磷酸肌酸鈉對體外循環(huán)下房室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)患兒心肌能量代謝和心肺功能的影響

張武 李貽霞 吳麗靈 蒙麗嬋 霍保善 詹鋒 楊凱 胡旭東

1南方醫(yī)科大學(xué)附屬佛山醫(yī)院心胸外科，佛山 528000；2南方醫(yī)科大學(xué)附屬佛山醫(yī)院麻醉科，佛山 528000；3南方醫(yī)科大學(xué)附屬佛山醫(yī)院供應(yīng)室，佛山 528000；4南方醫(yī)科大學(xué)附屬佛山醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，佛山 528000

我國圍生兒先天性心臟病發(fā)病率為2.9‰，房室間隔缺損為先天性心臟病的主要表現(xiàn)亞型［1］。雖然其病情進(jìn)展緩慢，臨床癥狀和體征不明顯，但隨著患者成年后，肺血流的增加和繼發(fā)的血管痙攣和增生，肺動脈壓力逐漸增加，嚴(yán)重影響患兒的日常生活和學(xué)習(xí)。而且肺動脈壓力的增加，導(dǎo)致肺功能的下降、心力衰竭以及最后的雙相分流等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生，嚴(yán)重影響患兒的健康，甚至危及患兒的生命［2］。盡管目前血管介入手術(shù)的開展逐步減少了心內(nèi)直視手術(shù)的開展，但心內(nèi)直視手術(shù)仍是目前治療房室間隔缺損的主要方法［2-3］。由于在心內(nèi)直視手術(shù)中需要心臟停跳，因此必然發(fā)生心肌缺血再灌注損傷，干擾心肌的能量代謝，影響患兒術(shù)后心功能的恢復(fù)［3］。由于小兒的心臟發(fā)育尚不成熟，心臟體積小，更容易發(fā)生心肌損傷和代謝障礙［4］。高鉀晶體冷停搏液通常用于小兒心內(nèi)直視手術(shù)中的心臟停跳和心肌保護(hù)，加入磷酸肌酸鈉為進(jìn)一步加強(qiáng)其心肌保護(hù)作用［5］。以前研究已經(jīng)證實(shí)，磷酸肌酸鈉停跳液可以減輕小兒先心病修補(bǔ)術(shù)、成人瓣膜置換術(shù)以及冠脈搭橋術(shù)的心肌缺血再灌注損傷［5-7］。我們以前研究也證實(shí)，磷酸肌酸鈉可以治療成人瓣膜置換術(shù)后的心肌缺血再灌注損傷［6］。但關(guān)于磷酸肌酸鈉對小兒心內(nèi)直視手術(shù)后心肌能量代謝的影響少有報道。本研究將磷酸肌酸鈉加入高鉀冷晶體心臟停搏液中，觀察其對體外循環(huán)下房室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)患兒心肌能量代謝和心肌再灌注損傷的影響，為小兒體外循環(huán)下行房室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)后心肌功能保護(hù)提供依據(jù)。

資料與方法

1、一般資料

采用前瞻性隨機(jī)對照研究。選擇在南方醫(yī)科大學(xué)附屬佛山醫(yī)院就診并計劃在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)的小兒患者48例，采用隨機(jī)數(shù)字表法分為觀察組和對照組，每組24例。（1）納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患兒均經(jīng)心臟彩色超聲等影像學(xué)檢查確診為先天性心臟病房室間隔缺損；②年齡3～12歲；③患兒的父母知情同意；④美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（ASA）分級Ⅰ～Ⅲ級。（2）排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他先天性心臟??；②合并其他先天性畸形；③嚴(yán)重其他嚴(yán)重器官功能障礙；④重度肺動脈高壓或雙向分流。本研究通過南方醫(yī)科大學(xué)附屬佛山醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，并由患兒父母簽署的研究知情同意書。

2、麻醉及建立體外循環(huán)

局麻下橈動脈、頸內(nèi)靜脈穿刺置管，監(jiān)測平均動脈壓（MAP）、中心靜脈壓（CVP）、心電圖以及血氧飽和度等指標(biāo)。靜脈注射丙泊酚1 mg/kg（丙泊酚注射液200 mg/20 ml，四川國瑞藥業(yè)有限責(zé)任公司，國藥準(zhǔn)字H20040079）、芬太尼5μg/kg（枸櫞酸芬太尼注射液，0.5 mg/10 ml，宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司國藥準(zhǔn)字H42022132）、維庫溴胺0.1 mg/kg（注射用維庫溴銨4 mg/支，浙江仙琚制藥股份有限公司，國藥準(zhǔn)字H19991172）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（吸入用七氟烷，125ml/支，上海恒瑞醫(yī)藥有限公司，國藥準(zhǔn)字H20173007）維持麻醉。采用stockert SⅢ體外循環(huán)機(jī)，應(yīng)用SX-10（Terumo，日本）膜式氧合器，體外循環(huán)中鼻咽溫降至32℃。主動脈根部灌注0～4℃高鉀（20 mmol/L）冷停搏液（試驗(yàn)組加入磷酸肌酸鈉），首次灌流量15 ml/kg，間隔30 min重復(fù)灌注半量，并用冰屑放置心臟表面。開放前使用利多卡因1～2 mg/kg（鹽酸利多卡因注射液100mg/5ml，上海禾豐制藥有限公司，國藥準(zhǔn)字H20023777）、硫酸鎂20μg/kg（硫酸鎂注射液2.5 g/10 ml，杭州民生藥業(yè)有限公司，國藥準(zhǔn)字H33021961），開放升主動脈后，使用多巴胺5～10μg·kg-1·min-1（鹽酸多巴胺注射液20 mg/2 ml，浙江新賽科藥業(yè)有限公司，國藥準(zhǔn)字H11020137）、硝酸甘油3～5μg·kg-1·min-1（硝酸甘油注射液，5 mg/ml，北京市燕京藥業(yè)有限公司，國藥準(zhǔn)字H20073990）維持MAP 50 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）以上。根據(jù)循環(huán)功能確定體外循環(huán)輔助時間，患者循環(huán)功能穩(wěn)定、血?dú)夥治稣！⒈茄蕼?7℃時脫離心肺機(jī)。術(shù)后在重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）予以呼吸機(jī)支持治療，根據(jù)患者情況應(yīng)用多巴胺和腎上腺素（鹽酸腎上腺素注射液，1 mg/ml，西晉新雙鶴藥業(yè)有限責(zé)任公司，國藥準(zhǔn)字H11020676）。

3、干預(yù)措施

試驗(yàn)組在400 ml高鉀晶體冷停搏液中加入磷酸肌酸鈉1 g（里爾通，意大利阿爾法韋士曼制藥公司，進(jìn)口藥品注冊標(biāo)準(zhǔn)JX20030255），相當(dāng)于10 mmol/L；對照組在400 ml高鉀晶體冷停搏液注入等量生理鹽水。

4、臨床觀察

觀察和記錄兩組患兒體外循環(huán)時間、主動脈阻斷時間、體外循環(huán)輔助時間、術(shù)后呼吸機(jī)支持時間、心臟自動復(fù)跳情況以及術(shù)后多巴胺和腎上腺素的使用情況。

5、標(biāo)本采集和測定

5.1、血肌酸激酶同工酶（CK-MB）和心肌鈣蛋白I（cTnI）水平的檢測 分別于體外循環(huán)前（T0）、主動脈開放5 min（T1）、主動脈開放30 min（T2）、停機(jī)后4 h（T3）、停機(jī)后24 h（T4）抽取動脈血，采用免疫熒光法測定CK-MB和cTnI水平。Triage MeterPlus熒光分析儀（Biosite incorporated.USA），試劑盒購買于石家莊洹眾生物科技有限公司（冀械注準(zhǔn)字20152400002，生產(chǎn)批號：T11600）。

5.2、心肌能量代謝的檢測 分別于術(shù)前和術(shù)后1 d采取靜脈血，采用高效液相法測定三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、單磷酸腺苷（AMP）、磷酸肌酸（CP）的含量。采用的液相 色 譜 型 號 為HPl200-DAD（Agilent Technologies，Waldbronn，GeriBany）。色 譜 柱 為NUCLEOSIL⑧&NUCLEODUR ⑩ C18 柱（250.0 mm ×4.6 mm）（Macherey-Nagel，Germany）。四川省南充市食物藥品檢驗(yàn)所提供儀器。ATP、ADP、AMP、CP的樣品均購自Sigma公司（日本）。

6、統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS23.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用成組t檢驗(yàn)；重復(fù)測量的計量資料，組內(nèi)不同時間點(diǎn)的比較采用重復(fù)測量的方差分析，同一時間點(diǎn)組間比較采用成組t檢驗(yàn)；計數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)；等級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)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1、兩組患兒一般情況比較

兩組患者的年齡、體質(zhì)量、性別、病種分布比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P>0.05），具體見表1。

表1 兩組在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)患兒一般情況比較

2、兩組患兒臨床觀察情況比較

兩組患兒心臟自動復(fù)跳率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；呼吸機(jī)輔助時間試驗(yàn)組短于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.03）；兩組術(shù)后使用多巴胺的例數(shù)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；試驗(yàn)組術(shù)后使用腎上腺素的例數(shù)少于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.032）。具體見表2。

表2 兩組在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)患兒臨床觀察資料比較

3、兩組患兒各時點(diǎn)血清心肌標(biāo)志物（CK-MB、cTnI）濃度變化比較

兩組CK-MB、cTnI濃度均在主動脈開放后開始上升，CK-MB在T3時點(diǎn)、cTnI在T1時點(diǎn)達(dá)高峰，與術(shù)前比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05），cTnI濃度變化早于CK-MB濃度的變化；試驗(yàn)組的CK-MB、cTnI在T1、T2、T3和T4時點(diǎn)均明顯低于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P<0.05）。具體見表3。

表3 兩組在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)患兒各時點(diǎn)血清心肌標(biāo)志物濃度變化比較（±s）

表3 兩組在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)患兒各時點(diǎn)血清心肌標(biāo)志物濃度變化比較（±s）

注：對照組采用常規(guī)高鉀冷液晶心臟停搏液，試驗(yàn)組在常規(guī)的冷晶體停跳液中加入磷酸肌酸鈉，濃度為10 mmol/L；T0為體外循環(huán)前，T1為主動脈開放5 min，T2為主動脈開放30 min，T3為停機(jī)后4 h，T4為停機(jī)后24 h；a為與同組T0比較，P<0.05

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4、兩組患兒術(shù)前和停機(jī)后24 h血高能物資和氧合指數(shù)水平比較

兩組患者術(shù)前ATP、ADP、AMP和CP濃度比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P>0.05），兩組患兒術(shù)前氧合指數(shù)（OI）比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；試驗(yàn)組T4時點(diǎn)ATP、ADP、AMP、CP水平均明顯高于對照組（均P<0.05），試驗(yàn)組T4時點(diǎn)OI高于對照組（P<0.05）。具體見表4。

表4 兩組在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)患兒體外循環(huán)前和停機(jī)后24 h血高能物質(zhì)和氧合指數(shù)水平比較（±s）

表4 兩組在體外循環(huán)下行房室間隔缺損手術(shù)患兒體外循環(huán)前和停機(jī)后24 h血高能物質(zhì)和氧合指數(shù)水平比較（±s）

注：對照組采用常規(guī)高鉀冷液晶心臟停搏液，試驗(yàn)組在常規(guī)的冷晶體停跳液中加入磷酸肌酸鈉，濃度為10 mmol/L；T0為體外循環(huán)前，T4為停機(jī)后24 h

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討 論

本研究證實(shí)了假設(shè)，含磷酸肌酸鈉的高鉀冷晶體停跳液可以改善在體外循環(huán)下行房室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)患兒術(shù)后心肌的能量代謝的紊亂，減輕全心缺血再灌注損傷。

在小兒心肌保護(hù)和停跳液中，常用高鉀冷晶體停跳液，然而由于在主動脈阻斷后，必然發(fā)生心肌能量代謝的紊亂和心肌缺血，心臟復(fù)跳后發(fā)生再灌注損傷，對于心臟發(fā)育不成熟的小兒來說，更易導(dǎo)致術(shù)后心功能受損［9］。如何保護(hù)房室間隔缺損患兒的心肌功能對改善手術(shù)效果和預(yù)后具有重要意義。

研究證實(shí)，高能磷酸鹽的供應(yīng)不足和過分消耗是導(dǎo)致心臟停跳復(fù)跳后心肌缺血-再灌注損傷的重要原因之一。磷酸肌酸鈉既是心肌細(xì)胞最主要和最直接的供能物質(zhì)和能量傳遞載體，在缺血缺氧時外源性磷酸肌酸鈉容易穿透心肌細(xì)胞參與心肌的能量代謝［10-11］。過去研究已經(jīng)證實(shí)，無論是磷酸肌酸鈉預(yù)處理、后處理以及加入心臟停跳液中，均可以減輕體外循環(huán)下心內(nèi)直視手術(shù)患者的心肌缺血再灌注損傷［5，8，12］。我們以前的研究發(fā)現(xiàn)，在心臟手術(shù)后持續(xù)補(bǔ)充外源性的磷酸肌酸鈉，可以促進(jìn)心功能的恢復(fù)，減輕心肌缺血再灌注損傷［8］。本研究于高鉀晶體停搏液中加入磷酸肌酸鈉，用于小兒房室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，心肌損傷指標(biāo)（CK-MB和cTnI）在體外循環(huán)前無明顯差別。試驗(yàn)組CK-MB和cTnI在T3和T4時點(diǎn)均明顯低于對照組（均P<0.05）。證實(shí)磷酸肌酸鈉可以減輕體外循環(huán)下心內(nèi)直視手術(shù)患圍術(shù)期的心肌缺血再灌注損傷［5］。

在心肌缺血再灌注損傷過程中，由于心肌細(xì)胞膜的通透性增加，導(dǎo)致心肌細(xì)胞內(nèi)的心肌酶如CK-MB和心肌的組成成分如CTnI釋放到血液中，導(dǎo)致外周血的CTnI和CK-MB水平增高，是用于評估心肌損傷程度的關(guān)鍵心肌酶［12-13］。其中CTnI在發(fā)生缺血再灌注損傷后1～3 h在血中逐步增高，而CK-MB在損傷發(fā)生后3～7 h逐步升高［15］。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，兩組的CK-MB、CTnI在T1、T2、T3和T4時點(diǎn)均明顯升高，CTnI的變化早于CK-MB。本研究結(jié)果表明，含有磷酸肌酸鈉的心臟停搏液可有效降低房室間隔缺損小兒的心肌酶和心肌細(xì)胞成分，減輕體外循環(huán)期間的心肌損傷。最近的研究證實(shí)，磷酸肌酸鈉復(fù)合利巴韋林或維生素C可有效降低心肌損傷標(biāo)志物乳酸脫氫酶、羥丁酸脫氫酶、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、cTnI、CK-MB，抑制炎癥因子IL-10、IL-17、IFN-γ、TNF-α、IL-6的表達(dá)，改善心功能，改善病情［16-17］。而且，磷酸肌酸鈉在我國已經(jīng)進(jìn)入新冠肺炎并發(fā)心肌損害的治療指南［18］。

盡管高鉀冷晶體心臟停搏液小兒心臟直視手術(shù)中的心肌保護(hù)功能得到公認(rèn)，但對于房室間隔缺損的患兒來講，由于心臟發(fā)育不成熟，心搏量小，心率快，左右心腔存在分流，導(dǎo)致右心室或和右心房擴(kuò)張，肺血管阻力增加，右心功能下降明顯，在心臟停跳復(fù)跳后發(fā)生的心肌缺血再灌注損傷，加重了右心功能不全，進(jìn)一步加重肺充血，導(dǎo)致肺間質(zhì)水腫，影響患兒的肺功能的恢復(fù)，導(dǎo)致術(shù)后呼吸機(jī)治療時間延長［19］。動物試驗(yàn)證實(shí)，磷酸肌酸鈉可以增強(qiáng)常規(guī)心臟停搏液的心肌保護(hù)作用和肺功能［20-21］。國內(nèi)外的報道也證實(shí)，磷酸肌酸鈉可以加強(qiáng)高鉀冷晶體停跳液對心內(nèi)直視手術(shù)患兒的心肌保護(hù)作用，進(jìn)而保護(hù)患兒的肺功能［19，22］。我們研究發(fā)現(xiàn)，將磷酸肌酸鈉加入心臟停搏液中，可以明顯改善患兒房室間隔缺損術(shù)后的心臟功能和肺功能，提高了患兒術(shù)后的平均動脈壓，降低了心率和中心靜脈壓，維持了患者的血流動力學(xué)穩(wěn)定［8］。穩(wěn)定的動力學(xué)水平還可以防止心肌再灌注和血流動力學(xué)異常引起的繼發(fā)性心肌損傷，減少了血管活性藥物如多巴胺、腎上腺素和米力農(nóng)的使用劑量和使用的時間，可減少血管活性藥物對兒童身體功能和發(fā)育的副作用，有利于術(shù)后康復(fù)，同時患者呼吸機(jī)治療的時間明顯縮短，患兒的氧合指數(shù)明顯提高，更有利于患兒術(shù)后的康復(fù)［8-9］。

在心肌細(xì)胞的能量供給中，ATP、ADP、AMP和CP是重要的心肌能量指標(biāo)［23］。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)，在接受體外循環(huán)下行房室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)的小兒，使用磷酸肌酸鈉停搏液可提高術(shù)后ATP、ADP、AMP和CP的水平，這對于患兒的心功能的保護(hù)起著關(guān)鍵的作用。這些高能量物質(zhì)提供了心肌停跳期間的心肌細(xì)胞的能量消耗，避免心肌細(xì)胞線粒體膜孔的開放導(dǎo)致心肌細(xì)胞的凋亡［24］。同時也為心臟復(fù)跳后未還清心肌細(xì)胞的“氧債”，提高心肌的收縮功能和舒張功能，加快心肌功能的恢復(fù)提高了代謝底物，防止術(shù)中心肌能量供應(yīng)不足引起的心肌損傷，有利于術(shù)后康復(fù)［8-9］。在動物心肌梗塞模型上證實(shí)，磷酸肌酸鈉和心脈隆注射液一樣，對心肌梗塞后的心肌具有保護(hù)作用，抑制心肌的炎癥反應(yīng)，保護(hù)心肌細(xì)胞膜，心肌細(xì)胞損傷減輕，心功能得以改善［25］。

研究發(fā)現(xiàn)，含磷酸肌酸鈉的停搏液加強(qiáng)常規(guī)停搏液的心臟保護(hù)的機(jī)制是，磷酸肌酸鈉增強(qiáng)心肌細(xì)胞的磷脂雙層結(jié)果的穩(wěn)定性，防止心肌細(xì)胞在低氧代謝中產(chǎn)生的氧自由基等的氧化而發(fā)生降解，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞的溶解［23-24］。磷酸肌酸鈉可抑制腺苷酸轉(zhuǎn)化，保護(hù)心肌細(xì)胞的腺苷酸池，避免心肌細(xì)胞線粒體膜通道孔的開放導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡［26-27］。同時外源性的磷酸肌酸鈉易于進(jìn)入缺血或受損的心肌細(xì)胞，并增加高能磷酸鹽化合物的水平［28-29］。本研究通過測定ATP、ADP、AMP和CP的水平，證實(shí)了這一結(jié)果［9，30］。然而，由于本研究樣本量小，術(shù)后觀察時間僅涉及停機(jī)后24 h，磷酸肌酸鈉心臟停搏液對在體外循環(huán)行房室間隔缺損患兒的心肌保護(hù)作用尚不清楚。因此，磷酸肌酸鈉停搏液用于在體外循環(huán)下小兒心內(nèi)直視手術(shù)的心肌保護(hù)作用需要更多的、大樣本的研究。

志謝感謝胡厚祥博士對本文撰寫的指導(dǎo)和定稿的修改

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突