心脏停跳期间肢体缺血及全身常氧处理减轻瓣膜置换术后心肌损伤

摘要

第一章远隔缺血时处理减轻成人瓣膜置换术后心肌损伤的临床研究
　　 目的：本实验旨在研究远隔缺血时处理能否减轻风湿性心脏瓣膜病患者瓣膜置换术后心肌缺血-再灌损伤，并比较其与远隔缺血预处理的保护作用是否相同。
　　 方法：81例风湿性心脏瓣膜病择期行瓣膜置换术患者，随机分为三组：对照组(control，CON.)27例，止血带包缚于右下肢近心端，不充气；远隔缺血预处理组(remote preconditioning，R-Pre.)26例，麻醉诱导后下肢止血带予以充气加压至600 mmHg维持4min，再完全放气持续4min，重复三个周期；远隔缺血时处理组(remote perconditioning，R-Per.)28例，阻断主动脉后马上给予前述3个周期4/4min下肢缺血/再灌处理。分别于术前、开放主动脉前5min、开放主动脉后30min、4h、12h和72h抽取患者外周静脉血测定cTnI浓度。记录术后正性肌力药物用量、引流量、重大并发症、机械通气时间、重症监护时间和住院时间。所有病人术后随访30天。
　　 统计学处理：采用SPSS13.0统计软件包分析数据，p<0.05认为有显著性差异。计数资料采用x2检验，非重复测量的计量资料采用单向方差分析进行组间比较，重复测量的计量资料采用一般线性回归模型方差分析进行多样本均数间的多重比较，组间两两比较采用最小显著性检验方法。Pearson相关分析衡量两独立参数的相关性。
　　 结果：远隔缺血时处理组自动复跳率较高(CON.vs.R-Pre.vs.R-Per.，0.44vs.0.46 vs.0.75，p=0.04)。远隔缺血时处理组血浆cTnI水平在主动脉开放前5min(CON.vs.R-Pre.vs.R-Per，0.15±0.10 vs.0.13±0.08 vs.0.10±0.04ng/ml，p=0.05)及开放后30min(CON.vs.R-Pre.vs.R-Per.，0.40±0.24 vs.0.41±0.40vs.0.24±0.13ng/ml，p=0.04)显著下降。对照组术后cTnI高值与心肌缺血时间成正相关(开放主动脉后4h cTnI vs.阻断时间，r=0.62，p<0.001)；处理组内两者无相关性。远隔缺血处理两组术后24h内引流量及正性肌力药物用量呈减少趋势。
　　 结论：心脏停跳期间下肢反复短暂的缺血处理可以降低风湿性心脏瓣膜病患者瓣膜置换术后早期cTnI释放，减轻心肌再灌损伤。
　　 创新点：
　　 1.首次在国内外将远隔缺血时处理应用于心脏外科手术，并证实其可以减轻成人瓣膜置换术后心肌再灌损伤。
　　 2.本实验进一步明确了远隔缺血时处理的应用时间范畴-心肌缺血期间，与强调在心肌复灌前1min内完成的远隔缺血后处理不同，其与心肌复灌间隔一段不确定的时程。
　　 3.3周期4/4min远隔缺血时处理减轻瓣膜置换术后心肌损伤的作用优于远隔缺血预处理，肢体缺血处理的时程及其与靶器官缺血的时间间隔可能影响了远隔缺血预处理的效应。
　　 第二章间断常氧灌注减轻成人瓣膜置换术后心肌损伤的临床研究
　　 目的：本实验旨在研究反复间断降低中度低温体外循环期间PaO2能否减轻风湿性心脏瓣膜病患者瓣膜置换术后心肌缺血-再灌损伤，并从氧化损伤和炎症反应的角度探讨其蛋白和基因表达水平的可能机制。
　　 方法：70例主动脉瓣或双瓣置换术患者，年龄25～65岁，随机分为两组，每组35例：对照组(持续高氧组)体外循环期间维持PaO2为180-250mmHg之间；实验组(间断常氧组)阻断主动脉后降低PaO2至80-150mmHg并维持5min，再升高PaO2为180-250mmHg维持5min，重复3个周期，体外循环其余时间维持PaO2180-250mmHg。分别于术前、开放主动脉前5min、开放主动脉后30min、4h、12h和24h抽取患者外周静脉血，ELISA法测定血浆中cTnI、TNF-α、IL-6、IL-8和IL-10的浓度；TBA法检测血浆MDA的浓度。每组各随机抽取15例，体外循环开始前和开放主动脉后30min剪取部分未结扎的右心耳组织，采用比色法检测MPO活性表明中性粒细胞浸润程度；EMSA法检测NFkB与DNA结合活性，免疫组织化学方法检测NFkB p65在心肌细胞内的表达；RT-PCR法检测TNF-α、IL-6、IL-10的基因表达水平。记录术后正性肌力药物用量、引流量、重大并发症、机械通气时间、重症监护时间和住院时间。所有病人术后随访30天。
　　 统计学处理：采用SPSS13.0统计软件包分析数据，p<0.05认为有显著性差异。计数资料采用x2检验，组间比较采用独立样本t检验，重复测量的计量资料采用一般线性回归模型方差分析进行比较。
　　 结果：间断常氧组血浆cTnI水平在主动脉开放前5min(持续高氧vs.间断常氧，0.15±0.09 vs.0.11±0.05ng/ml，p=0.04)及之后30min(持续高氧vs.间断常氧，0.37±0.19 vs.0.25±0.18ng/ml，p=0.04)、4h(持续高氧vs.间断常氧，0.34±0.20 vs.0.23±0.14ng/ml，p=0.03)显著下降。间断常氧组术后24h内正性肌力药物评分呈减少趋势(持续高氧vs.间断常氧，5.00±3.49 vs.3.49±2.74ug/min/kg，p=0.09)。两组血浆MDA及炎症因子TNF-α、IL-6、IL-8和IL-10水平均在体外循环期间明显升高，开放主动脉4h后达到高峰，再逐渐下降，24h后仍显著高于基础水平(p<0.001)。间断常氧组血浆TNF-α浓度在主动脉开放后30min及4h(持续高氧vs.间断常氧，857.65±65.82 vs.766.19±59.24ng/l，p=0.004)时明显降低，其余时间点组间无显著差异；血浆IL-6、IL-8和IL-10浓度各时间点组间比较均无统计学差异。间断常氧组开放主动脉后24h内血浆MDA释放总量明显减少(持续高氧vs.间断常氧，715.37±84.49 vs.339.53±46.03nmol/ml*24h，p<0.001)；间断常氧组复灌后心肌局部炎症反应明显减轻，表现为：中性粒细胞浸润减少(MPO活性，持续高氧vs.间断常氧，5.78±0.51 vs.5.21±0.55，p=0.03)；TNF-α和IL-6基因表达水平下降(持续高氧vs.间断常氧，TNF-α，0.69±0.08 vs.0.56±0.12，p=0.01；IL-6，0.40±0.09 vs.0.27±0.05，p=0.001)。同时，间断常氧组心肌复灌后NFkB与DNA结合活性降低(持续高氧vs.间断常氧，968.61±128.70 vs.857.69±89.09，p=0.04)，NFkB p65表达水平下降(平均OD值，持续高氧vs.间断常氧，0.35±0.05 vs.0.30±0.04，p=0.03)。体外循环期间抗炎因子IL-10在心肌局部的基因表达水平无组间差异。
　　 结论：中度低温体外循环心脏停跳期间的间断常氧灌注可减轻成人心脏瓣膜置换术后全身过氧化反应；抑制心肌局部NFkB活化及下游促炎因子TNF-α和IL-6的基因表达；减少中性粒细胞局部浸润；减轻心肌再灌损伤；但对体外循环期间全身炎症反应影响较小。
　　 创新点：
　　 1.本实验在中度低温体外循环心脏停跳期间应用间断正常PaO2灌注策略，在国内外均属首次，证实其对风湿性心脏瓣膜病患者瓣膜置换术后心功能恢复、机械通气时间和引流量等临床指标无明显影响，表明其是安全可行的。
　　 2.心脏停跳期间间断常氧可降低瓣膜置换术后早期cTnI的释放，减轻心肌再灌损伤。其操作简单，无耗材或药物相关不良反应，具有良好的临床应用价值。
　　 3.心脏停跳期间间断常氧可能通过减少心肌复灌时ROS产生，抑制NFkB途径的激活，降低后者调控的下游促炎因子TNF-α和IL-6在心肌局部的基因表达水平，减少中性粒细胞局部浸润等机制减轻心肌再灌损伤。
　　 4.心脏停跳期间间断常氧对体外循环所致的全身炎症反应影响较小，仅减轻复灌早期部分促炎因子(TNF-α)的释放。
　　 不足与展望
　　 1.本实验的研究对象为病人，难以严格控制试验条件达到组间条件完全均衡，且病例数有限，可能影响实验结果评价。
　　 2.由于经费等原因，本实验检测的指标偏少，第一章未深入研究机制，第二章只研究了氧化损伤和炎症反应的可能参与机制。
　　 3.在主动脉阻断期间实施远隔缺血时处理或间断常氧灌注可在低温和心脏停跳基础上提供额外的心肌保护作用，为进一步优化体外循环管理策略，减轻心脏外科体外循环术中心肌再灌损伤提供了理论基础。