环磷腺苷葡胺在体外循环中对心肌的保护作用

【摘要】  目的 通过观察体外循环(extracorporeal circulation,ECC)中使用环磷腺苷葡胺心肌停博液对围术期心肌酶学、病及临床的影响，探讨其在ECC术中的心肌保护作用。方法 选择48例单纯二尖瓣置换手术的患者，随机分为实验组（n=24）和对照组（n=24）。实验组在首次灌注液中加入环磷腺苷葡胺180 mg，对照组沿用4℃的4∶1含血停搏液。分别于ECC前、开放升主动脉后30 min、术后6 h、24 h、48 h共五个时点采集动脉血，检测肌酸激酶同工酶(CKMB)、乳酸脱氢酶(LDH)和心肌肌钙蛋白I(cTnI)。观察围术期临床指标及心肌病理变化。结果 两组患者术后CKMB、LDH和cTnI有显著差异(P<0.05)。临床指标及心肌病理变化均支持实验组优于对照组。结论 在心脏停博液中加入环磷腺苷葡胺可在ECC中起到一定的心肌保护作用。

【关键词】  环磷腺苷葡胺 体外循环 心肌保护

    Abstract: OBJECTIVE   By measurig the changes of myocardial enzyme and pathology to investigate the clinical effect of meglumine adenosine cyclophosphate injection during extracorporeal circulation(ECC)． METHODS  Fourty eight patients scheduled for mitral valve replacement surgery were randomly divided into two groups．Meglumine adenosine cyclophosphate injection (180mg) was added into the prime perfusate during ECC in treated group(n=24) ，but not in control group(n=24)． The changes of myocardial pathology and clinical index were observed.Blood samples were drawn from the artery at the following time points：before ECC，30 min after aortic clamping，6h ，24h and 48h after aortic declamping． Enzyme-linked immunosorbent assays were used to measure the levels of CKMB,LDH and cTnI in plasma．RESULTS  The levels of CKMB,LDH and cTnI in two groups showed significantly difference after ECC(P<0.05). The changes of myocardial pathology and clinical index in treated group surpassed that in control group. CONCLUSION  Meglumine adenosine cyclophosphate injection can protect myoeardium after ECC．

    Key words：  Meglumine adenosine cyclophosphate；Extracorporeal circulation；Myocardial protection

    心脏外科的迅速对心肌保护提出了更高的要求，在成熟心肌保护方面使用含血停搏液得到了大多数学者的认可，在停搏液中加入不同的药物也增加了心肌保护的手段。本研究在心脏含血停搏液中加入环磷腺苷葡胺，通过测定患者围术期血清中肌酸激酶同工酶(CKMB)，乳酸脱氢酶(LDH)和心肌肌钙蛋白I(cTnI)的水平、心肌病理变化以及观察心脏复苏后的循环状况，评价环磷腺苷葡胺在体外循环(extracorporeal circulation,ECC)中的心肌保护作用。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料  2006年8月至2007年5月在本院择期行单纯二尖瓣置换手术的患者共48例，随机分为实验组(n=24)和对照组(n=24)。有下列条件之一者除外：术前心功能Ⅲ级以上需用正性肌力药维持血液动力学稳定；术前左室射血分数低于40％；术前有原发性高血压；肝、肾功能不全；合并冠心病、糖尿病等可能对循环系统造成影响的疾病。

    1.2  麻醉  两组患者均以咪唑安定(0.1 mg／kg)、维库溴铵(0.1 mg/kg)、芬太尼(6～8 μg/kg)和丙泊酚(1～2 mg/kg)快速诱导气管插管，麻醉机机械通气，依据呼气末CO2分压(PETCO2)调整通气量。间断静注芬太尼和维库溴铵并辅助吸入七氟烷维持麻醉。

    1.3  ECC方法  所有患者均采用膜式氧合器(广东东莞科威公司生产)，肝素化剂量400 IU/kg，另在预充液中加入2000 IU肝素。中度血液稀释Hct(0.20～0.30)，灌注流量50～70 ml/(kg·min)，心包内置冰屑局部降温，术中维持鼻咽温在28℃ ～32℃。主动脉根部灌注4℃的4∶1含血停搏液（K+浓度20 mmol/L），首次灌注为20 ml/kg，之后每30 min再次灌注，灌注量为首次剂量的1/2。实验组根据患者体重首次灌注量，在停搏液加入环磷腺苷葡胺（徐州万邦）180 mg，随后的停搏液则与对照组相同。对照组维持停搏液原有成分。转流中维持ACT>480 s；停机后鱼精蛋白中和肝素（100 IU肝素使用1.5 mg鱼精蛋白）。

    1.4  观察围术期临床指标及心肌病理变化  记录ECC时间、主动脉阻断（ACC）时间及心脏自动复跳情况、心血管活性药物的使用情况、ICU机械通气时间。主动脉阻断前5 min和开放升主动脉后10 min分别在右心房靠近上腔静脉插管部位取长宽各3mm心肌，立即放入2.5％戊二醛液中保存并制成心肌病理和电镜标本，进行病理学观察和电镜超微结构观察。检查工作分别由徐州医学院附属连云港病理科和南京军区南京总医院病理科完成，并留存照片。

    1.5  血标本采集及处理  分别于转流前(T1)、开放升主动脉后30 min(T2)、术后6 h(T3)、24 h(T4)、48 h(T5)共五个时点采集患者动脉血3 ml，不加抗凝剂，静置lh后离心3～5 min(3000 r/min)，取其血清1 ml进行测定。使用美国强生公司生产的WITROS干式生化分析仪行CKMB、LDH测定，使用杭州艾康生物技术有限公司试剂（金标法）测定cTnI。测得的数据按以下公式进行血液稀释校正：校正值=(术前Hct×实测值)／采样时Hct。

    1.6  统计学处理  采用SPSS 9.0统计软件进行统计学处理。计量资料用均数±标准差(±s)表示，组内比较用配对t检验，两组间比较采用独立分组t检验，P<0.05示统计学上有显著意义。

    2  结  果

    2.1  一般资料比较  两组患者年龄、体重、性别比、术前心功能分级、ECC时间、ACC时间及机械通气时间无显著性差异，围术期均无死亡及严重并发症发生。见表1。

    2.2  心肌酶学指标  ①LDH在T2、T3、T4及T5较术前显著升高(P<0.01)，以T4最高；组间比较实验组T4时低于对照组(P<0.05)。②CKMB在T2、T3、T4及T5较基础值显著升高(P<0.01)，以T3最高；T2、T3与T4时实验组低于对照组(P<0.05)。③ cTnI在T2、T3、T4及T5较术前显著升高(P<0.05)，T4最高；组间比较实验组T2、T3、T4时低于对照组(P<0.05)。见表2。表1  两组患者一般资料及手术情况对比表2  两组患者不同时间点实验室数据比较 注：与术前比较*P＜0.05,**P＜0.01；与对照组比较 △P <0.05

    2.3  自动复跳率比较  主动脉开放后，实验组自动复跳率明显高于对照组(P<0.01)；术后24 h内心脏正性肌力药物的应用情况主要观察多巴胺的用量。实验组多巴胺术后用量明显低于对照组(P<0.05)。见表3。表3  两组患者多巴胺用量和心脏自动复跳率比较注：与对照组比较，*P＜0.05,**P＜0.01；

    2.4  心肌组织的形态学变化  两组的心肌病理标本均可以见到肌纤维间距因水肿而增宽，心肌细胞内可见轻度的水肿和空泡样变。两组的心肌纤维排列尚整齐，因对照组发生多灶性水肿而略显凌乱。见图1。心肌超微结构变化：两组患者在停跳前心肌超微结构基本正常。心脏复跳之后，对照组的心肌标本可以见到肌原纤维断裂溶解，肌原纤维间可见少量的吞饮空泡和大小不等的吞噬小体形成；线粒体肿胀，部分嵴减少或消失、凝集固缩。实验组的心肌纤维排列尚整齐，也可见部分线粒体肿胀，没有空泡形成。见图2。

    3  讨  论

    绝大部分ECC下心脏直视手术需要暂时阻断心脏冠状动脉循环，心肌遂不可避免产生了缺血再灌注损伤（ischemic-reperfusion injury,IRI）。而钙超载和氧自由基正是产生IRI的两个最重要机制。缺血组织恢复血供后细胞内钙浓度显著升高，而且升高程度与细胞受损程度呈正相关，在此发病机制中起中心作用的正是钙超载，细胞内高水平的钙刺激线粒体钙泵摄钙，一方面增加ATP的消耗，另一方面形成不溶性的磷酸钙，干扰线粒体的氧化磷酸化，使ATP的生成减少。钙浓度升高可激活多种磷酸酶，如激活磷脂酶A2和蛋白激酶C而生成大量花生四烯酸，后者不仅损害细胞膜，而且作为电离剂吸引更多的钙。不仅如此，花生四烯酸还可活化为前列腺素和血栓素，又形成氧自由基的底物,形成恶性循环。细胞内钙增加还可增强钙依赖性蛋白酶活性，加速黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，从而促进氧自由基生成。此外，Na＋/Ca2＋交换异常可引起心律失常，胞浆内高浓度的钙还可引起肌纤维的过度收缩。钙超载和自由基作用是相辅相成的。整个过程可导致以下病理过程：①消耗过多能量增加氧需并加重缺血；②激活磷脂酶，裂解细胞膜；③造成心肌挛缩；④引起心律失常和心肌顿抑［1］。

    环磷酸腺苷（cAMP）是机体内参与物质代谢、调节细胞理化和生物学功能的重要物质，是生命信息传递及具有激素作用的第二信使。它最重要的受体蛋白是蛋白激酶，可以使多种不同底物蛋白质磷酸化，而表现出非常广泛的功能［2-3］。环磷腺苷葡胺是cAMP的衍生物，以葡甲胺为配基增加了cAMP的脂溶性，更易渗透进入细胞内，同时葡甲胺对磷酸二脂酶亦有一定的抑制作用，使之对cAMP的分解降低，从而有效提高了cAMP的浓度。心脏的舒缩作用是在神经、激素和化学信使的精确调节下进行的，cAMP和Ca2+是彼此协调、相互制约的两种信使。心脏收缩时cAMP可有效提高心肌细胞内Ca2+浓度，增加收缩力，心脏舒张时cAMP则提高肌浆网对Ca2+摄取，降低心肌细胞内Ca2+浓度［4］。所以环磷腺苷葡胺可以有效维持心肌细胞内Ca2+浓度正常交替变化，从而在一定程度上减轻钙超载所导致的组织损害。另一方面，cAMP升高使肌凝蛋白磷酸化，扩张冠脉增加其灌注，减少心肌缺血缺氧。cAMP还可使血管平滑肌肌凝蛋白轻链激酶磷酸化，导致血管扩张。所以环磷腺苷葡胺可产生以下药理作用：① 正性肌力作用；② 扩张血管；③ 改善能量代谢，降低心肌耗氧量；④ 抗心律失常；⑤ 在缺血缺氧心肌中稳定溶酶体。环磷腺苷葡胺注射液静脉滴注或静脉推注时10～30 min后起效，l～2h达到血药浓度高峰［5］。本实验中两组患者基本上可以排除冠心病（疑似患者术前即做冠脉造影），所以将环磷腺苷葡胺置入停搏液中直接灌注心肌，药物随着冠脉循环均匀进入心肌细胞内即相当于直接作用于靶器官，更有利于其发挥心肌保护作用。本实验中首次灌注的停搏液中加入环磷腺苷葡胺180mg，即相当于经静脉一次量，至于何种剂量更为合适，尚需进一步研究。

    心肌细胞的常规病和超微结构观察，能直观的反映出缺血再灌注对心肌的损害。两组的心肌组织的形态学变化并没有明显差异。而心肌超微结构显示实验组的超微结构改变则较轻，说明环磷腺苷葡胺在一定程度上可以减轻心肌缺血再灌注损伤。临床资料如心脏自动复跳率和多巴胺用量也支持此观点。

    血清学检查也可用于判断ECC手术后心肌损伤的程度。血清CKMB和LDH等心肌酶学变化与心肌损伤都有一定的相关性［6］，临床上也常用两者来评判心肌损害的程度。近年来对心肌肌钙蛋白cTnT和cTnI作了大量研究，发现上述两者特别是cTnI具有高度的心肌特异性和敏感性［7-8］，cTnI仅存在于正常心肌中，CKMB无法检测到的微小心肌损伤即可引起cTnI浓度的改变，且不受骨骼肌损伤的影响。研究已发现，心肌损伤24h左右即有心肌纤维蛋白降解，早期释放心肌细胞内可溶性cTnI，随后为心肌结构蛋白的降解，心肌损伤后7～36 h，检测cTnI诊断心肌损伤的灵敏度接近100%，高于CKMB／肌酸激酶和LDH1/LDH2。瓣膜置换手术患者术后6 h cTnI的释放量与心肌缺血时间显著相关，而与主动脉阻断时间则呈线性关系，CKMB／肌酸激酶、LDH1/LDH2等无此关系。另一组实验发现电镜下心肌细胞超微结构的改变与血清cTnI浓度显著相关，说明可以用cTnI精确反映心肌损伤情况。

    由于ECC中心肌损伤的病理机制极其复杂，单一药物治疗试图“完全治愈”似乎还不可能。采取多途径、多环节和多靶位的综合治疗措施仍是今后的主要研究方向。

【】
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