N-乙酰半胱氨酸對冠狀動脈旁路移植術(shù)后早期再灌注損傷的影響*

王涵 馮艷 伍志超 袁衛(wèi)國 劉仕強(qiáng) 王永杰

(南充市中心醫(yī)院1.麻醉科；2.心胸外科，四川 南充 637000)

隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步和人口預(yù)期壽命的提高，冠狀動脈疾病 (Coronary artery disease,CAD)發(fā)病率逐年攀升[1]。據(jù)統(tǒng)計，美國每年大約有40萬例冠狀動脈旁路移植術(shù)(coronary artery bypass grafting,CABG)患者，我國每年大約有4萬例，且以每年10%的速度遞增[2]。CABG期間心肌必然經(jīng)歷缺血再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)。在大多數(shù)情況下，I/R可以幫助器官和組織自我修復(fù)。然而有時I/R也可能對其造成損害，對恢復(fù)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，這種現(xiàn)象稱為缺血再灌注損傷[3]。在體外循環(huán)中，由于心肌自由基清除功能受到破壞，導(dǎo)致心肌活性氧含量過度升高，使心肌對氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)高度敏感進(jìn)而引起I/R損傷[4]。CABG相關(guān)的心肌I/R和隨后的I/R損傷可能對患者預(yù)后產(chǎn)生諸多不利影響[5]。N-乙酰半胱氨酸(NAC)是谷胱甘肽的前體，能通過多種相關(guān)機(jī)制調(diào)控氧化穩(wěn)態(tài)、神經(jīng)元傳遞和炎癥反應(yīng)。動物實驗已證明NAC可以減輕氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，對心肌I/R損傷有潛在的保護(hù)作用[6-7]。但目前對NAC的臨床研究結(jié)果尚缺乏一致性：Shafiei 等[8]研究發(fā)現(xiàn)NAC能減輕CABG相關(guān)的心臟損傷和氧化應(yīng)激；而El-Hamamsy 等[9]研究表明使用NAC的CABG患者并未降低心肌損傷相關(guān)指標(biāo)。最新的研究[10]表明對于急性心肌梗死患者，靜脈注射NAC能安全有效地減少心肌梗死面積。為研究NAC能否通過減輕氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)減輕心肌再灌注損傷，我們觀察了術(shù)前應(yīng)用NAC對CABG患者術(shù)后早期再灌注損傷的影響，以便為臨床安全、有效用藥提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究經(jīng)南充市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(2016年審068號)，患者及家屬均簽署知情同意書。選擇2016年1月～2019年12月行CABG的患者90例。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡42～75歲，BMI20～30，ASAⅡ～Ⅲ級，心功能Ⅱ～Ⅲ級，經(jīng)冠狀動脈造影診斷為CAD，多支病變的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：急診手術(shù)，左室射血分?jǐn)?shù)(EF)<40%，合并嚴(yán)重的心臟瓣膜疾病和嚴(yán)重心律失常，一個月內(nèi)有心肌梗死，糖尿病，有內(nèi)分泌、代謝和神經(jīng)系統(tǒng)病史。采用隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為NAC組(N組，n=45)和對照組(C組，n=45)。N組患者術(shù)前5天連續(xù)靜脈給予2400 mg的NAC治療，NAC加入10%葡萄糖注射液250 mL稀釋滴注。C組患者術(shù)前5天連續(xù)靜脈給予等量的10%葡萄糖注射液。

1.2 麻醉方法 患者術(shù)前禁食、禁飲8 h，入手術(shù)室后局麻下左側(cè)橈動脈置入20G穿刺針連續(xù)監(jiān)測動脈血壓，右側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺置入7F的導(dǎo)管輸注醋酸林格氏液5～10 mL/kg/h。麻醉誘導(dǎo)采用靜脈快速順序誘導(dǎo)：咪達(dá)唑侖0.05 mg/kg、依托咪酯0.2 mg/kg、舒芬太尼0.6 μg/kg和順阿曲庫胺0.2 mg/kg。麻醉維持：舒芬太尼(1～2 μg/kg/h)和丙泊酚(2～4 μg/kg/h)持續(xù)泵入，間斷推注順阿曲庫胺維持肌肉松弛。術(shù)中采用間歇正壓通氣(IPPV)，潮氣量為6～8 mL/kg，呼吸頻率為10～12 次/min，吸呼比為1∶2，維持呼氣末二氧化碳分壓(PetCO2)在35～45 mmHg。術(shù)中監(jiān)測包括5導(dǎo)聯(lián)心電圖、橈動脈壓、中心靜脈壓、脈搏血氧飽和度、呼氣末二氧化碳濃度(PetCO2)、腦電雙頻指數(shù)(Bispectral index,BIS)、鼻咽溫度、直腸溫度和尿量。維持BIS在40～60。術(shù)中通過使用血管活性藥物(多巴胺或硝酸甘油)維持患者血流動力學(xué)穩(wěn)定。

1.3 觀察時間 在患者給予NAC或生理鹽水前為T0、手術(shù)結(jié)束時為T1、手術(shù)結(jié)束1小時后為T2、手術(shù)結(jié)束6小時后為T3以及手術(shù)結(jié)束12小時后為T4。

1.4 觀察指標(biāo)和標(biāo)本采集 在以上5個時間點分別抽取橈動脈血后離心(4000轉(zhuǎn)/分)15 min，分離血清。使用Roche Cobas e602全自動電化學(xué)發(fā)光分析儀及其配套的檢測試劑測定cTnT、肌紅蛋白和CK-MB的含量。采用BioVision的K667-100D試劑盒檢測血清乳酸水平，用改進(jìn)的硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS)法測定MDA水平，采用EIA Kit(Enzo Life Sciences International INC) 檢測試劑盒測定TNF-α水平。手術(shù)后所有患者帶氣管導(dǎo)管到重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU)進(jìn)行監(jiān)護(hù)治療，在手術(shù)主管醫(yī)師指導(dǎo)下決定患者氣管導(dǎo)管拔出和轉(zhuǎn)出ICU的時機(jī)。記錄患者術(shù)后機(jī)械通氣時間(手術(shù)結(jié)束到停止機(jī)械通氣的時間)和氣管導(dǎo)管拔出時間(手術(shù)結(jié)束到拔出氣管導(dǎo)管的時間)，ICU停留時間(ICULoS)和住院時間(HLoS)。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者一般資料比較 兩組患者年齡、性別、BMI、病程、心功能分級和體外循環(huán)時間比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

2.2 兩組患者血清cTnI、肌紅蛋白和CK-MB水平比較 兩組患者T0時的血清cTnI、肌紅蛋白和CK-MB水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而在T1至T4時間點比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，且N組患者的血清cTnI，肌紅蛋白和CK-MB顯著低于對照組(P<0.05)，見表2。

表1 兩組患者一般資料比較

表2 兩組患者各時間點血清cTnI，Myo，CK-Mbmass水平比較

2.3 兩組患者血清乳酸、MDA和TNF-α水平比較 兩組患者T0時的血清乳酸和TNF-α水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但在T1至T4時間點比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，且T1至T4時N組患者的血清乳酸和TNF-α水平顯著低于對照組(P<0.05)；T0、T1和T2時兩組患者的血清MDA比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而在T3、T4時比較差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，且N組患者比C組患者降低更明顯(P<0.05)，見表3。

表3 兩組患者各時間點血清cTnI，Myo，CK-Mbmass水平比較

2.4 兩組患者拔管和機(jī)械通氣時間，ICULoS和HLoS比較 兩組患者的氣管拔管和機(jī)械通氣時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義，且N組比C組時間更短(P<0.05)；兩組患者ICULoS和HLoS比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表4。

表4 兩組患者機(jī)械通氣、拔管時間、ICULoS和HLoS比較

3 討論

冠狀動脈疾病(CAD)是世界范圍內(nèi)最常見的死亡原因之一，預(yù)計在未來20年內(nèi)仍將是最常見的死亡原因[11-12]。CABG能改善重癥CAD患者的心肌灌注，緩解患者的癥狀并降低其死亡率[13]。CABG引起氧化應(yīng)激和炎癥通路激活使心肌I/R損傷風(fēng)險增加[14]。在體外循環(huán)期間，細(xì)胞內(nèi)三磷酸腺苷耗盡，次黃嘌呤的降解引發(fā)缺血性損傷[15]。I/R引發(fā)一系列生化反應(yīng)，心肌細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧(ROS)，對細(xì)胞分子(如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA)造成嚴(yán)重?fù)p傷[16]。盡管對心肌I/R損傷的研究取得了許多重大進(jìn)展，但其機(jī)制仍是一個尚未解決的問題[17]。臨床上預(yù)防心肌I/R損傷存在很多困難，首先任何以預(yù)防心肌I/R損傷為導(dǎo)向的治療都必須在心肌再灌注之前進(jìn)行；其次預(yù)防治療的劑量應(yīng)足夠高，以抵消再灌注后快速大量產(chǎn)生的ROS[18]。心肌I/R損傷與無復(fù)流、心肌頓抑、再灌注心律失常等多種并發(fā)癥有關(guān)[19]。如何減輕心肌I/R損傷是心臟外科一直以來的研究熱點。目前調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和炎癥等反應(yīng)被認(rèn)為是降低CABG術(shù)后并發(fā)癥和死亡率的有效方法[20]。

NAC是一種黏液溶解劑，由氨基酸半胱氨酸E與氮連接的乙酰基組成，其巰基具有直接的抗氧化功能，而產(chǎn)生的谷胱甘肽(GSH)有助于提高內(nèi)源性抗氧化能力[21]。GSH是活性巰基的載體，以半胱氨酸殘留物的形式存在，作為各種酶的輔助因子發(fā)揮抗氧化作用。細(xì)胞抗氧化能力的喪失與GSH和/或其前體半胱氨酸的減少有關(guān)[22]。NAC不良反應(yīng)率較低、安全性好，但在臨床上使用較大劑量時可能會引起咳嗆、支氣管痙攣、惡心嘔吐、瘙癢等不良反應(yīng)[23]。為了確保試驗參與者的安全，我們參考了Atkuri等[24]研究的NAC靜脈注射劑量。本研究中所有患者使用NAC后均未發(fā)生不良反應(yīng)，說明術(shù)前靜脈使用NAC是安全可靠的。

血清cTnI、肌紅蛋白和CK-MB對心肌損傷的特異性與靈敏度均比較高，可反應(yīng)心臟損傷的程度[25]。血清乳酸一定程度上可作為反映心肌損傷的指標(biāo)，MDA是評價人體氧化應(yīng)激最常用的指標(biāo)，而TNF-α是炎性標(biāo)志物，一般認(rèn)為氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，加重了心臟的損傷和重構(gòu)[26]。以往的研究[27]表明NAC可以擴(kuò)張血管，防止氧化損傷，提高免疫力，抑制細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的合成。Abe 等[28]研究表明使用大鼠心肌I/R損傷模型，在阻斷前30 min開始輸注NAC(150 mg/kg/h)，持續(xù)2 h，與對照相組比可顯著減少心肌梗塞及減少氧化物導(dǎo)致的GSH水平下降。最近的研究[29]表明NAC可改善心肌細(xì)胞的收縮功能，抗心肌細(xì)胞凋亡，保護(hù)心室重構(gòu)和血管重構(gòu)，提高血清中一氧化氮含量，從而改善血管內(nèi)皮功能。我們觀察到在患者使用NAC后，其心肌損傷標(biāo)志物和炎癥標(biāo)志物與對照組相比降低，進(jìn)一步證實了術(shù)前使用NAC能減輕接受CABG的患者術(shù)后缺血再灌注損傷，其機(jī)制可能是NAC抑制了氧化應(yīng)激，炎癥和細(xì)胞凋亡。與對照組相比，N組患者的氣管導(dǎo)管拔出時間、機(jī)械通氣時間均顯著降低，可能是NAC抗氧化和心肌保護(hù)作用改善了再灌注損傷，降低了患者帶管時間和機(jī)械通氣時間。本研究中，我們觀察到N組患者的血清cTnI，Myo和CK-MB，乳酸和TNF-α水平在T1至T4時間點相比于對照組降低更明顯，而血清MDA在T3和T4時間點也顯著降低，表明術(shù)前使用NAC能顯著降低CABG相關(guān)的心臟損傷以及氧化應(yīng)激和炎癥標(biāo)志物。本研究中心肌損傷以及氧化應(yīng)激和炎癥標(biāo)志物降低與Shafiei 等[8]的研究結(jié)果一致，而與El-Hamamsy等[9]的研究結(jié)果不一致，差異可能是由于NAC劑量不同或不同程度的心臟損傷亦或是患者對干預(yù)反應(yīng)的多變性所致。另一方面，我們的研究結(jié)果顯示N組患者ICU停留時間和總住院時間并未縮短，這一結(jié)果可能是我們心臟外科醫(yī)師參考了其他相關(guān)因素后決定患者的ICU停留時間和住院時間。本研究尚存在一定的局限性：①本研究為單中心研究。②我們的觀察時間為術(shù)后12 h，未能對對術(shù)后心肌I/R損傷進(jìn)行更長時間的研究。需要在后續(xù)進(jìn)一步開展多中心、大樣本量的高質(zhì)量臨床研究。

4 結(jié)論

NAC能用于CABG患者，其術(shù)前使用可減輕患者術(shù)后心肌早期缺血再灌注損傷，具有臨床推廣價值。