kpcczКомплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеванийComplex Issues of Cardiovascular Diseases2306-12782587-9537Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”10.17802/2306-1278-2022-11-4-177-183kpccz-1253Research ArticleОНЛАЙН. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. Анестезиология и реаниматологияONLINE. REVIEW. INTENSIVE CAREОбоснование защиты нейроваскулярной единицы на клинической модели искусственного кровообращенияSubstantiation of protection of a neurovascular unit in the clinical model of cardiopulmonary bypasshttps://orcid.org/0000-0002-3899-1642ИвкинА. А.IvkinA. A.

Ивкин Артём Александрович, младший научный сотрудник лаборатории анестезиологии-реаниматологии и патофизиологии критических состояний отдела хирургии сердца и сосудов

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

Ivkin Artem A., MD, Research Assistant at the Laboratory of Anesthesiology and Resuscitation, Intensive Care and Pathophysiology of Critical Illness, Department of Cardiovascular Surgery

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

ivkiaa@kemcardio.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8370-3083ГригорьевЕ. В.GrigorievE. V.

Григорьев Евгений Валерьевич, доктор медицинских наук, профессор РАН заместитель директора по научной и лечебной работе 

Сосновый бульвар, 6, Кемерово, 650002

Grigoriev Evgeny V., PhD, Professor of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director for Medicine and Scientific Work

6, Sosnoviy Blvd., Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-9644-5500МоргунА. В.MorgunA. V.

Моргун Андрей Васильевич, доктор медицинских наук декан педиатрического факультета, заведующий кафедрой поликлинической педиатрии и пропедевтики детских болезней с курсом профессионального образования

ул. Партизана Железняка, 1, Красноярск, 660022

Morgun Andrey V., PhD, Dean of the Faculty of Pediatrics, Head of the Department of Polyclinic Pediatrics and Propaedeutics of Childhood Diseases

1, Partizan Zheleznyak St., Krasnoyarsk, 660022

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»РоссияFederal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”Russian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University” of the Ministry of Healthcare of the Russian FederationRussian Federation202211012023114177183Copyright © Ивкин А.А., Григорьев Е.В., Моргун А.В., 20232023Ивкин А.А., Григорьев Е.В., Моргун А.В.Ivkin A.A., Grigoriev E.V., Morgun A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/1253

В данной работе проанализирована актуальность изучения повреждения головного мозга при коррекции врожденных пороков сердца у детей. Дана краткая характеристика механизмов церебрального повреждения и способов его профилактики с описанием клинического случая применения таких методик. Кроме того, представлена концепция экспериментов in vitro на модели нейроваскулярной единицы и оценено преимущество таких исследований. Описаны протокол формирования используемой модели и дальнейшей работы с ней, а также перспективы ее применения для изучения интраоперационного влияния гипоксии и системного воспалительного ответа на головной мозг пациента.

This analytical review presents data on brain injury in surgical management of congenital heart disease. A brief description of mechanisms of brain injury and methods of its prevention are given, moreover, a clinical case applying such techniques is given. The neurovascular unit in vitro model and its advantages are presented. The protocol for modelling, the further application of the model, and the prospects of using it for studying intraoperative hypoxia and systemic inflammatory response on the patient`s brain are described.

ДетиНейроваскулярная единицаИскусственное кровообращениеКардиохирургияChildrenNeurovascular unitCardiopulmonary bypassCardiac surgeryИсследование поддержано грантом Российского научного фонда № 22-15-00258, https://rscf.ru/ project/22-15-00258/.ReferencesCalderon J., Bellinger D.C. Executive function deficits in congenital heart disease: why is intervention important? Cardiology in the Young. 2015; 25(7): 1238‐1246. doi:10.1017/S1047951115001134Calderon J., Bellinger D.C. Executive function deficits in congenital heart disease: why is intervention important? Cardiology in the Young. 2015; 25(7): 1238‐1246. doi:10.1017/S1047951115001134Alvarez R.V., Palmer C., Czaja A.S., Peyton C., Silver G., Traube C., Mourani P.M., Kaufman J. Delirium is a Common and Early Finding in Patients in the Pediatric Cardiac Intensive Care Unit. The Journal of pediatrics. 2018; 195: 206-212. doi:10.1016/j.jpeds.2017.11.064Alvarez R.V., Palmer C., Czaja A.S., Peyton C., Silver G., Traube C., Mourani P.M., Kaufman J. Delirium is a Common and Early Finding in Patients in the Pediatric Cardiac Intensive Care Unit. The Journal of pediatrics. 2018; 195: 206-212. doi:10.1016/j.jpeds.2017.11.064Ивкин А.А., Григорьев Е.В., Цепокина А.В., Шукевич Д.Л. Послеоперационный делирий у детей при коррекции врожденных септальных пороков сердца. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2021;18(2):62-68. doi:10.21292/2078-5658-2021-18-2-62-68Ivkin А.А., Grigoriev E.V., Tsepokina А.V., Shukevich D.L. Postoperative delirium in children in undergoing treatment of congenital septal heart defects. Messenger of Anesthesiology and Resuscitation. 2021;18(2):62-68. (In Russian) doi: 10.21292/2078-5658-2021-18-2-62-68Ferraris V.A., Ballert E.Q., Mahan A. The relationship between intraoperative blood transfusion and postoperative systemic inflammatory response syndrome. The American Journal of Surgery. 2013; 205 (4): 457-465. doi:10.1016/j.amjsurg.2012.07.042Ferraris V.A., Ballert E.Q., Mahan A. The relationship between intraoperative blood transfusion and postoperative systemic inflammatory response syndrome. The American Journal of Surgery. 2013; 205 (4): 457-465. doi:10.1016/j.amjsurg.2012.07.042Torbett B.E., Baird A., Eliceiri B.P. Understanding the rules of the road: proteomic approaches to interrogate the blood brain barrier. Frontiers in Neuroscience. 2015; 9:70. doi:10.3389/fnins.2015.00070Torbett B.E., Baird A., Eliceiri B.P. Understanding the rules of the road: proteomic approaches to interrogate the blood brain barrier. Frontiers in Neuroscience. 2015; 9:70. doi:10.3389/fnins.2015.00070Hansen T.G. Anesthesia-related neurotoxicity and the developing animal brain is not a significant problem in children. Paediatric Anaesthesia. 2015;25(1):65-72. doi: 10.1111/pan.12548Hansen T.G. Anesthesia-related neurotoxicity and the developing animal brain is not a significant problem in children. Paediatric Anaesthesia. 2015;25(1):65-72. doi: 10.1111/pan.12548Jevtovic-Todorovic V. General Anesthetics and Neurotoxicity: How Much Do We Know? Anesthesiology Clinics. 2016;34(3):439-451. doi:10.1016/j.anclin.2016.0 4.001Jevtovic-Todorovic V. General Anesthetics and Neurotoxicity: How Much Do We Know? Anesthesiology Clinics. 2016;34(3):439-451. doi:10.1016/j.anclin.2016.0 4.001Denes A., Vidyasagar R., Feng J., Narvainen J., McColl B.W., Kauppinen R.A., Allan S.M.J. Proliferating resident microglia after focal cerebral ischaemia in mice. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 2007;27(12): 1941-1953. doi:10.1038/sj.jcbfm.9600495Denes A., Vidyasagar R., Feng J., Narvainen J., McColl B.W., Kauppinen R.A., Allan S.M.J. Proliferating resident microglia after focal cerebral ischaemia in mice. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 2007;27(12): 1941 1953. doi:10.1038/sj.jcbfm.9600 495Kaushal V., Schlichter L.C. Mechanisms of microgliamediated neurotoxicity in a new model of the stroke penumbra. Journal of Neuroscience. 2008;28(9):2221-2230. doi:10.1523/JNEUROSCI.5643-07.2008Kaushal V., Schlichter L.C. Mechanisms of microgliamediated neurotoxicity in a new model of the stroke penumbra. Journal of Neuroscience. 2008;28(9):2221-2230. doi:10.1523/JNEUROSCI.5643-07.2008Christov A., Ottman J.T., Grammas P. Vascular inflammatory, oxidative and protease-based processes: implications for neuronal cell death in Alzheimer’s disease. Neurological Research. 2004;26(5):540-546. doi:10.1179/016164104225016218Christov A., Ottman J.T., Grammas P. Vascular inflammatory, oxidative and protease-based processes: implications for neuronal cell death in Alzheimer’s disease. Neurological Research. 2004;26(5):540-546. doi:10.1179/016164104225016218Botwinski C.A. Systemic inflammatory response syndrome. Neonatal Network. 2001;20(5):21-8. doi:110.1891/0730-0832.20.5.21.Botwinski C.A. Systemic inflammatory response syndrome. Neonatal Network. 2001;20(5):21-8. doi:110.1891/0730-0832.20.5.21.Wang Y., Lin X., Yue H., Kissoon N., Sun B. Evaluation of systemic inflammatory response syndrome-negative sepsis from a Chinese regional pediatric network. Collaborative Study Group for Pediatric Sepsis in Huai’an BMC Pediatric. 2019; 8; 19 (1): 11. doi:10.1186/s12887-018-1364-8.Wang Y., Lin X., Yue H., Kissoon N., Sun B. Evaluation of systemic inflammatory response syndrome-negative sepsis from a Chinese regional pediatric network. Collaborative Study Group for Pediatric Sepsis in Huai’an BMC Pediatric. 2019; 8; 19 (1): 11. doi:10.1186/s12887-018-1364-8.Toomasian C.J., Aiello S.R.., Drumright B.L., Major T.C., Bartlett R.H., Toomasian J.M. The effect of air exposure on leucocyte and cytokine activation in an in-vitro model of cardiotomy suction. Perfusion. 2018; 33: 538–545. doi:10.1177/0267659118766157Toomasian C.J., Aiello S.R.., Drumright B.L., Major T.C., Bartlett R.H., Toomasian J.M. The effect of air exposure on leucocyte and cytokine activation in an in-vitro model of cardiotomy suction. Perfusion. 2018; 33: 538–545. doi:10.1177/0267659118766157Guvener M., Korun O., Demirturk O.S. Risk factors for systemic inflammatory response after congenital cardiac surgery. Journal of Cardiac Surgery. 2015; 30: 92–96. doi:10.1111/jocs.12465.Guvener M., Korun O., Demirturk O.S. Risk factors for systemic inflammatory response after congenital cardiac surgery. Journal of Cardiac Surgery. 2015; 30: 92–96. doi:10.1111/jocs.12465.Boettcher W., Merkle F., Huebler M., Koster A., Schulz F., Kopitz M., Kuppe H., Lange P., Hetzer R. Transfusion-free cardiopulmonary bypass in Jehovah's Witness patients weighing less than 5 kg. J Extra Corpor Technol. 2005; 37(3):282-5. PMID: 16350381 PMCID: PMC4680786Boettcher W., Merkle F., Huebler M., Koster A., Schulz F., Kopitz M., Kuppe H., Lange P., Hetzer R. Transfusion-free cardiopulmonary bypass in Jehovah's Witness patients weighing less than 5 kg. J Extra Corpor Technol. 2005; 37(3):282-5. PMID: 16350381 PMCID: PMC4680786Delaney M., Stark P.C., Suh M., Triulzi D.J., Hess J.R., Steiner M.E., Stowell C.P., Sloan S.R. The Impact of Blood Component Ratios on Clinical Outcomes and Survival. Anesthesia and Analgesia. 2017; 124(6): 1777-1782. doi:10.1213/ANE.0000000000001926Delaney M., Stark P.C., Suh M., Triulzi D.J., Hess J.R., Steiner M.E., Stowell C.P., Sloan S.R. The Impact of Blood Component Ratios on Clinical Outcomes and Survival. Anesthesia and Analgesia. 2017; 124(6): 1777-1782. doi:10.1213/ANE.0000000000001926Григорьев Е.В., Шукевич Д.Л., Борисенко Д.В., Ивкин А.А., Корнелюк Р.А. Способ вакуумной ультрафильтрации перфузата экстракорпорального контура у детей с реинфузией крови. Патент № 2773741 Российская Федерация, МПК A61M 1/36(2006.01). № 2021109617.Grigoriev E.V., Shukevich D.L., Borisenko D.V., Ivkin A.A., Kornelyuk R.A. The method of vacuum ultrafiltration of extracorporeal circuit perfusate in children with blood reinfusion. Russia patent RU2773741C1. 2022 Jun 08 (In Russian)Ивкин А.А., Борисенко Д.В., Цепокина А.В., Григорьев Е.В., Шукевич Д.Л. Отказ от эритроцитарной массы для заполнения аппарата искусственного кровообращения как основа периоперационной профилактики церебрального повреждения у детей при кардиохирургических операциях. Анестезиология и реаниматология. 2021;4:56–63. doi:10.17116/anaesthesiology202104156Ivkin A.A., Borisenko D.V., Tsepokina A.V., Grigoryev E.V., Shukevich D.L. Renouncement of red blood cells for heartlung machine filling for perioperative prevention of cerebral injury in children undergoing cardiac surgery. Russian Journal of Anaesthesiology and Reanimatology [Anesteziologiya i Reanimatologiya]. 2021;4:56–63. (In Russian). doi:10.17116/anaesthesiology202104156Борисенко Д.В., Ивкин А.А., Шукевич Д.Л, Корнелюк Р.А. Значение эритроцитсодержащих компонентов донорской крови в объеме первичного заполнения контура искусственного кровообращения в развитии системного воспаления. Общая реаниматология. 2022; 18 (3): 30-37. doi:10.15360/1813-9779-2022-3-30-37Borisenko D.V., Ivkin A.A., Shukevich D.L., Kornelyuk R.A. The Effect of Erythrocyte-Containing Donor Blood Components in the Priming of the Cardiopulmonary Bypass Circuit on the Development of Systemic Inflammation During Correction of Congenital Heart Defects in Children. Obshchaya Reanimatologiya [General Reanimatology]. 2022; 18 (3): 30–37. (In Russian) doi:10.15360/1813-9779-2022-3-30-37Rothoerl R. D., Brawanski A., Woertgen C. S100B protein serum levels after controlled cortical impact injury in the rat. Acta Neurochir. (Wien) 2001; 142 (2): 199—203.Rothoerl R. D., Brawanski A., Woertgen C. S100B protein serum levels after controlled cortical impact injury in the rat. Acta Neurochir. (Wien) 2001; 142 (2): 199—203.Schafer B. W., Fritschy J. M., Murmann P., Troxler H., Durussel I., Heizmann C.W., Cox J.A. Brain S100A5 is a novel calciumzinc and copper ionbinding protein of the EFhand super family. J. Biol. Chem. 2000; 275 (39): 30623—30630. doi:10.1074/jbc.M002260200Schafer B. W., Fritschy J. M., Murmann P., Troxler H., Durussel I., Heizmann C.W., Cox J.A. Brain S100A5 is a novel calciumzinc and copper ionbinding protein of the EFhand super family. J. Biol. Chem. 2000; 275 (39): 30623—30630. doi:10.1074/jbc.M002260200

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