Markers of Innate and Adaptive Immunity and Biochemical Parameters in Patients Undergoing Cardiac Surgery under Artificial Circulation and High-Volume Hemodiafiltration

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. A systemic inflammatory response is one of the complications of cardiac surgery under artificial circulation. It can become an important link in the formation of a critical condition involving multiple organ failure. Controlled continuous high-volume hemodiafiltration was used to eliminate negative consequences in patients undergoing cardiac surgery under artificial circulation. The study of dynamic changes in the parameters of innate and adaptive immunity, biochemical parameters allows assessing the risk of developing a systemic inflammatory response and evaluating the protective effect of hemofiltration.

The aim and objectives of the study were: to measure the parameters of innate and adaptive immunity, biochemical parameters in patients before surgery (on the day of its implementation), in 3 and 10 days after the combined effect of cardiac surgery under artificial circulation using controlled continuous high-volume hemodiafiltration; to evaluate the obtained measurements comparing the immune and biochemical statuses between different study periods and the parameters of healthy donors.

Methods. Phenotypic analysis of lymphoid and phagocytic cells was performed by flow cytometry using monoclonal antibodies (AB) from BD Biosciences, Becton, Dickinson and Co. (USA), labeled with FITC (fluorescein isothiocyanate) or PE (phycoerythrin), on a FACSCalibur flow cytometer (Becton Dickinson, USA). A wide panel of applied monoclonal AB and other markers is presented in Table 1. During the phenotypic analysis, the blood formula was evaluated using a standard approach, biochemical studies were performed on an automatic biochemical analyzer ARCHITECT c4000 (ABBOTT, USA) using reagents from the same company. Statistical analysis of the results was performed using the Prisma 7 program.

Results. The article presents results of 24 patients who underwent surgery for various cardiovascular pathologies under artificial circulation (AC). Controlled continuous high-volume hemodiafiltration was used to eliminate negative consequences in patients undergoing cardiac surgery under artificial circulation. Clinical, biochemical and immune assessment of the health status of patients was carried out in dynamics: before the operation (on the day of its implementation) and in 3 and 10 days. The comparison group consisted of 32 primary donors. Comparative analysis allowed assuming the development of the inflammatory process in patients on the 3rd day after the combined effect of cardiac surgery under AC with the use of controlled continuous high-volume hemodiafiltration. In 10 days after the surgery, the manifestations of inflammation still remained, but the inflammatory reaction was declining, and no generalized systemic inflammatory response developed. The same pattern was observed when analyzing the absolute content of three subpopulations of monocytic cells in patients.

Conclusion. The combined effect of cardiac surgery under AC with the use of controlled continuous high-volume hemodiafiltration allows assuming that the development of a systemic inflammatory response might be prevented; this is apparently due to the eliminated negative effect of CPB.

About the authors

Marina S. Solovyova

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Author for correspondence.
Email: marina2016.solowiewa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1825-0097
SPIN-code: 5041-2169
https://www.vishnevskogo.ru/about/departments/otdel-anesteziologii-reanimatologii/gruppa-anesteziologii-reanimatsii-i-intensivnoj-terapii/specialist/soloveva-mariya-yurevna

Ph.D., Senior Researcher at the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Vladimir M. Zemskov

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: arturrego@yandex.ru

M.D., Professor, Chief Researcher at the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Alexander V. Balbutsky

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: white1763@yandex.ru

Junior Researcher at the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Maria N. Kozlova

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: mnkozlova@rambler.ru

Ph.D., Leading Researcher at the Department of Thermal Injuries

Russian Federation, Moscow

Nadezhda S. Shishkina

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: nadya-vesy@mail.ru

Junior Researcher at the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Valentina S. Demidova

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: demidova@ixv.ru

M.D., Head of the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Anna N. Kulikova

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: shinshila72@mail.ru

Doctor at the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Vadim A. Popov

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: PopovVA@ixv.ru

M.D., Professor, Head of the Department of Cardiac Surgery

Russian Federation, Moscow

Georgy P. Plotnikov

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: Plotnikov@ixv.ru

Head of the Department of Anesthesiology and Resuscitation with Intensive Care Wards

Russian Federation, Moscow

Roman A. Kornelyuk

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: rkornelyuk@mail.ru

Senior Researcher at the Department of Anesthesiology and Resuscitation with Intensive Care Wards

Russian Federation, Moscow

Andrey M. Zemskov

Burdenko Voronezh State Medical University

Email: zemskov@vrngmu.ru

M.D., Professor, Head of the Department of Microbiology with Immunology

Russian Federation, Voronezh

Anna V. Tallerova

Vishnevsky National Medical Research Center of Surgery

Email: tallerova@ixv.ru

Ph.D. in Biology, Junior Researcher at the Clinical Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Moscow

Oleg S. Vasilyev

Central State Medical Academy of the Administration of the President of the Russian Federation

Email: iaam@yandex.ru

M.D., Professor at the Department of Physical and Rehabilitation Medicine with a Course of Clinical Psychology and Pedagogy

Russian Federation, Moscow

References

  1. Averina TB. Artificial circulation. Annals of surgery. 2013; 2: 5-12. (in Russ.)
  2. Adzhigaliev RR, Bautin AE, Pasyuga VV. The influence of general anesthesia components on the systemic inflammatory response during cardiac surgery. Kompleksnye problemy serdechno-sosudistykh zabolevanii. 2019; 8 (4): 145-152. (in Russ.) doi: 10.17802/2306-1278-2019-8-4-145-152
  3. Datsenko SV, Bautin AE, Tashkhanov DM, Marichev AO, Bakanov AYu, Malaya EYa, Naumenko VS, Gordeev ML. Features development of a systemic inflammatory response in the perioperative period of cardiac surgery performed using remote ischemic preconditioning. Bulletin of St. Petersburg State University. 2015; 11:2:73-81. (in Russ.)
  4. Khubulava GG, Marchenko SP, Dubova EV, Suvorov VV. The role of modified ultrafiltration in reducing systemic manifestations of inflammation in cardiac surgery Pediatrician. 2016;7:1:106–110. (in Russ.)
  5. Grigoriev EV, Plotnikov GP, Matveeva VG, Radivilko AS, Rubtsov MS, Sardin ES, Shukevich DL. Patent 2641173 RF. No. 2016142860. Sposob preduprezhdeniya razvitiya sistemnogo vospalitel'nogo otveta u kardiokhirurgicheskikh patsientov posle iskusstvennogo krovoobrashcheniya. 2016. (in Russ.)
  6. Revishvili ASh., Chagirev VN, Plotnikov GP, Popov VA, Malyshenko ES, Soldatova AB, Shesteryakova MYu. Patent RU 2723752 C1. No. 2019105378. Sposob intraoperatsionnoi stabilizatsii gomeostaza patsienta pri kardiokhirurgicheskom vmeshatel'stve v usloviyakh dlitel'nogo iskusstvennogo krovoobrashcheniya. 2019 (in Russ.)
  7. Mezhirova NM, Danilova VV, Ovcharenko SS. Pathophysiological and diagnostic aspects of systemic inflammatory response syndrome. Emergency medicine. 2011; 1-2:32-33:34-39 (in Russ.)
  8. Belov YuV, Katkov AI, Vinokurov IA, Stonogin AV, Komarov RN. Duration of cardiopulmonary bypass as a predictor of early outcomes after cardiac surgery. Surgery. 2015; 5: 4-13. (in Russ.) doi: 10.17116/hirurgia201554-13
  9. Polevshchikov AV, Nazarov PG. Immunology of proteins of the acute phase of inflammation and the work of R.V. Petrova. Immunology. 2020; 41:2: 167–173. (in Russ.) doi: 10.33029/0206-4952-2020-41-2-167-173
  10. Nevzorova VA, Borovskaya TF, Dmitrieva TB, Skrebkova LD, Pazych SA. The state of local and systemic immune response in community-acquired pneumonia in young people. Pacific Medical Journal. 2009; 3:106-109. (in Russ.)
  11. Zemskov VM, Kozlova MN, Solovyova MS, Balbutsky AV, Shishkina NS., Kulikova A.N, Demidova VS, Zemskov AM, Popov VA, Plotnikov GP, Sharanda AV, Kornelyuk RA, Vasilyev OS. Analysis of monocyte subpopulations in patients undergoing cardiac surgery under conditions of modified artificial circulation using hemodiafiltration. Uspekhi sovremennoi biologii. 2023;143:6:580–586. (in Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Changes in the absolute values of leucocytes, band- and mature neutrophils, total neutrophils/granulocytes and granulocytes with expression of phenotypic markers in patients on days 3 and 10 after surgery in comparison with donors and the initial (preoperative) level.

Download (289KB)
3. Fig. 2. Changes in the absolute values of lymphocytes and lymphocytes with the expression of phenotypic markers in patients on the 3rd and 10th days after surgery in comparison with donors and the initial (preoperative) level.

Download (290KB)
4. Fig. 3. Changes in the absolute values of monocytes and monocytes with the expression of phenotypic markers in patients on days 3 and 10 after surgery in comparison with donors and the initial (preoperative) level.

Download (287KB)
5. Fig. 4. Changes in biochemical parameters in patients on the 3rd and 10th days after surgery in comparison with donors and the initial (preoperative) level.

Download (317KB)


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».