Аннотация
Целью описательного обзора является анализ современных представлений о молекулярных механизмах измененной чувствительности артериального барорефлекса и периферического хеморефлекса и потенциальной связи их с периоперационными осложнениями. Материал и методы. Обзор включал анализ литературных данных, представленных в базе данных PubMed за последние 5 лет с включением некоторых более ранних основополагающих работ. Высокий риск периоперационных осложнений ассоциирован с повышенной чувствительностью периферического хеморефлекса и сниженной чувствительностью артериального барорефлекса. Молекулярные механизмы такой связи не ясны, однако известно, что аналогичные изменения чувствительности рефлексов наблюдаются при хронических заболеваниях кардиореспираторной системы. Патобиохимические факторы, способные модулировать чувствительность хеморефлекса и барорефлекса включают изменения содержания ангиотензина II и 1-7, окислительный стресс, снижение продукции NO и других газотрансмиттеров, высокую концентрацию лептина, эндотелина и провоспалительных цитокинов и др. Заключение. Ассоциации изменений чувствительности периферического хеморефлекса и артериального барорефлекса с высоким риском послеоперационных осложнений связаны с маркерами кардиометаболических нарушений у таких больных. Это подтверждается влиянием ангиотензин-альдостероновой системы, гормонов, регулирующих углеводный и липидный обмен, газотрансмиттеров.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
https://elibrary.ru/pfozes
К.А. Попов, И.М. Быков, Е.Е. Есауленко
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения
Российской Федерации, Российская Федерация, 350063, Краснодар, ул. Митрофана Седина, д. 4
Литература
1. Заболотских И.Б., Трембач Н.В. Прогностическая роль чувствительности барорефлекса в оценке периоперационного риска. Вестник интенсивной терапии им. А.И. Салтанова. 2020; 2: 49–62. DOI: 10.21320/1818-474X-2020-2-49-62 [Zabolotskikh I.B., Trembach N.V. Predictive role of baroreflex sensitivity in the assessment of perioperative risk. Vestnik intensivnoi terapii im. A.I. Saltanova. 2020; 2: 49–62. DOI: 10.21320/1818-474X-2020-2-49-62 (in Russian)]
2. Trembach N., Zabolotskikh I. The pathophysiology of complications after laparoscopic colorectal surgery: Role of baroreflex and chemoreflex impairment. Pathophysiology. 2019; 26 (2): 115–20. DOI: 10.1016/j.pathophys.2019.05.004
3. Трембач Н.В., Федунец Д.Э., Дряев С.А., Мусаева Т.С., Вейлер Р.В., Трембач И.А., Заболотских И.Б. Влияние длительности произвольного порогового апноэ на течение анестезии при обширных абдоминальных операциях у пациентов с различным типом метаболизма: пилотное исследование. Современные проблемы науки и образования. 2023; 6: 101. DOI: 10.17513/spno.33083 [Trembach N.V., Fedunets D.E., Dryaev S.A., Musaeva T.S., Veyler R.V., Trembach I.A., Zabolotskikh I.B. Effect of duration of voluntary threshold apnea on the course of anesthesia during major abdominal surgery in patients with different metabolic types: a pilot study. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2023; 6: 101. DOI: 10.17513/spno.33083 (in Russian)]
4. Lindsey B.G., Nuding S.C., Segers L.S., Morris K.F. Carotid bodies and the integrated cardiorespiratory response to hypoxia. Physiology (Bethesda). 2018; 33 (4): 281–97. DOI: 10.1152/physiol.00014.2018
5. Ogoh S., Tarumi T. Cerebral blood flow regulation and cognitive function: a role of arterial baroreflex function. J. Physiol. Sci. 2019; 69 (6): 813–23. DOI: 10.1007/s12576-019-00704-6
6. Kaufmann H., Norcliffe-Kaufmann L., Palma J.A. Baroreflex Dysfunction. N. Engl. J. Med. 2020; 382 (2): 163–78. DOI: 10.1056/NEJMra1509723
7. Conde S.V., Sacramento J.F., Melo B.F., Fonseca-Pinto R., Romero-Ortega M.I., Guarino M.P. Blood Pressure Regulation by the Carotid Sinus Nerve: Clinical Implications for Carotid Body Neuromodulation. Front Neurosci. 2022; 15: 725751. DOI: 10.3389/fnins.2021.725751
8. Kronsbein H., Gerlach D.A., Heusser K., Hoff A., Hoffmann F., Diedrich A., Ehmke H. еt al. Testing individual baroreflex responses to hypoxia-induced peripheral chemoreflex stimulation. Clin Auton Res. 2020; 30 (6): 531–40. DOI: 10.1007/s10286-019-00660-6
9. Brognara F., Castania J.A., Kanashiro A., Dias D.P.M., Salgado H.C. Physiological Sympathetic Activation Reduces Systemic Inflammation: Role of Baroreflex and Chemoreflex. Front Immunol. 2021; 12: 637845. DOI: 10.3389/fimmu.2021.637845
10. Zera T., Moraes D.J.A., da Silva M.P., Fisher J.P., Paton J.F.R. The Logic of Carotid Body Connectivity to the Brain. Physiology (Bethesda). 2019; 34 (4): 264–82. DOI: 10.1152/physiol.00057.2018
11. Lazarov N.E., Atanasova D.Y. Carotid Body Dysfunction and Mechanisms of Disease. Adv Anat Embryol Cell Biol. 2023; 237: 123–38. DOI: 10.1007/978-3-031-44757-0_8
12. Conde S.V., Martins F.O., Sacramento J.F. Carotid body interoception in health and disease. Auton Neurosci. 2024; 255: 103207. DOI: 10.1016/j.autneu.2024.103207
13. Iturriaga R., Alcayaga J., Chapleau M., Somers V. Carotid body chemoreceptors: physiology, pathology, and implications for health and disease. Physiol Rev. 2021; 101: 1177–235. DOI:10.1152/physrev.00039.2019
14. Ortega-Sáenz P., López-Barneo J. Physiology of the carotid body: from molecules to disease. Annu Rev Physiol. 2020; 82: 127–49. DOI:10.1146/annurev-physiol-020518-114427
15. Zhang D., Liu J., Zheng H., Tu H., Muelleman R.L., Li Y.L. Effect of angiotensin II on voltage-gated sodium currents in aortic baroreceptor neurons and arterial baroreflex sensitivity in heart failure rats. J. Hypertens. 2015; 33 (7): 1401–10. DOI: 10.1097/HJH.0000000000000563
16. Pan Y.X., Gao L., Wang W.Z., Zheng H., Liu D., Patel K.P., Zucker I.H. еt al. Exercise training prevents arterial baroreflex dysfunction in rats treated with central angiotensin II. Hypertension. 2007; 49 (3): 519–27. DOI: 10.1161/01.HYP.0000256955.74461.93
17. Dos Santos Ferreira Silva M.P., Ferreira M.J., Shecaira T.P., da Silva Dias D., Kimura D.C., Irigoyen M.C., Gomes G.N. еt al. Impact of exercise training associated with enalapril treatment on blood pressure variability and renal dysfunctions in an experimental model of arterial hypertension and postmenopause. PLoS One. 2024; 19 (1): 0296687. DOI: 10.1371/journal.pone.0296687
18. Tran N., Garcia T., Aniqa M., Ali S., Ally A., Nauli S.M. Endothelial Nitric Oxide Synthase (eNOS) and the Cardiovascular System: in Physiology and in Disease States. Am J Biomed Sci Res. 2022; 15 (2): 153–77.
19. Légat L., Smolders I., Dupont A.G. AT1 Receptor Mediated Hypertensive Response to Ang II in the Nucleus Tractus Solitarii of Normotensive Rats Involves NO Dependent Local GABA Release. Front Pharmacol. 2019; 10: 460. DOI: 10.3389/fphar.2019.00460
20. Li B., Gao M.X., Yang W.L., Chai C., Zhang D.X., Cai H.Y., Liu J. еt al. Inhibitory effects of sulfur dioxide within the nucleus tractus solitarii of rats: involvement of Calcium Ion channels, Adenine nucleoside triphosphate-sensitive potassium channels, and the nitric oxide/cyclic Guanine trinucleotide phosphate pathway. Neuroreport. 2019; 30 (13): 914–20. DOI: 10.1097/WNR.0000000000001304
21. McMillan N.J., Jacob D.W., Shariffi B., Harper J.L., Foster G.E., Manrique-Acevedo C., Padilla J. еt al. Effect of acute intranasal insulin administration on muscle sympathetic nerve activity in healthy young adults. Am. J. Physiol Heart Circ Physiol. 2024; 327 (1): H000. DOI: 10.1152/ajpheart.00253.2024
22. Keir D.A., Pogliaghi S., Inglis E.C., Murias J.M., Iannetta D. The Respiratory Compensation Point: Mechanisms and Relation to the Maximal Metabolic Steady State. Sports Med. 2024. DOI: 10.1007/s40279-024-02084-3
23. Tubek S., Niewiński P., Paleczny B., Langner A., Banasiak W., Ponikowski P. Human carotid bodies as a therapeutic target: new insights from a clinician’s perspective. Kardiol Pol. 2018; 76 (10): 1426–33. DOI: 10.5603/KP.a2018.0178
24. Tubek S., Niewinski P., Paleczny B., Langner-Hetmanczuk A., Banasiak W., Ponikowski P. Acute hyperoxia reveals tonic influence of peripheral chemoreceptors on systemic vascular resistance in heart failure patients. Sci Rep. 2021; 11 (1): 20823. DOI: 10.1038/s41598-021-99159-2
25. Torres-Torrelo H., Ortega-Sáenz P., Gao L., López-Barneo J. Lactate sensing mechanisms in arterial chemoreceptor cells. Nat Commun. 2021; 12: 4166. DOI:10.1038/s41467-021-24444-7
26. Shin M.K., Eraso C.C., Mu Y.P., Gu C., Yeung B.H.Y., Kim L.J., Liu X.R. еt al. Leptin Induces Hypertension Acting on Transient Receptor Potential Melastatin 7 Channel in the Carotid Body. Circ Res. 2019; 125 (11): 989–1002. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.119.315338
27. Iturriaga R., Del Rio R., Alcayaga J. Carotid Body Inflammation: Role in Hypoxia and in the Anti-inflammatory Reflex. Physiology (Bethesda). 2022; 37 (3): 128–40. DOI: 10.1152/physiol.00031.2021
28. Pauza A.G., Thakkar P., Tasic T., Felippe I., Bishop P., Greenwood M.P., Rysevaite-Kyguoliene K. еt al. GLP1R Attenuates Sympathetic Response to High Glucose via Carotid Body Inhibition. Circ Res. 2022; 130 (5): 694–707. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.121.319874
29. Stocco E., Barbon S., Tortorella C., Macchi V., De Caro R., Porzionato A. Growth factors in the carotid body—an update. Int J Mol Sci. 2020; 21: 7267. DOI:10.3390/ijms21197267
30. Brognara F., Castania J.A., Kanashiro A., Dias D.P.M., Salgado H.C. Physiological Sympathetic Activation Reduces Systemic Inflammation: Role of Baroreflex and Chemoreflex. Front Immunol. 2021; 12: 637845. DOI: 10.3389/fimmu.2021.637845
31. Liu X., He L., Stensaas L., Dinger B., Fidone S. Adaptation to chronic hypoxia involves immune cell invasion and increased expression of inflammatory cytokines in rat carotid body. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2009; 296 (2): 158–66. DOI: 10.1152/ajplung.90383.2008
32. Nouri-Vaskeh M., Sharifi A., Khalili N., Zand R., Sharifi A. Dyspneic and non-dyspneic (silent) hypoxemia in COVID-19: Possible neurological mechanism. Clin Neurol Neurosurg. 2020; 198: 106217. DOI: 10.1016/j.clineuro.2020.106217
33. Geraldes V., Carvalho M., Goncalves-Rosa N., Tavares C., Laranjo S., Rocha I. Lead toxicity promotes autonomic dysfunction with increased chemoreceptor sensitivity. Neurotoxicology. 2016; 54: 170–7. DOI: 10.1016/j.neuro.2016.04.016
34. Diaz-Jara E., Pereyra K., Vicencio S., Olesen M.A., Schwarz K.G., Toledo C., Diaz H.S. еt al. Superoxide dismutase 2 deficiency is associated with enhanced central chemoreception in mice: Implications for breathing regulation. Redox Biol. 2024; 69: 102992. DOI: 10.1016/j.redox.2023.102992
35. Bock J.M., Hanson B.E., Asama T.F., Feider A.J., Hanada S., Aldrich A.W., Dyken M.E. еt al. Acute inorganic nitrate supplementation and the hypoxic ventilatory response in patients with obstructive sleep apnea. J. Appl Physiol (1985). 2021; 130 (1): 87–95. DOI: 10.1152/japplphysiol.00696.2020
36. Sutovska H., Babarikova K., Zeman M., Molcan L. Prenatal Hypoxia Affects Foetal Cardiovascular Regulatory Mechanisms in a Sex- and Circadian-Dependent Manner: A Review. Int. J. Mol. Sci. 2022; 23 (5): 2885. DOI: 10.3390/ijms23052885
37. Niewinski P., Engelman Z.J., Fudim M., Tubek S., Paleczny B., Jankowska E.A., Banasiak W. еt al. Clinical predictors and hemodynamic consequences of elevated peripheral chemosensitivity in optimally treated men with chronic systolic heart failure. J. Card Fail. 2013; 19 (6): 408–15. DOI: 10.1016/j.cardfail.2013.03.013
38. Langner-Hetmańczuk A., Tubek S., Niewiński P., Ponikowski P. The Role of Pharmacological Treatment in the Chemoreflex Modulation. Front Physiol. 2022; 13: 912616. DOI: 10.3389/fphys.2022.912616
39. Fontana M., Emdin M., Giannoni A., Iudice G., Baruah R., Passino C. Effect of acetazolamide on chemosensitivity, Cheyne-Stokes respiration, and response to effort in patients with heart failure. Am. J. Cardiol. 2011; 107 (11): 1675–80. DOI: 10.1016/j.amjcard.2011.01.060
40. Worley M.L., Reed E.L., Chapman C.L., Kueck P., Seymour L., Fitts T., Zazulak H. еt al. Acute beetroot juice consumption does not alter cerebral autoregulation or cardiovagal baroreflex sensitivity during lower-body negative pressure in healthy adults. Front Hum Neurosci. 2023; 17: 1115355. DOI: 10.3389/fnhum.2023.1115355
41. Giannoni A., Borrelli C., Gentile F., Mirizzi G., Coceani M., Paradossi U., Vergaro G. еt al. Central apnoeas and ticagrelor-related dyspnoea in patients with acute coronary syndrome. Eur. Heart J. Cardiovasc Pharmacother. 2021; 7 (3): 180–8. DOI: 10.1093/ehjcvp/pvaa089
42. Katayama P.L., Leirão I.P., Kanashiro A., Luiz J.P.M., Cunha F.Q., Navegantes L.C.C., Menani J.V. еt al. The carotid body detects circulating tumor necrosis factor-alpha to activate a sympathetic anti-inflammatory reflex. Brain Behav Immun. 2022; 102: 370–86. DOI: 10.1016/j.bbi.2022.03.014
43. Del Rio R., Moya E.A., Iturriaga R. Carotid body and cardiorespiratory alterations in intermittent hypoxia: the oxidative link. Eur Respir J. 2010; 36 (1): 143–50. DOI: 10.1183/09031936.00158109