于 健,单士强,王 琦,朱春华(河北省沧州市中心医院麻醉一科,河北 沧州 061001)
·论著·
七氟醚预处理对先天性心脏病患儿心内直视手术的心肌保护作用
于 健,单士强,王 琦,朱春华
(河北省沧州市中心医院麻醉一科,河北 沧州 061001)
目的探讨七氟醚预处理对先天性心脏病(先心病)患儿围术期心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfuison injury,MI/RI)的影响及其机制。方法择期拟行先心病手术患者40例,ASAⅠ或Ⅱ级,随机分为2组:对照组(C组,n=20),不给予吸入性麻醉药;七氟醚预处理组(S组,n=20),于劈开胸骨后持续吸入2MAC(2×1.71%)浓度的七氟醚,至体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)开始前结束。2组均采用咪唑安定0.08~0.12mg/kg、芬太尼5~10μg/kg、维库溴铵0.1mg/kg行全身麻醉诱导,3min后气管内插管。术中按需追加咪唑安定、芬太尼及维库溴铵。分别记录主动脉阻断时间、体外循环时间、自动复跳及电除颤情况。于麻醉后切皮前(T0)、主动脉开放后10min(T1)、CPB停机即刻(T2)、CPB停机后6h(T3)和CPB停机后24h(T4)5个时间点抽取桡动脉血,检测血浆肌酸磷酸激酶同工酶(creatine phosphokinase isoenzyme,CK-MB)、心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I,cTnI)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性。结果2组CPB时间、主动脉阻断时间以及射血分数差异均无统计学意义(P>0.05)。2组cTnI、CK-MB、MDA水平均于T1时升高,T3时达到峰值,T4时出现下降。组内比较,在T1~4时cTnI、MDA水平均高于T0(P<0.01);各时点cTnI、MDA水平组间比较,T0时差异无统计学意义(P>0.05),T1~4时S组cTnI、MDA水平低于C组(P<0.01)。各时点CK-MB水平组间比较,T0~3时差异无统计学意义(P>0.05),T4时S组CK-MB水平低于C组(P<0.01)。C组SOD活性于T1时开始降低,T2时达最低值,T3时出现回升,T4时恢复T0水平;T1、T2及T3时SOD活性均低于T0(P<0.01),S组T1~4时SOD活性与T0比较差异无统计学意义(P>0.05);各时点SOD活性组间比较,T0、T4时差异无统计学意义(P>0.05),T1~3时S组SOD活性高于C组(P<0.01)。结论七氟醚预处理对先心病患儿心内直视手术的心肌具有保护作用,能减轻MI/RI后心肌细胞的损伤。
心肌再灌注损伤;七氟醚;缺血预处理,心肌
10.3969/j.issn.1007-3205.2014.09.014
缺血预处理(ischemicpreconditioning,IPC)能够减轻心肌缺血/再灌注损伤(myocardialischemia/reperfuisoninjruy,MI/RI),达到保护心肌的作用。目前应用的IPC方法操作复杂,其临床应用受到一定限制,因此,药物预处理(pharmacologicalpreconditioning,PPC)逐渐成为研究的热点[1],心肌PPC取代IPC将成为一种有效、方便的方法应用于临床[2]。有研究[3~5]报道吸入麻醉药氟烷、异氟醚、七氟醚及地氟醚除了具有优良的麻醉作用外,还具有较好的心肌保护作用,能模拟心肌预处理效应,减轻MI/RI。在临床上体外循环(cardiopulmonarybypass,CPB)下行先天性心脏病(先心病)手术,七氟醚能否诱导PPC,国内外鲜有报道。本研究通过观察七氟醚预处理心内直视手术患儿血浆肌酸磷酸激酶同工酶(creatinephosphokinaseisoenzyme,CK-MB)、心肌肌钙蛋白I(cardiactroponinI,cTnI)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)水平和超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性变化以及心肌自动复跳情况,探讨七氟醚预处理对心内直视手术患儿心肌MI/RI的影响及其作用机制,旨在为CPB下行心内直视手术提供了更合理的麻醉方案和理论依据。
1.1 一般资料:2013年6—11月择期全麻下拟行先心病(单纯室间隔缺损或房间隔缺损)矫正术患儿40例,均除外进行过化学治疗和放射治疗,自身免疫性疾病,术前用过免疫抑制药物,术前肺功能指标异常,存在心血管及其他系统并发症,肝、肾功能存在明显异常,随机分为2组各20例。对照组(C组),男性10例,女性10例,年龄2~8岁,平均(5.0±1.3)岁,体质量13~20kg,平均(16.2±1.8)kg,CPB时间(45.8±9.7)min,ACC时间(18.1±6.6)min,左心室射血分数(leftventricularejectionfraction,LVEF)(64.5±2.4)%;七氟醚预处理组(S组),男性9例,女性11例,年龄3~9岁,平均(5.1±1.2)岁,体质量12~19kg,平均(15.6±2.1)kg,CPB时间(44.5±8.2)min,LVEF(65.2±2.1)%。2组性别、年龄、体质量、CPB时间、主动脉阻断 (aorticcross-clamp,ACC) 时间以及LVEF差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2 麻醉方法:麻醉前30min给予患儿肌内注射阿托品0.02mg/kg、杜冷丁1mg/kg。如患儿年龄小、不配合,给予肌内注射氯胺酮6~8mg/kg后入手术室,入室后给予面罩吸氧,建立静脉通道,监测心电图、脉搏血氧饱和度,进行桡动脉穿刺置管监测直接动脉压。可配合的患儿,入室后建立静脉通道,监测心电图、脉搏血氧饱和度,利多卡因局部麻醉下行桡动脉穿刺置管监测直接动脉压。麻醉诱导方法为依次静脉注射咪达唑仑0.1mg/kg,芬太尼5~10μg/kg,依托咪酯0.3mg/kg,维库溴铵0.08~0.lmg/kg,行快速麻醉诱导。应用DragerPrimus麻醉机。纯氧吸入,氧流量1.5~2.0L/min,潮气量8~10mL/kg,吸呼比 1∶1.5~2.0,呼吸频率14~20次/min,维持脉搏血氧饱和度99%~100%,维持潮气末二氧化碳分压(end-tidalcarbondioxidepartialpressure,PETCO2)在30~40mmHg。
采用右颈内静脉置管监测中心静脉压(centerveinpressure,CVP)及术中采血。维持CVP在6~12cmH2O给予补充容量,患儿血压、心率波动控制在术前基础值±20%范围以内。麻醉维持为丙泊酚2~8mg·kg-1·h-1维持镇静,维库溴铵0.1mg·kg-1·h-1维持机肉松弛,间断追加芬太尼维持镇痛。丙泊酚和维库溴铵通过微量泵靶控输注。连续监测鼻咽温、肛温、围术期尿量。
1.3 七氟醚预处理方法:七氟醚预处理组,于劈开胸骨后持续吸入2MAC七氟醚(商品名喜保福宁,日本丸石制药株式会社/雅培公司),至CPB开始后结束,并监测呼气末七氟醚浓度。而对照组在此期间未予七氟醚吸入。
1.4 体外循环
1.4.1 体外循环的建立:同一组心胸外科医师实施手术,采用经胸骨正中切口,离断胸骨,暴露心脏,于主动脉插管前自右颈内静脉注射肝素3mg/kg,监测激活全血凝固时间(activatedclottingtimeofwholeblood,ACT),使ACT>480s。行主动脉插管、体外循环。依次插入升主动脉灌注管和上腔静脉、下腔静脉引流管,分别连接己预充好的体外循环机相应管道,建立体外循环。运用德国产德国JOSTRA人工循环机、西安西京医疗用品有限公司产膜式氧合器。体外循环管道主要用乳酸林格液、碳酸氢钠、甘露醇、羟乙基淀粉等预充。全身血流降温至32℃以下,收紧上、下腔静脉套带,阻断升主动脉,经升主动脉根部灌注4℃晶体含钾(钾离子20mmol/L)停跳液,灌注量10~15mL/kg,间断30min灌注1次。体外循环期间维持体温在30~32℃,保持心肺转流量维持在2.2~2.4L·m-2·min-1,平均动脉压在60~80mmHg,红细胞压积维持于0.20~0.25。转流中根据血气分析结果维持酸碱平衡。
1.4.2 停机指标:心电图基本正常,心脏充盈适度,心肌收缩有力,平均动脉压60~80mmHg,直肠温达36~37℃,鼻咽温36.5~37.5℃,患儿末梢温暖,血红蛋白≥60g/L,血气分析电解质无明显异常。平稳协调地将人工循环过渡到自体循环。CPB结束后,如患者收缩压<90mmHg或灌注平均动脉压<60mmHg,静脉微泵注射多巴胺和或多巴酚丁胺等正性肌力药,维持患儿循环稳定。停机后用鱼精蛋白拮抗肝素。CPB结束时按鱼精蛋白与肝素钠注射液为1∶1.5的比例静脉注射鱼精蛋白注射液,并加葡萄糖酸钙注射液15~20mg/kg经中心静脉缓慢注射,使ACT恢复至术前水平±30s。术毕带管回心外重症监护病房。
1.5 检测指标:常规监测无创血压,直接动脉压测定、心电图、心率、平均动脉压、中心静脉压、脉搏血氧饱和度、PETCO2、鼻咽温、肛温和各时点动脉血气分析。术中同时监测ACC时间、体外循环时间、手术时间、自动复跳及电除颤情况。分别于麻醉后切皮前(T0)、主动脉开放后10min(T1)、CPB停机即刻(T2)、6h(T3)和24h(T4)共5个时间点采中心静脉血3mL,其中0.3mL用于测血气分析,红细胞压积(hematocrit,Hct),其余2.7mL离心10min(3 000r/min)提取上清置于EP管-20℃保存。日立(HITACHI)7600全自动生化分析仪测定检测血清CK-MB;酶联免疫吸附测定cTnI含量;黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性;硫代巴比妥酸法测定MDA含量。
2.1 2组CPB期血浆CK-MB、cTnI、MDA、SOD浓度变化的比较:2组CK-MB、cTnI水平均于T1时开始逐渐升高,T3时达峰值,随后下降;T1~4时S组CK-MB、cTnI水平水平低于C组(P<0.01);2组组间、时点间、组间和时点间的交互作用差异均有统计学意义(P<0.01)。2组MDA水平T1开始升高,T2达峰值,T3~4出现下降;T0时2组间差异无统计学意义(P>0.05),T1~4时S组MDA水平低于C组(P<0.01);2组组间、时点间、组间和时点间的交互作用差异均有统计学意义(P<0.01)。C组SOD活性于T1时开始降低,T2时达最低值,T3时出现回升,T4时恢复T0水平,T4与T0比较差异无统计学意义(P>0.05);S组T1~4时SOD活性与T0比较差异无统计学意义(P>0.05);T0、T4时2组差异无统计学意义(P>0.05),T1~3时S组SOD活性高于C组;2组组间、时点间、组间和时点间的交互作用差异均有统计学意义(P<0.01)。见表1。
GroupsCK⁃MB(U/L)T0T1T2T3T4C9.8±2.017.9±5.747.8±10.982.6±13.235.6±5.9S9.1±2.515.7±5.843.9±6.281.2±11.926.7±3.5GroupsF=5.107 P=0.030TimeF=533.315 P=0.000Groups·TimeF=26.103 P=0.007GroupscTnI(μg/L)T0T1T2T3T4C0.11±0.030.98±0.181.68±0.302.00±0.351.86±0.26S0.12±0.030.58±0.141.12±0.161.41±0.301.17±0.21GroupsF=84.575 P=0.000TimeF=267.830 P=0.000Groups·TimeF=9.838 P=0.000GroupsMDA(μmol/L)T0T1T2T3T4C3.01±0.244.69±0.495.04±0.404.18±0.353.61±0.14S2.91±0.303.89±0.323.99±0.293.54±0.233.29±0.22GroupsF=154.213 P=0.000TimeF=168.263 P=0.000Groups·TimeF=15.133 P=0.000GroupsSOD(μU/L)T0T1T2T3T4C53.33±4.3442.29±5.7934.79±5.5138.02±3.2657.52±8.68S56.30±9.7254.40±5.2254.70±6.2353.85±5.8760.40±7.98GroupsF=128.234 P=0.000TimeF=38.646 P=0.000Groups·TimeF=13.162 P=0.000
CK-MB:creatine phosphokinase isoenzyme;cTnI:cardiac troponin I;MDA:malondialdehyde;SOD:superoxide dismutase
2.2 心律复跳:C组自动复跳16例,电击除颤复跳4例(其中复跳后出现室性心动过速1例,室性期前收缩1例;复跳后4例需给予多巴胺和(或)多巴酚丁胺静脉微泵推注维持血流动力学平稳);S组自动复跳18例,电击除颤复跳2例(复跳后均未出现心律失常,均未使用血管活性药物)。S组自动复跳例数与C组比较差异无统计学意义(χ2=0.196,P=0.658)。
MI/RI是一种复杂的病理生理过程。当体外循环阻断冠状动脉血流时,心肌供血消失,心肌出现缺血,开放冠状动脉血流时,给予缺血的心肌血流灌注后,表现出心肌损伤程度的加重,也就是发生了MI/RI。伴随着心脏外科手术的不断开展,体外循环过程中MI/RI不可避免。MI/RI可能造成心肌细胞的凋亡和破裂坏死,出现心肌顿抑、心律失常和致死性损伤3种情况。MI/RI是心脏手术中体外循环过程必不可少的内容。寻找减轻在心脏直视手术中施行CPB引发的MI/RI,减少心肌细胞凋亡的方法,已成为手术成功的关键。
本研究结果显示2组再灌注后的各个时段血浆CK-MB水平均较术前高,在体外循环时,由于主动脉阻断,心肌供血消失,再灌注后,进一步加重心肌损害,导致心肌细胞内三磷酸腺苷大量降解,脂质过氧化物产生增加,影响细胞膜上不饱和脂肪酸,破坏溶酶体膜的稳定性,导致心肌胞浆内CK-MB大量释放,表现出心肌不同程度损害。S组血浆CK-MB水平低于对照组,表明七氟醚预处理组减轻了主动脉阻断及开放可导致的心肌MI/RI,证明七氟醚预处理能够减轻体外循环中心肌的缺血再灌注心肌损伤。其可能机制在于七氟醚能够减少心肌胞浆内CK-MB释放,减少了心肌细胞的损害。黄祥等[6]证实七氟醚预处理组CK-MB活性降低,对体外循环造成的心肌MI/RI有一定保护作用;肖艳英等[7]证实七氟醚预处理通过增加抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病2的表达,减少促凋亡蛋白Bax的水平,从而具有延迟相心肌保护作用。说明七氟醚能够减轻心肌细胞缺氧/复氧损害,证明了七氟醚预处理在心肌MI/RI过程中对心肌细胞有保护作用。
本研究结果显示2组cTnI水平在T3时达峰值,这与Etievent等[8]的研究一致。表明体外循环后心肌细胞损伤达到高峰,进一步证明了体外循环中出现的心肌MI/RI,同时减轻心肌细胞的MI/RI的必要性。S组cTnI在T1~T4个时间点均显著低于C组,提示七氟醚预处理可降低CPB停机后血浆cTnI水平,七氟醚预处理能够减轻缺血心肌的损伤,七氟醚预处理对缺血造成的心肌细胞损伤具有一定的保护作用。
本研究结果显示2组主动脉开放后10min cTnI较T0明显增高且超出正常范围上限(P<0.01),而CK-MB虽有增高,但仍在正常范围内。表明cTnI较心肌酶更为敏感,cTnI的诊断时间窗较宽,并且持续时间更长,可作为心脏外科心肌损伤首选评价指标之一,用cTnI评价心肌损伤比CK-MB优越。小儿先心病术后24h,心肌缺血时间<60min组和心肌缺血时间>60min组间CK-MB水平差异无统计学意义,但cTnI水平差异有统计学意义[9]。此外,由于手术中骨骼肌受损伤和心肌损伤时均表现出CK-MB水平升高,应用时很难区别心肌损伤或骨骼肌损伤,因此CK-MB作为围手术期心肌损伤的单一监测显然存在不足,联合cTnI,利用其对于心肌的微小损伤的高敏感性和高特异性,更能反映心肌损伤程度。
本研究结果显示2组主动脉开放后MDA含量明显高于术前。表明主动脉阻断及开放,造成心肌细胞的MI/RI。其可能机制是:①体外循环过程可直接激活中性粒细胞,同时手术创面和机体内活化的补体旁路也可激活中性粒细胞,进而使机体产生氧自由基(oxygen free radical,OFR);②体外循环中在开放升主动脉和心肺再灌注时,损伤的内皮细胞和巨噬细胞可产生OFR,心肌缺血再灌注时,细胞膜脂质过氧化过程也可产生OFR;③体外循环中创伤的红细胞有可能发生脂质过氧化反应,是产生OFR的潜在来源。而本研究S组MDA含量显著低于C组,表明七氟醚预处理能减轻心肌过氧化损伤。
SOD是机体主要的抗氧化剂之一,普遍存在于有氧代谢的细胞中。SOD通过清除氧自由基,减轻损伤保护细胞,通过SOD活力反映机体清除自由基的能力。本研究C组患儿T1血浆SOD的活性较T0降低,表明心肌缺血再灌注时降低了SOD的活性,导致机体SOD清除自由基的能力下降。本研究S组SOD活性明显高于C组,表明七氟醚可在一定程度上减轻MI/RI对血浆SOD活性的抑制。章征兵等[10]亦证实,七氟醚预处理使得CPB过程中氧自由基的生成减少,减少对血浆SOD清除自由基能力的影响,从而减轻由于自由基大量释放造成的心肌细胞的损害,最终对MI/RI产生一定的保护作用。
本研究结果显示对照组T2时刻血浆SOD活力最低,其原因可能是术中由于体外循环时生理性冠状血管血流消失,心肌细胞的供血供氧量不足,无氧代谢增强,氧自由基产生异常增多,造成对心肌细胞的不同程度的损害,导致血浆SOD活力下降。该时间点血样的采集是在停体外循环后立即抽血,此时患者自身的循环刚刚恢复并建立,循环血量处于较低水平,是患者心肌细胞处于缺氧最重的时候,由缺血导致的OFR大量产生,造成心肌细胞的损伤严重。所以,该时间点患者的红细胞内SOD含量最低。血浆SOD活力处于最低点。
综上所述,S组七氟醚预处理后血清cTnI、CK-MB水平降低,MDA浓度升高,血浆SOD活性降低,临床上心律失常发生减少,均提示七氟醚预处理能减轻MI/RI后心肌细胞的损伤。可能与七氟醚预处理降低了体内脂质过氧化程度,增加机体清除OFR的能力,提高心律失常发生的阈值有关。
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(本文编辑:赵丽洁)
PERIOPERATIVEMYOCARDIALPROTECTIONOFSEVOFLURANEPRECONDITIONINGINCONGENITALHEARTDISEASECHILDRENUNDERGOINGOPEN-HEARTSURGERY
YUJian,SHANShiqiang,WANGQi,ZHUChunhua
(DepartmentofAnesthesiology,CentralHospitalofCangzhouinHebeiProvince,HebeiProvince,Cangzhou061001,China)
ObjectiveTointerprettheperioperativemyocardialprotectionofsevofluranepreconditioningduringmyocardialischemia/reperfuisoninjury(MI/RI)causedbyopen-heartsurgeryincongenitalheartdiseasechildren.MethodsFortypatientsofscheduledforrepairtoventricularseptaldefect(VSD)andtoatrialseptaldefect(ASD)wererandomlydividedintotwogroups,controlgroup(groupC,n=20)andsevofluranepreconditioninggroup(groupS,n=20).IngroupS,2MACofsevofluranewascontinuouslyinhaledfromthebeginningofoperationtothebeginningofcardiopulmonarybypass(CPB),andnoanestheticusedsevofluraneingroupC.Patientsofanesthesiawereinjectedwithintravenousmidazolam(0.08-0.12mg/kg),fentanyl(5-10μg/kg)andvecuronium(0.1mg/kg)andanesthesiawasmaintainedwithmidazolam,fentanylandvecuroniuminintermittentivboluseswasinduced.Thetimeofclampingaorta,cardiopulmonarybypassandoperating,therateofspontaneouslyrebeatingofheartandthesituationofelectrocutiondefibrillationwererecorded.Theplasmalevelsofcreatinephosphokinaseisoenzyme(CK-MB),cardiactroponinI(cTnI),malondialdehyde(MDA)andtheactivityofsuperoxidedismutase(SOD)weremeasuredafterinductionofanesthesia(T0),10minutesafteraortaunclamping(T1),immediatelyafterCPB(T2),6h(T3)and24h(T4)afterCPB.ResultsAllpatientsweresimilarwithregardtodemographicdatabetweentwogroups(P>0.05).cTnI,CK-MB,MDAinbothgroupincreasedatT1,reachedpeakatT3anddeclinedatT4.ThecTnI,MDAlevelatT1-4werehigherthanthatatT0(P<0.01).TherewerenosignificantdifferenceatT0betweentwogroups(P>0.05),thecTnI,MDAlevelatT1-4ingroupSwaslowerthanthatingroupC(P<0.01).TheCK-MBlevelatT1-4washigherthanthatatT0(P<0.01).TherewasnosignificantdifferenceatT0-3betweentwogroups(P>0.05),theCK-MBlevelatT4ingroupSwaslowerthanthatingroupC(P<0.01).TheSODactivityatT1-3washigherthanthatatT0(P<0.01).IngroupS,therewasnosignificantdifferenceatT1-4whencomparedwithT0.TherewasnosignificantdifferenceatT0betweentwogroups(P>0.05),theSODactivityatT1-3ingroupSwashigherthanthatingroupC(P<0.01).ConclusionSevofluranepreconditioningwillbeanoveltherapeuticstrategytoreducetheriskofmyocardialMI/RIduringopen-heartsurgerywithCPBinchildren.
myocardialreperfusioninjury;sevoflurane;ischemicpreconditioning,myocardial
2014-02-21;
2014-03-26
于健(1981-),男,河北沧州人,河北省沧州市中心医院主治医师,医学硕士,从事临床麻醉学研究。
R654.2
A
1007-3205(2014)09-1032-05