磷酸肌酸鈉不同時(shí)間窗口給藥對(duì)心臟聯(lián)合瓣膜置換術(shù)患者心肌缺血再灌注損傷的影響

張 武，李貽霞，吳麗靈，蒙麗嬋，楊 凱，陳燕萍，王明花，毋朝霞，陳美欣，詹 鋒，霍保善，胡旭東

在二尖瓣和主動(dòng)脈瓣聯(lián)合置換術(shù)中，需要進(jìn)行升主動(dòng)脈阻斷，以保證手術(shù)的實(shí)施，但升主動(dòng)脈的阻斷后會(huì)造成急性心肌缺血，升主動(dòng)脈開(kāi)放后發(fā)生缺血再灌注（ischemia reperfusion，I／R）損傷［1］。目前以高鉀為基礎(chǔ)的心肌灌注停搏液已成為心肌保護(hù)的主要途徑［2］。然而它也不能完全消除心肌I／R損傷［2－3］。特別是對(duì)于主動(dòng)脈瓣合并二尖瓣的心臟聯(lián)合瓣膜置換術(shù)（double valve replacement，DVR）患者，多數(shù)患者病史較長(zhǎng)，由于長(zhǎng)期多個(gè)瓣膜的病理性改變使心臟負(fù)荷增高，導(dǎo)致心肌肥厚、心臟增大、心肌收縮力和能量?jī)?chǔ)備功能及心肌細(xì)胞的代償能力下降，加上聯(lián)合瓣膜置換術(shù)的升主動(dòng)脈阻斷時(shí)間較長(zhǎng)，更需要對(duì)心肌進(jìn)一步保護(hù)［4］。

I／R會(huì)引起心肌細(xì)胞氧代謝紊亂，心肌細(xì)胞缺氧導(dǎo)致ATP急劇減少的同時(shí)伴隨著磷酸肌酸（creatine phosphate，CP）水平的下降［4－5］。另有研究證實(shí)，CP缺乏使心肌對(duì)I／R損傷的敏感性顯著增加［5－6］。CP是心臟主要的能量?jī)?chǔ)備化合物，它可將高能磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，從而維持細(xì)胞正常的能量代謝［3，7］，采用磷酸肌酸鈉注射液（creatine phosphate sodium for injection，CPSI）預(yù)先給藥和心臟停搏液中加入CPSI均可減輕心臟瓣膜置換術(shù)患者心肌I／R損傷［8－10］。本團(tuán)隊(duì)的前期研究發(fā)現(xiàn)，在心臟復(fù)跳后至術(shù)后5 d持續(xù)靜脈注射CPSI，可以治療已經(jīng)發(fā)生的心肌I／R損傷，證實(shí)了CPSI后處理的作用［10］。但關(guān)于CPSI預(yù)處理、術(shù)中停搏處理和后處理對(duì)瓣膜聯(lián)合置換術(shù)的心肌I／R損傷的比較研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究旨在比較CPSI預(yù)處理、圍處理和后處理對(duì)二尖瓣和主動(dòng)脈瓣聯(lián)合置換術(shù)患者心肌I／R損傷的影響，探討在心肺轉(zhuǎn)流（cardiopulmonary bypass，CPB）心臟冷停跳術(shù)中CPSI預(yù)處理、加入停搏液處理和主動(dòng)脈開(kāi)放后處理的不同作用和對(duì)臨床過(guò)程的影響。

1 資料與方法

1.1一般資料和分組 60例心臟聯(lián)合瓣膜置換術(shù)患者中，男27例，女33例，年齡29～72歲，體重43～71 kg。X線(xiàn)胸片或CT片心胸比0．68～0．93，均有不同程度的肺瘀血，美國(guó)心臟協(xié)會(huì)心功能分級(jí)Ⅲ級(jí)45例，Ⅳ級(jí)15例。左室舒張末期直徑（left ventricular end diastolic diameter，LVEDD）＜70 mm者31例，70～80 mm者23例，＞80 mm者6例，平均（67．3±9．7）mm；左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）≥50%39例，30%～49%14例，＜30%6例；合并心房纖顫21例；肺動(dòng)脈平均壓＞40 mmHg者16例，＞70 mmHg 7例；左房有附壁血栓者7例。按不同的給藥時(shí)機(jī)隨機(jī)分為預(yù)處理組、停搏處理組和后處理組，每組各20例。見(jiàn)表1。

表1 三組患者一般情況及臨床觀察結(jié)果的比較（n＝20）

1.2麻醉和CPB建立 局麻下橈動(dòng)脈、頸內(nèi)靜脈穿刺置管，監(jiān)測(cè)MAP、CVP、ECG以及脈搏氧飽和度（SpO2）等指標(biāo)。靜脈注射丙泊酚1 mg／kg、芬太尼5 μg／kg、維庫(kù)溴胺0．1 mg／kg麻醉誘導(dǎo)，氣管插管行機(jī)械通氣，間斷推注芬太尼和吸入1%～2%七氟烷維持麻醉。采用StockertⅢ型人工心肺機(jī)，應(yīng)用膜式氧合器，CPB中鼻咽溫降至33～35℃。切開(kāi)冠脈直接灌注10～15℃4∶1（血∶晶體）高鉀（20 mmol／L）冷血停搏液，首次灌流量20 ml／kg，間隔30 min重復(fù)灌注半量，并用冰屑放置心臟表面。開(kāi)放前使用利多卡因100～200 mg、硫酸鎂1 g，開(kāi)放升主動(dòng)脈后，使用多巴胺5～10μg／（kg·min）、硝酸甘油3～5 μg／（kg·min）以及腎上腺素0．05～0．1μg／（kg·min）維持平均動(dòng)脈壓70 mm Hg以上。根據(jù)循環(huán)功能確定CPB輔助時(shí)間，患者循環(huán)功能穩(wěn)定、血?dú)夥治稣?、鼻咽?7℃時(shí)脫離心肺機(jī)。術(shù)后在ICU予以呼吸機(jī)支持治療，根據(jù)患者血流動(dòng)力學(xué)等情況應(yīng)用多巴胺和腎上腺素進(jìn)行循環(huán)支持。

1.3干預(yù)措施 預(yù)處理組采用轉(zhuǎn)機(jī)前靜脈注射CPSI（里爾通，意大利）2 g（用100 ml生理鹽水溶解）；停搏處理組每500 ml停搏液中加入CPSI 1 g，共用2 g；后處理組在主動(dòng)脈開(kāi)放后即刻機(jī)器內(nèi)注入CPSI 1 g，并于術(shù)畢前再靜脈注射1 g。

1.4臨床觀察 觀察和記錄三組患者CPB時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、CPB輔助時(shí)間、停搏液灌注量、心臟自動(dòng)復(fù)跳情況、術(shù)后多巴胺和腎上腺素的使用情況、術(shù)后呼吸機(jī)支持時(shí)間、ICU停留時(shí)間、住院時(shí)間和30 d死亡例數(shù)。

1.5標(biāo)本采集和測(cè)定 分別于術(shù)前、術(shù)后1 d和2 d采集患者頸內(nèi)靜脈血，采用熒光免疫分析儀（Triage MeterPro，USA）檢測(cè)腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）、心肌肌鈣蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）和肌酸激酶同工酶（creatine kinase isoenzyme，CKMB）水平。

1.6統(tǒng)計(jì)分析 應(yīng)用SPSS 23．0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用成組t檢驗(yàn)；重復(fù)測(cè)量的計(jì)量資料，組內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的比較采用重復(fù)測(cè)量的方差分析，同一時(shí)間點(diǎn)組間比較采用成組t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)；等級(jí)資料的比較采用秩和檢驗(yàn)（Z檢驗(yàn)），P＜0．05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1三組患者一般情況及臨床觀察情況 三組患者在年齡、性別、體重以及術(shù)前心胸比、心功能分級(jí)、心房纖顫、左室射血分?jǐn)?shù)、肺動(dòng)脈壓力和手術(shù)方式、CPB時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、CPB輔助時(shí)間、停搏液灌注量、心臟自動(dòng)復(fù)跳情況無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0．05）；后處理組術(shù)后24 h使用腎上腺素的例數(shù)、呼吸支持時(shí)間，ICU停留時(shí)間、住院時(shí)間均少于預(yù)處理組和停搏處理組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。預(yù)處理組有1例術(shù)后20 d發(fā)生心跳驟停死亡，本例心胸比為0．92，其他兩組無(wú)死亡病例（P＞0．05）。見(jiàn)表1。

2.3三組CKMB、cTnI和BNP水平比較 后處理組在術(shù)畢、術(shù)后1 d和2 d的CKMB、cTnI和BNP水平明顯低于預(yù)處理組和停搏處理組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）；預(yù)處理組和停搏處理組在術(shù)后各時(shí)點(diǎn)的CKMB、cTnI和BNP的水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0．05）。見(jiàn)表2。

表2 三組患者CKMB、cTnI和BNP水平比較（n＝20，±s）

表2 三組患者CKMB、cTnI和BNP水平比較（n＝20，±s）

注：CKMB：肌酸激酶同功酶；cTnI：心肌肌鈣蛋白I；BNP腦鈉肽；a與預(yù)處理組比較P＜0．05；b與停搏處理組比較P＜0．05；c與術(shù)前比較P＜0．05

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3 討 論

本研究證實(shí)于淺低溫CPB心臟冷停跳下行DVR術(shù)患者，采用CPSI后處理較預(yù)處理和停搏處理，可以更有效的減輕心肌I／R損傷，改善臨床過(guò)程。DVR手術(shù)的手術(shù)操作多、轉(zhuǎn)機(jī)時(shí)間和升主動(dòng)脈阻斷時(shí)間長(zhǎng)，這對(duì)心肌的損傷是巨大的［11］。本研究顯示，無(wú)論是預(yù)處理組、停搏處理組和后處理組，即使應(yīng)用了CPSI，其術(shù)后的心肌損傷指標(biāo)CKMB和cTnI的水平在術(shù)后即刻、術(shù)后1 d和2 d均成倍的增加，反應(yīng)心肌收縮功能的BNP水平也明顯增加，與以前的報(bào)道一致［12］。

CP是細(xì)胞內(nèi)能量運(yùn)輸和儲(chǔ)備系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，它將細(xì)胞需要能量從能量生產(chǎn)場(chǎng)所輸送到能量利用場(chǎng)所，以滿(mǎn)足心臟的高能量需求，特別是ATP的磷酰鍵的能量可用于支持心肌的收縮功能［13－14］。研究發(fā)現(xiàn)，在慢性心力衰竭和急性心肌梗死缺血時(shí)，能量運(yùn)輸系統(tǒng)的組成部分如ATP、ADP、AMP和CP的含量逐漸減少，其活性降低［15］。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)ATP缺乏時(shí)，CP將高能磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，從而發(fā)揮重要的能量緩沖作用，為細(xì)胞的代謝提供必需的底物，保護(hù)線(xiàn)粒體的功能［16］。因此，許多實(shí)驗(yàn)和臨床研究均證實(shí)，對(duì)CPB下行心內(nèi)直視手術(shù)的先天性心臟病嬰幼兒［17］、瓣膜疾?。?－10］以及冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后患者［18］，CPSI可以明顯減輕由于升主動(dòng)脈阻斷等因素導(dǎo)致的心肌損傷，具有一定的心肌保護(hù)作用。

盡管在局部心肌缺血和全心I／R損傷的動(dòng)物模型上已經(jīng)證實(shí)，心肌缺血預(yù)處理和后處理均可減輕心肌I／R損傷，但由于倫理學(xué)等原因，無(wú)法在臨床上應(yīng)用［18］。與之替代的是藥物處理，包括藥物預(yù)處理和后處理逐漸成為目前的研究熱點(diǎn)。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，大量的各種不同種類(lèi)的藥物均具有拮抗心肌I／R損傷的作用，并取得了令人信服的結(jié)果，如各種用于治療心血管疾病的藥物、阿片類(lèi)藥物、麻醉藥物、免疫抑制劑、中藥復(fù)方或單味提取物、抗抑郁藥以及心肌代謝能量藥物等［18－19］。其中以能量代謝底物CPSI研究較為深入和肯定。

由于CPB心內(nèi)直視手術(shù)中，以心肌缺血發(fā)生的時(shí)點(diǎn)即升主動(dòng)脈阻斷的即刻，可以將手術(shù)全過(guò)程分為：缺血前期：麻醉開(kāi)始－建立CPB－主動(dòng)脈阻斷時(shí)；缺血期：主動(dòng)脈阻斷后－灌注停搏液－實(shí)施手術(shù)－主動(dòng)脈開(kāi)放前；缺血再灌注損傷期：主動(dòng)脈開(kāi)放－CPB結(jié)束－術(shù)后1～2 d。根據(jù)上述三個(gè)時(shí)期的藥物處理分為：預(yù)處理、停搏處理和后處理［19］。以前研究證實(shí)，于麻醉后靜脈輸注大劑量的CPSI預(yù)先給藥可使術(shù)后第1天和第5天血清CP激酶、乳酸脫氫酶、CKMB的活性及cTn I濃度明顯降低，使用多巴胺和腎上腺素的例數(shù)減少，術(shù)后心律失常和心肌梗塞的發(fā)生率降低（預(yù)處理）［9］。于心臟停搏液中加入CPSI用于重癥瓣膜置換術(shù)的患者，取得相同的效果（停搏處理）［8］。本團(tuán)隊(duì)曾將CPSI于主動(dòng)脈開(kāi)放后給予，同時(shí)術(shù)后1～5 d天靜脈輸注CPSI1 g，證實(shí)了CPSI后處理對(duì)I／R損傷的治療作用［10］。然而，目前尚未見(jiàn)不同階段處理的不同效應(yīng)的比較研究的報(bào)道。

本研究基于上述理念，將CPSI用于CPB下聯(lián)合瓣膜置換術(shù)的患者，比較預(yù)處理、停搏處理與后處理的心肌保護(hù)效果的區(qū)別。結(jié)果發(fā)現(xiàn)后處理組在術(shù)畢、術(shù)后1 d、2 d的CKMB、cTn I水平明顯低于預(yù)處理組和停搏處理組；后處理組在術(shù)后1 d、2 d的BNP水平明顯低于預(yù)處理組和停搏處理組；預(yù)處理組和停搏處理組在術(shù)后各時(shí)點(diǎn)的CKMB、cTnI和BNP的水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示，在總劑量相同的情況下，CPSI后處理的心肌保護(hù)作用明顯好于預(yù)處理和停搏處理，其術(shù)后1 d和2 d的心肌損傷標(biāo)志CKMB、cTnI水平和心肌收縮功能的標(biāo)志BNP的水平明顯低于預(yù)處理和后處理，而預(yù)處理和停搏處理的心肌保護(hù)作用無(wú)顯著性差異。不但如此，在三組的臨床結(jié)果中，后處理組術(shù)后24 h、48 h使用腎上腺素的例數(shù)少于預(yù)處理組和停搏處理組；后處理組的呼吸支持時(shí)間、ICU停留時(shí)間、住院時(shí)間均短于預(yù)處理組和停搏處理組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從臨床結(jié)果證實(shí)了CPSI后處理的價(jià)值。在預(yù)處理組有1例術(shù)后20 d發(fā)生心跳驟停死亡，本例心胸比為0．92，術(shù)后7 d在出院當(dāng)日突然發(fā)生暈厥，經(jīng)過(guò)心肺復(fù)蘇無(wú)效死亡，與本研究的方法無(wú)關(guān)。但三組術(shù)后30 d死亡率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明在CPB的條件下，目前的心肌保護(hù)措施尚未影響到患者的術(shù)后早期的死亡率。

有研究比較了預(yù)處理與后處理減輕I／R損傷的效果，其結(jié)果不一，Tavares等報(bào)道預(yù)處理對(duì)心臟功能障礙和致死性心肌I／R的保護(hù)作用比后處理更有效［20］，Morano等認(rèn)為保護(hù)性后處理，對(duì)持續(xù)缺血后短暫的I／R周期的保護(hù)作用比預(yù)處理強(qiáng)［21］。Spannbauer則發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理在一個(gè)月后可有更好的左心室射血分?jǐn)?shù)，并且在缺血期間發(fā)揮抗心律不齊的作用，而后處理在I／R后表現(xiàn)出抗心律不齊的特性［22］。本研究采用CPSI實(shí)施預(yù)處理、停搏處理和后處理，在CPSI使用劑量一致的情況下，預(yù)處理和停搏處理的心肌保護(hù)作用無(wú)明顯區(qū)別。有趣的是，本研究發(fā)現(xiàn)在淺低溫CPB心臟冷停跳的情況下，CPSI后處理的心肌保護(hù)效果優(yōu)于預(yù)處理和停搏處理。分析其原因：在CPSI預(yù)處理中，由于在麻醉中，使用了70%～100%的氧氣進(jìn)行機(jī)械通氣，心肌氧供增加，而此時(shí)心肌細(xì)胞尚未發(fā)生缺血，對(duì)外源性的能量代謝底物需求不高；在CPSI停搏處理中，術(shù)中將體溫降至32～35℃的淺低溫，心臟表面覆蓋0～4℃的冰屑，使心肌細(xì)胞處于低溫狀態(tài)，心肌氧耗明顯下降［11］，不需要更多的能量物質(zhì)如ATP等，因此，在預(yù)處理組和停搏處理組中，CP進(jìn)入心肌細(xì)胞內(nèi)的量少，所以在發(fā)生心肌I／R損傷時(shí)，CP的作用有限。而在后處理組中，在主動(dòng)脈阻斷期間，心肌細(xì)胞發(fā)生了缺血，心肌細(xì)胞內(nèi)的高能物質(zhì)明顯降低，外源性的CP更易進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，并通過(guò)肌酸激酶系統(tǒng)生成ATP供心肌細(xì)胞的需要［8，10］，隨著復(fù)溫，心肌細(xì)胞的溫度增高，心肌I／R損傷的發(fā)展加劇，此時(shí)外源性的CP更好的發(fā)揮其細(xì)胞供能、細(xì)胞膜的穩(wěn)定功能，修復(fù)瞬時(shí)開(kāi)放和已經(jīng)開(kāi)放的線(xiàn)粒體膜孔，避免線(xiàn)粒體的腫脹和損傷，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［12，23］，更好的減輕心肌I／R損傷。這一過(guò)程與淺低溫CPB心臟冷停跳的病理生理改變的特殊性有關(guān)，不同于的心肌梗塞介入手術(shù)冠脈血流復(fù)通后的典型心肌I／R損傷［19］。

本研究有幾個(gè)局限性。首先，本研究中患者的樣本量相對(duì)較小，不足以臨床評(píng)估降低死亡率和發(fā)病率的長(zhǎng)期臨床益處，需要大樣本和多中心研究結(jié)果加以證實(shí)。第二，本研究沒(méi)有涉及CPSI預(yù)處理、停搏處理和后處理的潛在機(jī)制，有關(guān)臨床相關(guān)證據(jù)有待進(jìn)一步研究。第三、要闡明CPSI心肌保護(hù)作用的確切機(jī)制，還有待進(jìn)一步的研究。第四、本研究提出不同階段藥物處理的觀點(diǎn)，僅適用于淺低溫CPB心臟冷停跳心內(nèi)直視手術(shù)患者，三種不同時(shí)間窗口給藥對(duì)減輕I／R損傷效果有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和臨床研究加以證實(shí)。