体外循环下心肌保护的研究进展

体外循环下心肌保护的研究进展

为了便于操作，心脏必须处于静态状态，堵塞血管供应，导致心脏缺勤和缺氧。许多临床报告表明，心脏手术后的许多并发症和死亡率与手术中的心肌损伤密切相关。近年来，通过体外循环下心脏视觉病变的发病率和心肌缺勤患者的深入研究，灌注师和胸部外科医生在体外环下致力于心肌保护。现在这个问题可以如下。1低温晶体停跳液应用心脏停搏液的作用是应用化学和物理的方法使心脏迅速停跳,降低心肌耗氧量,减少能量需求,保存心肌能量储备,维持细胞结构完整,延长心肌耐受缺血的安全时限.由于低温可以保护心肌,而高钾液可使心肌电活动停止,早在1995年英国Melrose首次使用枸橼酸钾使心脏停搏,此后,逐渐产生了各种低温晶体停跳液,以St.Thomas停跳液为主要代表.经过长期的临床应用,低温晶体停跳液的心肌保护作用得到肯定,但仍不能完全防止心肌缺血再灌注损伤的发生.1.1含血停跳液的肌酶作用晶体停跳液不能携带氧气,心肌在阻断循环后处于无氧代谢,引起代谢性酸中毒,晶体停跳液不含胶体,不利于维持心肌所需的渗透压,亦造成心肌肿胀.BratR等在对60名冠心病(CAD)患者(EF<35%)行CABG手术中,使用低温含血停跳液的患者比使用低温晶体停跳液的患者术后左室功能(LVSWI)、肌酶(CK-MB)检测结果均显示心肌损伤要低得多.含血停跳液能够携带部分氧和营养物质,为缺血心肌间断提供心肌代谢所需的氧和底物,保证了心肌的有氧代谢,使心肌的高能磷酸盐得到保护.另外,含血停跳液的胶体渗透压高,可防止心肌水肿.但是,HayashiY等认为血液中的嗜酸性粒细胞会介导产生心肌损害,并参与产生再灌注损伤.他们通过临床实验证明,使用白细胞滤过的含血停跳液(LDBCP)的先心病患者术后CK-MB值检测为(17.00±8.5)IU/L,而普通含血停跳液(BCP)值为(26.0±11.6)IU/L,脂肪酸结合蛋白水平和儿茶酚氨的使用量也较BCP组大为减低,HiramatsuY等将LDBCP应用于CAD行CABG患者的体外循环,发现LDBCP组术后肌钙蛋白T(ctnT)检测值(0.52±0.3)mg/L比BCP组(3.85±0.85)mg/L显著减低.由此证明,去除白细胞的含血停搏液对于术前心功能损伤或已有损伤的冬眠心肌具有明显保护作用.1.2不同温血灌注时肌钙蛋白和心肌能量释放量比较低温下心肌酶均处于失活状态,这种失活使心肌耗能减低,但也不利于合成高能化合物.低温使含血停跳液氧离曲线左移,心肌细胞对氧的摄取减少,且使血液粘滞度增高.为此,Lichtenstein等率先提出了温血停跳液连续灌注方法,这样即使心肌能最大程度地摄取氧,也使其渗透压和代谢处于最佳状态.但连续灌注停跳液使用量大,吸引量多,术野显露不佳.ChocronS等在对135名CAD患者行CABG手术中,比较了间断含血停跳液分别以低温(8℃)、中低温(29℃)和常温(37℃)3种温度下顺行灌注方法.结论是37℃温血灌注时肌钙蛋白I(ctnI)释放量在3组中最低(0.89±0.50mg/L).间断灌注的好处在于同样使心肌静止状态的同时减少了灌注量和吸引量,减少了血细胞的破坏,并保持术野清晰.BicalOM等通过临床实验证明,间断温血灌注比间断冷血灌注亦具有较好的心肌保护效果.LiS等比较了温血诱导(37℃)冷血间断灌注和冷血诱导(6～8℃)冷血间断灌注对28个瓣膜置换患者心肌的保护作用,结果温血诱导冷血间断灌注的保护效果明显优于冷血诱导冷血间断灌注.可能的解释是心脏常温下完全停搏时其耗能仅为搏动时的10%,温血诱导停搏使心肌极大地增加高能磷酸盐储备,而低温间断灌注使循环时心肌代谢减低,最大限度地减少了能耗,因此,达到了更好地保护效果.由于再灌注损伤时心肌无法摄取能量而处于休眠状态,根据上面的理论,在开放主动脉钳夹前,以温血停搏液复灌,使心肌高能磷酸盐储备超过心脏复跳后的能量消耗,减少再灌注引起的损伤.HattoriY等人在对191名CAD患者行CABG手术中证实了这一点.在冷氧合血或晶体停跳液间断灌注的基础上,加用温氧合血诱导及复苏早期再灌注具有较大的优越性,与持续温血灌注相比,术中视野清晰,且具有中度低温体外循环的优点.1.3对chd和cad患者心肌的保护作用镁离子是细胞内的重要阴离子,主要存在于线粒体及肌原纤维中,它是组成高能磷酸盐的重要成分及细胞酶系统的一个辅助因子,它又是ATP酶的激活剂,st.Thomas液中镁离子含量16mol/L.JiB等在高钙(1.2～1.5mmol/L)停搏液中加入不同剂量镁用于27例CAD患者的手术,结论是在停搏液中加入10mmol/L镁具有较好的保护作用.含血停搏液的作用之一是对无氧代谢产生的酸性物质加以缓冲,使pH值恒定.基于这一点,TakeuchiK等将冷晶停搏液中加入100mmol/L组氨酸作为缓冲液,在60例CHD患者的手术中应用,术后左室功能和心脏指数都比冷血停搏液组要好.以含有组氨酸和色氨酸为主要成分的HTK液也被CareagaG等人和SunderkiekU等人分别在临床实验中证明对CHD和CAD患者心肌具有保护作用.2顺、逆联合应用停跳液的灌注方法有从主动脉根部灌注(顺灌)和经冠状动脉窦逆行灌注(逆灌).绝大多数体外循环手术采用顺灌,停搏液经主动脉根部的冠状窦口分布到整个心脏.FrankeU等人在对58例CAD患者行CABG手术中分别采用顺、逆两种方式灌注,比较发现:逆灌组患者术后ctnI释放量(3.2±3.1mg/L)明显低于顺灌组(8.2±8.5mg/L),这是由于冠状动脉硬化及梗阻导致病变区域停跳液分布不均匀而产生心肌保护不良,逆灌能够克服这一缺点.FiocchiR等将此方法用于心脏移植也取得了类似的效果.但是,由于冠脉系统变异较大,右心腔血大部分通过静脉-静脉、静脉-心腔等支流流入心脏.单纯逆灌时右室和室间隔停跳液分布只有14%,所以,顺、逆联合使用可取得良好的保护效果.KamlotA等人的临床实验证明了这一点.3对心肌保护作用研究表明,心肌缺血再灌注损伤与缺血期细胞内钙超载和氧自由基的释放有关.细胞内钙超载要激活磷脂酶A2,促使膜磷脂分解,使细胞膜及细胞器均受损伤,钙离子又激活ATP酶,促进ATP分解,同时钙离子耦联肌纤维挛缩同样消耗ATP.据报道,含275μg/L硝苯比碇的停搏液可使CK-MB释放量减少,并使左室功能有所改善,但心脏功能恢复缓慢.而在停跳液中加入能量代谢底物,如谷氨酸、天门冬氨酸及磷酸肌酸等能明显减轻心肌缺血缺氧造成的损伤.氧自由基的来源有:1)线粒体.2)中性粒细胞.3)黄嘌呤氧化酶机制.以往人们在停搏液中加入氧自由基清除剂,如Vit-E、Vit-C、超氧化物歧化酶(SOD)、甘露醇等,以减轻再灌注损伤.近年来,人们对血管内皮舒张因子(NO)产生了浓厚的兴趣.NO是内皮NO合酶作用下,由L-精氨酸的胍基上亚胺基脱氧化的产物.NO与鸟苷酸环化酶结合,升高CGMP水平,使细胞内钙浓度下降,造成平滑肌松弛和血管扩张.另外,还可抑制中性粒细胞粘附于血管壁,从而减少氧自由基的产生.然而Kronon等以幼猪进行实验,发现停跳液中加入4mmol/L的L-精氨酸能够使术后心肌功能明显恢复,而加入10mmol/L的L-精氨酸则增加氧自由基的生成,导致术后心血管功能不全.因此,L-精氨酸对人的心肌保护效果及合理剂量仍有待于进一步研究.正常情况下,ATP及CP仅存在于细胞内,而外源性能量物质不能通过细胞膜.但MentzerRm等人将500mmol肌苷加入冷停跳液中观察效果:与对照组相比,肌苷组术后并发症和病死率大为减少(3.6%,9/253).但RinneT等却有相反的结论,他们通过临床实验发现,肌苷在CABG术中的心肌保护作用不明显.和肌苷一样,胰岛素和葡萄糖等能增加心脏能量储备的药物也被RaoV等证实,在体外循环中对心肌的保护作用不明显.4应用尼可地尔超极化停搏是指应用钾离子通道开放剂使钾通道在静息电位时开放,细胞内钾溢出,跨膜电位差减小,避免钙内流,从而减少钙超载引起的再灌注损伤.HayashiY等在70例CAD患者行CABG手术中使用尼可地尔(Nicorandil),发现实验组术后血浆中脂肪结合蛋白和CK-MB检测均明显减低.LiY等将尼可地尔用于CPB前预处理也收到了类似的效果.5抗心肌缺血药缺血预处理(Ischemicpreconditioning,IP)是指通过短时间阻断心肌供血,而使其启动内源性心肌保护机制而适应长期缺血的一种心肌保护方法.自Murry等人提出这一个概念后,这方面的研究方兴未艾.Feohlk等通过临床实验证明,在CABG手术中,缺血预适应比冷晶停跳液和间断灌注室颤效果都好.LiG等报道对40名瓣膜置换患者的手术中,IP也显示了明显的对抗缺血再灌注损伤的作用.6逆灌与全血清蛋白的制备尽管各种停跳液对缺血心肌都有保护作用,但仍不能完全避免心肌缺血再灌注损伤,所以,有人提出不停跳心脏手术,