Никто не может отрицать, что операция на открытом сердце, при которой сердце обнажается, а кровь заставляется его обходить, является одной из самых инвазивных из всех медицинских процедур. Почти у трети всех пациентов, перенесших операцию на сердце, наблюдается почечная недостаточность, но мало что известно о том, почему происходит повреждение почек или как его предотвратить.
Теперь, впервые группа исследователей из США и Австралии исследовала причины повреждения почек, используя математическую модель, имитирующую типичную операцию на открытом сердце и последствия для почки крысы. Модель использует алгоритмы для моделирования транспорта жидкости через внутреннюю и внешнюю области почек и мочеточник, трубку, по которой моча попадает в мочевой пузырь.
Модель показывает, что во время операции количество кислорода в определенных участках почки падает до критического уровня. Низкий уровень кислорода делает субрегионы уязвимыми для гипоксии, которая, если ее не контролировать, может привести к повреждению почек.
Исследование было опубликовано сегодня в журнале Mathematical Medicine and Biology.
"С помощью математического моделирования мы можем избежать любых экспериментальных и клинических ограничений, связанных с моделями из реальной жизни," объяснил Иоаннис Сгуралис, ведущий автор и научный сотрудник Национального института математического и биологического синтеза.
Конечно, есть существенные различия между предсказаниями, сделанными на крысиной модели в исследовании, и измерениями на людях, отмечают исследователи. Тем не менее, практически все математические модели почек млекопитающих были основаны на почках крысы, а не человека, поскольку данные о почках человека по сравнению с почками крысы отсутствуют.
Однако модель почек крысы как окно в то, что происходит с пациентами, оказалась полезной, отмечает Роджер Эванс, соавтор исследования и доцент физиологии в Институте открытий биомедицины Монаша в Австралии.
"Предсказания модели относительно того, как и когда почка становится восприимчивой к гипоксии, очень согласуется с нашими недавними наблюдениями у людей во время операций на открытом сердце," Эванс сказал.
Модель в этом исследовании уникальна, потому что математическая модель воздействия на почки крысы во время операции на открытом сердце ранее не была сделана.
Несмотря на значительные успехи в технологиях шунтирования за последнее десятилетие, смертность и заболеваемость пациентов, связанные с острой почечной недостаточностью, существенно не изменились. В настоящее время ни одна медицинская стратегия не продемонстрировала убедительно свою способность предотвращать повреждение почек после операции шунтирования.
Знание, почему возникает почечная недостаточность, может помочь врачам предотвратить ее, добавил Сгуралис.