Induced blood oxidation in myocardial revascularization

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: The use of artificial circulation in surgical myocardial revascularization is one of the key pathogenetic factors in the development of the oxidative stress and systemic inflammatory response in the postoperative period. Aims: the purpose of the study was to describe the dynamics of the induced blood oxidation parameters during coronary artery bypass surgery in the conditions of artificial circulation and on the working heart. Methods: The study included 64 patients who underwent coronary bypass surgery, with 31 (48.4%) on-pump patients and 33 (51.6%) off-pump patients. The oxidative stress simulations were conducted under the in vitro conditions. The blood oxidation-induced values were studied using a biological oxygen monitor. Results: In patients with coronary heart disease, regardless of the choice of the revascularization method (on-pump / off-pump), we observed statistically significantly (p <0.05) higher initial and maximum blood oxidation rates, the oxidative activity factor, and a shorter initiation period than those in healthy volunteers. No significant differences were found by the inter-group comparison analysis both 10 days and 6 months post-surgery. Conclusion: The indicators of induced blood oxidation do not depend on the method of revascularization during coronary bypass grafting (artificial circulation or a working heart). The changes in the parameters indicating activation of the oxidative and antioxidant blood systems may be transient by their nature and occur in the early postoperative period.

About the authors

Marina V. Shereshneva

Yaroslavl State Medical University

Author for correspondence.
Email: m.shereshneva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5362-8702
SPIN-code: 3521-7810
Russian Federation, Yaroslavl

Mikhail V. Ilyin

Yaroslavl State Medical University

Email: dekanat-2011@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6278-374X
SPIN-code: 2936-4312

МD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Yaroslavl

Anna V. Sandugey

Yaroslavl State Medical University

Email: sandugey1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5219-2145
SPIN-code: 3806-1033

МD, PhD, Assistent

Russian Federation, Yaroslavl

Alexander S. Zotov

Federal Scientific and Clinical Center for Specialized Medical Assistance and Medical Technologies of the Federal Medical Biological Agency

Email: zotov.alex.az@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2385-7456
SPIN-code: 9315-6570

МD, PhD

Russian Federation, Moscow

References

  1. Patel MR, Calhoon JH, Dehmer GJ, et al. ACC/AATS/AHA/ASE/ASNC/SCAI/SCCT/STS 2017 appropriate use criteria for coronary revascularization in patients with stable ischemic heart disease: A report of the American College of Cardiology Appropriate Use Criteria Task Force, American Association for Thoracic Surgery, American Heart Association, American Society of Echocardiography, American Society of Nuclear Cardiology, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and Society of Thoracic Surgeons. J Am College Cardiol. 2017;24(5):1759–1792. doi: 10.1007/s12350-017-0917-9
  2. Pillai JB, Suri RM. Coronary artery surgery and extracorporeal circulation: the search for a new standard. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2008;22(4):594–610. doi: 10.1053/j.jvca.2008.02.004
  3. Zhu H, Xu X, Ding Y, et al. Effects of prostaglandin E1 on reperfusion injury patients: a meta-analysis of randomized controlled trials. Medicine. 2017;96(15):e6591. doi: 10.1097/MD.0000000000006591
  4. Vukicevic P, Klisic A, Kotur-Stevuljevic J, et al. Paraoxonase 1 low activity and SYNTAX score may predict postoperative complications after coronary artery surgery. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2021;25(3):1511–1521. doi: 10.26355/eurrev_202102_24858
  5. Alam SR, Stirrat C, Spath N, et al. Myocardial inflammation, injury and infarction during on-pump coronary artery bypass graft surgery. J Cardiothorac Surg. 2017;12(1):115. doi: 10.1186/s13019-017-0681-6
  6. Shafiei E, Bahtoei M, Raj P, et al. Effects of N-acetyl cysteine and melatonin on early reperfusion injury in patients undergoing coronary artery bypass grafting: a randomized, open-labeled, placebo-controlled trial. Medicine. 2018;97(30):e11383. doi: 10.1097/MD.0000000000011383
  7. Papadakis E, Kanakis M, Kataki A, Spandidos DA. The spectrum of myocardial homeostasis mechanisms in the settings of cardiac surgery procedures (review). Mol Med Reports. 2018; 17(2):2089–2099. doi: 10.3892/mmr.2017.8174
  8. Stevens JL, Feelisch M, Perioperative DS. Oxidative stress: the unseen enemy. Anesthesia Analgesia. 2019;129(6):1749–1760. doi: 10.1213/ANE.0000000000004455
  9. Zhao H, Kilgas S, Alam A, et al. The role of extracellular adenosine triphosphate in ischemic organ injury. Critical Care Med. 2016;44(5):1000–1012. doi: 10.1097/CCM.0000000000001603
  10. Werber J, Wang YJ, Milligan M, et al. Analysis of 2,2’-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride degradation and hydrolysis in aqueous solutions. J Pharm Sci. 2011;100(8):3307–3315. doi: 10.1002/jps.22578
  11. Magro P, Boshoff S, Calquinha J, et al. CABG: to CBP or not to CBP — a propensity score matched survival. Rev Port Cir Cardiotorac Vasc. 2017;24(3-4):102.
  12. Hueb W, Rezende PC, Gersh BJ, et al. Ten-year follow-up of off-pump and on-pump multivessel coronary artery bypass grafting: MASS III. Angiology. 2019;70(4):337–344. doi: 10.1177/0003319718804402
  13. Kirmani BH, Guo H, Ahmadyur O, Bittar MN. Long-term survival following on-pump and off-pump coronary artery bypass graft surgery: a propensity score-matched analysis. Eur J Cardiothorac Surg. 2019;56(6):1147–1153. doi: 10.1093/ejcts/ezz250
  14. Deutsch MA, Zittermann A, Renner A, et al. Risk-adjusted analysis of long-term outcomes after on- versus off-pump coronary artery bypass grafting. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2021;33(6):857–865. doi: 10.1093/icvts/ivab179
  15. Van den Eynde J, Bomhals K, Noé D, et al. Revascularization strategies in patients with multivessel coronary artery disease: a Bayesian network meta-analysis. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2022;34(6):947–957. doi: 10.1093/icvts/ivab376
  16. Numata S, Kumamaru H, Miyata H, et al. Comparison of long-term outcomes between off-pump and on-pump coronary artery bypass grafting using Japanese nationwide cardiovascular surgery database. Gen Thorac Cardiovasc Surg. 2022;70(6):531–540. doi: 10.1007/s11748-021-01731-0
  17. Machado RJ, Saraiva FA, Mancio J, et al. A systematic review and meta-analysis of randomized controlled studies comparing off-pump versus on-pump coronary artery bypass grafting in the elderly. J Cardiovasc Surg (Torino). 2022;63(1):60–68. doi: 10.23736/S0021-9509.21.12012-9
  18. Wang Y, Zhu S, Gao P, et al. Off-pump versus on-pump coronary surgery in patients with chronic kidney disease: a meta-analysis. Clin Exp Nephrol. 2018;22(1):99–109. doi: 10.1007/s10157-017-1432-7
  19. Rocha RV, Yanagawa B, Hussain MA, et al. Off-pump versus on-pump coronary artery bypass grafting in moderate renal failure. J Thorac Cardiovasc Surg. 2020;159(4):1297–1304.e2. doi: 10.1016/j.jtcvs.2019.03.142
  20. Zubarevich A, Kadyraliev B, Arutyunyan V, et al. On-pump versus off-pump coronary artery bypass surgery for multi-vessel coronary revascularization. Journal of thoracic disease. 2020;12(10):5639–5646. doi: 10.21037/jtd-20-1284
  21. Guan Z, Guan X, Gu K, et al. Short-term outcomes of on- vs off-pump coronary artery bypass grafting in patients with left ventricular dysfunction: a systematic review and meta-analysis. J Cardiothorac Surg. 2020;15(1):84. doi: 10.1186/s13019-020-01115-0
  22. Plicner D, Stoliński J, Wąsowicz M, et al. Preoperative values of inflammatory markers predict clinical outcomes in patients after CABG, regardless of the use of cardiopulmonary bypass. Indian Heart J. 2016;68:S10–S15. doi: 10.1016/j.ihj.2016.10.002
  23. Yamamoto M, Nishimori H, Fukutomi T, et al. Dynamics of oxidative stress evoked by myocardial ischemia reperfusion after off-pump coronary artery bypass grafting elucidated by bilirubin oxidation. Circ J. 2017;81(11):1678–1685. doi: 10.1253/circj.CJ-16-1116
  24. Останко В.Л., Калачева Т.П., Калюжина Е.В., и др. Биологические маркеры в стратификации риска развития и прогрессирования сердечно-сосудистой патологии: настоящее и будущее // Бюллетень сибирской медицины. 2018. № 4. C. 264–280. [Ostanko VL, Kalacheva TP, Kalyuzhina EV, et al. Biological markers in the stratification of the risk of development and progression of cardiovascular pathology: present and future. Bulletin Siberian Med. 2018;(4):264–280. (In Russ).] doi: 10.20538/1682-0363-2018-4-264-280
  25. Vukicevic P, Klisic A, Neskovic V, et al. Oxidative stress in patients before and after on-pump and off-pump coronary artery bypass grafting: relationship with syntax score. Oxid Med Cell Longev. 2021;2021:3315951. doi: 10.1155/2021/3315951
  26. Wysocka A, Cybulski M, Berbeć H, et al. Dynamic changes of paraoxonase 1 activity towards paroxon and phenyl acetate during coronary artery surgery. BMC Cardiovasc Disord. 2017;17(1):92. doi: 10.1186/s12872-017-0528-z
  27. Gorki H, Hoenicka M, Rupp P, et al. Similarity of coagulation and inflammation despite different surgical revascularization strategies — a prospective randomized trial. Perfusion. 2016; 31(8):640–647. doi: 10.1177/0267659116649426

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2022 Shereshneva M.V., Ilyin M.V., Sandugey A.V., Zotov A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».