體外循環(huán)下心肌保護(hù)的研究進(jìn)展

體外循環(huán)下心肌保護(hù)的研究進(jìn)展

為了便于操作，心臟必須處于靜態(tài)狀態(tài)，堵塞血管供應(yīng)，導(dǎo)致心臟缺勤和缺氧。許多臨床報告表明，心臟手術(shù)后的許多并發(fā)癥和死亡率與手術(shù)中的心肌損傷密切相關(guān)。近年來，通過體外循環(huán)下心臟視覺病變的發(fā)病率和心肌缺勤患者的深入研究，灌注師和胸部外科醫(yī)生在體外環(huán)下致力于心肌保護(hù)?，F(xiàn)在這個問題可以如下。1低溫晶體停跳液應(yīng)用心臟停搏液的作用是應(yīng)用化學(xué)和物理的方法使心臟迅速停跳,降低心肌耗氧量,減少能量需求,保存心肌能量儲備,維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整,延長心肌耐受缺血的安全時限.由于低溫可以保護(hù)心肌,而高鉀液可使心肌電活動停止,早在1995年英國Melrose首次使用枸櫞酸鉀使心臟停搏,此后,逐漸產(chǎn)生了各種低溫晶體停跳液,以St.Thomas停跳液為主要代表.經(jīng)過長期的臨床應(yīng)用,低溫晶體停跳液的心肌保護(hù)作用得到肯定,但仍不能完全防止心肌缺血再灌注損傷的發(fā)生.1.1含血停跳液的肌酶作用晶體停跳液不能攜帶氧氣,心肌在阻斷循環(huán)后處于無氧代謝,引起代謝性酸中毒,晶體停跳液不含膠體,不利于維持心肌所需的滲透壓,亦造成心肌腫脹.BratR等在對60名冠心病(CAD)患者(EF<35%)行CABG手術(shù)中,使用低溫含血停跳液的患者比使用低溫晶體停跳液的患者術(shù)后左室功能(LVSWI)、肌酶(CK-MB)檢測結(jié)果均顯示心肌損傷要低得多.含血停跳液能夠攜帶部分氧和營養(yǎng)物質(zhì),為缺血心肌間斷提供心肌代謝所需的氧和底物,保證了心肌的有氧代謝,使心肌的高能磷酸鹽得到保護(hù).另外,含血停跳液的膠體滲透壓高,可防止心肌水腫.但是,HayashiY等認(rèn)為血液中的嗜酸性粒細(xì)胞會介導(dǎo)產(chǎn)生心肌損害,并參與產(chǎn)生再灌注損傷.他們通過臨床實驗證明,使用白細(xì)胞濾過的含血停跳液(LDBCP)的先心病患者術(shù)后CK-MB值檢測為(17.00±8.5)IU/L,而普通含血停跳液(BCP)值為(26.0±11.6)IU/L,脂肪酸結(jié)合蛋白水平和兒茶酚氨的使用量也較BCP組大為減低,HiramatsuY等將LDBCP應(yīng)用于CAD行CABG患者的體外循環(huán),發(fā)現(xiàn)LDBCP組術(shù)后肌鈣蛋白T(ctnT)檢測值(0.52±0.3)mg/L比BCP組(3.85±0.85)mg/L顯著減低.由此證明,去除白細(xì)胞的含血停搏液對于術(shù)前心功能損傷或已有損傷的冬眠心肌具有明顯保護(hù)作用.1.2不同溫血灌注時肌鈣蛋白和心肌能量釋放量比較低溫下心肌酶均處于失活狀態(tài),這種失活使心肌耗能減低,但也不利于合成高能化合物.低溫使含血停跳液氧離曲線左移,心肌細(xì)胞對氧的攝取減少,且使血液粘滯度增高.為此,Lichtenstein等率先提出了溫血停跳液連續(xù)灌注方法,這樣即使心肌能最大程度地攝取氧,也使其滲透壓和代謝處于最佳狀態(tài).但連續(xù)灌注停跳液使用量大,吸引量多,術(shù)野顯露不佳.ChocronS等在對135名CAD患者行CABG手術(shù)中,比較了間斷含血停跳液分別以低溫(8℃)、中低溫(29℃)和常溫(37℃)3種溫度下順行灌注方法.結(jié)論是37℃溫血灌注時肌鈣蛋白I(ctnI)釋放量在3組中最低(0.89±0.50mg/L).間斷灌注的好處在于同樣使心肌靜止?fàn)顟B(tài)的同時減少了灌注量和吸引量,減少了血細(xì)胞的破壞,并保持術(shù)野清晰.BicalOM等通過臨床實驗證明,間斷溫血灌注比間斷冷血灌注亦具有較好的心肌保護(hù)效果.LiS等比較了溫血誘導(dǎo)(37℃)冷血間斷灌注和冷血誘導(dǎo)(6～8℃)冷血間斷灌注對28個瓣膜置換患者心肌的保護(hù)作用,結(jié)果溫血誘導(dǎo)冷血間斷灌注的保護(hù)效果明顯優(yōu)于冷血誘導(dǎo)冷血間斷灌注.可能的解釋是心臟常溫下完全停搏時其耗能僅為搏動時的10%,溫血誘導(dǎo)停搏使心肌極大地增加高能磷酸鹽儲備,而低溫間斷灌注使循環(huán)時心肌代謝減低,最大限度地減少了能耗,因此,達(dá)到了更好地保護(hù)效果.由于再灌注損傷時心肌無法攝取能量而處于休眠狀態(tài),根據(jù)上面的理論,在開放主動脈鉗夾前,以溫血停搏液復(fù)灌,使心肌高能磷酸鹽儲備超過心臟復(fù)跳后的能量消耗,減少再灌注引起的損傷.HattoriY等人在對191名CAD患者行CABG手術(shù)中證實了這一點.在冷氧合血或晶體停跳液間斷灌注的基礎(chǔ)上,加用溫氧合血誘導(dǎo)及復(fù)蘇早期再灌注具有較大的優(yōu)越性,與持續(xù)溫血灌注相比,術(shù)中視野清晰,且具有中度低溫體外循環(huán)的優(yōu)點.1.3對chd和cad患者心肌的保護(hù)作用鎂離子是細(xì)胞內(nèi)的重要陰離子,主要存在于線粒體及肌原纖維中,它是組成高能磷酸鹽的重要成分及細(xì)胞酶系統(tǒng)的一個輔助因子,它又是ATP酶的激活劑,st.Thomas液中鎂離子含量16mol/L.JiB等在高鈣(1.2～1.5mmol/L)停搏液中加入不同劑量鎂用于27例CAD患者的手術(shù),結(jié)論是在停搏液中加入10mmol/L鎂具有較好的保護(hù)作用.含血停搏液的作用之一是對無氧代謝產(chǎn)生的酸性物質(zhì)加以緩沖,使pH值恒定.基于這一點,TakeuchiK等將冷晶停搏液中加入100mmol/L組氨酸作為緩沖液,在60例CHD患者的手術(shù)中應(yīng)用,術(shù)后左室功能和心臟指數(shù)都比冷血停搏液組要好.以含有組氨酸和色氨酸為主要成分的HTK液也被CareagaG等人和SunderkiekU等人分別在臨床實驗中證明對CHD和CAD患者心肌具有保護(hù)作用.2順、逆聯(lián)合應(yīng)用停跳液的灌注方法有從主動脈根部灌注(順灌)和經(jīng)冠狀動脈竇逆行灌注(逆灌).絕大多數(shù)體外循環(huán)手術(shù)采用順灌,停搏液經(jīng)主動脈根部的冠狀竇口分布到整個心臟.FrankeU等人在對58例CAD患者行CABG手術(shù)中分別采用順、逆兩種方式灌注,比較發(fā)現(xiàn):逆灌組患者術(shù)后ctnI釋放量(3.2±3.1mg/L)明顯低于順灌組(8.2±8.5mg/L),這是由于冠狀動脈硬化及梗阻導(dǎo)致病變區(qū)域停跳液分布不均勻而產(chǎn)生心肌保護(hù)不良,逆灌能夠克服這一缺點.FiocchiR等將此方法用于心臟移植也取得了類似的效果.但是,由于冠脈系統(tǒng)變異較大,右心腔血大部分通過靜脈-靜脈、靜脈-心腔等支流流入心臟.單純逆灌時右室和室間隔停跳液分布只有14%,所以,順、逆聯(lián)合使用可取得良好的保護(hù)效果.KamlotA等人的臨床實驗證明了這一點.3對心肌保護(hù)作用研究表明,心肌缺血再灌注損傷與缺血期細(xì)胞內(nèi)鈣超載和氧自由基的釋放有關(guān).細(xì)胞內(nèi)鈣超載要激活磷脂酶A2,促使膜磷脂分解,使細(xì)胞膜及細(xì)胞器均受損傷,鈣離子又激活A(yù)TP酶,促進(jìn)ATP分解,同時鈣離子耦聯(lián)肌纖維攣縮同樣消耗ATP.據(jù)報道,含275μg/L硝苯比碇的停搏液可使CK-MB釋放量減少,并使左室功能有所改善,但心臟功能恢復(fù)緩慢.而在停跳液中加入能量代謝底物,如谷氨酸、天門冬氨酸及磷酸肌酸等能明顯減輕心肌缺血缺氧造成的損傷.氧自由基的來源有:1)線粒體.2)中性粒細(xì)胞.3)黃嘌呤氧化酶機(jī)制.以往人們在停搏液中加入氧自由基清除劑,如Vit-E、Vit-C、超氧化物歧化酶(SOD)、甘露醇等,以減輕再灌注損傷.近年來,人們對血管內(nèi)皮舒張因子(NO)產(chǎn)生了濃厚的興趣.NO是內(nèi)皮NO合酶作用下,由L-精氨酸的胍基上亞胺基脫氧化的產(chǎn)物.NO與鳥苷酸環(huán)化酶結(jié)合,升高CGMP水平,使細(xì)胞內(nèi)鈣濃度下降,造成平滑肌松弛和血管擴(kuò)張.另外,還可抑制中性粒細(xì)胞粘附于血管壁,從而減少氧自由基的產(chǎn)生.然而Kronon等以幼豬進(jìn)行實驗,發(fā)現(xiàn)停跳液中加入4mmol/L的L-精氨酸能夠使術(shù)后心肌功能明顯恢復(fù),而加入10mmol/L的L-精氨酸則增加氧自由基的生成,導(dǎo)致術(shù)后心血管功能不全.因此,L-精氨酸對人的心肌保護(hù)效果及合理劑量仍有待于進(jìn)一步研究.正常情況下,ATP及CP僅存在于細(xì)胞內(nèi),而外源性能量物質(zhì)不能通過細(xì)胞膜.但MentzerRm等人將500mmol肌苷加入冷停跳液中觀察效果:與對照組相比,肌苷組術(shù)后并發(fā)癥和病死率大為減少(3.6%,9/253).但RinneT等卻有相反的結(jié)論,他們通過臨床實驗發(fā)現(xiàn),肌苷在CABG術(shù)中的心肌保護(hù)作用不明顯.和肌苷一樣,胰島素和葡萄糖等能增加心臟能量儲備的藥物也被RaoV等證實,在體外循環(huán)中對心肌的保護(hù)作用不明顯.4應(yīng)用尼可地爾超極化停搏是指應(yīng)用鉀離子通道開放劑使鉀通道在靜息電位時開放,細(xì)胞內(nèi)鉀溢出,跨膜電位差減小,避免鈣內(nèi)流,從而減少鈣超載引起的再灌注損傷.HayashiY等在70例CAD患者行CABG手術(shù)中使用尼可地爾(Nicorandil),發(fā)現(xiàn)實驗組術(shù)后血漿中脂肪結(jié)合蛋白和CK-MB檢測均明顯減低.LiY等將尼可地爾用于CPB前預(yù)處理也收到了類似的效果.5抗心肌缺血藥缺血預(yù)處理(Ischemicpreconditioning,IP)是指通過短時間阻斷心肌供血,而使其啟動內(nèi)源性心肌保護(hù)機(jī)制而適應(yīng)長期缺血的一種心肌保護(hù)方法.自Murry等人提出這一個概念后,這方面的研究方興未艾.Feohlk等通過臨床實驗證明,在CABG手術(shù)中,缺血預(yù)適應(yīng)比冷晶停跳液和間斷灌注室顫效果都好.LiG等報道對40名瓣膜置換患者的手術(shù)中,IP也顯示了明顯的對抗缺血再灌注損傷的作用.6逆灌與全血清蛋白的制備盡管各種停跳液對缺血心肌都有保護(hù)作用,但仍不能完全避免心肌缺血再灌注損傷,所以,有人提出不停跳心臟手術(shù),