Аортокоронарное шунтирование (АКШ) является одним из основных методов хирургического лечения ишемической болезни сердца и выполняется с целью восстановления перфузии и улучшения функционального состояния миокарда. АКШ связано с разнообразными негативными факторами и опасностью поражения головного мозга [5]. Сообщения о высоком проценте тяжелых неврологических осложнений, и в первую очередь об инсульте (до 20%) после АКШ, появились с 70-х гг. прошлого столетия. Первоначально неврологические осложнения АКШ связывали с повсеместным применением искусственного кровообращения (ИК) [47, 71]. Развитие анестезио- и перфузиологии, совершенствование техники выполнения оперативных вмешательств позволило значительно снизить количество тяжелых неврологических осложнений. Вместе с тем стало очевидным, что до 80% пациентов в послеоперационный период имеют легкое или умеренное повреждение головного мозга, которое проявляется прежде всего когнитивным снижением [17].

Неврологические осложнения АКШ принято подразделять на фокальные, клинически проявляющиеся транзиторной ишемической атакой или инсультом, и мультифокальные, или диффузные, являющиеся по сути острой гипоксически-ишемической энцефалопатией (ГИЭ). Клинически ГИЭ может проявляться преходящими нарушениями сознания, кратковременными когнитивными нарушениями или стойким когнитивным дефицитом [20]. Инсульт после АКШ развивается у 1—6% пациентов [62, 64, 66, 73], а острая ГИЭ — более чем у 70%. При ГИЭ после АКШ нарушения сознания встречаются в 15% случаев, кратковременные когнитивные нарушения — в 25%, а стойкий когнитивный дефицит — в 42%.

С введением в практику магнитно-резонансной томографии (МРТ) во второй половине 1990-х гг. значительно улучшилась диагностика инсульта у пациентов после АКШ, появились возможности дифференцирования между «старым» повреждением, распространенным у этой категории больных, и вновь возникшим инсультом [1, 15]. Более чем у половины пациентов с ишемическим инсультом после АКШ поражение локализуется в зоне смежного кровоснабжения, находящейся на границе двух сосудистых бассейнов. Развитие таких инсультов связано с падением мозговой перфузии [80]. У 18—62% пациентов после АКШ с применением ИК при нейровизуализации выявляются «немые» инфаркты [44]. Клиническое значение этих инфарктов все еще не ясно; в некоторых исследованиях они были связаны клинически с послеоперационными нарушениями сознания или когнитивной дисфункцией [75], тогда как в других исследованиях не было установлено этой взаимосвязи [15].

В 1-е сутки после операции может развиваться нарушение сознания, выражающееся в кратковременных эпизодах дезориентации, делирии, замедленном пробуждении после наркоза, сопоре или коме [20]. Нарушение сознания особенно часто встречается у пожилых пациентов и связано с более высокой послеоперационной летальностью [22]. Послеоперационное нарушение сознания, помимо гипоксически-ишемического повреждения мозга, имеет и другие причины: действие определенных лекарств, метаболические расстройства или интеркуррентные заболевания [42].

Ранее считалось, что в основе жалоб на снижение памяти и других когнитивных функций после АКШ лежит послеоперационная депрессия [37]. Наиболее часто встречается нарушение внимания и памяти, снижение скорости психомоторных реакций, нарушение планирования деятельности и зрительно-пространственные нарушения [42, 63]. На развитие когнитивных нарушений влияют продолжительность ИК, температурный режим, параметры артериального давления (АД), интраоперационные эмболии. Когнитивные нарушения в первые дни после операции могут быть связаны с отрицательным воздействием препаратов для общей анестезии и обезболивающих средств [8, 42]. Несмотря на большое количество исследований, выполненных до настоящего времени, основная причина послеоперационного когнитивного снижения не установлена [56]. В ряде последних проспективных исследований продемонстрировано, что у значительной части больных когнитивное снижение после АКШ является обратимым, и большинство пациентов возвращаются к исходному когнитивному статусу между 3-м и 12-м месяцами после операции [56, 68].

Тем не менее у 42% пациентов когнитивное снижение сохраняется спустя 5 лет и более после проведенного АКШ. Факторами, способствующими развитию стойкого когнитивного дефицита, являются более низкий образовательный уровень, старший возраст, выраженное снижение когнитивных функций на предоперационном этапе [72]. В некоторых исследованиях отмечена низкая частота стойких когнитивных нарушений, что может быть объяснено более строгим контролем над текущей артериальной гипертензией (АГ), гиперхолестеринемией и другими факторами риска цереброваскулярной патологии [29, 61]. Таким образом, стойкий когнитивный дефицит может быть обусловлен не столько перенесенным АКШ с ИК, сколько прогрессированием цереброваскулярной патологии, связанной с поражением мелких подкорковых сосудов, развитием «немых» инфарктов [75] и текущим нейродегенеративным заболеванием, например болезнью Альцгеймера [7, 29].

С увеличением возраста повышается риск инсульта или когнитивных нарушений в популяции в целом, а хирургическое вмешательство, независимо от его типа, еще более увеличивает этот риск [53, 71]. Показано, что у пациентов, переносящих кардиохирургическое вмешательство в 60-летнем возрасте, риск инсульта возрастает вдвое по сравнению с нехирургическими пациентами, а в 70-летнем — возрастает в 7 раз [52]. АГ встречается примерно у 60% пациентов, нуждающихся в кардиохирургическом лечении, а сахарный диабет — у 25%. Примерно 15% больных имеют более чем 50% стенозирование сонных артерий и 13% — ТИА или предшествующий инсульт в анамнезе [31]. Тяжелый аортальный атеросклероз встречается у 1% пациентов в возрасте до 50 лет и у 10% — 75—80 лет [73].

Таким образом, основными факторами риска неврологических осложнений АКШ являются возраст, сопутствующие заболевания (АГ, сахарный диабет, сосудистые заболевания, такие как атеросклероз аорты, магистральных сосудов головы или конечностей, предшествующий инсульт и заболевания легких), а также злоупотребление алкоголем, курение и предоперационное когнитивное снижение [31].

Существует три основных механизма повреждения головного мозга при АКШ: эмболия, гипоперфузия и системная воспалительная реакция. Все они могут встречаться у пациента в различных соотношениях в одно и то же время, объясняя многообразие неврологических осложнений [18, 58]. Считается, что атеросклеротическая эмболия аорты и недостаточная перфузия в зонах водораздела являются основными причинами инсульта после кардиохирургического вмешательства [32]. Микро- и макроэмболы во время операции могут состоять из атеросклеротического детрита, липидных включений или воздуха [27, 54].

Определенные хирургические этапы, такие как инициирование и окончание ИК, наложение/снятие аортального зажима и другие манипуляции на восходящем отделе аорты, а также запуск и отмывание кардиоплегии, могут быть связаны с церебральной эмболией [21, 62]. Эмболические инсульты, развивающиеся при АКШ, чаще локализуются в задних отделах мозга, поражая бассейн мозжечковых и задних мозговых артерий [17]. Макроэмболия может происходить при разрушении аортальной атеромы во время операции [1, 31], из магистральных сосудов головы и шеи или в момент фибрилляции предсердий. Аспирация излившейся при кардиотомии крови идентифицирована как важный источник мозговой микроэмболии, поскольку связана с реинфузией воздуха, липидов клеточных фрагментов перикардиальной полости, способных проникать через артериальные сетевые фильтры [77]. Установлены патогномоничные для операций с ИК капиллярно-артериолярные микродилатации в корковом и глубинном сером веществе мозга, связанные с липидной микроэмболией. Их наличие подтверждено транскраниальной допплерографией, сетчаточной флюоресцентной вазографией и аутопсийными исследованиями [17]. Аутопсия демонстрирует, что практически все люди, переносившие АКШ, имеют признаки мозговой эмболии в виде капиллярно-артериолярных микродилатаций, однако их клиническая значимость все еще не ясна.

Крупные воздушные эмболии в кардиохирургии чрезвычайно редки и связаны, как правило, с нарушением техники выполнения медицинских манипуляций [34]. Воздушная микроэмболия при АКШ возникает из-за попадания воздуха в артериальные и венозные системы [59].

Примерно у 1/3 пациентов, перенесших АКШ, развивается мерцательная аритмия, увеличивающая риск формирования тромба и развитие инсульта в позднем послеоперационном периоде [50].

Некоторые исследования показали наличие взаимосвязи между объемом микроэмболии и кратковременными когнитивными нарушениями. Предполагается, что пациенты без выраженного цереброваскулярного заболевания могут иметь более высокий порог для эмболического повреждения, чем с выраженной патологией [35].

Значительная артериальная гипотензия во время АКШ увеличивает риск послеоперационного инсульта и других неврологических осложнений. Есть данные, что пациенты с понижением систолического АД до 50 мм рт.ст. или ниже в течение по крайней мере 10 мин, в 4 раза чаще имели послеоперационные неврологические осложнения [25]. Это имеет особое значение для больных, страдающих хронической АГ, приводящей к структурным изменениям в микроциркуляторном русле и нарушению механизмов саморегуляции мозгового кровотока. Гипотензивное повреждение может развиваться в структуре общего ишемического повреждения и проявляется преимущественно в зонах смежного кровоснабжения. Чаще всего страдают теменно-затылочная область и мозжечок [32, 78].

Анемия по своему эффекту сходна с гипоперфузией. Известно, что каждое дополнительное 1% понижение гематокрита увеличивает вероятность послеоперационного инсульта на 10%. Эффекты от недостаточной перфузии, их связь с уровнем АД и анемией все еще требуют дальнейшего исследования [41].

Длительно существующая АГ и процесс старения связаны с повреждением мелких сосудов мозга, что может сделать пожилых пациентов более чувствительными к недостаточной перфузии [13]. Особенно восприимчивыми к гипоперфузии являются гиппокамп, перивентрикулярное белое вещество и зоны смежного кровоснабжения [7].

Гипертермическое состояние может вызвать повреждение мозга в связи с несоответствием доставки кислорода к мозгу на фоне увеличения мозгового кровотока. Микроэмболы также могут нанести больше повреждений во время гипертермии [57].

Любая хирургическая операция, как и случайная травма, запускает в организме комплекс воспалительных реакций [11]. В хирургии АКШ к этому присоединяются дополнительная антикоагулянтная нагрузка, реинфузия крови, контакт крови с аппаратом ИК, которые приводят к дополнительному повреждению эндотелия, увеличивая размер ишемических повреждений [76].

Патогенетической основой повреждения головного мозга является ишемия, т.е. снижение мозгового кровотока ниже уровня, который может обеспечивать метаболические потребности нейрона [6, 11]. В связи с этим существует четкое отграничение понятия ишемии от гипоксии, которая характеризует состояние, связанное с недостаточной доставкой кислорода. В то время как во многих патологических процессах оба механизма взаимосвязаны, при одновременном существовании гипоксия усиливает ишемическое повреждение [51].

Известно, что нейронные группы различаются чувствительностью к ишемии, что отражено в термине «избирательный нейрональный некроз» [14]. Структурное повреждение мозга, развивающееся после прекращения мозгового кровотока при остановке сердца, соответствует принципу избирательной нейрональной чувствительности, и патологические изменения связаны с периодом страдания отдельных субпопуляций нейронов. Самые ранние изменения замечены в секторе СА1 гиппокампа, клетках Пуркинье мозжечка, стриатуме и таламусе. Нейроны сектора СА1 (одной из самых уязвимых областей головного мозга при ишемическом воздействии) погибают очень быстро. В коре полушарий наиболее чувствительны нейроны 3, 5 и 6-го слоев, а также нейроны, залегающие в глубине борозд [74]. Стволовые структуры являются относительно устойчивыми. Исходом таких повреждений становится гиппокампальный склероз, неокортикальный пластинчатый некроз, мозжечковая атрофия и вторичная атрофия перивентрикулярно расположенного белого вещества [64]. При продолжении ишемического воздействия развивается ацидоз, и, кроме нейронов, начинают страдать другие типы клеток (астроциты, олигодендроциты, гладкомышечные клетки сосудов, эндотелиальные клетки). Нарушение нормальной клеточной структуры активирует макрофаги, и возникает процесс, называемый влажным некрозом [11]. Постепенно, по мере удаления некротизированной ткани, образуется глиальный рубец; этот процесс занимает несколько недель.

В основе избирательной клеточной гибели лежат механизмы эксайтотоксичности, реализуемой путем активации NMDA-рецепторов [19, 64], в том числе за счет чрезмерной продукции и выброса возбуждающего нейромедиатора глутамата. Гиперстимуляция NMDA-рецепторов активизирует ряд внутриклеточных ферментов (киназы, протеазы, фосфатазы и эндонуклеазы), при этом увеличивается синтез лактата, повышается внутриклеточная концентрация ионов кальция, возрастает синтез оксида азота и его производных, происходит накопление активных форм кислорода, истощаются энергетические запасы, происходит непосредственное повреждение ДНК и митохондрий, приводящие в итоге к гибели нейрона [78].

Известен процесс так называемой отсроченной нейронной гибели, которая встречается при эпизодах ишемии, возникающих, например, при кратковременной остановке сердца. Этот процесс может приводить к формированию зоны ишемического повреждения в течение нескольких дней или недель [36].

Совершенно особая форма повреждения мозга развивается в ситуациях, связанных с длительным нарушением перфузии мозга. Возрастающая при этом резистентность мозговых сосудов препятствует восстановлению хоть сколько-нибудь значимой перфузии, и возникает асфиксия мозга. Патоморфологически в мозге в таком случае происходит не образование инфаркта, а процесс аутолиза [11, 51].

Диагностика повреждения головного мозга в случае развития клиники инсульта относительно проста, особенно при доступности нейровизуализации [79]. Для выявления когнитивной дисфункции разработаны нейропсихологические тесты, позволяющие всесторонне оценить имеющийся у пациента дефицит. Однако применение этих тестов ограничено в раннем послеоперационном периоде их трудоемкостью и необходимостью активного сотрудничества с пациентом [75], поэтому ведутся поиски других возможностей диагностики повреждения головного мозга [39, 40].

К потенциальным биомаркерам повреждения головного мозга относятся белок S100, нейронспецифическая енолаза, глиальный фибриллярный кислый белок, основной белок миелина, тау-протеин, жирные кислоты, антитела к NMDA-рецепторам, продукты оксида азота (нитрат/нитрит), активин A, парвальбумин, тромбомодулин [40]. Отсутствие в настоящее время единого верифицированного универсального маркера мозгового повреждения связано со сложной патофизиологией процесса, недостаточным пониманием внутри- и внеклеточных белковых взаимодействий, эффектом гематоэнцефалического барьера, ограничивающим лабораторную диагностику [4, 48].

Основным направлением нейропротекции в кардиохирургии является всесторонняя защита мозга от эмболии [3, 43]. Принципиально это осуществляется применением антикоагулянтной терапии, отмыванием крови от раневого аспирата, фильтрацией артериального притока и венозного оттока, строгим контролем над всеми воздушными входами в оксигенатор, удалением воздуха от сердца и крупных сосудов и предотвращением атеросклеротической эмболии [65].

Ультразвуковое исследование восходящей аорты — наиболее чувствительный метод, позволяющий идентифицировать интактные зоны, свободные от атероматоза. Для снижения риска вмешательства на восходящем отделе аорты в зависимости от выявляемой степени и распространенности процесса хирургами могут применяться альтернативные места канюлирования (например, через подмышечную артерию), уход от частичной окклюзии аорты для наложения ближайшего шунта и выполнение, как альтернатива, полного поперечного пережатия аорты, одновременное протезирование восходящего отдела аорты [26] или использование шунтирующей операции без ИК [33].

Экспериментально было установлено, что обычные артериальные сетевые фильтры АИК неэффективны в отношении липидных микроэмболов, содержащихся в раневом аспирате [43]. Предварительная обработка аспирата с помощью аппарата Sell Sever или метод двойной фильтрации аспирата перед его возвращением в систему ИК значительно, но не полностью уменьшают микроэмболическую нагрузку, и липидные микрочастицы остаются в перикардиальном аспирате при любой обработке. Потому существует целесообразность отказа от перикардиального аспирата в случаях, когда его количество невелико [70]. Показано, что обработка больших количеств аспирата аппаратом Sell Sever может приводить к тромбоцитопении и понижению количества факторов антикоагуляции, повышая риск послеоперационного кровотечения. Это вынуждает к переливанию компонентов крови и в первую очередь тромбоцитарной массы, увеличивая риск инсульта.

Считается, что поддержание АД на уровне 50 мм рт.ст. является достаточным для обеспечения адекватной оксигенации мозга, так как существующая независимая регуляция мозгового кровотока в этих условиях поддерживает его адекватную перфузию [60]. Более высокие цифры перфузионного давления повышают риск эмболии [27]. Большинство специалистов при поддержании определенного уровня АД при ИК ориентируются на прогрессирование с возрастом церебральной сосудистой патологии и используют формулу соответствия возраста и давления (например, старше 70 лет — 70 мм рт.ст., старше 80 лет — 80 мм рт.ст.).

Перспективным, но в настоящее время не отработанным на людях средством защиты от воздушной эмболии мозга является методика замены воздуха в перикарде на СО2, поскольку он более растворим в крови, чем воздух [49].

Гемодилюция используется во время ИК для уменьшения вязкости крови, вызванной гипотермией, и уменьшения потребности в гемотрансфузии. Мозг при этом компенсирует снижение кислородной емкости крови увеличением перфузии и повышением извлечения O2 тканями. Однако снижение гематокрита <22% при ИК достоверно связано с развитием инсульта после АКШ. Таким образом, оптимальный уровень гематокрита для людей во время ИК не определен и, вероятно, варьирует в зависимости от многих факторов, включая температуру тела и индивидуальный риск ишемического повреждения головного мозга.

Создание гипотермических условий обеспечивает защиту мозга от ишемического повреждения за счет нескольких механизмов, включая уменьшение потребности в O2 и снижение процессов эксайтотоксичности [10, 38]. Клинически доказано, что перегревание до температуры в носоглотке 34 °C после ИК в условиях гипотермии (32 °C) привело к низкой частоте когнитивной дисфункции 1 нед и 3 мес после АКШ по сравнению с перегреванием до 37 °C [2, 57].

Стрессовая гипергликемия при инсульте встречается более чем у 1/3 пациентов без исходного сахарного диабета и у большинства пациентов с диабетом [3, 46]. Многочисленные исследования не продемонстрировали однозначных результатов инсулинотерапии и выгоды контроля гликемии для обеспечения нейропротекторного эффекта у больных при АКШ. При этом показано, что сохранение гипергликемии выше 20,0 г/л в течение 24 ч ишемического инсульта приводит к расширению инфарктной зоны [23]. В руководстве Американской ассоциации кардиологов в ситуациях с развившимся ишемическим инсультом рекомендовано начало инсулинотерапии при повышении уровня гликемии более 14,0 г/л [28].

АКШ без использования ИК было предложено как средство, способное снизить уровень неврологических осложнений, поскольку при этом уменьшается риск эмболических осложнений и интенсивность реакций системного воспаления. Тем не менее последние данные проспективных рандомизированных исследований не показали существенных различий между этими методами в частоте как ранних, так и поздних неврологических осложнений [55].

С нейропротективной целью применяются препараты различных групп, основой действия которых является регуляция различных звеньев патогенеза нейрональной гибели, например антагонисты NMDA-рецепторов (мемантин), ингибиторы NO-синтетазы (L-нитроаргинин), барбитураты, анестезирующие препараты, высокие дозы стероидов, ингибитор ксантиноксидазы аллопуринол, диуретик маннитол, антагонисты кальция, β-адреноблокаторы, ингибитор протеолитических ферментов апротинин, антиконвульсанты [30]. Рассматриваются потенциальные нейропротективные возможности у лидокаина, поляризующей глюкозо-калиево-инсулиновой смеси, иммунодепрессанта циклоспорина, эритропоэтина, аспирина, GM1-ганглиозида, высокоэнергетических субстратов, таких как фруктозо-1,6-бифосфат [67] и др.

Современные открытия молекулярной биологии доказали существование универсального клеточного механизма, обеспечивающего ишемическое прекондиционирование [24]. Это уникальный адаптивный феномен, возникающий после одного или нескольких коротких эпизодов ишемии-реперфузии и заключающийся в повышении устойчивости клетки к повреждающему действию длительного периода ишемии-реперфузии, реализуется в целом через улучшение биоэнергетики митохондрий [12]. Предполагается, что прекондиционирующим действием, основанным на деполяризации мембран митохондрий и защите гематоэнцефалического барьера от ишемического стресса, обладают ингаляционные анестетики, например изофлюран и севофлюран [45], а также гипотензивный препарат диазоксид [69]. Клиническую эффективность этих препаратов в качестве нейропротекторов еще предстоит исследовать.

Представленные в настоящем обзоре факты дают основание привлечь внимание врачей, в первую очередь хирургов и неврологов, к возможности развития неврологических осложнений при аортокоронарном шунтировании и связанной с этим необходимости прицельного обследования больного для обеспечения своевременной помощи в виде активных мероприятий по нейропротекции.