ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2017-4-260-268ssmu-1043Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSЦитокины как индукторы постперфузионной системной воспалительной реакции у кардиохирургических больных с различной продолжительностью коронарной патологииCytokines as inducers of postperfusion systemic inflammatory reaction in cardiosurgical patients with different duration of coronary pathologyЧумаковаС. П.ChumakovaS. P.

д-р мед. наук, доцент, кафедра патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

DМ, Associate Professor, Pathophysiology Department

2, Moscow Tract, Tomsk, 634050

Chumakova_S@mail.ruУразоваО. И.UrazovaO. I.

д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН, профессор, кафедра патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

DM, Professor, Corresponding Member of RAS, Pathophysiology Department

2, Moscow Tract, Tomsk, 634050

ШипулинВ. М.ShipulinV. M.

д-р мед. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, научный руководитель отделения сердечно-сосудистой хирургии

634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а 

DM, Professor, Head of the Department Cardiovascular Surgery

111a, Str. Kievskaiy, Tomsk, 634012

НовицкийВ. В.NovitskyV. V.

д-р мед. наук, профессор, академик РАН, заслуженный деятель науки РФ, зав. кафедрой патофизиологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

DМ, Professor, Academician of RAS, Head of the Pathophysiology Department

2, Moscow Tract, Tomsk, 634050

ХардиковаС. А.KhardikovaS. A.

д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой дерматовенерологии и косметологии

634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

DМ, Professor, Head of the Department Dermatology and Cosmetology

2, Moscow Tract, Tomsk, 634050

Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияSiberian State Medical University (SSMU)Russian FederationНаучно-исследовательский институт (НИИ) кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр (ТНИМЦ) Российской академии наук (РАН)РоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center (TNRMC) of Russian Academy of Sciences (RAS)Russian Federation201702012018164260268Copyright © Чумакова С.П., Уразова О.И., Шипулин В.М., Новицкий В.В., Хардикова С.А., 20182018Чумакова С.П., Уразова О.И., Шипулин В.М., Новицкий В.В., Хардикова С.А.Chumakova S.P., Urazova O.I., Shipulin V.M., Novitsky V.V., Khardikova S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/1043

Цель исследования – определить характер изменений цитокинового профиля крови при формировании системной воспалительной реакции (СВР) у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) с разными темпами развития заболевания после коронарного шунтирования с применением искусственного кровообращения (ИК).

Материал и методы. Обследованы больные с медленно прогрессирующей ИБС (20 человек) и быстро прогрессирующей ИБС (20 человек). У больных ИБС до операции и через 6 и 24 ч после оперативного вмешательства оценивали концентрацию цитокинов – интерлейкина (IL)-1β, IL-1ra, IL-4, IL-6, IL-8 и фактора некроза опухоли (TNF) α в плазме крови методом иммуноферментного анализа.

Результаты исследования показали, что до операции у больных ИБС обеих групп отмечалось повышение плазменной концентрации IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α и IL-1ra. При этом в случае медленного прогрессирования заболевания концентрация IL-4 в крови сохранялась в пределах нормы, в то время как при быстро развивающейся ИБС обнаруживалось максимально выраженное увеличение содержания провоспалительных (TNF-α, IL-6) и противовоспалительных (IL-4, IL-1rа) цитокинов в крови и соотношения IL-1rа/IL-1β. После коронарного шунтирования у больных ИБС с длительным анамнезом заболевания отмечалось увеличение содержания IL-1β, IL-8, TNF-α, IL-1rа, IL-4 при нормализации концентрации IL-6 в крови; у пациентов с коротким периодом развития ИБС – рост концентрации IL-1rа, высокое содержание IL-6 при сохраняющемся без изменений уровне IL-1β, IL-8, IL-4 и отрицательной динамике концентрации TNF-α в плазме крови.

Таким образом, при длительном течении ИБС выполнение операции в условиях ИК вызывает формирование СВР, свойственной острому воспалению, и координированный противовоспалительный ответ, а при коротком периоде коронарной болезни – СВР, характерную для хронического воспаления, и некоординированный противовоспалительный ответ. 

Aim

Aim. The changes of blood cytokine profile in patients with ischemic heart disease (IHD) with different development rates and formation of systemic inflammatory response (SIR) after coronary artery bypass grafting by using cardiopulmonary bypass (CPB) are analyzed in this article.

Materials and methods

Materials and methods. The patients with slowly progressive of IHD (20 patients) and rapidly progressive of IHD (20 patients) were examined. The concentration of interleukine (IL) 1β, IL-1ra, IL-4, IL-6, IL-8 and tumor necrosis factor (TNF) α in blood plasma were evaluated by ELISA at patients with IHD before surgery and at 6 and 24 h after surgery.

The results of the study showed that concentration of IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α and IL-1ra in blood plasma increases in patients with IHD of both groups before surgery. The concentration of IL-4 in the blood saved in the normal range before the operation in the case of slow disease progression, but maximum increase in content of proinflammatory (TNF-α, IL-6) and anti-inflammatory (IL-4, IL-1ra) cytokines in the blood and the IL-1ra/IL-1β ratio was detected in a rapidly developing of IHD. It was noticed that after coronary artery bypass grafting in patients with long history case of IHD the content of IL-1β, IL-8, TNF-α, IL-1ra, IL-4 increased with a normalization of the IL-6 concentration in the blood; in patients with a short period of IHD increase of IL-1 concentration and high content of IL-6 are combined with remaining unchanged level of IL1β, IL-8, IL-4 and negative dynamics of the TNF-α concentration in the blood. Thus, the operation in the СРВ in the case of IHD with prolonged course induces the formation of SIR, typical for acute inflammation, and coordinated anti-inflammatory response, and in the case of short period of coronary disease progress this operation causes SIR, characteristic for chronic inflammation, and uncoordinated anti-inflammatory response. 

цитокинысистемная воспалительная реакцияишемическая болезнь сердцаискусственное кровообращениеcytokinessystemic inflammatory reactionischemic heart diseasecardiopulmonary bypassReferencesГоловкин А.С., Матвеева В.Г., Хуторная М.В., Понасенко А.В., Шукевич Д.Л., Григорьев Е.В. Роль сывороточных цитокинов в патогенезе системного воспалительного ответа после аортокоронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения // Цитокины и воспаление. 2015; 14 (2): 48–55. Golovkin A.S., Matveeva V.G., Khutornaya M.V., Ponasenko A.V., Shukevich D.L., Grigor’ev E.V. Rol’ syvorotochnykh tsitokinov v patogeneze sistemnogo vospalitel’nogo otveta posle aortokoronarnogo shuntirovaniya v usloviyakh iskusstvennogo krovoobrashcheniya [The role of serum cytokines in the pathogenesis of systemic inflammatory response syndrome after on-pump coronary artery bypass grafting] // Tsitokiny i vospalenie – Cytokines and Inflammation. 2015; 14 (2): 48–55 (in Russian).Головкин А.С., Матвеева В.Г., Хуторная М.В., Понасенко А.В., Шукевич Д.Л., Григорьев Е.В. Роль сывороточных цитокинов в патогенезе системного воспалительного ответа после аортокоронарного шунтирования в условиях искусственного кровообращения // Цитокины и воспаление. 2015; 14 (2): 48–55. Golovkin A.S., Matveeva V.G., Khutornaya M.V., Ponasenko A.V., Shukevich D.L., Grigor’ev E.V. Rol’ syvorotochnykh tsitokinov v patogeneze sistemnogo vospalitel’nogo otveta posle aortokoronarnogo shuntirovaniya v usloviyakh iskusstvennogo krovoobrashcheniya [The role of serum cytokines in the pathogenesis of systemic inflammatory response syndrome after on-pump coronary artery bypass grafting] // Tsitokiny i vospalenie – Cytokines and Inflammation. 2015; 14 (2): 48–55 (in Russian).Justus G., Walker C., Rosenthal L.M., Berger F., Miera O., Schmitt K.R.L. Immunodepression after CPB: Cytokine dynamics and clinics after pediatric cardiac surgery – A prospective trial // Cytokine. 2017; https://www.ncbi.nlm.nih. gov/pubmed/28411047 DOI: 10.1016/j.cyto.2017.03.017.Justus G., Walker C., Rosenthal L.M., Berger F., Miera O., Schmitt K.R.L. Immunodepression after CPB: Cytokine dynamics and clinics after pediatric cardiac surgery – A prospective trial // Cytokine. 2017; https://www.ncbi.nlm.nih. gov/pubmed/28411047 DOI: 10.1016/j.cyto.2017.03.017.Sabzi F., Faraji R. Uncontrolled systemic inflammatory response syndrome by cardiopulmonary bypass // West. Indian. Med. J. 2016; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/27617582 DOI: 10.7727/wimj.2015.389.Sabzi F., Faraji R. Uncontrolled systemic inflammatory response syndrome by cardiopulmonary bypass // West. Indian. Med. J. 2016; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/27617582 DOI: 10.7727/wimj.2015.389.Шумаков В.И., Сускова В.С., Ермакова Л.П., Людоговская С.П. Состояние иммунной системы у кардиохирургических больных при искусственном кровообращении // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2003; 3: 41–45. Shumakov V.I., Suskova V.S., Ermakova L.P., Lyudogovskaya S.P. Sostoyanie immunnoy sistemy u kardiokhirurgicheskikh bol’nykh pri iskusstvennom krovoobrashchenii [The state of the immune system in cardiosurgical patients with cardiopulmonale bypass] // Vestnik transplantologii i iskusstvennykh organov – Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2003; 3: 41–45 (in Russian).Шумаков В.И., Сускова В.С., Ермакова Л.П., Людоговская С.П. Состояние иммунной системы у кардиохирургических больных при искусственном кровообращении // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2003; 3: 41–45. Shumakov V.I., Suskova V.S., Ermakova L.P., Lyudogovskaya S.P. Sostoyanie immunnoy sistemy u kardiokhirurgicheskikh bol’nykh pri iskusstvennom krovoobrashchenii [The state of the immune system in cardiosurgical patients with cardiopulmonale bypass] // Vestnik transplantologii i iskusstvennykh organov – Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2003; 3: 41–45 (in Russian).Новицкий В.В., Чумакова С.П., Шипулин В.М., Уразова О.И., Евтушенко О.М., Перевозчикова Т.В., Суслова Т.Е., Емельянова Т.В. Взаимосвязь цитокинов и факторов бактерицидности нейтрофилов у больных, оперированных в условиях искусственного кровообращения // Вестник Российской академии медицинских наук. 2006; 6: 13–18. Novitskiy V.V., Chumakova S.P., Shipulin V.M., Urazova O.I., Evtushenko O.M., Perevozchikova T.V., Suslova T.E., Emel’yanova T.V. Vzaimosvyaz’ tsitokinov i faktorov bakteritsidnosti neytrofilov u bol’nykh, operirovannykh v usloviyakh iskusstvennogo krovoobrashcheniya [The interconnection between cytokines and the factors of bactericidal action of ncutrophiles in patients operated on under the conditions of cardiopulmonary bypass] // Vestnik rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk – Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2006; 6: 13–18 (in Russian).Новицкий В.В., Чумакова С.П., Шипулин В.М., Уразова О.И., Евтушенко О.М., Перевозчикова Т.В., Суслова Т.Е., Емельянова Т.В. Взаимосвязь цитокинов и факторов бактерицидности нейтрофилов у больных, оперированных в условиях искусственного кровообращения // Вестник Российской академии медицинских наук. 2006; 6: 13–18. Novitskiy V.V., Chumakova S.P., Shipulin V.M., Urazova O.I., Evtushenko O.M., Perevozchikova T.V., Suslova T.E., Emel’yanova T.V. Vzaimosvyaz’ tsitokinov i faktorov bakteritsidnosti neytrofilov u bol’nykh, operirovannykh v usloviyakh iskusstvennogo krovoobrashcheniya [The interconnection between cytokines and the factors of bactericidal action of ncutrophiles in patients operated on under the conditions of cardiopulmonary bypass] // Vestnik rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk – Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2006; 6: 13–18 (in Russian).Хаитов Р.М., Ярилин А.А., Пинегин Б.В. Иммунология. М.: ГОЭТАР-Медиа, 2011: 600. Khaitov R.M., Yarilin A.A., Pinegin B.V. Immunologiya [Immunology]. M.: GOETAR-Media Publ., 2011: 600 (in Russian).Хаитов Р.М., Ярилин А.А., Пинегин Б.В. Иммунология. М.: ГОЭТАР-Медиа, 2011: 600. Khaitov R.M., Yarilin A.A., Pinegin B.V. Immunologiya [Immunology]. M.: GOETAR-Media Publ., 2011: 600 (in Russian).Симбирцев А.С. Цитокины в патогенезе инфекционных и неинфекционных заболеваний человека // Медицинский академический журнал. 2013; 13(3): 18–41. Simbirtsev A.S. Tsitokiny v patogeneze infektsionnykh i neinfektsionnykh zabolevaniy cheloveka [Cytokines in the pathogenesis of infectious and noninfectious human diseases] // Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal – Medical Academic Journal. 2013; 13 (3): 18–41 (in Russian).Симбирцев А.С. Цитокины в патогенезе инфекционных и неинфекционных заболеваний человека // Медицинский академический журнал. 2013; 13(3): 18–41. Simbirtsev A.S. Tsitokiny v patogeneze infektsionnykh i neinfektsionnykh zabolevaniy cheloveka [Cytokines in the pathogenesis of infectious and noninfectious human diseases] // Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal – Medical Academic Journal. 2013; 13 (3): 18–41 (in Russian).Landis R.C. 20 years on: Is it time to redefine the systemic inflammatory response to cardiothoracic surgery? // J. Extra Corpor. Technol. 2015; 47 (1): 5–9.Landis R.C. 20 years on: Is it time to redefine the systemic inflammatory response to cardiothoracic surgery? // J. Extra Corpor. Technol. 2015; 47 (1): 5–9.Добродеева Л.К., Миролюбова О.А., Лукина О.Ю., Чернов И.И., Шонбин А.Н., Голубев М.Ю. Изменения уровней цитокина фактора некроза опухолей альфа и его растворимого рецептора/антагониста после аортокоронарного шунтирования // Медицинская иммунология. 2004; 6: 573–577. Dobrodeeva L.K., Mirolyubova O.A., Lukina O.Yu., Chernov I.I., Shonbin A.N., Golubev M.Yu. Izmeneniya urovney tsitokina faktora nekroza opukholey al’fa i ego rastvorimogo retseptora/antagonista posle aortokoronarnogo shuntirovaniya [Changes in levels of tumor necrosis factor alpha and its soluble receptor/antagonist after coronary artery bypass graft surgery] // Meditsinskaya immunologiya – Medical Immunology. 2004; 6: 573–577 (in Russian).Добродеева Л.К., Миролюбова О.А., Лукина О.Ю., Чернов И.И., Шонбин А.Н., Голубев М.Ю. Изменения уровней цитокина фактора некроза опухолей альфа и его растворимого рецептора/антагониста после аортокоронарного шунтирования // Медицинская иммунология. 2004; 6: 573–577. Dobrodeeva L.K., Mirolyubova O.A., Lukina O.Yu., Chernov I.I., Shonbin A.N., Golubev M.Yu. Izmeneniya urovney tsitokina faktora nekroza opukholey al’fa i ego rastvorimogo retseptora/antagonista posle aortokoronarnogo shuntirovaniya [Changes in levels of tumor necrosis factor alpha and its soluble receptor/antagonist after coronary artery bypass graft surgery] // Meditsinskaya immunologiya – Medical Immunology. 2004; 6: 573–577 (in Russian).Аршинов А.В., Маслова И.Г. Роль инфекции и воспаления в развитии атеросклероза (обзор литературы) // Ангиология и сосудистая хирургия. 2011; 17(1): 35–41. Arshinov A.V., Maslova I.G. Rol’ infektsii i vospaleniya v razvitii ateroskleroza (obzor literatury) [Role of the infection and inflammation in atherosclerosis development (literature review)] // Angiologiya i sosudistaya khirurgiya – Angiology and Vascular Surgery. 2011; 17(1): 35–41 (in Russian).Аршинов А.В., Маслова И.Г. Роль инфекции и воспаления в развитии атеросклероза (обзор литературы) // Ангиология и сосудистая хирургия. 2011; 17(1): 35–41. Arshinov A.V., Maslova I.G. Rol’ infektsii i vospaleniya v razvitii ateroskleroza (obzor literatury) [Role of the infection and inflammation in atherosclerosis development (literature review)] // Angiologiya i sosudistaya khirurgiya – Angiology and Vascular Surgery. 2011; 17(1): 35–41 (in Russian).Юрьева Э.А., Сухоруков В.С., Воздвиженская Е.С., Новикова Н.Н. Атеросклероз: гипотезы и теории // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2014; 59 (3): 6–16. Yur’eva E.A., Sukhorukov V.S., Vozdvizhenskaya E.S., Novikova N.N. Ateroskleroz: gipotezy i teorii [Atherosclerosis: Hypotheses and theories] // Rossiyskiy vestnik perinatologii i pediatrii – Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics. 2014; 59 (3): 6–16 (in Russian).Юрьева Э.А., Сухоруков В.С., Воздвиженская Е.С., Новикова Н.Н. Атеросклероз: гипотезы и теории // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2014; 59 (3): 6–16. Yur’eva E.A., Sukhorukov V.S., Vozdvizhenskaya E.S., Novikova N.N. Ateroskleroz: gipotezy i teorii [Atherosclerosis: Hypotheses and theories] // Rossiyskiy vestnik perinatologii i pediatrii – Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics. 2014; 59 (3): 6–16 (in Russian).Титов В.Н. Становление патогенеза атеросклероза в филогенезе // Клиническая медицина. 2014; 92 (10): 5–14. Titov V.N. Stanovlenie patogeneza ateroskleroza v filogeneze [Evolution of pathogenesis of atherosclerosis in phylogenesis] // Klinicheskaya meditsina – Clinical Medicine (Russian Journal). 2014; 92 (10): 5–14 (in Russian).Титов В.Н. Становление патогенеза атеросклероза в филогенезе // Клиническая медицина. 2014; 92 (10): 5–14. Titov V.N. Stanovlenie patogeneza ateroskleroza v filogeneze [Evolution of pathogenesis of atherosclerosis in phylogenesis] // Klinicheskaya meditsina – Clinical Medicine (Russian Journal). 2014; 92 (10): 5–14 (in Russian).Барбараш О.Л., Берген Е.И., Шабалина Л.В., Барбараш Н.А., Гуляева Е.Н. Феномен предоперационного стресса у больных ишемической болезнью сердца; оценка его клинической и прогностической значимости // Терапевтический архив. 1998; 70 (12): 31–35. Barbarash O.L., Bergen E.I., Shabalina L.V., Barbarash N.A., Gulyaeva E.N. Fenomen predoperatsionnogo stressa u bol’nykh ishemicheskoy bolezn’yu serdtsa; otsenka ego klinicheskoy i prognosticheskoy znachimosti [The phenomenon of preoperative stress in patients with ischemic heart disease; Evaluation of its clinical and prognostic significance] // Terapevticheskiy arkhiv – Therapeutic Archive. 1998; 70 (12): 31–35 (in Russian).Барбараш О.Л., Берген Е.И., Шабалина Л.В., Барбараш Н.А., Гуляева Е.Н. Феномен предоперационного стресса у больных ишемической болезнью сердца; оценка его клинической и прогностической значимости // Терапевтический архив. 1998; 70 (12): 31–35. Barbarash O.L., Bergen E.I., Shabalina L.V., Barbarash N.A., Gulyaeva E.N. Fenomen predoperatsionnogo stressa u bol’nykh ishemicheskoy bolezn’yu serdtsa; otsenka ego klinicheskoy i prognosticheskoy znachimosti [The phenomenon of preoperative stress in patients with ischemic heart disease; Evaluation of its clinical and prognostic significance] // Terapevticheskiy arkhiv – Therapeutic Archive. 1998; 70 (12): 31–35 (in Russian).Marsland A.L., Walsh C., Lockwood K., John-Henderson N.A. The effects of acute psychological stress on circulating and stimulated inflammatory markers: A systematic review and meta-analysis // Brain. Behav. Immun. 2017; 64: 208–219. DOI: 10.1016/j.bbi.2017.01.011.Marsland A.L., Walsh C., Lockwood K., John-Henderson N.A. The effects of acute psychological stress on circulating and stimulated inflammatory markers: A systematic review and meta-analysis // Brain. Behav. Immun. 2017; 64: 208–219. DOI: 10.1016/j.bbi.2017.01.011.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.