不同策略冠状动脉旁路移植术血浆S100β蛋白的变化及意义

                 作者：刘俊堂，李海英 ，何庚戌，王松柏 ，濮仁富 ，周峰

【摘要】  目的 本研究的目的是通过测定血浆S100β的浓度变化监测传统的体外循环下冠状动脉旁路移植术（CCABG）和非体外循环下冠状动脉旁路移植术（OPCABG）过程中脑损伤的情况。方法 选择35例OPCABG和25例CCABG手术患者进行了前瞻性的研究，在不同时间点采集血液标本测定血浆S100β的浓度，评价麻醉及手术的不同时期脑损伤情况。结果 两组血浆S100β在麻醉诱导前处于最低水平，在心脏操作前就显著升高（P<0.05），在关胸前峰值水平最高且CCABG组高于OPCABG组（P<0.05），术后24h两组均明显下降，但均高于基线水平（P<0.05）。结论 研究表明脑损伤可能在心脏操作前即已经发生，提示我们在整个麻醉和心脏手术的全过程中都要注重脑保护。

【关键词】  冠状动脉旁路移植;体外循环;脑损伤;S100β蛋白

　　Abstract: OBJECTIVE   To detect  the brain damage state by observing the changes of the serum S100β protein levels during conventional coronary artery bypass graft (CCABG) and off-pump  coronary artery bypass graft（OPCABG）.METHODS  60 patients, 35 for OPCABG and 25 for CCABG, were studied. Patients' blood samples were taken before anesthesia during operation and postoperation, to measure the lenels of serum S100β protein.RESULTS  Both groups' serum S100β protein levels were the lowest before induction of anesthesia and significantly increased, before heart operating（P<0.05）. CCABG group' peak values was higheer than OPCABG group （P<0.05）.  Both groups' serum S100β protein levels declined significantly in the first postoperative 24 hours, but didn't recover to the levels of before anesthesia (P<0.05).   CONCLUSION  This study has shown that brain damage had occurrenced before manipulation of the heart. These findings may have implications that brain protection should be emphasized during the course of anaesthesia care and cardiac surgery.

　　Key words：  Coronary artery bypass graft;Extracorporeal circulation;Brain damage;S100β protein

　　脑损伤是心脏外科手术的严重并发症之一，尤其在年老患者，而体外循环（extracorporeal circulation，ECC）被认为是导致脑损伤的主要因素之一［1-2］。
   
　　近几年非体外循环冠状动脉旁路移植手术（OPCABG）在许多相继开展。而OPCABG的一个重要优势可能是避免了ECC带来的脑损伤。

　　然而OPCABG相对于传统冠状动脉旁路移植手术（CCABG）是否会减少神经认知功能障碍和中风等脑损伤的发生率仍然不是很清楚［3-6］。
   
　　以往的研究监测了心脏手术后的中风、神经认知缺陷发生率、住院时间和死亡率［1-2］。这些结果没有证明在手术的哪个时期发生脑损伤。S100β是脑的特异性蛋白，而且血浆中S100β蛋白水平不受溶血、低温ECC，肝素、异丙酚等因素的影响，因此血浆S100β水平是反映脑损伤程度的早期指标［7-8］。心脏手术后血浆S100β水平升高与手术后早期和后期的结果以及住院时间相关。血浆S100β水平作为评价脑损伤的重要生化指标，在手术不同时期测定其血浆浓度可以用来评价手术不同时期脑损伤情况。目前大多研究关注的是ECC对脑损伤的影响，而关于ECC开始前的麻醉过程中对脑损伤影响的相关报道很少见。
   
　　本研究的目的是使用敏感的测量方法检测CCABG和OPCABG的不同时期血浆S100β蛋白的浓度来探讨围手术期脑损伤的发生时间，并为进一步加强心脏手术整体过程中的脑保护提供依据。

　　1  资料与方法

　　1.1  临床资料  在2004年10月至2006年8月之间进行冠状动脉搭桥的患者60例，其中CCABG 25例，OPCABG 35例。

　　1.2  麻醉与ECC  麻醉诱导:咪唑安定3～5mg, 依托咪酯0.3 mg/kg，万可松0.1～0.12 μg/kg,芬太尼5～10  μg/kg。麻醉维持：静脉滴注芬太尼20～30μg/kg，吸入异氟烷0.5%～1%至ECC开始时，间隔1～1.5 h追加万可松及芬太尼，根据手术中情况追加安定、氟哌啶。OPCABG在血管吻合过程中使用血管收缩药物维持平均动脉压在60mmHg以上。CCABG使用Stock III型（德国）体外循环机，Safe Maxi膜肺，动脉微栓滤过器（宁波）。中度血液稀释，稀释后红细胞压积（Hct）在0.25～0.30。术中维持肛温在28℃～32℃，灌注压保持在50～80 mmHg之间。ECC过程中采用α稳态，PaO2在250 mmHg。在降温和复温过程中灌注流量维持在1.6～2.4 L/（m2·min）。复温至肛温36℃，循环稳定后停止ECC。

　　1.3  血液标本的采集及检测  分别于麻醉诱导前、心脏操作前、关胸前、术后24 h，经颈内静脉穿刺导管采血各5 ml，在室温放置20 min，然后在10℃下离心（1000rpm/10 min），分离血浆在-20℃低温保存。使用单克隆、双位点免疫发光试剂盒( Sangtec S100β LIA assay)成批测量血浆S-100蛋白水平，测定范围在0.02～20g/L。
   
　　分别记录两组患者手术后苏醒时间、监护室停留时间、住院时间。

　　1.4  统计处理  各组数值均以均数±标准差(±s)表示。采用SPSS10.0软件包进行统计分析处理，包括组内数据采用单因素方差分析，组间数据采用配对t检验。P<0.05为相差显著，P<0.01为相差非常显著。

　　2  结果
   
　　两组患者术前临床资料、糖尿病、高血压、慢性阻塞性肺病等合并症之间无明显差异（P>0.05）。尽管平均射血分数在CCABG组较OPCABG组高，但无统计学差异，见表1。。

   
　　两组血浆S100蛋白水平在麻醉诱导之前水平最低，随之升高，在手术结束时达到峰值，术后24 h时下降，但仍高于基线水平，各时点与麻醉诱导前比较有显著差异（P<0.05）。两组间在麻醉诱导之前、心脏操作前和术后24h比较无明显差异（P>0.05），仅在关胸前CCABG组明显高于OPCABG组（P<0.05）。术后24h血浆S-100 蛋白水平开始下降，但仍均高于麻醉诱导之前的水平，见表2。
   
　　两组的苏醒时间、监护室停留时间、住院时间无明显差异（见表3）。

　　表1  临床资料（略）

　　注：* 两组比较P<0.05， * *两组比较P<0.01

　　表2   血浆S-100蛋白水平（略）

　　注：#组内与麻醉诱导前比较P<0.05；*两组间比较P<0.05
  
　　表3  术后临床资料（略）
　　
　　3  讨论
   
　　众所周知，心脏外科手术后血浆S100β蛋白会明显升高，在ECC结束时处于最高水平，手术后会出现逐渐降低的趋势。在我们的研究中发现血浆S100β水平不仅在手术结束时升高，而且在心脏手术开始之前就已经有所升高。而且无论是CCABG还是OPCABG，在手术后第一天都没有回到基线水平。Blomquist 和同事的研究结论是麻醉之前和ECC之前血浆S100β的水平没有差异，在他们的研究中测定方法敏感性较差，而且样本量较小［9］。Lindberg同样研究了心脏外科手术后血浆S100β蛋白水平的变化，但其研究仅限于小儿心脏外科手术。由于年龄是脑损伤的一个重要危险因素，因此其研究无法与我们的研究进行对比［10］。在我们以前的研究中报告了40例心脏手术由ECC引起的血浆S100β蛋白的变化，并发现麻醉后和ECC开始之前血浆S-100蛋白水平没有明显差异，但其研究对象主要是瓣膜病和先天性心脏病患者，因此本研究也没有很好的对比性［11］。
   
　　Ali及其同事认为麻醉本身并不是引起血浆S100β蛋白水平变化的危险因素［12］。然而亚临床或轻微的脑损伤在心脏手术后早期是很常见的，并且通过磁共振和神经认知障碍测试所证实。在一般的麻醉和外科手术后，认知功能障碍或脑损伤也会在老年人中发生。我们的研究数据表明血浆S100β蛋白水平在心脏手术过程中会出现明显的升高，而且这种升高并不依赖于诸如ECC和主动脉操作等心脏外科的特有操作。由于接受冠状动脉旁路移植手术的大多是高龄患者，而且动脉粥样硬化是一种全身性血管疾病，冠心病患者可能同时伴有脑血管的病变，因此脑损伤可能与麻醉过程中的血压波动等有关，在心脏和主动脉操作之前可能就已经发生，这提示我们应该注意麻醉的实际操作和麻醉过程中血液动力学的稳定。
   
　　术后血浆S-100蛋白的升高与神经认知功能不全、脑损伤的严重程度、以及机械通气的时间以及晚期死亡率相关。在我们的研究中发现在这两组中的血浆S100β蛋白水平在心脏操作开始之前和结束后均升高，并在手术后第一天都没有恢复到基线水平，表明手术后脑损伤的存在。CCABG和OPCABG术后血浆S100β蛋白水平只是在关胸前有显著差异。关于CCABG和OPCABG后脑损伤的研究结果并不一致。血浆S100β蛋白是在脑损伤后释放的一种化学标志物，ECC后血浆S-100蛋白水平升高可能存在多种机制，包括栓塞、全身炎性反应等均是导致脑损伤的重要机制之一。使用离心泵和滚压泵进行ECC对血浆S100β蛋白水平也有不同影响［14］。Ahomen发现手术中不使用ECC同样可以发生脑损伤，可能是由于升主动脉近端吻合过程中病变主动脉斑块脱落等导致脑损伤［13］。尽管在OPCABG患者中没有使用ECC，但两组的升主动脉近端吻合时主动脉的部分阻断是相似的。因此，即使不使用ECC，在升主动脉近端部分阻断亦可引起病变主动脉损伤进而导致脑损伤。OPCABG患者术后血浆S100β蛋白水平同样升高，可能与OPCABG时主动脉和心脏的操作有密切关系。主动脉和心脏的搬动会引起血液循环的不稳定从而导致脑的低灌注，以及升主动脉部分钳夹阻断时引起斑块脱落增加脑栓塞的危险性。
   
　　总之，血浆S100β蛋白水平在麻醉诱导之后和心脏操作开始之前均显著升高。这些结果暗示心脏手术中即使不使用ECC同样可能发生脑损伤。在手术后第一天CCABG组和OPCABG组脑损伤并没有完全解决。在接受心脏外科手术的患者从麻醉诱导时就应该密切注意患者血液动力学的稳定以及加强手术各个阶段的脑保护。

【】
  　　［1］ Selnes OA,Goldsborough MA,Borowicz LM,et al. Neurobehavioural sequelae of cardiopulmonary bypass［J］. Lancet,1999,353(9164):1601-1606.

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　　［12］ Ali MS, Harmer M, Vaughan R. Serum S100 protein as a marker of cerebral damage during cardiac surgery［J］. Br J Anaesth,2000,85（2）:287-298.

　　［13］ Ahonen J, Salmenpera M. Brain injury after adult cardiac surgery［J］. Acta Anaesthesiol Scand,2004,48（1）:4-19.

　　［14］ 訾捷、郭兰敏、范全心,等.离心泵和滚压甭对S100β释放的影响.体外循环杂志,2006,4(4):234-236.