遠端缺血預處理對胸腔鏡下心臟手術ATP酶的影響*

喬 欣，杜 耘△，劉毅萍，羅永金，張小飛

(重慶市人民醫院：1.麻醉科；2.心外科 400013)

胸腔鏡下心臟手術與傳統心臟手術相比，明顯減少手術入路創傷，失血少，恢復快，符合美容要求。但由于其操作較復雜，瓣膜置換時間及體外循環轉流時間稍長，這對缺血再灌注損傷的心肌保護提出了較高要求。遠端缺血預處理(remote ischaemic preconditioning，RIPC)是在心肌缺血前將患者下肢血流反復阻斷和開放一定時間，為隨后產生的心肌缺血性損傷有保護作用的一種措施。本研究旨在驗證RIPC對全胸腔鏡下心臟瓣膜置換術患者心臟的影響，并初步探論其作用機制是否與RIPC后內環境的改變引起ATP酶的激活有關。

1 資料與方法

1.1一般資料 2013年1月至2016年12月本院需擇期進行全胸腔鏡下體外循環心臟二尖瓣置換+三尖瓣修復手術患者120例，年齡41～69歲,體質量49～68 kg，性別不限，心功能Ⅱ～Ⅲ級，美國麻醉醫師協會(ASA)分級Ⅱ～Ⅲ級，術前心臟彩超示射血分數(EF)40%～60%，分為2組，分別為全胸腔鏡體外循環對照組(C組)和RIPC+全胸腔鏡體外循環組(RIPC組),每組60例。C組：常規雙腔氣管插管，全胸腔鏡體外循環心臟手術；RIPC組：行雙腔氣管插管作全胸腔鏡體外循環心臟手術，術前于麻醉誘導后在股動靜脈插管同側下肢止血帶包扎，采用14 cm寬的血壓計袖帶壓迫患者下肢大腿根部阻斷血流(袖帶壓力保持在200 mm Hg,以足背動脈無法觸及，同側指端氧飽和度無法測出為標準)，持續5 min阻斷下肢血流,然后袖帶放氣使其再灌注5 min，重復以上過程3次，共計30 min。

1.2納入與排除標準 納入標準：(1)單純二尖瓣病變，行單瓣置換，三尖瓣修復；(2)術前無糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、腦血管病變等影響生存質量疾病；(3)術前治療方案及藥物服用情況相似。排除標準：術前雙下肢超聲示動脈有斑塊形成、靜脈有深靜脈血栓形成可能者。該研究方案已獲本院倫理委員會的批準，試驗對象均簽署知情同意書。

表1 兩組患者術中及術后情況比較

1.3麻醉方法 所有患者常規禁食禁飲，入室后開放外周靜脈，常規監測心率、心電圖、血壓、氧飽和度、體溫等，并行橈動脈穿刺置管測壓、深靜脈穿刺置管測壓。麻醉誘導：靜脈注射咪達唑侖0.03 mg/kg、依托咪酯0.40 mg/kg，舒芬太尼0.8 μg/kg，順式阿曲庫銨0.12 mg/kg；氣管內插管機械通氣，潮氣量6～8 mL/kg，頻率12次/分鐘，氧濃度60%，吸呼比1∶2，麻醉維持：靜脈泵注丙泊酚0.4 mg·kg-1·h-1，七氟醚1%，舒芬太尼和順式阿曲庫銨維持鎮痛和肌肉松弛，術中盡量維持血流動力學的穩定。

1.4觀察指標 監測基礎狀態、RIPC后即刻和處理后30 min動脈血血氣分析中酸堿度pH值的變化；在麻醉誘導前、RIPC處理后6、24、48 h，以及C組與之相對應的時間上抽靜脈血檢測心肌酶譜和肌鈣蛋白(cTnI)的變化；比較不同時間點氧化指標血清超氧化物歧化酶(SOD)活力、丙二醛(MDA)水平，以及血清Na+-K+-ATP和Ca2+-Mg2+-ATP酶水平。

2 結 果

2.1基本情況的比較 比較兩組的基本情況，包括術前、術中及術后的情況，排除由于手術操作等原因造成的干擾，并對比兩組術后恢復情況，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2動脈血氣分析中pH值的比較 觀察RIPC組處理前基礎狀態、RIPC后即刻和30 min后各時間點動脈血氣分析結果中酸堿度pH值的變化，并將之與C組同時間點的結果相比較，RIPC組在處理后即刻動脈血pH值較C組降低(P<0.05)，見表2。

表2 兩組患者不同時間點血氣分析中酸堿度pH值比較

a：P<0.05，與同組處理前比較；b：P<0.05，與C組同時間點比較

2.3心肌酶譜和cTnI的比較 比較對兩組分別在術前、RIPC組或C組同時間點后6、24、48 h心肌酶譜和cTnI的結果。結果顯示RIPC組肌酸激酶同工酶(CK-MB)和cTnI在術后6 h和24 h低于C組(P<0.05)。見表3。

2.4患者氧化指標和血清ATP酶水平的比較 與C組比較，兩組術前各指標差異無統計學意義。RIPC組6 h時，SOD活力、Na+-K+-ATP及Ca2+-Mg2+-ATP升高，MDA水平下降，差異有統計學意義 (P<0.05);24 h時，RIPC組MDA水平仍較C組下降，Na+-K+-ATP和Ca2+-Mg2+-ATP仍高于C組， 差異有統計學意義(P<0.05)，見表4。

表3 兩組患者不同時間點cTnI和心肌酶譜的比較

a：P<0.05，b：P<0.01，與C組同時間點比較

表4 兩組患者不同時間點血清中氧化指標和ATP酶水平的比較

a：P<0.05，b：P<0.01，與C組同時間點比較

3 討 論

近年來逐漸有研究將RIPC應用于臨床患者的介入手術、冠脈搭橋手術、瓣膜置換手術、先心病矯治術及特殊患者(比如糖尿病)的心臟手術[1-3]，探討其對手術患者心臟的影響，但其結果不一，可能與臨床試驗干擾因素較多有關[4-6]。RIPC可能是通過體液因子作用于心肌細胞的線粒體功能而產生保護作用[7]。該研究旨在觀察RIPC對全胸腔鏡下心臟手術缺血再灌注心肌的影響，并初步探討其作用機制。本研究選用全胸腔鏡下體外循環心臟二尖瓣置換加三尖瓣修復手術患者作為研究對象，術前用藥情況基本相似，麻醉用藥、手術操作及手術時間相對一致，較大程度地避免了由于患者自身情況、手術操作及術后治療措施不同對研究結果的干擾，更好地討論RIPC對心臟及內環境的影響。

有研究顯示，在離體大鼠心臟模型中心肌缺血再灌注早期進行延遲性酸處理可以激活PI3k-Akt-eNOS等一系列信號通路，產生類似缺血預處理的心肌保護作用[8]。另有研究在大鼠腦缺血再灌注前通過吸入不同濃度的二氧化碳氣體改變再灌注血液的酸堿度，證明缺血再灌注時通過較輕程度的延遲性酸處理可減輕腦缺血再灌注損傷，這可能與酸處理阻止了線粒體通透性轉換孔開放，從而避免線粒體依賴性凋亡有關[9]。在臨床肝移植的研究中也發現短暫的延遲性酸灌注可保護缺血再灌注肝臟，這可能與pH反常有關[10]。pH反常(pH paradox)是指缺血后再灌注時迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會加重缺血再灌注損傷的現象，其機制是相繼通過H+-Na+交換和Na+-Ca2+交換，導致細胞內鈣超載而損傷細胞。缺血再灌注可導致氧自由基的產生和鈣超載，而這正是缺血再灌注損傷形成的主要因素。氧自由基觸發脂質過氧化反應，導致細胞膜通透性增加，MDA生成增加。正常情況下氧自由基可被SOD、過氧化氫酶(CAT)和還原型谷胱甘肽過氧化物酶(GSHps)清除，但再灌注時超過這些酶分解能力之外的氧自由基無法清除，造成再灌注損傷[11]。再灌注損傷時SOD活力增加是清除氧自由基的一種保護性反應。在缺血缺氧的情況下，Na+-K+-ATP和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低可引起細胞內鈣超載，維持Na+-K+-ATP和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性則可顯著減輕再灌注損傷，預防再灌注誘導的細胞壞死和凋亡[12]。

本研究結果顯示，RIPC可造成患者內環境酸堿度的變化，一段時間的酸性內環境可能激活一系列信號通路，從而對缺血再灌注心肌產生類似酸中毒預處理的影響作用,減輕缺血再灌注損傷引起的pH反常導致的傷害。RIPC組CK-MB和cTnI在術后6 h和24 h低于C組，說明RIPC對再灌注心肌有一定保護作用。術后RIPC組患者血清Na+-K+-ATP和Ca2+-Mg2+-ATP酶水平高于對照組，說明RIPC處理后ATP酶的活性增強，Ca2+-Mg2+-ATP酶水平明顯升高，可能與RIPC后鈣超載的抑制有關；而術后RIPC組SOD活力明顯高于C組，而MDA水平明顯低于C組，說明RIPC處理后患者抗氧化能力有所提升。

研究顯示，RIPC后動脈血pH值有所降低，且其在全胸腔鏡下心臟手術中對心功能有一定保護作用，這可能與內環境的改變使缺血再灌注心肌產生類似酸中毒預處理的作用,減輕氧自由基和鈣超載引起的再灌注損傷，且使體內ATP酶維持在較穩定的功能狀態而產生的保護作用有關。

[1]WU Q,WANG T,CHEN S,et al.Cardiac protective effects of remote ischaemic preconditioning in children undergoing tetralogy of fallot repair surgery:a randomized controlled trial[J].Eur Heart J,2017.

[2]YILMAZTEPE M A,TAYLAN G,AKTOZ M,et al.The impact of a single episode of remote ischemic preconditioning on myocardial injury after elective percutaneous coronary intervention[J].Postepy Kardiol Interwencyjnej,2017,13(1):39-46.

[3]NEDERLOF R,WEBER N C,JUFFERMANS N P,et al.A randomized trial of remote ischemic preconditioning and control treatment for cardioprotection in sevoflurane-anesthetized CABG patients[J].BMC Anesthesiol,2017,17(1):51.

[4]XU X,ZHOU Y,LUO S,et al.Effect of remote ischemic preconditioning in the elderly patients with coronary artery disease with diabetes mellitus undergoing elective drμg-eluting stent implantation[J].Angiology,2014,65(8):660-666.

[5]CAO Z,SHEN R,ZHANG X,et al.Effects of remote ischemic preconditioning on acute myocardial injury in patients undergoing valve replacement[J].Ir J Med Sci,2017,186(4):889-893.

[6]D′ASCENZO F,MORETTI C,OMEDP,et al.Cardiac remote ischaemic preconditioning reduces periprocedural myocardial infarction for patients undergoing percutaneous coronary interventions:a meta-analysis of randomised clinical trials[J].Eurointervention,2014,9(12):1463-1471.

[7]NILGUEN G,LEONARDO M,CHRISTIANE S,et al.Cardiomyocyte mitochondria as targets of humoral factors released by remote ischemic preconditioning[J].Arch Med Sci,2017,13(2):448-458.

[8]QIAO X,XU J,YANG Q J,et al.Transient acidosis during early reperfusion attenuates myocardium ischemia reperfusion injury via PI3k-Akt-eNOS signaling pathway[J].Oxid Med Cell Longev,2013:126083.

[9]FAN YY,SHEN Z,HE P,ET AL.A novel neuroprotective strategy for ischemic stroke:transient mild acidosis treatment by CO2 inhalation at reperfusion[J].J Cereb Blood Flow Metab,2014,34(2):275-283.

[10]FUKAZAWA K,VITIN A A,PRETTO E A J R.Serum acidosis prior to reperfusion facilitates hemodynamic recovery following liver transplantation[J].J Anesth,2016,30(1):80-88.

[11]SHEN M,WU R X,ZHAO L,et al.Resveratrol Attenuates Ischemia/Reperfusion Injury in Neonatal Cardiomyocytes and its underlying mechanism[J].PLoS One,2012,7(12):e51223.

[12]FUNK J A,SCHNELLMANN R G.Accelerated recovery of renal mitochondrial and tubule homeostasis with SIRT1/PGC-1α activation following ischemia-reperfusion injury[J].Toxicol Appl Pharmacol,2013,273(2):345-354.