hk液在心脏停搏中的作用原理及应用

hk液在心脏停搏中的作用原理及应用

目前，st.西宁及其改进的和含血回血停止剂被广泛应用于中国的止血液采集技术中。作为一种先进的姜去极化剂，htk溶液在细胞内因其良好的心肌保护效果而获得了世界医学临床的一致认可。近年来,国内的一些研究显示HTK液可减轻心肌缺血再灌注损伤,有利于心脏复跳后早期心功能的恢复,与临床常用的高钾停搏液相比具有较好的心肌保护作用。现对HTK液的成分、作用原理及发展前景做一简单综述。1中性酸、甘露醇等为化合物类型,其构成即组氨酸-色氨酸-酮戊二酸溶液,是以细胞内液成分为主的基础上,增加了组氨酸、α-酮戊二酸、色氨酸和甘露醇等,其构成为:Na+15mmol/L、K+10mmol/L、Ca2+0mmol/L、Mg2+4mmol/L、甘露醇30mmol/L、盐酸组氨酸18mmol/L、α-2酮戊二酸1mmol/L、组氨酸2mmol/L、色氨酸180mmol/L。pH7.3,渗透压310mOsmol/L。1.1细胞外k+浓度对心肌停跳的影响K+是细胞内的主要阳离子,其浓度为150～160mmol/L,血清钾浓度仅为3.5～5.0mmol/L。机体主要依靠细胞膜上的Na+-K+ATP酶来维持细胞内外的K+、Na+浓度差。体内的酸碱平衡状态对K+的代谢有很大的影响。心肌细胞对K+有较高通透性,心肌细胞的静息膜电位取决于跨膜K+的浓度梯度。目前使用的高钾停跳液的原理便是使细胞外的K+浓度升高后,跨膜K+梯度下降,Na+流入细胞内的速度减慢,结果使动作电位的上升速度、幅度及传导速度均减小。当膜电位降至-50mV时则Na+通道停止工作,Na+被阻于细胞外,不能产生及传播动作电位并维持膜电位在此水平使心脏舒张期停跳。对于高钾去极化停跳液来说,在使心脏良好停跳的同时,K+浓度过高也导致一系列负面影响。1965年Issellhard等证实细胞外K+浓度增至50mmol/L时高能磷酸盐的消耗随K+浓度的增高而增多,同时发现心室壁张力增高及细胞内Ca2+积聚现象。其机制是细胞外K+浓度增高后促使膜电位继续下降,到一定程度时引起受膜电位所控制的Ca2+通道的开放。Pedro实验证实高钾再灌注可引起钙反常,导致细胞内钙超载。Jellinek报道用高钾液体保存心肌引起心肌及冠状动脉内皮损伤。Bretsheneider等研究证明了离子浓度在8～12mmol/L就足够使心肌停跳,同时维持K++Cl-=500最为合适。所以HTK液采取了K+10mmol/L,Cl-10mmol/L的浓度搭配,在保证心肌良好停跳的前提下,最大可能的减少细胞损伤。1.2降低细胞内、外na+浓度HTK中的Na+浓度为15mmol/L,与细胞内浓度相似。Na+在心肌动作电位形成中起主要作用,快速反应电位引起心肌快速去极化。低钠可以减少细胞内、外Na+的浓度差,既可减少因高钾引起的H+-Na+交换增强,又可减轻因Na+的电化学梯度导致的Na+内流增加,使动作电位不能生成,从而使心肌在较低钾浓度的情况也能保持舒张期停跳。这两种机制均可减少细胞内Na+浓度,因此HTK低Na+可以抑制Na+/Ca2+交换,从而减轻在缺血再灌注时细胞内钙超载。此外,较少的Na+内流也减轻了缺血期间细胞水肿。1.3细胞内部钙在心肌保护期间,能量被用于维持细胞自身平衡,随着能量贮存被消耗,心肌细胞不能控制其内部平衡,钙泵衰竭,肌浆网及线粒体不能维持钙隔离的作用,细胞外的钙进入细胞内,导致细胞内钙积聚。细胞内高钙对细胞不利:①激活钙依赖性磷脂酶等,从而引起细胞膜或细胞器膜的损伤;②线粒体ATP的合成障碍,导致细胞内能量下降;③促使再灌时氧自由基的大量产生;④钙还可以与原肌球蛋白结合,产生不可逆的进行性的肌肉挛缩,甚至造成心肌纤维断裂;⑤钙激活组织内含有的黄嘌呤脱氢酶变为黄嘌呤氧化酶,后者使次黄嘌呤与再灌注的氧作用产生氧自由基,造成细胞的损害。HTK液中无钙,这有利于减少细胞外钙的内流,减少细胞内钙超载以及因钙离子浓度过高而导致的心肌损伤。1.4mg2+与ca2+Mg2+是细胞内的重要阳离子,主要存在于线粒体及肌原纤维中。它是组成高能磷酸键的重要成分及细胞酶系统的一个辅助因子,又是各种ATP酶的激活剂。Mg2+可以维持细胞膜的完整性。在细胞膜上Mg2+与Ca2+具有共同的通道,故可与Ca2+相竞争而防止Ca2+的内流,减少心肌细胞内的Ca2+负载。国内学者证明Mg2+在独立条件下有舒张冠状动脉的作用,在高钾停搏液中能降低冠状动脉对高钾收缩血管效应的敏感性。可能与Mg2+能影响血管平滑肌细胞外钙离子的跨膜流动,从而干扰了细胞内钙的作用效果等因素有关。故在心肌保护液中加入适量的Mg2+可以减少心脏在缺血再灌注后心肌的损伤。其浓度以1～6mmol/L为宜。1.5细胞不经特殊的转运系统HTK首次公开配方中即有甘露醇。其优点包括:①其代谢是惰性的,不会增加“底物压力”和能量转换;②进入细胞不经特殊的转运系统;③作为氧自由基清除剂,在再灌注开始能发挥一定的心肌保护作用,其适宜浓度为23～30mmol/L。1.6两组缓冲能力的比较糖酵解是在无氧情况下心肌唯一的能量来源。但这个过程是pH依赖性的,pH下降及其他代谢产物积聚抑制了PFK及磷酸2,3-二甘油醛脱氢酶,结果抑制了葡萄糖的酵解过程。在缺血心肌中最初引起的葡萄糖分解活性的增强很快被抑制,高能磷酸盐贮备很快下降。而停跳液中有缓冲剂,可以抑制H+的堆积,解除对糖酵解的抑制,从而保持较大的ATP生成速率。Wilson认为HTK良好的心肌保护功能归功于组氨酸巨大的缓冲能力:其减少了H+的堆积,解除了糖酵解的抑制,使ATP及乳酸有较大的生成率。另外,ATP、ADP、AMP是有极性的分子,正常情况下不易从细胞中丢失,但在酸性环境下它们的极性丧失,易从细胞膜中穿出,再灌注时被冲走,导致ATP合成前体的丢失。而具有强大缓冲能力的组氨酸缓冲对可以保持组织pH接近正常水平,防止高能量的核苷丢失,为ATP合成提供前体,保证心肌ATP的水平,提高了再灌注后心肌收缩功能的恢复,减少了再灌注导致的心肌坏死。另外,组氨酸还是一个有效的非渗透性因子,可防止保存期间细胞的水肿。1.7糖酸类物质以及类化合物的合成α-酮戊二酸是三羧酸循环的中间产物,它可以通过三羧酸循环,呼吸链及氧化磷酸化产生ATP。色氨酸为尼可酰胺核苷酸辅酶(NAD,NADP)的前体,三羧酸循环脱下的氢通过NAD/NADP经呼吸链及氧化磷酸化产生ATP,因此α-酮戊二酸及色氨酸有助于在缺血再灌注期间ATP的合成。Hachida认为α-酮戊二酸及色氨酸能促进心肌在缺血再灌注期间ATP的产生,保护心肌细胞的完整性,减轻了细胞的水肿,提高了心肌的顺应性及收缩功能。2停采血液中添加糖代谢剂的研究HTK液是效果得到肯定并已广泛应用的心肌保护液。近年来,国内外的研究证明在停搏液中添加成分对心肌具有额外保护的作用。下面简单介绍几种效果显著的成分添加。2.1保护成熟的心肌2.1.1褪黑素自由基清除能力的比较心肌停搏液中加入依达拉奉可明显提高心肌细胞SOD活性,减少MDA产生,提高氧自由基清除能力,而达到心肌保护目的。褪黑素是最近发现的一种强自由基清除剂,它能有效清除各类氧自由基,尤其是羟自由基,其清除羟自由基作用比常规羟自由基清除剂benzoate强500倍。目前发现心血管系统存在褪黑素受体,表现为高亲合力,具有饱和性、可逆性、稳定性等特点。2.1.2降低体外循环心脏术后il-6水平ACEI不仅通过降低血管紧张素Ⅱ的血浆浓度和利尿作用来降低血压,降低心肌梗死和心血管病死亡危险,而且有直接的抗感染作用,可以使体外循环心脏术后的IL-6水平降低,IL-6降低提示着全身炎性反应的减轻。2.1.3提高心肌细胞水解能力心肌肽素可降低心肌细胞脂质过氧化反应,提高心肌细胞清除氧自由基的能力,提高心肌细胞线粒体脱氢酶活性,保护细胞膜完整性,对抗缺血再灌注损伤。停跳液中加入心肌肽素可减少心肌酶释放,改善心肌细胞缺氧变性的组织形态学和超微结构损伤的变化。2.1.4中性现实蛋白乌斯他丁-蛋白酶抑制剂能有效抑制中性粒细胞激活的产物-中性粒细胞蛋白酶,并间接抑制补体C3a和炎性因子IL-8的产生。由于大量的中性粒细胞蛋白酶会降低体外循环后肺脏气体交换的功能,故乌斯他丁有降低再灌注后肺损伤的作用2.2动力学意义未成熟心肌与成熟心肌在结构、功能、能量代谢及对缺血、缺氧的耐受性方面差异有统计学意义。随着心脏手术低龄化,未成熟心肌保护措施和停搏液的研究日益受到重视。目前国内外对于新的适合未成熟心肌的停搏液的研究均未取得突破性进展,故通过添加成分来提高现有停搏液对未成熟心肌的保护作用仍不失为一个较好的手段。2.2.1ca2+内流的储备含PCOs的心肌停搏液的心肌保护更接近生理性。PCOs使心肌发生快速超极化停搏,保持心肌能量储备,减少Ca2+内流,减轻再灌注时Ca2+超载损伤。同时,PCOs增加缺血再灌注后的冠脉流量,其机制可能是PCOs使冠状血管平滑肌超极化,血管平滑肌松弛,改善缺血后冠脉内皮功能。此外,PCOs加强复灌后细胞膜稳定性,减少心肌内酶漏出,保证了缺血后心肌代谢尽早恢复。2.2.2减少氧自由基的生成NO是强血管扩张剂,可扩张冠脉血管,降低血管阻力,增加血流量,改善微循环,减少氧自由基的生成。L-精氨酸是合成NO的底物,停搏液中加入L-精氨酸能增加NO的释放,提高缺血后心肌顺应性,降低冠脉血管阻力。其作用机制可能是与保护血管内皮细胞,抑制中性粒细胞在微小血管的聚集,减轻了氧自由基的损伤作用有关。2.2.3血再灌注