注射用復合輔酶對體外循環心肌的保護作用

[摘要] 目的 探討復合輔酶加預充液及心肌保護液對心臟瓣膜置換術中心肌損傷的保護作用及其機制。 方法 30例心臟瓣膜病患者隨機分成實驗組和對照組各15例。對照組不給藥，實驗組在麻醉誘導后預充液及心肌保護液中加入復合輔酶，主動脈阻斷前后不同時點采橈動脈血測定圍術期肌鈣蛋白—I（cTnI）、肌酸激酶同工酶（CK—MB）、丙二醛（MDA）、紅細胞壓積（HCT），停體外循環后15 min采右心房心肌組織，電鏡下觀察超微結構變化。 結果 主動脈開放后cTnI、CK—MB、MDA值顯著升高，實驗組顯著低于對照組；超微結構示實驗組心肌損傷明顯輕于對照組。 結論 預充液及心肌保護液中應用復合輔酶可減輕體外循環瓣膜置換術心肌損傷。

[關鍵詞] 復合輔酶；心肌保護；心肌缺血再灌注損傷；體外循環

[中圖分類號] R654.1 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673—9701（2012）26—0074—03

The protective effect of coenzyme complex on myocardium undergoing cardiopulmonary bypass operation

LIU Yong ZHAO Qifeng

Department of Cardiothoracic Surgery，the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College，Wenzhou 325027，China

[Abstract] Objective To investigate the protective effect of Coenzyme Complex on ischemic reperfusion（I/R）induced myocardial injury and its possible mechanism in heart valve replacement surgery. Methods Thirty patients with heart valve replacement surgery were randomly divided two groups. A treatment group（n = 15） received Coenzyme Complex in cardioplegia solution and and in the primary solution before anesthesia， and control group（n = 15） did not received Coenzyme Complex. Blood samples were taken from radial artery the blood to determine the serum concentrations of cTnI， CK—MB， MDA and HCT at various time points during cardiopulmonary bypass（CPB）. Right atrium myocardial biopsy（about 2 mm3）was performed 15 mintues after aortic unclamping for ultrastructure examination with electron microscope. Results After aortic unclamping， the values of cTnI， CK—MB， and MDA in treatment group were significantly lower than those of control group at different time points（P < 0.05 or P < 0.01））；The myocardial microstructures were found less damages in treatment group than in control group. Conclusion Coenzyme complex is effective for myocardial protection during heart valve replacement surgery undergoing cardiopulmonary bypass operation.

[Key words] Coenzyme complex；Myocardial protection；Myocardial ischemic—reperfusion injury；Cardiopulmonary bypass

目前對體外循環心肌缺血再灌注損傷的研究主要集中于改進心肌保護液灌注方法及抑制全身炎癥反應綜合征。作為細胞保護劑和代謝調控劑，復合輔酶已經廣泛應用于臨床上缺血性心臟疾病的治療，而將其應用于體外循環中對心肌保護的研究極少有報道。本研究在CPB心臟瓣膜置換手術預充液及心肌保護液中加入復合輔酶，觀察其對心肌缺血再灌注損傷的保護作用，現報道如下。

1資料與方法

1.1 一般資料

選取我院2011年6～12月擇期行CPB下瓣膜置換術患者30例，隨機分為實驗組和對照組各15例。兩組患者的性別、年齡、體重、左室射血分數、術前心功能分級、病種及手術方式、麻醉、術中用藥均無明顯差異（P > 0.05）。見表1。根據病情給予強心、利尿、擴血管等治療。

表1 兩組患者一般資料（n = 15）

注：MVR：二尖瓣置換術；AVR：主動脈瓣置換術；BVR：雙瓣置換術

1.2 手術方法

實驗組在麻醉誘導后CPB預充液中加入復合輔酶注射液（貝科能，北京雙鷺藥業股份有限公司，國藥準字H11020001）0.01 mg/kg，停搏液中加入復合輔酶0.1 mg，對照組不給藥。預充液用復方林格氏液，并根據術前HCT加入適量紅細胞、冰凍血漿或20%人體白蛋白及10 mg/kg的甲基強的松龍；心肌保護采用4：1冷氧合血間斷灌注。麻醉及體外循環方法：兩組均為靜吸復合麻醉。全身肝素化（肝素400 U/kg）。使用進口膜式氧合器，中度血液稀釋（紅細胞壓積0.20～0.30），淺低溫30℃，轉流中激活全血凝固時間>480 s。升主動脈及上、下腔靜脈插管或右心房插管，建立體外循環，轉流降溫，主動脈阻斷后經主動脈根部切開直接灌注誘導停搏，首次含血停搏液灌注量為20 mL/kg，心臟表面置冰屑行心肌保護，以后每30 min灌注一次。經右心房、房間隔置換二尖瓣機械瓣，縫合房間隔切口；或經主動脈根部切口置換主動脈瓣機械瓣，縫合主動脈切口。轉流復溫，主動脈開放，左心排氣后行循環，復溫至肛溫36℃，適當超濾，循環穩定后脫離心肺機。

1.3 標本采集與檢測

分別于麻醉誘導后CPB前（T1）、主動脈開放2 h（T2）、主動脈開放6 h（T3）、主動脈開放24 h（T4）抽取橈動脈血5 mL，其中1 mL檢測紅細胞壓積，其余4 mL離心處理分離出血清置于—70℃冰箱冷藏。停CPB 15 min后采取右心房心肌組織（約2 mm3）作透射電鏡組織學檢查。血液標本復溫后采用化學發光免疫法測定cTnI，試劑由BECKMAN公司提供；采用免疫抑制法檢測CK—MB，試劑由BECKMAN公司提供；采用硫代巴比妥酸法檢測MDA，試劑盒購自南京建成生物工程研究所。具體檢測方法按照試劑盒說明進行。

1.4 統計學方法

對CPB血液稀釋后數值進行矯正（矯正值=實測值×轉流前HCT值/實際HCT值）。采用SPSS for windows 15統計學軟件包進行處理。各數據均以均數±標準差（x±s）表示。組間比較采用t檢驗，組內比較采用單因素方差分析；計數資料采用χ2檢驗。

2 結果

2.1 兩組cTnI、CK—MB及MDA的測定結果

兩組血清cTnI、CK—MB及MDA在主動脈開放T2、T3和T4時均較T1顯著升高（P < 0.01），實驗組血清cTnI、CK—MB及MDA主動脈開放T2、T3、和T4較同一時間的對照組明顯降低（P < 0.01）。見表2。

2.2 兩組心肌超微結構改變

實驗組心肌線粒體輕度腫脹，少許空泡變性，肌漿網水腫，肌膜下輕微水腫，肌絲間隙稍增大（圖1、2）；對照組心肌線粒體腫脹及空泡樣變性明顯，肌絲排列紊亂，部分肌絲溶解斷裂（圖3、4）。

3討論

心臟直視手術中主動脈阻斷后心肌缺氧缺血，導致心肌能量耗竭及代謝障礙。心肌細胞內ATP降低后氧化磷酸化過程停止，心肌細胞從有氧代謝轉為無氧糖酵解，ATP耗竭使細胞膜泵活性下降，進一步造成細胞內鈣超載和自由基生成[1]，心肌細胞生物損傷后釋放大量溶酶體和氧自由基可進一步造成細胞膜損傷、肌漿網和線粒體崩潰。有證據表明，再灌注啟動的最初數分鐘內即可出現中性粒細胞聚集、鈣超載或鈣再分布、線粒體能量合成障礙、氧自由基生成等現象[2]。MDA是氧自由基攻擊生物膜中多不飽和脂肪酸，引發脂質過氧化作用而產生脂質過氧化產物之一，其含量的高低間接反映了機體細胞受自由基攻擊的嚴重程度[3]。本研究中開放升主動脈心臟復跳后MDA含量迅速上升，說明在心肌缺血再灌注后產生了大量的自由基，并在一定程度上損傷了心肌細胞，主動脈開放后實驗組MDA低于對照組，表明輔酶復合物能有效清除自由基。當主動脈開放心臟復跳后，實驗組cTnl及CK—MB含量相對于對照組顯著降低，說明輔酶復合物能有效減少cTnl、CK—MB的釋放，減輕心肌細胞破壞。兩組CPB后均有不同程度的心肌超微結構受損，特別是線粒體結構的改變，但實驗組的心肌超微結構受損輕于對照組，表明輔酶復合物對心肌線粒體和超微結構有保護作用。本研究表明，輔酶復合物能有效清除MDA、減輕氧自由基對心肌的損傷、減少心肌酶釋放、維持心肌細胞超微結構，從而改善體外循環缺血再灌注后心肌損傷。

復合輔酶系用新鮮食用酵母為原料提取精制所得的多種輔酶和生物活性物質的復合物，主要含有輔酶A、輔酶I、三磷酸腺苷、還原型谷胱甘肽和核苷酸等生物活性物質，這些輔酶均為細胞能量代謝所必需，直接作用于細胞水平，激活各種生化反應，調控細胞代謝，參與三羧酸循環、細胞呼吸和氧化磷酸化，改善細胞能量代謝，有效清除氧自由基。因此有理由認為，復合輔酶是通過增加能量儲備、清除氧自由基減輕心肌細胞損傷，而且這些作用是通過不同成分協同作用維持細胞的正常功能。結合本研究及文獻報道，復合輔酶對體外循環心肌保護作用機制主要包括以下方面：①輔酶A抑制心肌脂肪酸的β氧化、促進葡萄糖氧化、優化心肌細胞的能量代謝減輕缺血再灌注損傷；輔酶A和輔酶I是人體內重要的脫氫酶輔酶，二者直接作用于細胞水平，激活多種生化反應，調控細胞代謝[4]；②輔酶A抑制心肌細胞線粒體受損，減少線粒體質膜損傷，保護心肌細胞收縮功能[5]；③輔酶A能清除自由基，明顯改善心肌細胞功能[6]；④ATP 后處理能有效地抑制炎性因子TNF—α、IL—1β 基因的表達，抑制氧自由基氧化應激損傷，降低心肌細胞凋亡的數量，其機制可能通過激活腺苷A2a受體，上調Bcl—2和下調caspase—3的表達[7，8]；⑤還原型谷胱甘肽作為最強的生物抗氧劑和自由基清除劑，能清除細胞內的H2O2和有機超氧化物，對維持細胞器功能的完整性，特別對維持紅細胞膜的完整性具有關鍵作用，是生物體中以巰基為活性中心的巰基蛋白（酶）的穩定劑；有報道[9]認為還原型谷胱甘肽含血停搏液可減輕體外循環心肌損傷。

最近國內學者[10]曾在冠狀動脈旁路移植術患者麻醉誘導后體外循環前靜脈滴注復合輔酶，通過觀察cTnI、CK—MB以及肝功能指標，證實了復合輔酶對體外循環心肌和肝臟具有保護作用。本試驗通過在預充液及心肌保護液中填充復合輔酶，保證了心肌缺血再灌注前后藥物濃度，但未能檢測相關細胞因子等炎性因子指標以證實與炎癥反應的關系，未能直接檢測心肌能量代謝指標，有待將來進一步研究。

[參考文獻]

[1] Zulfikar KS，Nusret，Eser O，et al. Effects of ATP—Mgci2 on myocardial ischemia—reperfusion injury：An in vivo experimental study[J]. Turk J Vet Anim Sci，2006，（30）：471—475.

[2] Kim JS，Jin Y，Lemasters JJ. Reactive oxygen species，but not Ca2+ overloading，trigger pH and mitochondrial permeability transition—dependent death of adult rat myocytes after ischemia—reperfusion[J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol，2006，290（5）： H2024—H2034.

[3] Hakan K，Ali R，Oktay B，et al. The effects of low dose Nacetylcysteine（NAC）as an adjunct to cardioplegia in coronary artery bypass surgery[J]. Anadolu Kardiyol Derg，2008，8（6）：437—443.

[4] Shindou H，Hishikawa D，Harayama T，et al. Recent progress On acyl CoA：lysophospholipid acyltransferase research[J]. J Lipid Res，2009，50 Suppl：S46—51.

[5] Dyck JR，Lopaschuk GD. Malonyl CoA control of fatty acid oxidation in the ischemic heart[J]. J Mol Cell Cardiol，2002，34（9）：1099—1109.

[6] Ussher JR，Lopaschuk GD. Targeting malonyl CoA inhibition of mitochondrial fatty acid uptake as an approach to treat cardiac ischemia/reporfusion[J]. Basic Res Cardiol，2009，104（2）：203—210.

[7] 李妮妮，廉哲勛，楊磊，等. 三磷酸腺苷后處理對心肌缺血/再灌注損傷的影響[J]. 心臟雜志，2011，23（5） ：594—597.

[8] 李妮妮，廉哲勛，葛毅萍，等. 缺血后處理和三磷酸腺苷后處理對心肌缺血再灌注損傷的影響[J]. 中華老年心腦血管病雜志.2010，12（3）：256—259.

[9] 袁媛，高國棟，龍村. 還原型谷胱甘肽含血停搏液在心臟瓣膜置換術中的心肌保護作用[J]. 中國循環雜志.2008，23（1）：50—52.

[10] 石佳、薛慶華，袁素，等. 復合輔酶對冠心病患者圍術期心肌保護和肝臟保護作用的研究[J]. 心肺血管病雜志，2010，29（5）：371—373.

（收稿日期：2012—03—22）