七氟醚预处理对心脏瓣膜置换术患者血清cTnI、外周血单核细胞Nrf2表达的影响

七氟醚预处理对心脏瓣膜置换术患者血清cTnI、外周血单核细胞Nrf2表达的影响

孙雪梅，王瑞婷，贺克强，章蔚，柴小青，潘建辉

(安徽医科大学附属安徽省立医院，合肥230001)

摘要：目的观察七氟醚预处理对心肺转流术(CPB)下心脏瓣膜置换术患者血清中cTnI和外周血单核细胞(PBMC)核蛋白Nrf2表达的影响，探讨其对心肌的保护作用和机体氧化应激的影响。 方法选择择期CPB下行心脏瓣膜置换术患者30例，随机分为未吸入七氟醚对照组(C组)和七氟醚预处理组(S组)，每组15例。S组切皮至主动脉阻断前吸入1.0%七氟醚20 min，随后予以10 min洗脱期，如此重复2次。于麻醉诱导前(T1)、主动脉开放后2 h(T2)、24 h(T3)和48 h(T4)采集动脉血，检测血清cTnI水平、MDA水平和SOD活性；于T1和T3用Western blotting检测外周血PBMC核蛋白Nrf2表达水平；MDA水平、SOD活性与Nrf2蛋白表达水平进行直线相关性分析。 结果与术前比较，T2～4时两组血清中cTnI浓度均明显升高(P均<0.05)，但S组明显低于C组(P均<0.05)。与术前比较，T3时两组PBMC核蛋白Nrf2表达均显著升高(P均<0.05)，但S组明显高于C组(P均<0.05)。与C组比较，T2～4时血清MDA水平降低，SOD活性升高(P<0.05)。MDA水平、SOD活性均与Nrf2蛋白表达具有相关性(r分别为-0.694、0.739，P均<0.05)。 结论 七氟醚预处理可以减轻CPB下心脏瓣膜置换术患者心肌损伤，减弱体内氧化应激反应，以上作用可能与增强Nrf2蛋白的表达有关。

关键词：七氟醚；心肺转流术；NF-E2相关因子2；心肌钙蛋白I；氧化应激

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.41.002

中图分类号：R542.5

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2015)41-0004-03

基金项目：安徽省公益性技术应用研究联动计划项目(1501ld04031)；安徽省卫生厅医学科研课题资助项目(09A065)。

作者简介：第一孙雪梅(1989-)，女，在读硕士，主要从事心脏手术麻醉、吸入麻醉药临床应用相关研究。 E-mail：18715519369@126.com 通信王瑞婷(1963-)，女，主任医师，主要从事心脏手术临床麻醉研究。E-mail:z80486@ah165.nct

Abstract:ObjectiveTo observe the effect of sevoflurane preconditioning on serum cTnI and the nuclear factor erythroid 2-related factor 2(Nrf2) expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of patients undergoing cardiac valve replacement with CPB, and to investigate its influence on the myocardial protection and oxidative stress of body. MethodsIn this randomized controlled trial, thirty patients who received valve replacement were randomly divided into two groups (n=15): the control group (group C) and sevoflurane preconditioning group (group S). In the group S, 1.0% sevoflurane was inhaled for 20 min from skin incision, and followed with oxygen elution for 10 min, it repeated twice. The artery blood samples were collected for the measurements of serum concentrations of cTnI, MDA and SOD immediately before anesthesia induction (T1), at 2 h (T2), 24 h (T3) and 48 h (T4) after aorta declamping respectively. The expression of Nrf2 protein from PBMC was detected by Western blotting at T1 and T3. Linear correlation between the expression of Nrf2 protein and MDA concentration, SOD activity was analyzed. ResultsCompared with that before operation, the concentration of serum cTnI was increased significantly in both groups(P<0.05) at T2-4. However, it was much lower in the group S than in the group C(P<0.05). The expression of Nrf2 protein in PBMC was increased significantly in both groups at T3 as compared with that before operation (P<0.05). However, it was much higher in the group S than in the group C (P<0.05). Compared with group C, the serum MDA concentration was decreased, while SOD activity was significantly higher at T2-4 in the group S (P<0.05). There was linear correlation between the expression of Nrf2 protein and MDA concentration, SOD activity (r=-0.694 and 0.739, all P<0.05). ConclusionSevoflurane preconditioning can alleviate myocardial injury and reduce oxidative stress injury in patients undergoing cardiac valve replacement with CPB, which might be associated with the increased Nrf2 expression.

收稿日期：(2015-09-09)

Effect of sevoflurane preconditioning on serum cTnI and Nrf2 expression in peripheral

blood mononuclear cells of patients undergoing cardiac valve replacement

SUNXue-mei,WANGRui-ting,HEKe-qiang,ZHANGWei,CHAIXiao-qing,PANJian-hui

(TheAffiliatedProvincialHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230001,China)

Key words: sevoflurane; cardiopulmonary bypass; NF-E2-related factor 2; cardiac troponin I; oxidative stress

心脏停跳手术中心肌缺血再灌注损伤(MIRI)发生率较高[1]，严重影响患者预后。MIRI与氧化应激有关[2], 转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)是调控细胞抗氧化应激损伤的关键转录因子[3]，在心肌抗氧化中发挥重要作用[4]。动物实验表明，七氟醚对鼠脑、心脏缺血再灌注损伤的保护作用与Nrf2表达增加有关[5，6]。2014年12月～2015年7月，本研究就七氟醚预处理对心脏瓣膜置换术患者血清中cTnI和单核细胞Nrf2表达以及体内氧化应激的影响进行了观察。

1资料与方法

1.1临床资料 择期拟在心肺转流术(CPB)下行二尖瓣瓣膜置换术患者30例，男19例、女11例，年龄38～70岁，ASA分级Ⅱ～Ⅲ级。纳入标准：左室射血分数≥45%，无严重脑、肺、肝、肾、内分泌异常等合并症，无手术史及特殊用药者。排除标准：CPB停机失败需再次CPB者，术后再次手术者及临时改变手术方式者等。采用随机数字表法将患者随机分为对照组(C组)和七氟醚预处理组(S组)各15例，两组临床资料比较差异无统计学意义。本研究获本院医学伦理委员会批准，并与患者或家属签署知情同意书。

1.2麻醉方法应用德国Jostra HL-20型体外循环机和MAQUET模式氧合器进行CPB，期间维持平均动脉压50～80 mmHg。S组切皮至主动脉阻断前吸入七氟醚，采用Vamos气体监护仪监测呼气末七氟醚(浓度为1.0%)，维持20 min，随后予以10 min洗脱期，如此重复2次。本研究中，间断吸入呼气末浓度为1.0%七氟醚对心功能受损的心脏瓣膜病患者血流动力学的变化并无明显影响。C组麻醉期间不吸入七氟醚。手术均由同一组配合熟练的医护人员完成，必要时给予血管活性药物维持循环稳定。

1.3观察指标及检测分别于麻醉诱导前(T1)、主动脉开放后2 h(T2)、24 h(T3)、48 h(T4)采集患者桡动脉血样，采用ELISA试剂盒检测血清中cTnI、MDA水平和SOD活性。于T1和T3时点抽取桡动脉血，立即用淋巴细胞分离液分离外周血单核细胞(PBMC)后提取核蛋白，根据BCA蛋白定量法说明书，以Western blotting对样本蛋白进行定量检测。用Image-Pro Plus 6.0软件进行蛋白灰度分析，Nrf2蛋白表达水平以Nrf2 /Beta-actin蛋白比值表示。记录主动脉阻断时间、CPB时间、手术时间、ICU停留时间、心脏自动复跳率、血管活性药物用量和术后1周心脏左室射血分数(LVEF)。

1.4 统计学方法采用SPSS16.0统计软件。计量资料呈正态分布时用±s表示，随机区组设计的计量资料比较采用成组t检验，重复测量设计的计量资料比较采用重复测量设计的方差分析；计数资料比较采用χ2检验；血清MDA水平、SOD活性与Nrf2蛋白表达水平的关系采用直线相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组术中观察指标比较两组主动脉阻断时间、CPB时间及手术时间比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1　两组术中观察指标比较(min， ± s)

表1　两组术中观察指标比较(min， ± s)

组别n主动脉阻断时间CPB时间手术时间C组1575±18103±19229±50S组1576±20104±20232±48

2.2 两组围术期血清cTnI、MDA水平及SOD活性变化见表2。

表2　 两组不同时间点血清cTnI、MDA水平

及SOD活性比较( ± s)

表2　 两组不同时间点血清cTnI、MDA水平

组别ncTnI(ng/mL)MDA(nmol/mL)SOD(U/mL)C组15 T10.057±0.0313.8±1.152±13 T23.542±0.898*9.7±1.9*34±7* T36.832±1.350*12.4±1.8*29±7* T45.270±1.029*9.0±1.4*40±10*S组15 T10.049±0.0263.9±1.351±13 T22.687±0.753*#7.4±1.7*#40±8*# T34.871±1.286*#9.3±2.1*#36±9*# T43.739±1.109*#5.8±1.6*#48±9#

注：组内与T1比较，*P<0.05；与C组同时间点比较，#P<0.05。

2.3两组Nrf2蛋白表达水平比较见表3。

表3　 两组T 1和T 3时Nrf2 /Beta-actin蛋白

比值比较( ± s)

表3　 两组T 1和T 3时Nrf2 /Beta-actin蛋白

组别nNrf2/Beta-actin蛋白比值T1T3C组150.117±0.0150.266±0.085*S组150.114±0.0170.391±0.095*#

注：组内与T1比较，*P<0.05，与C组同时间点比较，#P<0.05。

2.4 MDA水平、SOD活性与Nrf2蛋白表达的关系 直线相关分析MDA水平、SOD活性与Nrf2蛋白表达水平相关(r分别为-0.694、0.739，P均<0.05)。

2.5两组术后临床观察指标比较 C、S组术后LVEF值分别为(54±5)%、(56±6)%，多巴胺用量(248±60)、(222±53)mg， ICU停留时间(64±17)、(62±16)h，心脏自动复跳率40%、60%，肾上腺素使用3、1例。术后S组LVEF较C组高(P<0.05)。与C组比较，S组多巴胺用量减少(P<0.05)，心脏自动复跳率、肾上腺素使用例数和ICU停留时间比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。

3讨论

围术期患者血清中cTnI水平能早期准确反映心肌损伤水平。本研究结合预试验结果并参考相关文献[7~9]，选择在切皮至主动脉阻断前间断吸入七氟醚，维持呼气末浓度1.0%持续20 min，随后予以10 min洗脱期，如此重复2次。结果显示，在主动脉开放后各时点七氟醚预处理组cTnI水平明显低于对照组，提示七氟醚预处理具有减轻CPB下心脏瓣膜置换术患者心肌损伤的作用[10]。

Nrf2是CNC 转录因子家族中活性最强的转录调节因子，转录因子NF-E2相关因子2/抗氧化反应元件(Nrf2/ARE)信号传导通路是目前发现最重要的内源性抗氧化应激通路。在生理状态下，Nrf2与胞质蛋白伴侣(Keap1)形成二聚体，处于非活性状态，经过泛素蛋白酶途径被迅速降解。当机体受亲核剂或活性氧簇刺激时，Nrf2转录表达增加并与Keap1解离，转移至细胞核与ARE基因序列结合，启动并增强下游抗氧化及解毒基因的转录活性，包括抗氧化蛋白酶及Ⅱ相解毒酶即SOD、血红素氧合酶等，这些蛋白可清除氧自由基，减少过氧化物释放，减轻氧化应激导致的细胞损伤[11]。

本研究结果显示，主动脉开放后24 h时两组PBMC核内Nrf2蛋白表达均较术前增高，七氟醚预处理组核内Nrf2蛋白表达较对照组显著增高，与Huang等[4，12]研究结果相一致，表明七氟醚预处理明显增加了CPB下心脏瓣膜置换术患者PBMC核内Nrf2蛋白的表达。本研究表明，与对照组比较，七氟醚预处理组主动脉开放后各时点患者血清中MDA水平降低，SOD活性升高，且MDA水平与Nrf2蛋白表达呈负相关，SOD活性与Nrf2蛋白表达呈正相关，提示七氟醚预处理可以减弱CPB下心脏瓣膜置换术患者脂质过氧化反应，增强抗氧化应激能力，可能与增强体内Nrf2蛋白表达，启动Nrf2/ARE信号传导通路，表达下游抗氧化物酶等有关[13]。两组术后LVEF值均较术前降低，可能与手术创伤等因素有关，而术后LVEF值七氟醚预处理组较对照组高，且血管活性药物多巴胺用量少，提示七氟醚预处理有利于加快患者心功能的恢复。

参考文献：

[1] 马福国,林旭,张彦平,等.七氟醚后处理对体外循环下心脏瓣膜置换术患者心肌氧化应激的影响[J].中华麻醉学杂志,2014,34(8):944-946.

[2] McDonald CI, Fraser JF, Coombes JS, et al. Oxidative stress during extracorporeal circulation[J]. Eur J Cardiothorac Surg, 2014,46(6):937-943.

[3] Maher J, Yamamoto M, et al. The rise of antioxidant signaling-the evolution and hormetic actions of Nrf2[J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2010,224(1):4-15.

[4] Huang XS, Chen HP, Yu HH, et al. Nrf2-dependent upregulation of antioxidative enzymes: a novel pathway for hypoxic preconditioning-mediated delayed cardioprotection[J]. Mol Cell Biochem, 2014,385(1-2):33-41.

[5] Lee H, Park YH, et al. Sevoflurane post-conditioning increases nuclear factor erythroid 2-related factor and haemoxygenase-1 expression via protein kinase C pathway in a rat model of transient global cerebral ischaemia[J]. Br J Anaesth, 2015,114(2):307-318.

[6] Zhou C, Li H, Yao Y, et al. Delayed remote ischemic preconditioning produces an additive cardioprotection to sevoflurane postconditioning through an enhanced heme oxygenase 1 level partly via nuclear factor erythroid 2-related factor 2 nuclear translocation[J]. J Cardiovasc Pharmacol Ther, 2014,19(6):558-566.

[7] Ballester M, Llorens J, et al. Myocardial oxidative stress protection by sevoflurane vs propofol: a randomised controlled study in patients undergoing off-pump coronary artery bypass graft surgery[J]. Eur J Anaesthesiol, 2011,28(12):874-881.

[8] 贺克强,王瑞婷,潘建辉,等.七氟醚后处理对心脏瓣膜置换术患者体外循环后肺功能的影响[J]. 中华麻醉学杂志,2013,33(8):975-979.

[9] 马金凤,李克忠,王雪琴,等.七氟醚预处理对体外循环下患者单瓣膜置换术患者的心肌保护作用[J].山东医药,2013,53(43):57-59.

[10] Cromheecke S, Pepermans V, Hendrickx E, et al. Cardioprotective properties of sevoflurane in patients undergoing aortic valve replacement with cardiopulmonary bypass[J]. Anesth Analg, 2006,103(2):289-296.

[11] Uruno A, Motohashi H, et al. The Keap1-Nrf2 system as an in vivo sensor for electrophiles[J]. Nitric Oxide, 2011,25(2):153-160.

[12] Mozzini C, Fratta Pasini A, Garbin U, et al. Increased endoplasmic reticulum stress and Nrf2 repression in peripheral blood mononuclear cells of patients with stable coronary artery disease[J]. Free Radic Biol Med,2014,68(3):178-185.

[13] Xu B, Zhang J, Strom J, et al. Myocardial ischemic reperfusion induces de novo Nrf2 protein translation[J]. Biochim Biophys Acta, 2014,1842(9):1638-1847.