甲状腺激素在体外循环心脏手术围术期的应用

王亚欣++薛玉良

摘要： 众所周知，体外循环心脏手术围术期会出现不同程度的正常甲状腺病态综合征（Euthyriod sick syndrome ， ESS），而对于是否应补充甲状腺激素仍存在争议。了解体外循环心脏手术围术期甲状腺激素补充疗法的应用现状，为临床工作提供依据和选择。明确体外循环心脏手术对甲状腺激素代谢的影响，分析甲状腺激素补充疗法的安全性、有效性以及争议和前景。体外循环心脏手术围术期甲状腺激素补充疗法无明显的副作用，且可以有效改善ESS，成为令人期待的临床选择。

关键词：甲状腺激素；正常甲状腺病态综合征；体外循环；心脏手术

The Application of Thyroid Hormone in Perioperation of Cardiopulmonary Bypass Surgery

WANG Ya-xin， XUE Yu-liang

（Department of Anesthesiology， Tianjin Huanhu Hospital， Tianjin 300060，China）

Abstract：

Ccontext As we all know， the patients undergoing cardiac pulmonary bypass surgery could develop euthyriod sick syndrome perioperation. However， the thyroid hormone supplement remains controversial. Objective To understand the status of thyroid hormone supplement， to provide evidence for clinical work. Content To make clear the effect of cardiopulmonary bypass on thyroid hormone metabolism， and analysis the safety， the effectiveness and the controversy of the thyroid hormone supplement. Trend There is no evidence side effect of thyroid hormone supplement in cardiopulmonary bypass surgery， and it can improve ESS effectively. The thyroid hormone supplement will be a desirable clinical choice.

Key words：Thyroid hormone； Euthyroid Sick Syndrome； Cardiac pulmonary bypass； Cardiac surgery

甲狀腺激素具有多种重要的生理作用，不仅参与机体代谢、促进生长发育，并且可影响心血管系统的功能，对体外循环心脏手术围手术期患者的病情和预后有重要影响。随着研究的深入，甲状腺激素在体外循环心脏手术围手术期的变化及其临床应用越发受到重视。

1 甲状腺激素的生理作用

甲状腺激素的生理作用主要表现为促进新陈代谢，使机体耗氧量和产热量增加，基础代谢率增高；维持机体正常生长发育；提高神经系统的兴奋性。而对于心血管系统，甲状腺激素也承担着重要作用[1]，表现为心率增加、心肌收缩力增强、扩张外周血管，降低心脏后负荷，从而增加心输出量。甲状腺功能亢进的临床征象表现为心动过速，心排量、心肌收缩力、收缩压以及基础代谢率升高[2-3]。甲状腺功能低下可表现为心动过缓，基础代谢率和心排量降低，细胞内儿茶酚胺产物减少[4-5]。

2 体外循环心脏手术对甲状腺激素代谢的影响

大多经历体外循环心脏手术患者都会出现甲状腺激素水平降低，而这些表现又被称为非甲状腺疾病综合征、正常甲状腺病态综合征（Euthyriod sick syndrome ， ESS）或低T3综合征[6-7]。王怀斌[8]等人发现，不管有无体外循环，心脏手术后都会出现显著而持续的甲状腺激素水平的抑制，T3和T4在术后第1 d降至最低，在术后第7 d才逐渐恢复至术前水平。这一点在小儿中尤为重要，很多患儿出现低T3和T4的ESS，ESS的严重程度与患者年龄，体外循环时间，术后并发症密切相关[9]。低T3水平是预测死亡中最高的独立预测因素，尤其是心脏病患者[10]。有研究显示，经历体外循环心脏手术的患儿自体外循环后直至术后第2 d血清T3和T4浓度均低于术前[11]。造成T3和T4浓度降低的原因可能与细胞因子和代谢产物的释放以及缺氧导致的改变有关[12-13]：①体外循环期间组织缺氧[14]，甲状腺血流灌注不足，甲状腺摄碘能力下降，使得甲状腺激素的合成不足。肝脏血流量和代谢发生变化，肝脏释放T4减少；②心脏手术本身以及体外循环过程使得机体处于应激状态，甲状腺球蛋白减少，甲状腺激素合成减少而利用增加[15]；③缺氧、皮质醇增多及炎性介质激活等因素导致外周器官中甲状腺5'-脱碘酶数量减少和活性降低，T4向T3转化减少，使生成有活性的T3减少，生成无活性的反T3增加[16]；④非搏动性血流和血液破坏等体外循环转流期间的非生理状态使下丘脑-垂体-甲状腺轴调节机制失调，影响促甲状腺激素释放激素及促甲状腺激素的分泌和功能[17]。Klemperer等人[18]对142例冠脉搭桥患者进行了研究，分为补充T3组和安慰剂对照组，两组相比，补充T3组的术后心律失常的发生率和安慰剂组没有区别，而心指数和外周血管阻力分别为2.97 L/min·m2和1073 dyn·sec/cm5，与对照组的2.67 L/min·m2和1235 dyn·sec/cm5有显著差异。

3 甲状腺激素在体外循环心脏手术围手术期的应用

3.1甲状腺激素补充疗法的安全性 Magalh？觔es 等人[19]对80例成人心脏手术患者进行了口服T3的研究，结果显示口服T3（术前1 d口服25 mg，3次/d，直至术后48 h）可以预防围手术期甲状腺激素的下降，并且48 h内，没有异常的激素升高。其它一些研究表明血浆T3水平的正常化可以大大减少正性肌力药的需求，容易转复窦律，临床进展逐步趋于好转而无明显的临床副作用[20]。对小儿心脏手术甲状腺激素补充疗法的研究中， Valerio等人[21]对胎龄小于28 w的早产儿生后22～26 h，采用单次静脉注射T3（0.5 μg/kg）的方式补充甲状腺激素，仅可使T3浓度水平升高2 d，并且没有发生不良反应。由此可见，预防性补充甲状腺激素对体外循环心脏手术患者有良好的安全性和耐受性，可以取得良好的效果。

3.2甲状腺激素补充疗法的有效性 有研究显示血浆低T3浓度与房颤的发生有相关性[22]。Sirlak等[23]在患者实施CABG前7 d开始使用T3，术后儿茶酚胺需求减少而心输出量改善。临床小儿心脏手术后使用甲状腺激素治疗基于心脏手术后的现象和甲状腺激素的药理学特点，有人假设在婴儿中使用甲状腺激素替代治疗可能会降低术后并发症和死亡率[20]。Portman等[24]等在一项小规模研究发现用T3替代治疗可以防止循环T3的缺乏，心率提高而体循环血压不下降，因而心输出量增加。Plumpton等人[25]发现，年龄小于3个月、体外循环时间超过120 min，则其体外循环心脏手术后T3水平明显较低，机械通气时间明显延长，结果显示进入ICU后48 h仍需机械通气的患儿FT3水平较已拔管患儿低0.9 pmol/L。有动物实验表明术前服用甲状腺激素一定时间会表现出心肌保护作用[26]，甲状腺激素对缺血再灌注损伤的作用也已经在动物和人体试验中得以证实[27]。其机制可能与蛋白激酶C、促分裂原活化蛋白激酶、细胞外调节蛋白激酶信号传导通路以及热休克蛋白等途径相关。

3.3甲状腺激素补充疗法的争议和前景 甲状腺激素具有上述多种利于体外循环心脏手术患者病情恢复和预后的因素，同时亦有相关报导和实验研究结果予以佐证，但围手术期常规补充甲状腺激素仍存在争议：有研究认为认为，体外循环心脏手术围术期甲状腺激素的下降对心功能的影响较微弱，对预后影响并不明显[28]，但是甲状腺激素可减少正性肌力药物的用量以及其呈现的心肌保护作用己有诸多研究证实，对危重患者的预后后也起到了显著的作用。总之，心脏手术后患者特别容易在围术期出现有重要临床意义的ESS，就目前所有的研究使得预防性补充甲状腺激素成为令人期待的临床选择。

参考文献：

[1]Danzi S， Klein I. Thyroid disease and the cardiovascular system[J]. Endocrinol Metab Clin North Am， 2014，43（2）：517-528.

[2]Ertek S， Cicero AF. Hyperthyroidism and cardiovascular complications： a narrative review on the basis of pathophysiology[J]. ArchMed Sci， 2013，9（5）：944-952.

[3]Coceani M. Heart disease in patients with thyroid dysfunction： hyperthyroidism， hypothyroidism and beyond[J]. Anadolu Kardiyol Derg， 2013，13（1）：62-66.

[4]Grais IM， Sowers JR. Thyroid and the heart[J]. Am J Med，2014，127（8）：691-698.

[5]Yang L， Zou J， Zhang M， et al. The relationship between thyroid stimulating hormone within the reference range and coronary artery disease： impact of age[J]. Endocr J， 2013，60（6）：773-779.

[6]Boelen A， Kwakkel J， Fliers E. Beyond low plasma T3： local thyroid hormone metabolism during inflammation and infection[J]. Endocr Rev， 2011， 32（5）：670-693.

[7]Boonen E， Van den Berghe G. Endocrine responses to critical illness： novel insights and therapeutic implications[J]. J Clin Endocrinol Metab， 2014 ， 99（5）：1569-1582.

[8]王懷斌，甄文俊，佟宏峰，等. 冠状动脉旁路移植手术方式对甲状腺激素代谢的影响[J]. 中华胸心血管外科杂志，2007， 23（4）： 245-248.

[9]Allen DB， Dietrich KA， Zimmerman JJ. Thyroid hormone metabolism and level of illness severity in pediatric cardiac surgery patients[J]. J Pediatr ，1989， 114（1）：59-62.

[10]Iervasi G， Pingitore A， Landi P， et al. Low-T3 syndrome： a strong prognostic predictor of death in patients with heart disease[J]. Circulation ，2003， 107（5）：708-713.

[11]罗俊， 薛玉良. 小儿体外循环心脏手术對甲状腺激素代谢的影响[J]. 中国煤炭工业医学杂志， 2009， 12（12）： 248-251.

[12]Redout EM， van der Toorn A， Zuidwijk MJ， et al. Antioxidant treatment attenuates pulmonary arterial hypertension-induced heart failure[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol， 2010 ， 298（3）：H1038-H1047.

[13]Wajner SM， Goemann IM， Bueno AL， et al. IL-6 promotes nonthyroidal illness syndrome by blocking thyroxine activation while promoting thyroid hormone inactivation in human cells[J]. J Clin Invest， 2011， 121（5）： 1834-1845.

[14]Holland FW， Brown PS， Weitraub BD， et al. Cardiopulmonary bypass and thyroid function： a euthyroid sick syndrome[J]. Ann thorac Surg，1991，52（1）： 46-50.

[15]Kobaschi G， Fesani F. Cardiopulmonary bypass a low T4 and T3 syndrome with blanted thyrotropin（TSH） response to thyrotropin releasing hormone （TRH）[J]. Horm Res， 1986， 23 （5）： 516-523.

[16]Bremener WF， Taycor KM， Baird S， et al. Hypothalamo-pituitary thyroid axis function during cardiopulmonary bypass[J]. J Thorac Cardiovasc Surg， 1978， 75（3）：392-399.

[17]Saatvedt K， Lindberg H， Geiran OR， et al. Thyriod function during and after cardiopulmonary bypass in child [J]. Acta Anesthesiol Scand，1998， 42（9）：1100-1103.

[18]Klemperer JD， Klein I， Gomez M， et al. Thyroid hormone treatment after coronary-artery bypass surgery[J]. N Engl J Med ，1995， 333（23）：1522-1527.

[19]Magalh？觔es AP， Gus M， Silva LB. Oral triiodothyronine for the prevention of thyroid hormone reduction in adult valvular cardiac surgery[J]. Braz J Med Biol Res， 2006，39（7）：969-978.

[20]Dimmick S， Badawi N， Randell T. Thyroid hormone supplementation for the prevention of morbidity and mortality in infants undergoing cardiac surgery[J].Cochrane Database Syst Rev ，2004：CD004220.

[21]Valerio PG， van Wassenaer AG， de Vijlder JJ， et al. A randomized， masked study of triiodothyronine plus thyroxine administration in preterm infants less than 28 weeks of gestational age： hormonal and clinical effects[J]. Pediatr Res， 2004， 55（2）：248-253.

[22]Kokkonen L， Majahalme S， Koobi T， et al. Atrial fibrillation in elderly patients after cardiac surgery： postoperative hemodynamics and low postoperative serum triiodothyronine[J]. J Cardiothorac Vasc Anesth 2005， 19（2）：182-187.

[23]Sirlak M， Yazicioglu L， Inan MB， et al. Oral thyroid hormone pretreatment in left ventricular dysfunction[J]. Eur J Cardiothorac Surg 2004， 26（4）：720-725.

[24]Mackie AS， Booth KL， Newburger JW， et al. A randomized， double-blind， placebo-controlled pilot trial of triiodothyronine in neonatal heart surgery[J]. J Thorac Cardiovasc Surg ，2005， 130（3）：810-816.

[25]Plumpton K， Haas NA. Identifying infants at risk of marked thyroid suppression post-cardiopulmonary bypass[J]. Intensive Care Med ，2005， 31（4）：581-587.

[26]Pantos C， Malliopoulou V， Mourouzis I， et al. Hyperthyroid hearts display a phenotype of cardioprotection against ischemic stress： a possible involvement of heat shock protein 70[J]. Horm Metab Res， 2006 ，38（5）：308-313.

[27]Ranasinghe AM， Quinn DW， Pagano D， et al. Glucose-insulin-potassium and tri-iodothyronine individually improve hemodynamic performance and are associated with reduced troponin I release after on-pump coronary artery bypass grafting[J].Circulation， 2006，114 （Suppl.1） ：1245-1250.

[28]Spratt DI， Frohnauer M， Cyr-Alves H. Physiological effects of nonthyroidal illness syndrome in patients after cardiac surgery[J]. Am J Physiol Endocrinol Metab， 2007， 293（1）：E310-315.

編辑/蔡睿琳