОНТРАСТНЫХ СРЕДСТВ
НА РЕОЛОГИЮ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА
14.03.06 - фармакология, клиническая фармакология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва – 2011
Работа выполнена в ГОСУДАРСТВЕННОМ БЮДЖЕТНОМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ
УЧРЕЖДЕНИИ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ПИРОГОВА»
Научный руководитель:
член-корреспондент РАМН,
доктор медицинских наук, профессор
Шимановский Николай
Львович
Научный консультант:
доктор биологических наук, профессор
Фирсов Николай Николаевич
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор
Арзамасцев Евгений
Вениаминович
доктор медицинских наук,
профессор
Наполов Юрий Кузьмич
Ведущая организация:
Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН
Защита состоится «12» декабря
2011 г. в 14.00
часов на заседании
диссертационного совета Д 208.072.01 при ГОУ ВПО РГМУ Росздрава по
адресу: 117997, Москва, ул. Островитянова, д.1.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО РНИМУ им.
Н.И.Пирогова по адресу: 117997, Москва, ул. Островитянова, д.1.
Автореферат разослан « 23 » сентября
2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
д.м.н., профессор
Н.Г.Потешкина
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Эффективность любого вида лучевой диагностики
многократно
увеличивается с помощью методов искусственного контрастирования, суть
которых заключается в использовании определённых химических
соединений (контрастных средств), позволяющих получать изображение
требуемых анатомических структур. Чаще всего контрастные препараты
вводятся внутрисосудисто, поэтому принципиальное значение имеет их
влияние на кровь человека. Большое количество исследований было
проведено по изучению воздействия контрастных средств (КС) на реологию
крови человека [А.Н.Усенко, Н.Л.Шимановский, 1992; W.H. Reinhart, 1994;
X.Huang, A.Yoshikoshi 2011]. Был выявлен ряд негативных эффектов
рентгеноконтрастных препаратов препаратов: увеличение вязкости крови,
увеличение агрегационной и снижение деформационной способности
эритроцитов, а в следствие расстройство микроциркуляции. При усилении
агрегации кровь превращается из взвеси эритроцитов с высокой текучестью в
сетчатую суспензию, полностью лишенную этой способности. При активном
слипании эритроцитов агрегаты закупоривают просветы сосудов, вызывая
нарушение в них кровотока [Н.Н.Фирсов, П.Х.Джанашия, 2004]. Такая
картина наблюдается не только системно, но и местно, в микрососудах
отдельных органов, в которых вследствие этого нарушаются реологические
свойства текущей крови до такой степени, что кровоток в капиллярах,
мелких артериях и венах замедляется или останавливается полностью —
возникает стаз, несмотря на то, что артериовенозная разность кровяного
давления на протяжении этих микрососудов сохранена [M.Donner, X.D.Weng,
1993]. Снижение деформационной способности и изменение морфологии
эритроцитов влечёт за собой недостаточную оксигенацию тканей и в
совокупности с ростом агрегационной способности провоцирует развитие
локальной ишемии, что особо опасно для таких органов как мозг, сердце,
почки [F. Jung, C. Mrowietz, 2008]. Не удивительно, что осложнений после
введения РКС было много, вплоть до летальных исходов [Н.К. Свиридов,
П.М. Котляров, 2000]. Такие данные указывает на необходимость
использования наиболее безопасных РКС, особенно у больных с
повышенным риском развития нежелательных реакций. В настоящий момент
на
фармакологическом
рынке
представлен
большой
выбор
высококачественных неионных рентгеноконтрастных (РКС) и магнитнорезонансных контрастных средств (МРКС), активно используемых для
диагностических процедур. Однако их влияние на реологию крови человека
нуждается в развёрнутом изучении, так как анализ литературных данных не
даёт чёткого представления об этой проблеме. В особенности важно
представлять взаимодействие КС с эритроцитами крови пациентов с
изначально изменённой реологией крови, что поможет снизить риск развития
осложнений после применения КС, подобрать наиболее безопасный препарат
каждому больному исходя из его изначальных показателей реологии крови.
Представляется целесообразной разработка подходов к профилактике
возникновения нарушений реологических свойств крови, обусловленных
введением КС внутрисосудисто.
Целью работы явилось изучение влияния рентгеноконтрастных
средств (неионного димера - йодиксанола, неионных мономеров - йопромида,
йогексола, йоверсола и ионного мономера - амидотризоата) и магнитнорезонансных контрастных средств (гадобутрола и гадопентетата
димеглюмина) на реологию крови человека и разработка метода
профилактики развития нарушений гемореологии, вызванных введением
данных диагностических средств.
Задачи исследования
1. Оценить влияние контрастных средств на агрегацию
эритроцитов крови человека в опытах in vitro и ex vivo.
2. Оценить влияние контрастных средств на вязкость крови
человека in vitro и ex vivо.
3. Провести изучение влияния исследуемых контрастных
средств на деформационную способность эритроцитов крови
человека в опытах in vitro и ex vivo.
4. Исследовать влияние контрастных средств на морфологию
эритроцитов крови человека в опытах in vitro и ex vivo.
5. Изучить возможное защитное действие Декстрана 40 по
отношению к реологическим свойствам крови при введении
контрастных препаратов.
Научная новизна исследования
В работе впервые показано, что изменение деформационной
способности эритроцитов крови человека под действием йодиксанола,
йопромида, йогексола, йоверсола, амидотризоата натрия и меглюмина,
гадобутрола, гадопентетата димеглюмина зависит от физико-химических
свойств контрастных средств и является обратимым процессом. Впервые
выявлено, что воздействие исследуемых контрастных средств на агрегацию
эритроцитов
зависит
от
изначально
имеющихся
у
человека
гемореологических расстройств, чем сильнее они выражены, тем
значительней негативный эффект контрастных средств, вызывающий
формирование эритроцитарных агрегатов, неспособных к разрушению, что
ведёт к окклюзии микрососудов и капилляров. Также впервые показано, что
предварительное введение пациентам с тяжёлыми гемореологическими
изменениями Декстрана 40 препятствует дальнейшему развитию нарушений
периферического кровотока под действием контрастных средств.
4
Практическая значимость
Предложен способ повышения безопасности
диагностического
обследования с использованием контрастирования, суть которого состоит в
выявление нарушений гемореологии у пациентов до введения контрастного
средства и подборе наиболее безопасного препарата для пациентов с
незначительными изменениями реологии крови, а пациентам со
значительными расстройствами гемореологии в превентивном внутривенном
введении Декстрана 40, который нормализует суспензиальную стабильность
крови и агрегационные параметры.
Данный способ можно рекомендовать для изучения в клинических
условиях для предупреждения развития патологических реакций со стороны
реологии крови при проведении контрастных диагностических исследований.
Реализация результатов исследования
Разработанная методика по предотвращению нарушений микрореологии
крови после введения контрастных средств внедрена в практику Института
Хирургии им. А.В.Вишневского. Материалы диссертации включены в учебный
курс для студентов и аспирантов кафедры молекулярной фармакологии и
радиобиологии
ГБОУ
ВПО
РНИМУ
имени
Н.И.Пирогова
Минздравсозразвития России.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научнопрактических конференциях кафедры молекулярной фармакологии и
радиобиологии им. академика П.В.Сергеева и кафедры теоретической и
экспериментальной физики медико-биологического факультета ГБОУ ВПО
РНИМУ имени Н.И.Пирогова Минздравсоцразвития России (2008 – 2011 гг).
Отдельные фрагменты работы были представлены на Научнопрактической
конференции
«Медико-биологические
науки
для
теоретической и клинической медицины» (2008), IX Международном
конгрессе
«Доказательная
медицина
–
основа
современного
здравоохранения» (2010), XVIII Российском национальном конгрессе
«Человек и лекарство» (2011).
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит
из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, раздела
собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций
и списка литературы, включающего работы отечественных и зарубежных
авторов. Работа иллюстрирована 32 рисунками и 10 таблицами.
5
Основные положения, выносимые на защиту
1. Рентгеноконтрастные средства (неионный димер йодиксанол, неионные мономеры - йопромид, йогексол, йоверсол
и ионный мономер - амидотризоат натрия и меглюмина) и
магнитно-резонансные контрастные средства (гадобутрол и
гадопентетат димеглюмина)
концентрационно зависимым
образом изменяют вязкость крови человека, деформационные,
агрегационные и морфологические параметры эритроцитов.
2. Действие
исследуемых
контрастных
средств
на
деформационную способность эритроцитов человека зависит от
физико-химических
свойств
(осмоляльности,
вязкости,
ионогенности) препарата и является обратимым процессом.
3. Введение высокоосмотичных контрастных препаратов в
кровь вызывает рост прочности агрегатов эритроцитов.
Выраженность негативного эффекта контрастных средств на
агрегацию эритроцитов зависит от уже имеющихся нарушений
гемореологии у пациента.
4. Превентивное
введение
пациентам
с
тяжёлыми
гемореологическими расстройствами Декстрана 40 препятствует
дальнейшему развитию нарушений периферического кровотока
под действием контрастных средств.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследований
Работа выполнена на базе кафедры молекулярной фармакологии и
радиобиологии им. академика П.В.Сергеева ГБОУ ВПО РНИУ имени
Н.И.Пирогова Минздравсоцразвития России.
Для оценки влияния РКС и МРКС на реологию крови в работе было
использовано семь препаратов, отличающихся по химической структуре,
вязкости и осмотичности растворов (табл. 1): ионное РКС – амидотризоат
натрия и меглюмина – Урографин 76%, неионные РКС: мономеры йоверсол
- Оптирей-350, йогексол - Омнипак-300, йопромид - Ультравист-300, димер
йодиксанол – Визипак-270
и МРКС: гадобутрол - Гадовист 1,0,
гадопентентат димеглюмина - Магневист. При проведении экспериментов
использовались готовые лекарственные формы КС. В опытах in vitro
препараты дозировались в концентрациях 10ˉ³М, 10ˉ²М, 10ˉ¹М. В
экспериментах ex vivo растворы РКС вводили внутривенно из расчёта 1
мл/кг массы тела, а МРКС из расчёта 0,1 ммоль/кг массы тела.
6
Таблица 1.
Физико-химические свойства контрастных препаратов [П.В.Сергеев и др. ,
2007]
Название РКС
Концентрация I
мг/мл
Вязкость при
370С мПа/см
Осмоляльость
мОсм/кг Н2О
Урографин – 76%
Оптирей-350
Омнипак-300
Ультравист-300
Визипак - 320
Название МРКС
370
350
300
300
320
Концентрация
контрастного
вещества мг/мл
469,01
604,72
8,9
6,1
5,7
4,5
11,4
2100
790
690
616
290
Вязкость при
370С мПа/см
Осмоляльость
мОсм/кг Н2О
2,9
4.96
1960
1603
Магневист
Гадовист
Материалом для исследования и экспериментов послужила кровь
пациентов
ФГУ
«Институт
Хирургии
им.
А.В.Вишневского
Росмедтехнологий»,
которым
проводились
рентгенконтрастные
обследования (n=220), и кровь здоровых доноров (n=40), используемая для
переливания, которую забирали путем пункции кубитальной вены. Кровь у
пациентов Института Хирургии им. А.В.Вишневского бралась до и через 20
минут после введения препарата. Возраст пациентов в пределах 40-80 лет,
здоровых доноров 22-27 лет. В исследованиях принимали участие как
мужчины, так и женщины, имеющие в анамнезе различные заболевания, в
том числе ишемическую болезнь сердца (ИБС) и псориатический артрит.
Кровь забирали с помощью вакуумных систем взятия крови S-Monovette 7,5
мл, наполнитель - литий-гепарин. Кровь здоровых доноров и пациентов до
введения контрастного средства использовалась для опытов in vitro.
Температура жидкостей, используемых в работе была 37ºС. Согласие на
проведение данного исследования было получено от каждого пациента в
соответствии с разрешением этического комитета.
Агрегометрию полученных проб
осуществляли не позднее чем
через два часа после забора крови. Нативный гематокрит (Hct нат.)
определяли центрифугированием крови в гематокритных капиллярах при
скорости 12000 g и выражали в условных единицах. Затем нативный
гематокрит стандартизировали до 0,40 (Hct кор.) и проводили измерения.
Коррекцию нативного гематокрита проводили по расчетным формулам.
При нативном гематокрите выше 0,40 после центрифугирования
крови удаляли объем эритроцитов из расчета :  = V(0,4Hct нат.\ 0,6 ),
7
где Vo -объем пробы крови. В случае, если нативный гематокрит был ниже
0,40 - из пробы крови удаляли плазму в объеме: V плазмы= Vo(1Hct нат.\
0,4), где Vo- объем пробы крови.
Кинетику агрегации и дезагрегации эритроцитов в крови доноров
исследовали в соосно-цилиндрическом эритроагрегометре [А.В. Приезжев,
О.М. Рябошапка, 1992]. Образец крови объемом 2,4 мл помещали в
реологический зазор толщиной 1 мм. Измеряли следующие показатели :
-Т1(сек) и Т2(сек) - время быстрой и медленной агрегации, где Т1 время образования мелких линейных агрегатов, а Т2 - время образования
крупных трехмерных агрегатов;
- I ₂‚₅(%) - показатель, который характеризует прочность самых
крупных агрегатов эритроцитов при низкой скорости сдвига 2,5 (с⁻¹);
- β (с⁻¹)- гидродинамическая прочность
агрегатов эритроцитов.
Коэффициент β трактовали как скорость сдвига, при которой число
агрегатов увеличилось в 2,5 раза относительно уровня полной агрегации
эритроцитов. Знак минус показывает дезагрегацию при включении скорости
сдвига 2,5 сˉ¹, знак плюс – увеличение агрегации.
Кровь – это неньютоновская жидкость, т.е. ее вязкость зависит от
скорости сдвига. Поэтому нами в работе для измерения кессоновской
вязкости крови доноров был использован ротационный вискозиметр
Брукфилда [L. Dintenfass, 1992]. Вязкость (далее по тексту работы под
вязкостью подразумевается кессоновская вязкость) крови измеряли при
скорости сдвига 1 сˉ¹ и 100 сˉ¹, представляющим собой два экстремума
зависимости динамической вязкости от скорости сдвига. Показатели
вязкости крови выводились автоматически на электронной панели прибора.
При изучении действия контрастных средств (КС) на деформацию
эритроцитов ex vivo кровь разводили в 300 раз суспензионной средой, в
качестве которой использовался физиологический раствор, содержащий 0,7%
полиэтиленоксида (5мД), с вязкостью 10 сП [ Н.Н.Фирсов, 2002].
В ходе экспериментов in vitro препарат разводили в суспензионной
среде, в которую добавляли кровь в соответствии с необходимым
разведением в 300 раз. Период инкубации составлял 10 минут, после чего
проводилось измерение деформационных параметров, а при проведении
экспериментов на выявление обратимости деформационных изменений,
вызванных исследуемыми КС, препарат добавляли непосредственно в кровь.
Смесь инкубировали 10 минут, а затем эта кровь разбавляли суспензионной
средой.
Для создания раствора маннитола необходимой осмотичности и
вязкости, порошок в соответствующих дозах разводили в полиэтиленоксиде.
Подбор массы порошка проводили на весах AND HR – 200 (точность 0,1 мг ).
Оценку деформационных свойств проводили методом дифрактометрии
(эктацитометрии)[M. Bessis, N. Mohandas, 1975]. Измеряемый данным
методом предел текучести клеток Ln(γ) - время начала деформации, отражает
деформационную способность мембран эритроцитов, а предельная
8
деформация эритроцита IDmax зависит, в первую очередь, от эластичности
цитоскелета мембраны.
Для оценки морфологии эритроцитов делали мазки крови до и через 10
минут после внесения КС in vitro, а для опытов ex vivo использовали кровь
доноров до введения препарата и через 20 минут после. Для анализа
полученных мазков использовали световой микроскоп Axiostar plus
(Германия), масляная иммерсия, увеличение объектива 100. Микроскоп
сопряжён с цифровой камерой, подключённой к компьютеру. Обработку
изображений проводили с помощью программы ЗАО «Медицинские
Компьютерные Системы» (МЕКОС). Программа подсчитывала процентное
содержание различных морфологических форм эритроцитов в полученных
изображениях.
Вышеперечисленный набор параметров полностью характеризует
(описывает) реологическое состояние крови и тяжесть гемореологических
нарушений.
Для
проведения
эксперимента
по
разработке
метода,
предупреждающего развитие микрореологических изменений под действием
контрастных средств, использовали кровь 100 пациентов с тяжёлыми
гемореологическими расстройствами III степени тяжести [Н.Н.Фирсов,
П.Х.Джанашия, 2004]. Пациентов поделили на две группы: первая,
состоящая из 50 человек, у которых брали кровь до и через 20 минут после
введения КС, вторая, также состоящая из 50 человек, кровь у которых брали
до, через 20 минут после введения 400 мл Декстрана 40 (10% раствор), а
затем через 20 минут после введения контрастного средства (контрастное
средство вводили через 60 минут после введения Декстрана 40). В качестве
контроля служили данные по показателям реологии нативной крови
пациентов, выборки контроля для каждой из групп статистически значимых
отличий не имели.
При статистической обработке согласование с нормальным
распределением осуществлялось применением критериев Шапиро-Уилка и
Колмогорова-Смирнова с поправкой Лиллиефорса. При согласовании
полученных данных с нормальным законом распределения использовали tкритерия Стьюдента. При несогласовании с нормальным законом
распределения для зависимых групп использовали критерий Вилкоксона, а
для независимых групп использовался U-критерий Манна-Уитни и критерий
серий Вальда-Вольфовица. Статистически значимыми результатами
принимались результаты с уровнем значимости p меньшей 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Полученные результаты в ходе серии экспериментов, посвящённых
сравнительному изучению действия йодиксанола, йопромида, йогексола и
амидотризоата натрия и меглюмина, гадобутрола и гадопентетата
димеглюмина на агрегацию эритроцитов крови здоровых доноров, пациентов
9
с ИБС и больных псориатическим артритом, выявили, что все исследуемые
препараты вызывали рост времени образовании линейных и трёхмерных
агрегатов эритроцитов с увеличением концентрации контрастного средства in
vitro (рис.1, 2) и после введения КС ex vivo (таблица 2) у всех доноров,
главным образом вследствие эффекта разбавления. Следовательно, в
услвоиях эксперимента
КС вызывают снижение скорости агрегации
эритроцитов.
Рис.1. Характерное время спонтанного образования линейных (Т1) и
трехмерных(Т2) агрегатов эритроцитов здоровых доноров в присутствии
РКС и МРКС. Примечания: * - достоверность отличий от контроля (Р≤0,05);
* - достоверность отличий от выборки значений параметра нативной крови
(Р≤0,05).
10
Рис.2. Характерное время спонтанного образования линейных (Т1) и
трехмерных(Т2) агрегатов эритроцитов пациентов с ИБС в присутствии РКС
и МРКС. Примечания: * - достоверность отличий от контроля (Р≤0,05); * достоверность отличий от выборки значений параметра нативной крови
(Р≤0,05).
Амидотризоат натрия и меглюмина вызывал рост прочности агрегатов
эритроцитов с увеличением концентрации in vitro (рис 3 и 4) и после его
введения ex vivo (таблица 2). Такой эффект можно оценить как
провоцирующий увеличение количества микроагрегатов в кровеносном
русле, не способных к быстрому своевременному разрушению, которые
могут закупоривать мелкие сосуды и капилляры в органах и тканях, приводя
к гипоксии, геморрагии и микроишемии.
11
Рис.3. Общая гидродинамическая прочность агрегатов (β ) и прочность
самых крупных агрегатов эритроцитов (I₂‚₅) у здоровых доноров в
присутствии исследуемых РКС и МРКС. Примечания: * - достоверность
отличий от контроля (Р≤0,05); * - достоверность отличий от выборки
значений параметра нативной крови (Р≤0,05).
Гадобутрол и йодиксанол снижали прочность агрегатов с увеличением
концентрации in vitro (рис 3 и 4) и после их введения ex vivo пациентам с
ИБС (таблица 2). Дезагрегационные свойства гадобутрола были наиболее
выраженные среди всех исследуемых КС.
У здоровых доноров (рис.3) и пациентов с ИБС с нарушениями
реологии крови II степени тяжести (рис.4) и пациентов с псориатическим
артритом с аналогичными нарушениями гемореологии (таблица 3 и 4) с
ростом концентрации йопромида, йогексола и гадопентетата димеглюмина
снижались параметры прочности агрегатов эритроцитов.
12
Рис.4. Общая гидродинамическая прочность агрегатов (β и прочность
самых крупных агрегатов эритроцитов (I₂‚₅) пациентов с ИБС в присутствии
исследуемых РКС и МРКС. Примечания: * - достоверность отличий от
контроля (Р≤0,05); * - достоверность отличий от выборки значений
параметра нативной крови (Р≤0,05).
Таблица 2.
Параметры агрегации эритроцитов крови пациентов с ИБС до и после
введения КС.
Парам. агрег.
Т1(сек)
Т2(сек)
β (cек‾¹)
(%)
эр-ов
Контроль
5,33±0,64
37,14±1,12
58,48±2,05
-3,63±-0,94
Амидотризоат 9,83±0,85*
46,47±1,87*
62,86±1,49*
-1,06±-0,56*
Контроль
5,07±0,26
35,61±2,37
56,03±2,04
-1,67±-0,76
Йогексол
6,97±1,16*
38,18±1,38*
51,69±0,90*
-6,84±-1,21*
Контроль
4,90±0,64
36,89±0,56
56,27±2,43
-3,42±-0,27
Йопромид
8,57±0,56*
40,45±1,51*
50,07±1,34*
-5,85±-0,31*
Контроль
5,67±0,57
36,48±1,41
57,32±1,45
-2,22±-0,46
Йодиксанол
10,13±1,09*
43,95±0,76*
50,00±1,23*
-7,58±-0,74*
Контроль
4,76±0,51
37,08±1,26
55,25±1,12
-3,42±-0,45
Гадобутрол
7,16±0,76*
42,13±1,98*
42,06±0,39
-12,54±-1,23*
Контроль
5,45±0,58
36,95±0,89
54,16±0,13
-1,95±-1,31
Гадопентетат
8,15±0,68*
40,32±1,09*
46,67±1,46*
-13,87±-1,34
димеглюмина
Примечания: * - достоверность отличий от контроля (Р≤0,05).
13
У больных псориатическим артритом с нарушениями реологии крови
III степени тяжести (таблица 3 и 4) йопромид, йогексол и гадопентетат
димеглюмина вызывали незначительный рост гидродинамической прочности
агрегатов и прочности самых крупных агрегатов в концентрации 10ˉ¹M.
Объяснить такой эффект можно тем, что у больных с гемореологическими
расстройствами III степени тяжести снижены компенсаторные механизмы
нормализации микрореологии крови.
Таблица 3.
Общая гидродинамическая прочность агрегатов эритроцитов (β ) у пациентов
с нарушениями реологии крови II и III степени тяжести в присутствии
исследуемых РКС и МРКС.
β (секˉ¹)
Пациенты с нарушениями реологии крови II степени тяжести
до введения
53,02±0,61
КС/концентрация
10ˉ³M
10ˉ²M
10ˉ¹M
Йодиксанол
48,51±0,12**
44,42±0,38**
39,83±0,27**
(47,79±0,61)
(44,25±0,33)
(39,56±0,81)
Йопромид
51,21±0,36**
*48,56±0,69**
*44,69±0,78**
(52,54±0,77)
(45,26±0,13)
(41,96±0,06)
Йогексол
53±0,92
*51,47±0,75**
*53,42±0,69
(53,59±0,56)
(46,04±0,31)
(40,69±0,48)
Амидотризоат
*57,43±0,48**
*63,32±0,52**
*74,92±0,87**
(53,05±0,70)
(45,35±0,52)
(39,72±0,57)
Гадобутрол
*52,32±0,39
49,31±0,72**
42,9±0,64**
(50,36±0,17)
(48,56±0,63)
(42,16±0,55)
Гадопентетат
50,07±0,45**
*49,89±0,50**
*47,36±0,39**
димеглюмина
(49,92±0,85)
(46,62±0,24)
(42,64±0,27)
Пациенты с нарушениями реологии крови III степени тяжести
до введения
87,95±0,73
КС/концентрация
10ˉ³M
10ˉ²M
10ˉ¹M
Йодиксанол
79,74±0,47**
76,48±0,36**
*61,53±0,44**
(78,99±0,51)
(75,64±0,29)
(60,81±0,31)
Йопромид
86,36±0,56
*84,92±0,39**
87,74±0,78**
(85,92±0,25)
(79,89±0,42)
(74,91±0,43)
Йогексол
86,42±0,29
*85,54±0,52**
*87,13±0,18
(85,21±0,67)
(80,73±0,60)
(75,99±0,85)
Амидотризоат
*92,31±0,11**
*96,43±0,52**
*119,72±0,55**
(86,35±0,62)
(81,26±0,36)
(76,05±0,65)
Гадобутрол
74,98±0,37**
*72,35±0,73**
63,43±0,57**
(75,02±0,81)
(70,70±0,33)
(64,01±0,64)
Гадопентетат
*88,37±0,64
*89,65±0,59
*106,51±0,28**
14
димеглюмина
(76,23±0,06)
(70,92±0,44)
(64,24±0,12)
Примечания: В скобках – значение параметра при добавлении в кровь
физиологического раствора (контроль). * - достоверность отличий от
контроля при Р≤0,05; ** - достоверность отличий от выборки значений
параметра до введения препарата при Р≤0,05.
Таблица 4.
Величина (I2,5), характеризующая прочность самых крупных агрегатов
эритроцитов, у больных с нарушениями реологии крови II и III степени
тяжести в присутствии исследуемых РКС и МРКС.
I2,5(%)
Пациенты с нарушениями реологии крови II степени тяжести
до введения
-4,13± -0,25
КС/концентрация
10ˉ³M
10ˉ²M
10ˉ¹M
Йодиксанол
*-5,47±-0,13**
*-7,52±-0,23 **
*-8,44±-0,71 **
(-8,49±-0,54)
(-10,77±-0,31)
(-14,35±-0,29)
Йопромид
*-6,05±-0,47**
*-6,11±-0,18**
*-4,25±-0,08
(-7,59±-0,05)
(-8,90±-0,07)
(-6,28±-0,03)
Йогексол
*-7,07±-0,02**
*-4,36±-0,52
*-3±-0,18**
(-7,91±-0,12)
(-8,22±-0,34)
(-6,74±-0,55)
Амидотризоат
*-3,17±-0,53**
*-2,09±-0,52**
*1,23±-0,21**
(-7,33±-0,02)
(-8,77±-0,09)
(-6,04±-0,33)
Гадобутрол
-8±-0,58**
-9,87±-0,53**
*-15,91±-0,57**
(-8,12±-0,61)
(-9,59±-0,43)
(-12,89±-0,72)
Гадопентетат
*-7±-0,64**
*-8,14±-0,06**
*-5,78±-0,15**
димеглюмина
(-8,33±-0,04)
(-10±-0,22)
(-12±-0,08)
Пациенты с нарушениями реологии крови III степени тяжести
до введения
2±0,13
КС/концентрация
10ˉ³M
10ˉ²M
10ˉ¹M
Йодиксанол
*0±0,27**
*-1,09±-0,11**
*-3,33±-0,06 **
(-2,84±-0,01)
(-6,07±-0,05)
(-9,35±-0,13)
Йопромид
*-8±-0,03**
*-9,47±-0,37**
* -5±-0,16 **
(-1,99±-0,11)
(-5,02±-0,13)
(-7,78±-0,61)
Йогексол
*-6,09±-0,18**
*-3,64±-0,09**
*2,17±-0,18
(-1,91±-0,01)
(-5±-0,33)
(-7,58±-0,32)
Амидотризоат
*2,11±-0,05**
*3,05±-0,33**
*5,43±-0,03**
(-2,04±-0,10)
(-4,71±-0,12)
(-7,26±-0,09)
Гадобутрол
*-5±-0,58**
*-8,97±-0,20**
*-17,89±-0,14**
(-2,71±-0,07)
(-5,45±-0,06)
(-8,99±-0,07)
Гадопентетат
*1,07±-0,10**
*2,21±-0,03
*3,88±-0,04**
димеглюмина
(-2,38±-0,07)
(-5,67±-0,26)
(-9±-0,29)
Примечания: В скобках – значение параметра при добавлении в кровь
ФР (контроль). * - достоверность отличий от контроля при Р≤0,05; ** достоверность отличий от выборки значений параметра до введения
15
препарата при Р≤0,05.Изменение эритроцитарной агрегации влечёт за собой
и изменение параметров вязкости, исследованию которой был посвящён
следующий этап работы.
Нами было установлено, что вязкость крови здоровых доноров в
присутствии исследуемых препаратов с увеличением их концентрации растёт
при высокой скорости сдвига 100 сˉ¹ (на 24% от контроля для йодиксанола,
на 26% для йопромида, на 35% для йоверсола, на 124% для амидотризоата
натрия и меглюмина, на 60% для гадобутрола и на 135% для гадопентетата
димеглюмина при самой высокой концентрации КС 10ˉ¹М) и снижается при
низкой скорости сдвига 1 сˉ¹(на 39% от контроля для йодиксанола, на 45%
для йопромида, на 40% для йоверсола, на 19% для амидотризоата натрия и
меглюмина, на 25% для гадобутрола и на 14% для гадопентетата
димеглюмина при самой высокой концентрации КС 10ˉ¹М). Между
йодиксанолом, йоверсолом и йопромидом отсутствуют статистически
достоверные отличия в их соответствующих концентрациях как при низкой
так и при высокой скорости сдвига (рис.5 и рис.6), равно как и между
амидотризоатом натрия и меглюмина и гадопентетатом димеглюмина.
Рис.5. Изменение вязкости крови здоровых доноров в присутствии
контрастных средств при скорости сдвига 100 сˉ¹ и температуре 37º С.
Примечание: звёздочки одинакового цвета свидетельствуют об отсутствии
отличий между препаратами, разного – о наличии статистических различий
между выборками.
16
Рис.6. Изменение вязкости крови здоровых доноров в присутствии
контрастных средств при скорости сдвига 1 сˉ¹ и температуре 37º С.
Примечание: звёздочки одинакового цвета свидетельствуют об отсутствии
отличий между препаратами, разного – о наличии статистических различий
между выборками.
При введении физиологического раствора в кровь доноров в аликвоте
соответствующей концентрации КС, наблюдалось равномерное снижение
вязкости суспензии кровь-физиологический раствор, как при высокой, так и
при низкой скорости сдвига (с 4,2±1,3мПа*с до 2,3±1,1мПа*с в первом
случае и с 22,8±5,2мПа*с до 14,9±2,3мПа*с во втором).
Для исследований изменений вязкости крови ex vivo использовали
кровь пациентов с ИБС.
Как при низкой (рис. 7), так и при высокой (рис. 8.) скорости сдвига
статистически значимыми были отличия выборки значений вязкости
нативной крови от вязкости крови после введения йоромида, йоверсола и
амидотризоата. После введения йопромида, йоверсола и амидотризоата при 1
сˉ¹ наблюдалось снижение вязкости крови на 9%-15%. а при 100 сˉ¹
увеличение на 6%-8%, что коррелирует с исследованиями in vitro.
В случае с магнитно-резонансными контрастными средствами, их
клинические дозы не велики и их воздействия препарата на кессоновскую
вязкость крови не обнаружено.
17
Рис.7. Вязкость крови до и после введения контрастных средств у
пациентов с ИБС при скорости сдвига 1 сˉ¹ и температуре 37ºС. Примечание:
* - достоверность отличий от контроля (нативной крови доноров) при p<0,5.
Рис.8. Вязкость крови до и после введения контрастных средств у пациентов
с ИБС при скорости сдвига 100 сˉ¹ и температуре 37 º С. Примечание: * достоверность отличий от контроля (нативной крови доноров) при p<0,5.
Таким образом, можно заключить, что изменения вязкости крови в
присутствии КС зависят отнюдь не только от их ионогенности, но и от
осмотичности, вязкости и хемотоксичности.
Отметим клиническую значимость полученных данных. Очень важно,
что неионные мономеры йопромид и йоверсол, в отличие от димера
йодиксанола, снижают вязкость крови при низких скоростях сдвига, что
18
может наблюдаться в капиллярах. Именно этим можно объяснить, что
неионные мономеры с низкой вязкостью, значительно слабее, чем неионные
димеры с высокой вязкостью снижают скорость кровотока в капиллярах in
vivo и в меньшей степени уменьшают парциальное давление кислорода в
тканях [E. Lancelot, J-M. Idee, C. Lacledere et al, 2002].
Исследование изменений деформационной способности эритроцитов
здоровых доноров in vitro выявило, что с ростом концентрации
амидотризоата натрия и меглюмина, йогексола, йопромида, гадобутрола и
гадопентетата димеглюмина росли значения Ln(γ) (рис.9) и снижались
значения IDmax (рис.10), возрастала степень отличий от контроля, т.е.
происходило отсрочивание начала деформации эритроцитов, снижение
эластичности цитоскелета мембран и общее снижение деформационной
способности мембран.
Рис.9. Значения времени начала деформации (Ln(γ)) в присутствии
контрастных средств в концентрациях 10ˉ³М, 10ˉ²М, 10ˉ¹М. Примечание: *достоверность отличий от контроля (значение Ln(γ) нативной крови доноров)
при p<0,5.
19
Рис.10. Значения индекса предельной деформации (IDmax) эритроцитов
в присутствии контрастных средств в концентрациях 10ˉ³М, 10ˉ²М, 10ˉ¹М
после 10 мин инкубации. Примечание: *- достоверность отличий от контроля
(значение IDmax нативной крови доноров) при p<0,5.
Полученные данные
не позволяют
утверждать, что действие
исследуемых КС на деформацию эритроцитов обусловлено исключительно
их осмотичностью, нельзя не учитывать непосредственно влияние
химических компонентов препарата, способных вызвать необратимые
изменения в мембранных структурах и внутреннем содержимом эритроцитов
(изменения вызываемые осмотичностью – обратимы).
Для исследования обратимости, а, следовательно, и значимости
изменений деформационной способности эритроцитов в присутствии КС,
выполняли следующие эксперименты: КС вносили в кровь здоровых доноров
in vitro, инкубировали в течение 10 минут, а потом полученную кровь
разводили в полиэтиленоксиде. Согласно полученным результатам имеет
место обратимость изменений, вызванных КС, деформационной способности
эритроцитов.
Для выяснения влияния физико-химических свойств контрастных
средств на деформацию эритроцитов, мы использовали контрольный
препарат - маннитол, с различной осмоляльностью, соответствующей
осмоляльности изучаемых КС (КС и маннитол вносились непосредственно в
полиэтиленоксид). При статистическом сравнении двух выборок, одна из
которых соответствует полученным данным по исследуемым КС, а другая по
маннитолу с аналогичной КС осмотичностью (или осмоляльностью), в
концентрациях 10ˉ³М, 10ˉ²М, 10ˉ¹М, статистически значимых отличий не
было выявлено для всех случаев.
20
В опытах ex vivo эффекта амидотризоата натрия и меглюмина,
йогексола, йопромида, йодиксанола, гадобутрола и гадопентетата
димеглюмина на деформацию эритроцитов крови пациентов с ИБС выявлено
не было.
Морфометрический анализ мазков крови здоровых доноров (таблица
5) и пациентов с ИБС (таблица 6), показал, что с увеличением концентрации
препаратов процент нормальных клеток – дискоцитов уменьшается, а
количество эхиноцитов возрастает (содержание остальных морфологических
форм эритроцитов практически не менялось).
Таблица 5.
Процентное содержание морфологических форм эритроцитов в мазках
крови здоровых доноров в присутствии контрастных средств в
концентрациях 10ˉ³М, 10ˉ²М, 10ˉ¹М.
Морфологические Эхиноциты, Дискоциты, Эхиноциты, Дискоциты,
формы
%
%
%
%
контроль
3,21±1,87
90,92±1,53
3,21±1,87
90,92±1,53
Концентрация, М
10ˉ³
10ˉ²
амидотризоат
натрия и
меглюмина
7,36±2,43* 85,25±3,48* 43,00±4,11* 49,16±2,84*
йогексол
5,09±3,12
88,94±2,64 10,32±2,09* 79,91±2,99*
йопромид
4,75±1,41
89,19±1,28 7,87±2,65* 84,34±1,84*
йодиксанол
3,34±2,13
90,65±2,01
3,03±2,07
91,08±2,95
гадобутрол
5,86±1,69* 86,11±1,84* 20,91±4,70* 70,06±2,39*
гадопентетат
димеглюмина
7,12±1,57* 86,08±2,32* 37,58±3,78* 55,76±2,07*
Примечание: *-достоверность отличий от контроля р≤0,05
Эхиноциты, Дискоциты,
%
%
3,21±1,87
90,92±1,53
10ˉ¹
77,22±2,13*
25,08±3,34*
11,90±1,76*
4,57±3,16
52,06±2,95*
17,12±1,57*
69,19±3,11*
81,62±2,34*
89,55±2,41
37,47±2,19*
72,49±3,46*
20,13±2,22*
Таблица 6.
Процентное содержание морфологических форм эритроцитов в мазках
крови пациентов с ИБС
в присутствии
контрастных средств в
концентрациях 10ˉ³М, 10ˉ²М, 10ˉ¹М.
Морфологические Эхиноциты, Дискоциты,
формы
%
%
контроль
6,56±1,68
81,31±1,88
Концентрация, М
10ˉ³
амидотризоат
натрия и
меглюмина
8,54±2,39* 73,76±3,03*
йогексол
7,17±1,95
79,29±2,54
йопромид
6,04±1,76
79,00±1,63
йодиксанол
6,34±2,13
81,75±2,75
гадобутрол
9,86±0,26* 75,38±1,28*
гадопентетат
11,65±1,09* 74,13±2,89*
Эхиноциты, Дискоциты, Эхиноциты, Дискоциты,
%
%
%
%
6,56±1,68
81,31±1,88
6,56±1,68
81,31±1,88
10ˉ²
10ˉ¹
45,25±3,65* 45,75±4,24* 80,00±4,78*
11,00±2,65* 80,97±3,39 24,11±3,67*
9,08±2,81* 81,78±1,07 13,48±3,29*
6,65±1,53
81,18±2,11
6,83±2,10
24,12±4,35* 66,18±2,46* 61,29±4,89*
39,97±2,07* 53,93±2,38* 75,05±3,28*
11,05±1,38*
68,27±2,57*
79,69±5,47
81,15±3,28
30,17±3,83*
26,14±5,74*
21
димеглюмина
Примечание: *-достоверность отличий от контроля р≤0,05
Исследования мазков крови пациентов с ИБС после введения
контрастных средств ex vivo (таблица 7) выявило отсутствие каких-либо
статистически значимых отличий в выборках до и после введения
препаратов.
Таблица 7.
Процентное содержание морфологических форм эритроцитов в мазках
крови пациентов с ИБС до и после введения контрастных средств.
до введения КС
после введения КС
Морфологические Эхиноциты, Дискоциты, Эхиноциты, Дискоциты,
формы
%
%
%
%
амидотризоат
натрия и
меглюмина
6,18±1,56
79,93±3,56
7,06±0,91
80,12±2,76
йогексол
6,84±2,15
78,56±2,09
5,32±3,01
79,91±1,81
йопромид
4,11±1,47
81,19±1,28
4,86±1,72
79,51±1,09
йодиксанол
6,98±1,08
78,77±2,87
6,48±1,72
78,08±1,94
гадобутрол
5,13±1,32
80,45±1,18
4,12±1,06
80,34±2,32
гадопентетат
димеглюмина
3,27±2,44
79,81±2,00
4,51±1,34
79,41±2,16
Примечание: статистических отличий между выборками нет, р>0,05
После введения высокоосмотичных препаратов (амидотризоат натрия и
меглюмина, гадопентетат димеглюмина)
наблюдается изменения
деформационных свойств и морфологии эритроцитов только в условиях in
vitro, что свидетельствует об их обратимости при разбавлении КС в
кровотоке.
Для разработки способа предотвращения контрастиндуцированных
расстройств гемореологии проводилось исследование двух групп пациентов
с нарушениями реологии крови III степени тяжести. Было выявлено: в первой
группе пациентов (Декстран 40 превентивно не вводился) после введения
йодиксанола, йопромида и йогексола росли значения гидродинамической
прочности и прочности самых крупных агрегатов на 5-10% от контроля,
гадобутрол эти параметры не изменял (рис.11); во второй группе после
введения Декстрана 40 параметры агрегации вошли в диапазон таковых при I
степени гемореологических расстройств, а после введения КС показатели
прочность агрегатов эритроцитов снизилась практически до нормы, на 55%70% от контроля (рис.12).
22
Рис.11. Значения общей гидродинамической прочности агрегатов
эритроцитов (β) и прочности самых крупных агрегатов(I₂‚₅) у пациентов
после введения контрастных средств. Примечание: *-достоверность отличий
от контроля при Р≤0,05.
Рис.12. Значения общей гидродинамической прочности агрегатов
эритроцитов (β) и прочности самых крупных агрегатов(I₂‚₅) у пациентов
после введения контрастных средств с премедикацией Декстраном 40.
Примечание: *-достоверность отличий от контроля при Р≤0,05, *достоверность отличий от выборки значений параметра после введения
Декстрана 40 при Р>0,05.
Полученные данные показывают эффективность превентивного
введения Декстрана 40 пациентам с тяжёлыми гемореологическими
расстройствами. Такая процедура перед контрастным обследованием
позволяет предотвратить развитие нарушений периферического кровотока и
нормализовать суспензиальную стабильность крови. Пациентам, не
имеющим нарушений реологии крови и с незначительными изменениями
агрегационных параметров, вливание Декстрана 40 перед контрастным
обследованием не требуется. С большой осторожностью следует относиться
к назначению высокоосмотичных контрастных средств, т.к. они
провоцируют развитие микроциркуляторных расстройств. Таким образом,
23
анализ агрегации эритроцитов пациентов непосредственно перед
диагностическим обследованием позволяет подобрать адекватный подход к
проведению процедуры контрастирования и избежать развития осложнений.
ВЫВОДЫ
1. Амидотризоат натрия и меглюмина вызывает рост, а гадобутрол и
йодиксанол снижают прочность агрегатов эритроцитов крови с
увеличением концентрации с 10ˉ³М до 10ˉ¹М in vitro и также после
введения препарата ex vivo у всех доноров. Способность контрастных
средств увеличивать прочность агрегатов эритроцитов повышается при
наличии у пациентов нарушений гемореологии II и III степени тяжести.
2. Кессновноская вязкость крови здоровых доноров в присутствии КС в
концентрации 10⁻¹М растёт на 24%-35% в случае йодиксанола,
йопромида, йоверсола, на 60% в случае гадобутрола и на 124%-135%
гадопентетата димеглюмина и амидотризоата натрия и меглюмина при
высокой скорости сдвига 100 сˉ¹.
3. После введения (доза РКС 1 мл/кг, а МРКС 0,1 ммоль/кг массы тела)
пациентам с ИБС йопромида, йоверсола и амидотризоата натрия и
меглюмина при скорости сдвига 1 сˉ¹ снижается кессоновская вязкость
крови на 9%-15%, а при 100 сˉ¹ увеличивается на 6%-8%, эффект
гадобутрола и гадопентетата димеглюмина отсутствует.
4. Степень выраженности обратимых
изменений деформационной
способности эритроцитов и процент эхиноцитов в крови уменьшается в
ряду амидотризоат натрия и меглюмина = гадопентетат димеглюмина ≥
гадобутрол > йоверсол ≥ йопромид > йодиксанол.
5. В опытах ex vivo влияния йодиксанола, йопромида, йогексола,
амидотризоата натрия и меглюмина, гадобутрола и гадопентетата
димеглюмина на деформацию и морфологию эритроцитов не выявлено.
6. Введение пациентам с гемореологическими расстройствами III степени
тяжести йодиксанола, йопромида, йогексола вызывает рост прочности
агрегатов эритроцитов на 5%-10%. Премедикация Декстраном 40 (400
мл) предотвращает данный эффект КС.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Анализ агрегации эритроцитов крови пациентов непосредственно
перед диагностическим обследованием может помочь подобрать
адекватный подход к проведению процедуры контрастирования и
избежать развития осложнений.
2. Введение Декстрана 40 в объёме 400 мл пациентам с нарушениями
реологии крови III степени тяжести перед контрастным
обследованием позволяет предотвратить контрастиндуцированные
расстройства периферического кровотока и нормализовать
суспензиальную стабильность крови.
24
3. В ходе диагностических обследований следует избегать назначения
высокоосмотичных контрастных средств, т.к. они провоцируют
развитие микроциркуляторных расстройств.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. О.А.Киселева, А.Н.Усенко, Е.Е.Сидорова, Г.Г.Кармазановский,
Н.Л.Шимановский, Н.Н.Фирсов, «Влияние рентгеноконтрастных
средств на деформационные свойства эритроцитов человека»
//Материалы
Научно-практической
конференции
«Медикобиологические науки для теоретической и клинической медицины»,
Москва, 2008, с.54.
2. О.А.Киселева, А.Н.Усенко, Е.Е.Сидорова, Г.Г.Кармазановский,
Н.Л.Шимановский, Н.Н.Фирсов, «Деформационные свойства
эритроцитов человека в присутствии рентгеноконтрастных
средств» // Экспериментальная и клиническая фармакология,
2009, том 72, № 4, с.33-35.
3. Н.Н.Фирсов, И.А.Соколова, И.В.Сирко, О.А.Киселева, А.Н.Себякина,
«Новый параметр микрореологии крови: петля гистерезиса
агрегационных свойств эритроцитов» // Тромбоз, гемостаз и реология,
май 2010, № 2(42), с.34-39.
4. О.А.Киселева, «Микрореология крови человека после введения
йоверсола, йодиксанола и гадобутрола» // Материалы IX
Международного конгресса «Доказательная медицина – основа
современного здравоохранения», Хабаровск, 2010, с.158-160.
5. О.А.Киселева, А.Н.Усенко, Н.Л.Шимановский, Н.Н.Фирсов,
«Агрегация, деформация и морфология эритроцитов после
введения йоверсола, йодиксанола и гадобутрола у больных
ишемической болезнью сердца» // Экспериментальная и
клиническая фармакология, 2010, том 73, № 12, с.36-38.
6. О.А.Киселева, А.Н.Усенко, Т.В. Коротаева, Н.Л.Шимановский,
Н.Н.Фирсов, «Параметры агрегации эритроцитов больных
псориатическим артритом в присутствии контрастных средств» //
Вестник РГМУ, 2011, № 1, с. 55-59.
7. О.А.Киселева,
А.Н.Усенко,
Н.Л.Шимановский,
Н.Н.Фирсов,
Е.Н.Болотова, «Изменения параметров микрореологии крови человека
после введения магнитно-резонансных контрастных средств» //
Материалы XVIII Российского национального конгресса «Человек и
лекарство», Москва, 2011, с.448
25