丙酮酸鈉林格氏液體外孵育對(duì)CPB患者血液流變學(xué)的影響

陳文博，周方強(qiáng)，黃 欽，何明海，周佳麗，羅玉涵，唐金清，芶大明

(1.遵義醫(yī)學(xué)院 麻醉學(xué)系,貴州 遵義 563099；2.美國芝加哥費(fèi)森尤斯透析中心，芝加哥 60102，美國)

體外循環(huán)(Cardiopulmonary bypass,CPB)是心內(nèi)直視手術(shù)的必備技術(shù)，但CPB轉(zhuǎn)機(jī)過程中的各種因素均可能導(dǎo)致紅細(xì)胞損傷。紅細(xì)胞是血液中主要有形成分，臨床上常以血液流變指標(biāo)的變化情況反映紅細(xì)胞的變化情況。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)丙酮酸鹽(Pyruvate)具有改善糖代謝和提供能量代謝底物，抗氧化應(yīng)激，抗炎，糾正細(xì)胞內(nèi)酸中毒，從而提高細(xì)胞缺氧耐受性 (Hypoxia tolerance), 改善組織、細(xì)胞的氧合功能等多方面作用[1-4]。從理論上推測，丙酮酸鈉林格氏液有可能對(duì)體外循環(huán)轉(zhuǎn)機(jī)中損傷的紅細(xì)胞有保護(hù)作用，因而丙酮酸鈉林格氏液體外孵育有可能對(duì)CPB患者血液流變學(xué)有積極作用。本研究觀察丙酮酸鈉林格氏液體外孵育CPB患者血液后對(duì)血液流變學(xué)的影響，從而為臨床血液保護(hù)探尋新的方法。

1 材料與方法

1.1 溶液的配制 丙酮酸鈉林格氏液：取丙酮酸鈉0.31 g，NaCl6.0 g，KCl0.3 g，CaCl20.2 g及用注射用水加到1 000 mL，未用完當(dāng)天棄掉。乳酸鈉林格氏液：取乳酸鈉0.31 g，NaCl6.0 g，KCl0.3 g，CaCl20.2 g及用注射用水加到1 000 mL，未用完當(dāng)天棄掉。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 病例資料 本研究經(jīng)遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)同意，并獲得病人及其家屬知情同意并簽訂知情同意書，2013年3～9月在遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院因心臟瓣膜病變擇期在CPB直視下行單瓣膜置換術(shù)的13例成年患者。

1.2.2 病例納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：心臟手術(shù)的單瓣膜置換 (二尖瓣、主動(dòng)脈瓣) 患者，年齡18～65歲；ASA分級(jí)Ⅱ～Ⅲ；心功能分級(jí)Ⅱ～Ⅲ；凝血功能、肝腎功能均在正常范圍內(nèi)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：急癥手術(shù)；臨床明確診斷的嚴(yán)重的血液系統(tǒng)疾?。慌R床明確診斷的血紅蛋白攜氧能力缺陷；同時(shí)伴有良惡性腫瘤；同時(shí)伴有全身免疫系統(tǒng)疾病患者；術(shù)前兩周使用過影響凝血功能類藥物的患者。

1.2.3 患者分別在CPB轉(zhuǎn)機(jī)前(T1)經(jīng)橈動(dòng)脈采血3 mL；轉(zhuǎn)機(jī)10 min(T2)、60 min (T3)、停機(jī)60 min (T4)各采血21 mL。①患者分別在T1時(shí)點(diǎn)采血3 mL，測血液流變學(xué)指標(biāo)(基礎(chǔ)值)。②患者分別在轉(zhuǎn)機(jī)10 min(T2)、60 min (T3)和停機(jī)60 min (T4)各采血21 mL，各時(shí)點(diǎn)取標(biāo)本3 mL，測血液流變學(xué)指標(biāo)(基礎(chǔ)值)，T2、T3和T4各時(shí)點(diǎn)剩余血樣18 mL均分成6份 (每份3 mL)，隨機(jī)分為對(duì)照組 (C組)、丙酮酸鈉林格氏液組 (P組) 和乳酸鈉林格氏液組 (L組)，每組兩份。C組各時(shí)點(diǎn)的兩樣本各加入生理鹽水1 mL后，在37℃下，一份孵育30 min，另一份孵育60 min后檢測血液流變學(xué)指標(biāo)；P組和L組各時(shí)點(diǎn)的兩份樣本分別加入丙酮酸鈉林格氏液1 mL、乳酸鈉林格氏液1 mL后，余處理同C組。采用LH-75全自動(dòng)五分類血細(xì)胞分析儀(Beckman Coulter公司，美國)測定紅細(xì)胞壓積(Hct)，采用EHK-40紅細(xì)胞沉降壓積儀(百康立科技有限公司)檢測血沉，Hct和血沉的數(shù)據(jù)輸入South-990全自動(dòng)血液粘度動(dòng)態(tài)分析儀(重慶南方數(shù)控設(shè)備有限責(zé)任公司)檢測血液流變學(xué)指標(biāo)。為避免血液稀釋對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，所測數(shù)據(jù)均用校正值=測定值×CPB前HCT/測定值HCT予以校正。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 本研究自2013年1～9月，在遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院行擇期手術(shù)的患者中隨機(jī)選擇13例符合入選標(biāo)準(zhǔn)者。13例病例一般資料(見表1)。

項(xiàng)目數(shù)值年齡 (歲)性別 (男/女)主動(dòng)脈置換 (例)二尖瓣置換 (例)CPB時(shí)間 (min)主動(dòng)脈阻斷時(shí)間 (min)ASA分級(jí)Ⅱ/Ⅲ級(jí) (例)心功能分級(jí)Ⅱ/Ⅲ級(jí) (例)心功能分級(jí)Ⅱ級(jí)～Ⅲ級(jí) (例)50.40±3.255/849100.00±24.9564.53±17.116/72/92

2.2 血液流變學(xué)指標(biāo)

2.2.1 CPB轉(zhuǎn)機(jī)過程對(duì)患者血液流變學(xué)指標(biāo)的影響情況 CPB轉(zhuǎn)機(jī)后全血高切還原粘度( BHRV )、全血低切還原粘度( BLRV )、紅細(xì)胞聚集指數(shù)( EAI )、紅細(xì)胞剛性指數(shù)( ERI )、紅細(xì)胞變形指數(shù)( EDI )與T1比較，各個(gè)指標(biāo)基礎(chǔ)值分別在T2、T3時(shí)點(diǎn)明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)；其余血液流變學(xué)指標(biāo)基礎(chǔ)值比較均無明顯差異(P> 0.05，見表2)。

項(xiàng)目T1T2T3T4BHV (200 /s,mPa)3.70±0.394.21±0.353.98±0.253.69±0.14BMV (30 /s,mPa)4.44±0.534.95±0.414.60±0.314.30±0.17BLV (1/ s,mPa))9.22±1.3011.31±2.068.56±0.828.20±0.41全血高切相對(duì)粘度2.10±0.373.18±0.363.17±0.213.14±0.13全血低切相對(duì)粘度5.49±0.978.06±0.757.48±0.736.97±0.36BHRV (10 / s)11.10±0.3923.42±2.89▲19.46±2.4616.17±0.75BLRV (1/ s)15.30±2.6831.43±3.94▲21.88±3.1021.40±0.94PV (mPa, s)1.89±3.561.70±0.581.64±1.301.48±0.36EAI2.43±0.793.04±0.213.91±0.18▲2.78±0.85 EET(s)12.93±1.3514.11±0.6913.93±0.8712.94±0.50ERI5.11±2.969.30±1.79▲8.97±2.78 ▲7.19±0.91EDI0.81±0.362.34±1.02▲1.79±0.37▲1.47±0.13

轉(zhuǎn)機(jī)后各時(shí)點(diǎn)(T2,T3,T4)與轉(zhuǎn)機(jī)前(T1)比較：▲P<0.05, ▲▲P<0.01。

2.2.2 CPB轉(zhuǎn)機(jī)后各時(shí)點(diǎn)3組液體孵育后血液流變學(xué)指標(biāo)的變化情況 ①BHRV：T2時(shí)點(diǎn)，P組孵育30 min后BHRV明顯低于基礎(chǔ)值，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)。②紅細(xì)胞聚集指數(shù)( EAI )： T3時(shí)點(diǎn)，P組孵育30 min后EAI顯著比基礎(chǔ)值降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。③紅細(xì)胞電泳時(shí)間(EET)：T2時(shí)點(diǎn)，P組孵育30 min后EET顯著比基礎(chǔ)值降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。④紅細(xì)胞剛性指數(shù)(ERI)：T2時(shí)點(diǎn)，與T2時(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)值比較，P組孵育30 min后ERI明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，P組孵育30 min、60min后，ERI明顯低于孵育同時(shí)間的C組和L組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。⑤紅細(xì)胞變形指數(shù)(EDI)：T2、T3時(shí)點(diǎn)，孵育30 min后，P組EDI值明顯低于C、L組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。⑥其余血液流變學(xué)指標(biāo)孵育前后均無明顯變化(P>0.05,見表3～7)。

組別T2基礎(chǔ)值30 min60 min T3基礎(chǔ)值30 min60 minT4基礎(chǔ)值30 min60 minP組23.42±2.8912.76±1.251▲■15.30±2.11▲ ■19.46±2.4615.53±2.8917.83±2.1016.17±0.7514.82±1.2614.28±0.94L組23.42±2.8918.35±1.5919.30±2.0719.46±2.4619.53±2.2218.34±2.4016.17±0.7514.44±1.7614.75±1.78C組23.42±2.8918.34±1.9623.83±2.3419.46±2.4619.30±2.8118.51±2.7716.17±0.7513.09±0.4914.87±0.95

組內(nèi) T2、T3、T4時(shí)點(diǎn)各組孵育后與基礎(chǔ)值比較：▲P < 0.05，▲▲P < 0.01；同時(shí)點(diǎn)P組與R組和C組比較：■P<0.05，■■P<0.01。

組別T2基礎(chǔ)值30 min60 min T3基礎(chǔ)值30 min60 minT4基礎(chǔ)值30 min60 minP組3.04±0.213.09±0.213.33±0.233.90±0.182.81±0.14▲ 3.31±0.202.78±0.852.94±0.102.89±0.11L組3.04±0.213.33±0.153.43±0.173.91±0.183.46±0.253.38±0.102.78±0.853.00±0.193.03±0.13C組3.04±0.213.49±0.173.61±0.153.91±0.183.46±0.213.45±0.232.78±0.852.81±0.652.73±0.18

T2、T3、T4時(shí)點(diǎn)各組孵育后與基礎(chǔ)值比較：▲P< 0.05，▲▲P<0.01。

組別T2基礎(chǔ)值30 min60 min T3基礎(chǔ)值30 min60 minT4基礎(chǔ)值30 min60 minP組14.11±0.6911.67±0.43■12.47±0.0613.93±0.879.84±0.58▲■12.38±0.5812.94±0.5110.24±0.4411.04±0.40L組14.11±0.6913.43±0.5613.74±0.5213.93±0.8713.51±0.6013.73±0.5412.94±0.5111.86±0.3912.31±0.43C組14.11±0.6913.75±0.5813.91±0.5713.93±0.8713.85±0.6013.73±0.5812.94±0.5112.06±0.3511.85±0.44

T2、T3、T4時(shí)點(diǎn)各組孵育后與基礎(chǔ)值比較：▲P<0.05，▲▲P< 0.01;同時(shí)點(diǎn)P組與R組和C組比較：■P<0.05，■■P<0.01。

組別T2基礎(chǔ)值30 min60 min T3基礎(chǔ)值30 min60 minT4基礎(chǔ)值30 min60 minP組2.34±1.021.49±0.25▲# 2.33±0.821.79±0.731.23±0.47▲#1.73±0.25 1.47±0.13 1.52±0.381.74±0.42L組2.34±1.022.78±0.86 2.60±0.391.79±0.732.52±0.47 2.46±0.401.47±0.131.93±0.781.89±0.52C組2.34±1.022.59±0.61 2.72±0.421.79±0.73 2.24±0.94 2.29±0.801.47±0.13 1.96±0.671.87±0.24

T2、T3、T4時(shí)點(diǎn)各組孵育后與基礎(chǔ)值比較：▲P<0.05，▲▲P<0.01；同時(shí)點(diǎn)P組與L和C組組間比較：#P<0.05,##P<0.01。

組別T2基礎(chǔ)值30 min60 min T3基礎(chǔ)值30 min60 minT4基礎(chǔ)值30 min60 minP組9.30±1.795.87±1.25▲#7.47±2.28▲# 8.97±2.785.85±1.287.04±1.487.91±0.916.59±0.897.13±0.57L組9.30±1.799.47±1.8310.79±1.33 8.97±2.789.82±2.439.58±2.647.91±0.917.90±0.938.35±1.21C組9.30±1.799.34±2.6011.10±1.878.97±2.789.72±2.169.49±3.737.91±0.917.96±1.117.56±1.25

T2、T3、T4時(shí)點(diǎn)各組孵育后與基礎(chǔ)值比較：▲P<0.05，▲▲P< 0.01；同時(shí)點(diǎn)P組與L和C組組間比較：#P<0.05,##P<0.01。

3 討論

3.1 CPB轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)血液流變學(xué)的影響 血液流變學(xué)是研究血液及其成分的流動(dòng)性和變形性規(guī)律的科學(xué)[5]。 由于紅細(xì)胞占據(jù)血液有形成分的95%以上，所以紅細(xì)胞功能狀態(tài)與血液流變學(xué)指標(biāo)的變化密切相關(guān)。本研究顯示，CPB轉(zhuǎn)機(jī)10 min，BHRV，BLRV，ERI和EDI與轉(zhuǎn)機(jī)前比較顯著增高(P<0.05)，說明CPB確能增加紅細(xì)胞的粘度，降低紅細(xì)胞的變形功能[6]；目前認(rèn)為CPB導(dǎo)致增加紅細(xì)胞的粘度，降低紅細(xì)胞的變形功能可能因素有：①CPB轉(zhuǎn)機(jī)后血液與非生物人工材料表面相接觸、溫度的驟變、酸中毒、血流動(dòng)力學(xué)的急劇改變、血液的異常稀釋、血液中各種成分和多種酶系統(tǒng)被激活，誘導(dǎo)激發(fā)一系列炎性反應(yīng)損傷紅細(xì)胞和組織[7]；②CPB轉(zhuǎn)機(jī)可引起紅細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增強(qiáng),膜流動(dòng)性降低，使紅細(xì)胞剛性增高、變形能力下降[8-9]；③CPB轉(zhuǎn)機(jī)中能量的代謝異常，紅細(xì)胞膜中ATP減少會(huì)導(dǎo)致Ca2+的增加，當(dāng)能量耗竭時(shí)，Ca2+-ATP酶和Na+-K+-ATP酶因ATP缺乏而被抑制，同時(shí)Na+-Ca2+交換減少甚至出現(xiàn)逆向交換，細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載[ 10-11 ]，從而導(dǎo)致紅細(xì)胞膜變硬，變形性降低。CPB停機(jī)60 min血液流變學(xué)指標(biāo)比CPB轉(zhuǎn)機(jī)10 min和CPB轉(zhuǎn)機(jī)60 min有改善，但與轉(zhuǎn)機(jī)前比較仍未完全恢復(fù)，可能與停機(jī)60 min后，機(jī)器損傷減少，血液剪切力恢復(fù)到正常的生理狀態(tài)有關(guān)。

綜上所述，CPB轉(zhuǎn)機(jī)對(duì)血液流變學(xué)有不良影響，丙酮酸鈉林格氏液體外孵育CPB患者血液后，對(duì)血液流變學(xué)有改善作用，而乳酸鈉林格氏液體外孵育血液無此效應(yīng)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 譚洪婧,芶大明,周方強(qiáng).丙酮酸鹽對(duì)紅細(xì)胞的影響機(jī)制及在體外循環(huán)中的應(yīng)用前景[J].國際麻醉學(xué)與復(fù)蘇雜志,2011,32(3):347-350.

[2] 芶大明,譚洪婧,周方強(qiáng),等.丙酮酸鈉對(duì)犬血在體外循環(huán)機(jī)內(nèi)循環(huán)時(shí)紅細(xì)胞能量代謝的影響[J].中華麻醉學(xué)雜志,2012,32(2):152-153.

[3] Gou D, Tan H, Cai H，et al. Pyruvate effects on red blood cells during in vitro cardiopulmonary bypass with dog's blood[J].Artificial Organs，2012,36(11): 988-991.

[4] 韓曉春,胡森,劉先奇,等.丙酮酸鈉液對(duì)燙傷休克大鼠腎血管通透性的影響[J].中國醫(yī)學(xué)工程,2011,19(4):4-6.

[5] 秦任甲.臨床血液流變學(xué)[M].北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2003:4-6.

[6] 石英,陶國才,汪玉林,等.復(fù)方電解質(zhì)注射液對(duì)回收紅細(xì)胞膜Na+-K+-ATP酶活性和血液流變學(xué)的影響[J].臨床麻醉學(xué)雜志,2012,28(9):888-890.

[7] Berg K, Langaas M, Ericsson M, et al. Acetylsalicylic acid treatment until surgery reduces oxidative stress and inflammation in patients undergoing coronary artery bypass grafting [J].European Journal Cardio-Thoracic Surgery,2013,43(6): 1154-1163.

[8] Ochoa J J，Vilchez M J, Ibanez S, et al.Oxidative stress is evident in erythrocytes as well as plasma in patients undergoing heart surgery involving cardiopulmonary bypass [J].Free Radical Res,2003,37(1): 11-17.

[9] Ochoa J J, Vilchez M J, Palacios M A, et al. Melatonin protects against lipid peroxidation and membrane rigidity in erythrocytes from patients undergoing cardiopulmonary bypass surgery [J].J Pineal Res,2003,35(2):104-108.

[10] Nicolay J P, Schneider J, Niemoeller O M, et al.Stimulation of suicidal erythrocyte death by methylglyoxal [J].Cell Physiol Biochem,2006,18(4-5): 223-232.

[11] Barvitenko N N, Adragna N C, Weber R E. Erythrocyte Signal transduction pathways, their oxygenation dependence and functional significance [J].Cell Physiol Biochem,2005,15(1-4):1-18.

[12] Knott E M, Sun J, Lei Y, et al. Pyruvate mitigates oxidative stress during reperfusion of cardioplegia-arrested myocardium [J].Ann Thorac Surg,2006,81(3): 928-934.

[13] Zhou F Q. Pyruvate in the correction of intracellular acidosis: a metabolic basis as a novel superior buffer [J].Am J Nephrol,2005,25(1):55-63.

[14] Nyengaard J R, Ido Y，Kilo C , et al. Interactions between hyperglycemia and hypoxia: implications for diabetic retinopathy [J].Diabetes,2004,53(2):2931-2938.