БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 6, с. 1251-1261

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 577.3

ВЫСОКОДОЗОВАЯ ИНГАЛЯЦИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОКСИДА АЗОТА

В ЛЕЧЕНИИ COVID-19

Н.А. Шарапов***, А.Ф. Ванин****^{, #}

*Ставропольский государственный медицинский университет, ул. Мира, 310, Ставрополь, 355017, Россия

**Городская клиническая больница № 3, ул. Ленина, 417, Ставрополь, 355029, Россия

***Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,

2-я Бауманская ул., 5/1, Москва, 105005, Россия

****Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН,

ул. Косыгина, 4, Москва, 119334, Россия

^#E-mail: vanin.dnic@gmail.com

Поступила в редакцию 30.09.2022 г.

После доработки 30.09.2022 г.

Принята к публикации 05.10.2022 г.

Предложен и технически реализован метод лечения новой коронавирусной инфекции COVID-19 у

больных, находящихся на высокопоточной оксигенации - метод высокодозовой ингаляции газооб-

разного оксида азота (NO) при спонтанном дыхании пациента. Приведены результаты лечения это-

го заболевания, демонстрирующие высокую эффективность нового метода. Обсуждается возмож-

ный механизм блокирующего действия высоких доз ингаляционного оксида азота на репликацию

вируса SARS-CoV-2 - образование в дыхательных путях и легких больных COVID-19 динитрозиль-

ных комплексов железа с тиолсодержащими лигандами, выступающими в живом организме доно-

рами NO и катионов нитрозония NO⁺, оказывающих цитотоксическое действие на вирус SARS-

CoV-2.

Ключевые слова: оксид азота, ингаляция, динитрозильные комплексы железа, COVID-19, SARS-CoV-2,

«ПЛАЗОН».

DOI: 10.31857/S0006302922060230, EDN: LMGLQQ

также снижение вероятности тромбоза вслед-

Предложение о возможности использования

ствие блокирующего действия оксида азота на аг-

газообразного оксида азота (NO) для лечения

COVID-19 путем ингаляционного введения в ды-

регацию тромбоцитов.

хательную систему пациента при его спонтанном

В работах [5, 6] были представлены данные по

дыхании появилось практически сразу после на-

лечению больных COVID-19 при их спонтанном

чала пандемии [1].

дыхании путем ингаляции воздушной смеси, со-

Предполагаемые механизмы действия ингаля-

держащей 160 ppm оксида азота, в течении 30 мин

ционного NO при лечении COVID-19 следую-

два раза в день. Весьма скромные результаты та-

щие: дезактивация важнейших белков вируса

кого лечения, полученные в США, могут быть

SARS-CoV-2, необходимых для его репликации,

объяснены данными наших исследований про-

путем S-нитрозирования в нем функционально

цессов ингаляции газообразного оксида азота

важных тиоловых групп [1, 2]; активация T-лим-

добровольцами при содержании NO во вдыхае-

фоцитов, B-лимфоцитов, NK-клеток и макрофа-

мом воздухе в диапазоне от 100 до 2100 ppm, пред-

гов, ответственных за функционирование систе-

ставленными в работе [2]. В этой работе показа-

мы клеточного иммунитета [3], особенно у пожи-

но, что при содержании NO во вдыхаемом возду-

лых пациентов при возрастном уменьшении у них

хе менее

200 ppm подавляющая часть

продукции эндотелиального оксида азота [4], а

газообразного оксида азота поступает через лег-

кие в кровь и связывается с гемоглобином, вслед-

Сокращения: NO-СГП - NO-содержащий газовый поток, ствие чего оставшейся части NO недостаточно

СРБ - С-реактивный белок, ДНКЖ - динитрозильные

комплексы железа, М-ДНКЖ - моноядерные динитро-

для оказания лечебного воздействия. Исходя из

зильные комплексы железа.

результатов работы [2], мы полагаем, что для по-

1251

1252

ПЕЧЁНКИН и др.

Для возможного использования аппарата

«ПЛАЗОН» для лечения больных COVID-19 был

разработан специальный манипулятор - генера-

тор оксида азота, обеспечивающий безопасную

высокодозовую ингаляцию NO при спонтанном

дыхании пациента.

При разработке манипулятора для ингаляци-

онной NO-терапии нами был широко использо-

ван опыт, полученный при разработке и при-

менении для выполнения экспериментальных

медико-биологических исследований плазмохи-

мических генераторов оксида азота, представлен-

ный в работах [7, 8], а также данные, полученные

Pис. 1. Аппарат «ПЛАЗОН».

при ингаляции здоровых добровольцев NO-со-

держащим газовым потоком [2].

Для реализации эффективной и безопасной

лучения выраженного лечебного эффекта содер-

лечебной технологии ингаляционного введения

жание оксида азота во вдыхаемом воздухе должно

оксида азота в респираторную систему при спон-

быть на уровне ~1000 ppm, при этом половина ок-

танном дыхании были сформулированы следую-

сида азота, поглощенного организмом, поступит

щие основные требования:

через легкие в кровь и свяжется с гемоглобином,

а половина останется в дыхательной системе. Та-

1. Для комфорта пациентов и возможности об-

кого же мнения придерживается нобелевский ла-

служивать одним устройством последовательно

уреат, профессор Л. Игнарро (L.J. Ignarro), счита-

их большое количество время ингаляции не

должно превышать 10 мин.

ющий, что содержание оксида азота в NO-содер-

жащем газовом потоке (NO-СГП) в области

2. Содержание оксида азота в NO-содержащем

ингаляции должно быть по крайней мере в 100 раз

газовом потоке в области ингаляции должно на-

больше, чем содержание NO в известных ингаля-

ходиться на уровне не менее ~1000 ppm.

ционных газобаллонных системах (~10 ppm), т.е.

3. Максимальное количество оксида азота NO,

находиться на уровне ~1000 ppm [1].

поступающего в дыхательную систему при инга-

ляции, в соответствии с рекомендациями [9], не

должно превышать (в усл. ед.) 12000 ppm∙мин (до-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

пустимая доза 25 ppm в течение 8 ч).

Техническое обеспечение. В работе был исполь-

4. Максимальное количество двуокиси азота

зован аппарат «Скальпель-коагулятор-стимуля-

NO₂, поступающего в дыхательную систему при

тор воздушно-плазменный СКСВП/NO-01

ингаляции, в соответствии с рекомендациями [9],

«ПЛАЗОН»» (ТУ 9444-001-96571701-2007, произ-

не должно превышать (в усл. ед.) 1440 ppm∙мин

веден в 2012 г. ООО «ЦВТМ при МГТУ имени

(допустимая доза 3 ppm в течение 8 ч).

Н.Э. Баумана» (Москва, Россия), регистрацион-

5. Нельзя допускать полного захолаживания

ное удостоверение № ФСР 2007/00583 от 21 марта

NO-содержащего газового потока до комнатной

2012 г.) (рис. 1).

температуры, при которой происходит полная

Аппарат «ПЛАЗОН» является единственным в

полимеризация двуокиси азота с образованием

мире аппаратом, реализующим способ лечения

четырехокиси азота (2NO₂= N₂O₄), обладающей

различных заболеваний воздушным потоком, со-

резким неприятным запахом и являющейся вы-

держащим оксид азота, получаемый плазмохими-

сокотоксическим веществом [8, 10].

ческим методом из атмосферного воздуха (метод

6. После завершения сеанса ингаляции кон-

NO-терапии).

центрация метгемоглобина, образующегося в

крови при поступлении в нее оксида азота и явля-

Основное применение аппарата - лечение ра-

ющегося его биологическим маркером, не долж-

невой патологии различного генеза, ускоряющее

на превышать 12% (в соответствии с работой [11])

заживление ран, в том числе длительно незажива-

ющих - послеоперационных, травматических,

или 20% (в соответствии с работой [12]).

гнойных, ожоговых, трофических язв, синдрома

На рис. 2 представлена схема разработанного

диабетической стопы, пролежней и пр., а также

манипулятора для высокодозовой ингаляции ок-

лечение эрозионно-язвенных и воспалительных

сида азота, который является плазмохимическим

заболеваний внутренних полых органов (желу-

генератором NO из атмосферного воздуха и фор-

док, кишечник, легкие) путем подачи оксида азо-

мирователем NO-содержащего газового потока.

та на область патологии через эндоскопические

Основными элементами конструкции манипуля-

приборы.

тора являются размещенные в цилиндрическом

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

ВЫСОКОДОЗОВАЯ ИНГАЛЯЦИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОКСИДА АЗОТА

1253

Рис. 2. Схема плазмохимической генерации оксида азота и формирования NO-СГП в ингаляционном манипуляторе:

ОЖ - охлаждающая жидкость. NO-СГП - NO-содержащий газовый поток.

корпусе (внутренний диаметр 12 мм) принуди-

На рис. 3 представлены основные физико-хи-

тельно охлаждаемые жидкостью, циркулирую-

мические параметры на оси NO-содержащего га-

щей в замкнутой системе охлаждения манипуля-

зового потока, формируемого разработанным ма-

тора, катод (диаметром 1 мм), стабилизирующий

нипулятором для ингаляции, измеренные газо-

электрод и анод (с внутренними диаметрами 1.1 и

анализатором OPTIMA

7 производства MRU

1.5 мм соответственно). При работе манипулято-

GmbH (Германия). Видно, что область NO-СГП,

ра между катодом и анодом горит слаботочная

пригодная и приемлемая для комфортной инга-

электрическая дуга постоянного тока (~2 А), ста-

ляции, находится на расстоянии 80-90 мм от вы-

билизированная каналом стабилизирующего

ходного канала манипулятора, где температура

электрода. Атмосферный воздух подается в мани-

потока составляет 40-44°С, содержание оксида

пулятор микрокомпрессором, проходит через

азота находится на уровне 1000-1100 ppm, при

электрическую дугу и, переходя в плазменное со-

этом содержание двуокиси азота не превышает

стояние, нагревается до высокой температуры,

50-60 ppm, а отсутствие неприятного резкого за-

достаточной для эффективного синтеза оксида

паха свидетельствует об отсутствии в потоке че-

азота в соответствии с плазмохимической реак-

тырехокиси азота.

цией N₂ + O₂ = 2NO. Полученный таким образом

Для фиксации области NO-СГП, пригодной

высокотемпературный NO-содержащий газовый

для ингаляции, манипулятор снабжается иголь-

поток через цилиндрический канал анода посту-

чатым дистанционатором длиной 80 мм, при этом

пает в интегрированный в генератор NO омывае-

количество оксида азота и двуокиси азота, посту-

мый жидкостью охладитель, проходит через ци-

пившее в дыхательную систему в течении десяти-

линдрическую оребренную внутри камеру охла-

минутного сеанса, составляет 11000 ppm∙мин и

ждения (длина 35 мм, диаметр 5 мм) и через

600 ppm∙мин соответственно и не превышает зна-

выходной канал (диаметр 1.1 мм) формирователя

чений, рекомендованных в [9].

потока истекает в окружающее пространство в

Безопасность метода. Наши исследования на

виде потока горячего воздуха, содержащего две

здоровых добровольцах показали [2], что ингаля-

специфические составляющие - молекулы окси-

ция оксида азота при его высоком содержании во

да азота NO и двуокиси азота NO₂, образующейся

вдыхаемом воздухе (до 2000 ppm) ни при каких

в результате неизбежного окисления в кислород-

условиях не оказывает гипотензивного действия

содержащей среде части оксида азота: 2NО + O₂ =

и не приводит к существенному снижению си-

= 2NO₂. Геометрические параметры охладителя

стемного артериального давления.

обеспечивают температуру NO-СГП на выходе

С использованием разработанного манипуля-

канала формирователя потока на уровне ~300°C,

тора на здоровых добровольцах пульсоксиметром

при которой предотвращается процесс полиме-

RAD-57 производства компании Masimo Corp.

ризации двуокиси азота NO₂, приводящий к об-

(США) было измерено содержание в крови метге-

разованию четырехокиси азота N₂O₄ - токсиче-

моглобина после ингаляции оксидом азота в диа-

ского вещества с резким неприятным запахом.

пазоне изменения его содержания в области ды-

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

1254

ПЕЧЁНКИН и др.

Рис. 3. Основные физико-химические параметры на оси NO-содержащего газового потока манипулятора для ингаляции

при расходе воздуха ~3 л/мин.

хания от 160 до 1600 ppm при длительности инга-

для работы в составе аппарата «ПЛАЗОН», по-

ляции 5 и 10 мин (рис. 4). Получено, что при

дробный обзор клинического применения кото-

содержании в потоке оксида азота ~1000 ppm да-

рого приведен в работе [13].

же после десятиминутного сеанса содержание

Метод использования высокодозовой ингаляции

метгемоглобина не превышает пороговых 12%,

NO. Задачей предлагаемого нового метода высо-

что является безопасным для пациента.

кодозовой ингаляции NO является создание спо-

На рис. 5 показана динамика изменения со-

соба эффективного лечения больных с новой ко-

держания в крови метгемоглобина в зависимости

ронавирусной инфекцией COVID-19 средней и

от времени после ингаляции оксида азота. Видно,

тяжелой степени тяжести, находящихся на высо-

что содержание метгемоглобина спадает до фи-

копоточной оксигенации.

зиологического уровня в течении 3-4 часов, дан-

Предлагаемый способ лечения заключается в

ные получены также с использованием пульсок-

том, что в дополнение к стандартному протоколу

симетра RAD-57.

лечения пациентов (этиотропная антивирусная,

Разработанный новый манипулятор для высо-

антикоагулянтная, противовоспалительная, ан-

кодозовой ингаляции оксида азота предназначен тибактериальная терапия) с пневмонией, вызван-

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

ВЫСОКОДОЗОВАЯ ИНГАЛЯЦИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОКСИДА АЗОТА

1255

Рис. 4. Содержание в крови здорового добровольца метгемоглобина - биологического маркера оксида азота после

ингаляции газообразного NO.

ной COVID-19 средней и тяжелой степени

оксида азота 1100 ррm в течение 5 мин два-три ра-

тяжести, находящихся на высокопоточной окси-

за в день, чередуя во время сеанса лечения по ин-

генации с сохраненным спонтанным дыханием с

дивидуальной потребности ингаляции оксида

использованием разработанного нового манипу-

азота с высокопоточной оксигенацией, при этом

лятора в составе аппарата «ПЛАЗОН», проводили

дополнительно кожная поверхность всей спины

ингаляционную терапию высокими концентра-

больного в положении лежа на животе обрабаты-

вали потоками оксида азота с расстояния ~8 см с

циями экзогенного оксида азота.

концентрацией 1100 ррm в течение 5 мин два-три

Высокодозовую ингаляцию оксида азота про-

раза в день в течение пяти-десяти суток до купи-

водили в обе ноздри больного при его спонтан-

рования признаков острого респираторного дис-

ном дыхании с расстояния ~8 см с концентрацией

тресс-синдрома.

Рис. 5. Динамика изменения содержания в крови добровольца метгемоглобина в зависимости от времени после ингаляции

оксида азота.

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

1256

ПЕЧЁНКИН и др.

Предлагаемый новый способ лечения больных

ская анемия. Проводилось стандартное лечение

с COVID-19 высокодозовой ингаляцией NO заяв-

по протоколу терапии COVID-19. Общее состоя-

лен патентом [14] и применим не только в отделе-

ние крайне тяжелое. На фоне прогрессивно на-

ниях стационарной реанимации и интенсивной

растающей дыхательной недостаточности боль-

терапии, но и в условиях массового поступления

ной переведен на высокопоточную оксигенацию

больных, высоко эффективен, безопасен, моби-

с 25 до 80 л/мин, нарастало содержание С-реак-

лен, полностью контролируемый, экономически

тивного белка (СРБ) до 45 мг/л, выраженная коа-

мало затратен и с минимальными временными

гуллопатия. Из-за ухудшения состояния плани-

затратами на проведение процедуры на одного

ровался перевод на искусственную вентиляцию

пациента. Клинический эффект субъективного и

легких. Прогноз признан неблагоприятным. С

объективного улучшения дыхательных функций

добровольного согласия пациента проведены се-

все пациенты отмечают сразу после проведения

ансы ингаляционного оксида азота в высоких

процедуры. Сразу после процедуры повышается

концентрациях по предложенной нами методике:

уровень сатурации крови, восстанавливается

в обе ноздри больного при его спонтанном дыха-

функция дыхания, улучшаются биохимические

нии с расстояния 8 см с концентрацией оксида

анализы, улучшается психологическое состоя-

азота 1100 ррm в течение 5 мин три раза в день, че-

ние, исключаются показания к интубации и вра-

редуя во время сеанса лечения по индивидуаль-

чи-реаниматологи, плавно снижая скорость вы-

ной потребности ингаляции оксида азота с высо-

сокопоточной оксигенации, переводят пациента

копоточной оксигенацией, при этом дополни-

на самостоятельное дыхание.

тельно кожная поверхность всей спины больного

в положении лежа на животе обрабатывалась по-

токами оксида азота с расстояния 8 см с концен-

РЕЗУЛЬТАТЫ

трацией 1100 ррm в течение 5 мин три раза в день

Всего лечение новым методом высокодозовой

в течение восьми суток до купирования призна-

ков острого респираторного дистресс-синдрома.

ингаляции NO по предложенной нами методике

на фоне стандартного протокола лечения в ко-

Причинно-следственная связь проводимой про-

видном отделении реанимации и интенсивной

цедуры явно выражена и очевидна, учитывая по-

терапии ПСО ГБУЗ СК «ГКБ №3» г. Ставрополя

ложительные отзывы самого пациента и объек-

проводилось с октября 2021 г. по февраль 2022 г.

тивного контроля сатурации легких. Сатурация

увеличилась сразу во время сеанса с 72 до 88%.

при добровольном согласии

18 пациентам с

COVID-19 средней и тяжелой степенью пораже-

Уже после первого сеанса пациент отметил улуч-

ния легких, бывших в крайне тяжелом состоянии,

шение дыхательной функции легких, ушла боль

с отрицательной динамикой лечения и неблаго-

при вдохе уже через 3 мин терапии, улучшились

приятным прогнозом, находящихся при спонтан-

биохимические показатели в течении суток, СРБ

снизился за сутки с 45 до 15 мг/л, нормализова-

ном дыхании на высокопоточной оксигенации со

скоростью подачи кислорода от 25 до 80 л/мин.

лись показатели коагуллограммы. Лечащий врач

Все пациенты избежали перехода на искусствен-

стал снижать скорость высокопоточной оксиге-

ную вентиляцию легких, выжили и выздоровели.

нации. Улучшилось отхождение мокроты. Боль-

Летальные исходы не наблюдались. Анализируя

ной быстро начал поправляться на фоне регуляр-

ных процедур ингаляции оксида азота в высоких

результаты клинических примеров в отдаленном

периоде после реабилитационной терапии, мож-

концентрациях и воздействия NO в области лег-

но сделать вывод, что пациенты полностью вос-

ких и спины. На фоне плавного снижения скоро-

становлены в витальных функциях. Предложен-

сти высокопоточной оксигенации под контролем

ный новый метод лечения высокодозовой инга-

нормализующейся сатурации до 96% был переве-

ден на самостоятельное дыхание и на восьмые

ляцией NO высокоэффективен, способен

улучшить клинические исходы с отсутствием

сутки после окончания курса воздействия NO по

ограничений к применению, с оптимальными

предложенной нами методике выписан из ковид-

техническими требованиями и финансовыми за-

ного отделения с улучшением на реабилитацион-

тратами, способствует быстрому улучшению ды-

ную терапию. Отдаленный результат здоровья

благоприятный.

хательной функции, общего состояния, улучше-

нию клинических результатов и значительному

Пример 2. Пациент Ч., 62 года. Диагноз: новая

снижению летальных исходов.

коронавирусная инфекция COVID-19 тяжелой

Клинические случаи. Пример 1. Пациент О.,

степени тяжести, внебольничная двухсторонняя

69 лет. Диагноз: новая коронавирусная инфекция

пневмония тяжелой степени, дыхательная недо-

COVID-19 тяжелой степени тяжести, внеболь-

статочность 3-й степени, КТ-4 (80% поражения

ничная двухсторонняя полисегментарная пнев-

легких), сахарный диабет 2 типа инсулиннепо-

мония с формированием фиброза КТ-3-4 (85%

требный, эритроцитоз неуточненный. Проводи-

поражения легких), пневмомедиастинум, дыха-

лось стандартное лечение по протоколу терапии

тельная недостаточность 3-й степени, токсиче-

COVID-19. Состояние прогрессивно ухудшалось.

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

ВЫСОКОДОЗОВАЯ ИНГАЛЯЦИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОКСИДА АЗОТА

1257

Общее состояние крайне тяжелое. На фоне про-

поточную оксигенацию с 20 до 65 л/мин, нарастал

грессивно нарастающей дыхательной недоста-

СРБ до 52.4 мг/л, из-за ухудшения состояния

точности больной переведен на высокопоточную

планировался перевод на искусственную венти-

оксигенацию с 60 до 80 л/мин, нарастал СРБ до

ляцию легких. Был возможен неблагоприятный

28 мг/л, выраженная коагуллопатия. Из-за ухуд-

прогноз. С добровольного согласия пациентки

шения состояния планировался перевод на ис-

проведены сеансы ингаляционного оксида азота

кусственную вентиляцию легких. Прогноз при-

в высоких концентрациях по предложенной нами

знан неблагоприятным. С добровольного согла-

методике: в обе ноздри больной при ее спонтан-

сия пациента проведены сеансы ингаляционного

ном дыхании с расстояния 8 см с концентрацией

оксида азота в высоких концентрациях по пред-

оксида азота 1100 ррm в течение 5 мин два раза в

ложенной нами методике: в обе ноздри больного

день, с чередованием во время сеанса лечения по

при его спонтанном дыхании с расстояния 8 см с

индивидуальной потребности ингаляции оксида

концентрацией оксида азота 1100 ррm в течение

азота с высокопоточной оксигенацией, при этом

5 мин три раза в день, чередуя во время сеанса ле-

дополнительно кожная поверхность всей спины

чения по индивидуальной потребности ингаля-

больной в положении лежа на животе обрабаты-

ции оксида азота с высокопоточной оксигенаци-

валась потоками оксида азота с расстояния 8 см с

ей, при этом дополнительно кожная поверхность

концентрацией 1100 ррm в течение 5 мин два раза

всей спины больного в положении лежа на живо-

в день в течение пяти суток до купирования при-

те обрабатывалась потоками оксида азота с рас-

знаков острого респираторного дистресс-синдро-

стояния 8 см с концентрацией 1100 ррm в течение

ма. Сатурация увеличилась сразу во время сеанса

5 мин три раза в день в течение десяти суток до ку-

с 76 до 92%. Сразу после первого сеанса пациент-

пирования признаков острого респираторного

ка отметила значительное улучшение дыхатель-

дистресс-синдрома. Сатурация увеличилась сразу

ной функции легких, ушла боль при вдохе, улуч-

во время сеанса с 75 до 90%. Сразу после прове-

шилось психологическое состояние, у пациентки

денного сеанса пациентом отмечена легкость ды-

появилась надежда на благоприятный исход,

хания, ушла боль при вдохе уже через 3 мин тера-

улучшились биохимические показатели в тече-

пии, улучшилось психологическое состояние,

нии суток, в разы снизился СРБ - с 52.4 до

улучшились биохимические показатели в тече-

20.2 мг/л, нормализовались показатели коагулло-

нии суток, за двое суток снизился СРБ с 28 до

граммы. Лечащий врач стал снижать скорость вы-

5.4 мг/л, нормализовались показатели коагулло-

сокопоточной оксигенации вплоть до отмены.

граммы. Лечащий врач стал снижать скорость вы-

Улучшилось отхождение мокроты, снизилась ин-

сокопоточной оксигенации. Улучшилось отхож-

тенсивность кашля, появился аппетит. Больная

дение мокроты, снизилась интенсивность кашля.

быстро начала поправляться на фоне регулярных

Больной быстро начал поправляться на фоне ре-

процедур ингаляционного оксида азота в высо-

гулярных процедур ингаляционного оксида азота

ких концентрациях и воздействия NO области

в высоких концентрациях и черезкожного воз-

легких и спины. На фоне плавного снижения ско-

действия NO области легких и спины. На фоне

рости высокопоточной оксигенации под контро-

плавного снижения скорости высокопоточной

лем нормализующейся сатурации до 96% была

оксигенации под контролем восстановившейся

переведена на самостоятельное дыхание и на пя-

сатурации до 98% был переведен на самостоя-

тые сутки после окончания курса воздействия NO

тельное дыхание. На десятые сутки после оконча-

по предложенной нами методике выписана из ко-

ния курса воздействия NO по предложенной на-

видного отделения с улучшением на реабилита-

ми методике выписан из ковидного отделения с

ционную терапию. Отдаленный результат здоро-

улучшением на реабилитационную терапию. От-

вья благоприятный.

даленный результат здоровья благоприятный.

Пример 4. Пациентка С., 77 лет. Диагноз: новая

Пример 3. Пациентка Д., 67 лет. Диагноз: новая

коронавирусная инфекция COVID-19 тяжелой

степени тяжести, ишемический инсульт (лаку-

степени тяжести, внебольничная двухсторонняя

нарный подтип по шкале TOAST) в зоне крово-

бронхопневмония тяжелой степени тяжести, КТ-

снабжения левой средней мозговой артерии с

3-4 (70% поражения легких), пнвмомедиастинум,

развитием выраженной сенсомоторной афазии,

дыхательная недостаточность 1-2 степени, ише-

правостороннего прозопареза, ранний восстано-

мическая болезнь сердца, кардиосклероз атеро-

вительный период, левосторонняя нижнедолевая

склеротический, гипертоническая болезнь 3-й

пневмония средней тяжести, дыхательная недо-

степени, риск 4, НК IIА, ФК2, сахарный диабет

статочность 1-2 степени, ишемическая болезнь

2 типа впервые выявленный. Проводилось

сердца, кардиосклероз атеросклеротический, не-

стандартное лечение по протоколу терапии

достаточность митрального и аортального клапа-

COVID-19. Общее состояние крайне тяжелое. На

нов, дисфункция трикуспидального клапана и

фоне прогрессивно нарастающей дыхательной

клапана легочной артерии, признаки аневризмы

недостаточности больная переведена на высоко-

межпредсердной перегородки, гипертоническая

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

1258

ПЕЧЁНКИН и др.

болезнь 3-й степени, риск 4, сахарный диабет

быстрое выздоровление пациентки после прове-

2 типа впервые выявленный, атеросклероз БЦА,

денной ингаляционной NO-терапии по предло-

двусторонняя извитость обеих ВСА с гемодина-

женной методике на фоне стандартного лечения

мическим сдвигом справа до 48%, железодефи-

представляется высокоэффективным и достаточ-

цитная анемия легкой степени тяжести. Прово-

но быстрым.

дилось стандартное лечение по протоколу тера-

Пример 5. Пациент М., 57 лет. Диагноз: новая

пии COVID-19. Общее состояние тяжелое. На

коронавирусная инфекция COVID-19 тяжелой

фоне прогрессивно нарастающей дыхательной

степени тяжести, внебольничная двухсторонняя

недостаточности больная переведена на высоко-

полисегментарная пневмония тяжелой степени,

поточную оксигенацию с 20 до 35 л/мин. Был воз-

КТ-3-4 (70% поражения легких), дыхательная

можен неблагоприятный прогноз с учетом всех

недостаточность

3-й степени. Проводилось

сопутствующих заболеваний и возраста. С добро-

стандартное лечение по протоколу терапии

вольного согласия пациентки проведены сеансы

COVID-19. Состояние прогрессивно ухудшалось.

ингаляционного оксида азота в высоких концен-

Общее состояние крайне тяжелое. На фоне про-

трациях по предложенной нами методике: в обе

грессивно нарастающей дыхательной недоста-

ноздри больной при ее спонтанном дыхании с

точности больной переведен на высокопоточную

расстояния 8 см с концентрацией оксида азота

оксигенацию с 25 до 60 л/мин, ухудшались биохи-

1100 ррm в течение 5 мин два раза в день, чередуя

мические показатели. С добровольного согласия

во время сеанса лечения по индивидуальной по-

пациента проведены сеансы ингаляционного ок-

требности ингаляции оксида азота с высокопо-

сида азота в высоких концентрациях по предло-

точной оксигенацией, при этом дополнительно

женной нами методике: в обе ноздри больного

кожная поверхность всей спины больной в поло-

при его спонтанном дыхании с расстояния 8 см с

жении лежа на животе обрабатывалась потоками

концентрацией оксида азота 1100 ррm в течение

оксида азота с расстояния 8 см с концентрацией

5 мин три раза в день, чередуя во время сеанса ле-

1100 ррm в течение 5 мин два раза в день в течение

чения по индивидуальной потребности ингаля-

пяти суток до купирования признаков острого ре-

ции оксида азота с высокопоточной оксигенаци-

спираторного дистресс-синдрома. Причинно-

ей, при этом дополнительно кожная поверхность

следственная связь проводимой процедуры оче-

всей спины больного в положении лежа на живо-

видна, учитывая положительные отзывы самой

те обрабатывалась потоками оксида азота с рас-

пациентки и объективного контроля сатурации

стояния 8 см с концентрацией 1100 ррm в течение

легких. Сатурация увеличилась сразу во время се-

5 мин три раза в день в течение семи суток до ку-

анса с 77 до 95%. Сразу после первого сеанса па-

пирования признаков острого респираторного

циентка отметила значительное улучшение дыха-

дистресс-синдрома. Сатурация увеличилась сразу

тельной функции легких, ушла боль при вдохе,

во время сеанса с 78 до 91%. Сразу после прове-

улучшилось психологическое состояние, улуч-

денного сеанса пациентом отмечена легкость ды-

шились биохимические показатели в течении су-

хания, ушла боль при вдохе, улучшилось психо-

ток и коагулограммы, в разы снизились показате-

логическое состояние, улучшились биохимиче-

ли воспаления в крови, быстро стали восстанав-

ские показатели крови в течение суток. Лечащий

ливаться когнитивные и двигательные функции.

врач стал снижать скорость высокопоточной ок-

Лечащий врач стал снижать скорость высокопо-

сигенации. Улучшилось отхождение мокроты,

точной оксигенации вплоть до отмены. Улучши-

снизилась интенсивность кашля. Больной быст-

лось отхождение мокроты, снизилась интенсив-

ро начал поправляться на фоне регулярных про-

ность кашля. Больная быстро начала поправлять-

цедур ингаляционного оксида азота в высоких

ся на фоне регулярных процедур ингаляционного

концентрациях и черезкожного воздействия NO

оксида азота в высоких концентрациях и воздей-

области легких и спины. На фоне плавного сни-

ствия NO области легких и спины. На фоне плав-

жения скорости высокопоточной оксигенации

ного снижения скорости высокопоточной окси-

под контролем восстановившейся сатурации до

генации под контролем нормализующейся сату-

95% был переведен на самостоятельное дыхание.

рации до 96% на четвертые сутки была переведена

На седьмые сутки после окончания курса воздей-

на самостоятельное дыхание и на пятые сутки по-

ствия NO по предложенной нами методике выпи-

сле окончания курса воздействия NO по предло-

сан из ковидного отделения с улучшением на ре-

женной нами методике в удовлетворительном

абилитационную терапию. Отдаленный резуль-

состоянии переведена из реанимационного ко-

тат здоровья благоприятный.

видного отделения с улучшением на реабилита-

ционную терапию. В дальнейшем благополучно

ОБСУЖДЕНИЕ

выписана из стационара и хорошо себя чувство-

вала. Учитывая тяжесть состояния пациентки,

Как следует из вышеизложенного, использо-

сопутствующие заболевания и возраст к большо-

вание высокодозовой ингаляции оксида азота (не

му удивлению лечащих врачей произошедшее

менее 1000 ppm) у пациентов с разной степенью

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

ВЫСОКОДОЗОВАЯ ИНГАЛЯЦИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОКСИДА АЗОТА

1259

сложности заболевания COVID-19 показало вы-

статочно высокой из-за низкой устойчивости

сокую эффективность этого подхода при их лече-

этого соединения, обусловленной его быстрым

нии. Все пациенты, даже исходно в крайне тяже-

гидролизом при нейтральных

(«физиологиче-

лом состоянии с неблагоприятным прогнозом,

ских») значениях рН до нитрита. Другими слова-

находившиеся при спонтанном дыхании на высо-

ми, триоксид азота не способен был донести гид-

копоточной оксигенации (18 пациентов), выжи-

ролизующийся катион нитрозония до тиоловых

ли и полностью выздоровели, причем без побоч-

групп, характеризующихся более высоким срод-

ных постковидных осложнений. Насколько нам

ством к катионам нитрозония по сравнению с его

известно, такого результата до сих пор не было

сродством к анионам гидроксила в молекулах во-

получено при использовании низкодозовой инга-

ды. Таким образом и этот, второй механизм инги-

ляции газообразным NO (не более 160 ppm) при

бирующего влияния газообразного NO на

лечении схожих больных. Встает вопрос - чем

COVID-19 вряд ли мог быть в значительной сте-

могло быть обусловлено резкое повышение эф-

пени вероятным.

фективности такого способа лечения пациентов,

Наконец, третий механизм такого влияния

инфицированных коронавирусом SARS-Cov-2,

может определяться способностью молекулярно-

при переходе от низко- к высокодозовой NO-ин-

го оксида азота образовывать в организме живот-

галяции этих больных. Ответить на этот вопрос

ных и человека так называемые динитрозильные

сейчас невозможно. Можно лишь предложить

комплексы железа (ДНКЖ) с тиолсодержащими

некоторые вероятные механизмы этого повыше-

лигандами, как низкомолекулярными, так и бел-

ния, которые могли состоять в следующем.

ковыми [15]. В согласии с современными пред-

Во-первых, при поступлении в дыхательные

ставлениями об этих комплексах они могли вы-

пути и легкие большого количества молекул NO

ступать в живых организмах в качестве как доно-

значительная его часть могла при связывании с

ров NO, так и катионов нитрозония [16]. При

анионами супероксида превратиться в высокоци-

этом из-за достаточно высокой устойчивости

тотоксичный пероксинитрит, воздействующий

ДНКЖ, в особенности, ДНКЖ белковой приро-

на коронавирус. Реализации этого процесса мог-

ды, эти комплексы могли сохранять молекулы

ло способствовать высокое содержание в дыха-

NO и катионы нитрозония во внутриклеточном

тельных путях и легких кислорода, поступающего

пространстве как своеобразное депо этих агентов,

в эти ткани с воздухом при атмосферном давле-

избирательно передавая их при столкновении

нии. Последующий при нейтральных («физиоло-

внутри клеток на соответствующие мишени —

гических») значениях рН распад пероксинитрита,

гем- и тиолсодержащие белки, характеризующи-

образующегося при связывании анионов су-

еся более высоким сродством к указанным ком-

пероксида и оксида азота, должен был приводить

понентам ДНКЖ, чем сами эти комплексы.

к появлению в тканях чрезвычайно сильного

Впервые блокирующее действие ДНКЖ с

окислителя — гидроксильного радикала, кото-

тиолсодержащими лигандами на вирусную ин-

рый мог бы заблокировать репликацию корона-

фекцию было продемонстрировано группой не-

вируса. Вместе с тем этот радикал мог бы, как не-

мецких исследователей, обнаруживших подавле-

селективный агент, реагирующий практически со

ние активности протеазы 2A вируса Coxsackie B

всеми внутриклеточными компонентами, нару-

под действием моноядерных динитрозильных

шить тем самым протекание множества метабо-

комплексов железа (М-ДНКЖ) с цистеином и

лических процессов и вызвать в результате этого

особенно М-ДНКЖ, включавших в качестве ли-

разнообразные патологические явления. По-

скольку последние не обнаруживались у пациен-

ганда цистеиновый остаток тетрапептида Leu-

тов при действии на них высокодозовой NO-ин-

Ser-Tre-Cis, избирательно связывающегося с про-

галяции, механизм ее лечебного действия на па-

теазой А [17]. Блокирование этого фермента под

циентов с COVID-19 через пероксинитрит

действием этих комплексов обнаруживалось как

представляется маловероятным.

на изолированном белке, так и в опытах на куль-

туре клеток миокарда, инфицированных вирусом

Во-вторых, при высоком (атмосферном) со-

держании кислорода в дыхательных путях и лег-

Coxsackie B [17]. В обоих случаях блокада была

ких NO мог окисляться до двуокиси азота (NO₂),

обусловлена обратимым S-нитрозированием од-

связывающейся с NO с образованием триоксида

ной из тиоловых групп протеазы А. Эта транс-

азота (N₂O₃), способного как донора катиона

формация в опытах на животных приводила к

значительному ослаблению их инфекции указан-

нитрозония (NO⁺) S-нитрозировать разнообраз-

ным вирусом [18].

ные тиолсодержащие белки, в том числе необхо-

димые для реализации ковидной инфекции,

Обнаруженное S-нитрозирование протеазы А

например, протеазы хозяина и вируса. Однако ве-

под действием ДНКЖ с цистеином, очевидно,

роятность проявления S-нитрозирующей актив-

было обусловлено катионами нитрозония, вы-

ности триоксида азота в клетках не могла быть до-

свобождавшимися из ДНКЖ. Аналогичный вы-

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

1260

ПЕЧЁНКИН и др.

вод о механизме цитотоксического действия на

Это усиление было обусловлено способностью

опухолевые клетки Jurkat М-ДНКЖ с тиосульфа-

производных дитиокарбамата перетягивать на се-

том был позднее сделан и в работе группы немец-

бя железо-мононитрозильную (Fe²⁺-NO) группу

ких и российских исследователей [19]. Оказалось,

из железо-динитрозильного фрагмента моно-

что этот эффект не ослаблялся, а даже усиливался

ядерных и биядерных ДНКЖ с образованием

при совместном действии на эти клетки М-

устойчивых биологически неактивных мононит-

ДНКЖ с тиосульфатом и одного из производных

розильных комплексов железа с производными

дитиокарбамата

— N-метил-D.L-глюкаминди-

дитиокарбамата и высвобождением из ДНКЖ ка-

тиокарбамата.

тионов нитрозония [20] (схема 1):

Схема 1. Механизм превращения М- и Б-ДНКЖ с тиолсодержащими лигандами в МНКЖ с производными

дитиокарбамата. Высвобождающиеся при этом катионы нитрозония могут S-нитрозилировать

низкомолекулярные и белковые тиолы, а также тиоловую группу в составе дитиокарбамата. Наверху приводится

зарегистрированный при 77 К сигнал ЭПР со значениями g-фактора g_ = 2.04, g_|| = 2.02 и триплетной

сверхтонкой структурой, характерный для МНКЖ с дитиокарбаматом.

Эти катионы, очевидно, и были ответственны

понента ДНКЖ - слабосвязанного (свободного)

за цитотоксическое действие ДНКЖ с тиосуль-

железа, что могло обеспечить появление в этих

фатом на клетки Jurkat.

тканях значительного количества ДНКЖ. После-

Этот подход, а именно использование комби-

дующий распад этих комплексов, обеспечиваю-

нации биядерных ДНКЖ с глутатионом и произ-

щий аккумуляцию в тканях катионов нитрозо-

водного дитиокарбамата - диэтилдитиокарбама-

ния, подавляющих COVID-19, мог иницииро-

та при последовательной (биядерные ДНКЖ +

ваться анионами супероксида, разрушающими

+ диэтилдитиокарбамат) аэрозольной обработке

ДНКЖ.

растворами этих агентов сирийских хомячков,

инфицированных коронавирусoм SARS-CoV-2,

Этот - третий из приведенных возможных ме-

позволил практически полностью заблокировать

ханизмов антиковидного действия высоких (бо-

эту инфекцию у животных [21].

лее 1000 ppm) доз газообразного NO - представ-

В связи с этим не исключается возможность

ляется сейчас наиболее вероятным. Для доказа-

того, что обнаруженное в нашей работе антико-

тельства этого необходимо только одно

—

видное действие на пациентов высокодозовой

проверить, действительно ли в организме живот-

NO-ингаляции было обусловлено образованием

ных и человека при их высокодозовой NO-инга-

в дыхательных путях и легких этих больных

ляции, в частности в легких, могут возникать

ДНКЖ с тиолсодержащими лигандами. Образо-

ванию этих комплексов могла способствовать ги-

ДНКЖ с тиолсодержащими лигандами.

поксия этих органов, возникающая в них при их

контакте с высоким количеством газообразного

NO, связывание которого с кислородом и приво-

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

дила к гипоксии. Последняя могла повышать в

тканях дыхательных путей и легких уровень ком-

Работа выполнена в инициативном порядке.

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022

ВЫСОКОДОЗОВАЯ ИНГАЛЯЦИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ОКСИДА АЗОТА

1261

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

7. A. B. Shekhter, A. V. Pekshev, A. B. Vagapov, et al., Eur J.

Pharmaceut. Sci., 128, 193 (2019).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

8. A. B. Shekhter, A. V. Pekshev, A. B. Vagapov, et al., Clin.

интересов.

Plasma Med., 19-20, 100101 (2020).

9. Centers for Disease Control and Prevention (CDC), MMWR

Morbid Mortal Wkly Rep. 37, 1 (1988).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

10. В. И. Атрощенко и С. И. Каргин, Технология азотной

кислоты (Госхимиздат, М., 1949).

Процедуры, выполненные в работе с участием

11. J. N. Justice, L. C. Johnson, A. E. DeVan, et al., Aging, 7 (11),

людей, соответствовали этическим стандартам

1004 (2015).

Хельсинской декларации 1964 г. и ее последую-

12. H. U. Rehman, West J. Med., 175, 193 (2001).

щим изменениям. От участников исследования

13. A. V. Butenko, A. B. Shekhter, A. V. Pekshev, et al., Clin.

Plasma Med., 19-20, 100112 (2020).

было получено информированное добровольное

14. Е. В. Печёнкин, А. В. Пекшев и А. Б. Вагапов, заявка на

согласие.

изобретение № 2022113140 от 13.05.2022.

15. А. Ф. Ванин, Динитрозильные комплексы железа с тиол-

содержащими лигандами: физхимия, биология, медицина

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

(Институт компьютерных исследований, Ижевск, 2015).

1. L. J. Ignarro, Br. J. Pharmacol., 177, 3848 (2020).

16. A. F. Vanin, Cell Biochem. Biophys., 77, 279 (2019).

2. А. Ф. Ванин, А. В. Пекшев, А. Б. Вагапов и др., Биофи-

17. C. Badorff, B. Fichtscherer, A. Mulsch, et al., Nitric Oxide

зика, 66, 183 (2021).

Biol. Chem., 6, 305 (2002).

3. S. B. Wiegand, L. Traeger, H. K. Nguyen, et al., Redox Biol.,

18. C. Badorff, B. Fichtscherer, R. E. Rhoads, et al., Circulation,

39, 101826 (2021).

102, 162 (2000).

4. B. Ozdemir and A. Yazici, Med. Hypotheses, 144, 109970

19. A. L. Kleschyov, S. Strand, S. Schmitt, et al., Nitric Oxide

(2020).

Biol. Chem., 40, 1340 (2006).

5. S. B. Wiegand, B. S. Fakhr, R. W. Carroll, et al., Crit. Care

20. A. F. Vanin, V. A. Tronov, and R. R. Borodulin, Cell Bio-

Explor., 2, e0277 (2020).

chem. Biophys., 79, 93 (2021).

6. B. S. Fakhr, S. B. Wiegand, R. Pinciroli, et al., Obstet. Gyne-

21. А. В. Шиповалов, А. Ф. Ванин, О. В. Пьянков и др., Био-

col., 136 (2020).

физика, 67 (5), 1 (2022).

High Dose Inhalation with Gaseous Nitric Oxide Flow in COVID-19 Treatment

E.V. Pechyonkin*, A.V. Kovrizhkin**, A.V. Pekshev***, A.B. Vagapov***,

N.A. Sharapov***, and A.F. Vanin****

*Stavropol State Medical University, ul. Mira 310, Stavropol, 355017 Russia

**City Clinical Hospital №3, ul. Lenina 417, Stavropol, 355029 Russia,

***N.E. Bauman Moscow State Technical University, 2-ya Baumanskaya ul. 5/1, Moscow,105005 Russia

****N.N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, ul. Kosygina 4, Moscow, 119334 Russia

The approach has been proposed and technically realized to manage the COVID-19 patients treated with high

f low oxygen therapy, a method of high-dose inhaled gaseous nitric oxide for the treatment of spontaneously

breathing patient. The results obtained demonstrate high efficiency of the new method. This paper provides

a discussion of a possible mechanism of the inhibiting effect of high-doses inhaled nitric oxide on the repli-

cation of SARS-Cov-2, leading to the formation of dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands in

the respiratory system and lungs of patients with COVID-19. These complexes as NO and nitrosonium cation

donors exert cytotoxic effects on SARS-Cov-2.

Keywords: nitric oxide, inhalation, dinitrosyl iron complexes, COVID-19, SARS-CoV-2, PLASON

БИОФИЗИКА том 67

№ 6

2022