全程吸入不同濃度七氟烷對冠狀動脈旁路移植術患者心肌保護作用及炎癥細胞因子的影響

萬子琳 李亞雄 王小燕 吳劍 王釗 張麗 王俊玉 劉源

昆明醫科大學附屬延安醫院心臟大血管外科麻醉（昆明650051）

體外循環下的心臟手術可導致心肌缺血?再灌注損傷（myocardial ischemia?reperfusion injury，MIRI）的發生。全身炎性反應綜合征（systemic in?flammatory response syndrome，SIRS）是缺血再灌注損傷的重要機制之一［1］，減輕SIRS，防治MIRI，對患者的預后有重要作用。七氟烷是臨床常用的吸入性麻醉藥，具有對呼吸道刺激微弱，麻醉誘導、蘇醒迅速，麻醉深度易掌控調節等優點。臨床研究表明，七氟烷能擴張冠狀動脈減少心肌氧耗量，具有良好的心肌保護作用［2?3］。術中全程吸入七氟烷能有效減輕心肌損傷［4?5］，且其作用大小隨吸入濃度變化而變化，呈劑量依賴性［6］。但目前七氟烷心肌保護作用的最佳吸入濃度尚未明確。本實驗擬通過評價體外循環（cardiopulmonarybypass，CPB）下冠狀動脈旁路移植（coronaryarterybypass?grafting，CABG）術中全程吸入不同濃度七氟烷對MIRI 及SIRS 的影響，以探討七氟烷發揮心肌保護和抗炎作用的最佳濃度。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究獲得本院（昆明醫科大學附屬延安醫院）倫理委員會查核批準（倫理審查批件號2016?036?01），所有患者都已簽署知情同意書。選 擇2016年7月至2017年7月擇期CPB 下 擬行CABG 術的患者60 例，性別不限，年齡40 ～76歲，體質量54 ～87 kg，NYHAⅡ到Ⅲ級，ASAⅢ到Ⅳ級，術前心肌肌鈣蛋白Ⅰ（cardiactroponinI，cTnI）、肌酸激酶同工酶?MB（creatinekinaseisoenzymes?mb，CK?MB）血漿濃度在正常范圍。剔除術后出現室顫需進行胸外按壓、二次開胸止血患者。實驗采用雙盲措施（所有患者的資料都被密封保存，負責患者們相關臨床工作的護士、麻醉醫生、外科醫生和實驗室工作人員及其他相關醫務人員均未告知其分組情況，以確保該臨床實驗的隨機性），按計算機隨機法將60 例患者分為1%七氟烷（S1）組、2%七氟烷（S2）組、3%七氟烷（S3）組和丙泊酚（P）組共4 組，每組15 例。

1.2 研究方法

1.2.1 術前收集評價患者的各項檢查結果，告知注意事項。由同組外科、麻醉和體外循環醫生共同完成所有手術。

1.2.2 術中患者在麻醉前30 min 肌肉注射鹽酸戊乙奎醚0.01 mg/kg，入室后先行面罩吸氧，并常規地監測心率、心電圖、脈搏氧飽和度，局麻下進行橈動脈穿刺術，麻醉誘導后行中心靜脈穿刺置管術，監測呼氣末二氧化碳壓（PETCO2）和尿量情況。麻醉誘導：靜脈注射咪達唑侖0.03 ～0.05 mg/kg、依托咪酯0.2 ～0.3 mg/kg、舒芬太尼0.8 ～1.2 μg/kg、羅庫溴銨0.6 mg/kg，經口明視氣管插管后接麻醉機行機械通氣，調整潮氣量至6 ～8 mL/kg，呼吸頻率10 ～12 次/min，PETCO235 ～45 mmHg。麻醉維持：S1、S2、S3 組舒芬太尼0.8 ～1 μg/（kg·h）、羅庫溴銨0.6 mg/（kg·h）和右美托咪定1 μg/（kg·h）持續靜脈泵注并由機械通氣開始，將七氟烷揮發罐刻度分別調到1%、2%和3%濃度，體外循環轉流期間七氟烷經膜式氧合器吸入。P 組用丙泊酚4 mg/（kg·h）、舒芬太尼0.8 ～1 μg/（kg·h）、羅庫溴銨0.6 mg/（kg·h）和右美托咪定1 μg/（kg·h）持續靜脈泵注。四組患者均于切皮前、CPB 前、CPB 后分別靜注咪達唑侖0.03 ～0.05 mg/kg。

1.2.3 CPB體外循環采用非搏動性灌注、Stock?ertⅢ體外循環機、變溫水箱和Dideco 膜式氧合器，行常規預充，肝素化，4∶1 含血停搏液，主動脈阻斷期間保持心臟一直處于靜息狀態。手術在淺低溫（28 ～34 ℃）下進行，CPB 中維持MAP 50 ～80 mmHg，HCT 25% ～30%，監測動脈血氣，隨時調整。CABG 近心端吻合完成時開始復溫，主動脈開放后持續靜脈泵注血管活性藥物維持循環穩定。體外循環期間，S1 組、S2 組、S3 組分別經安裝在體外循環膜式氧合器前的七氟烷揮發罐持續吸入揮發罐刻度1%、2%、3%七氟烷。

1.2.4 術后患者出室后轉到ICU，保持機械通氣至血流動力學穩定，可以進行自主呼吸且意識水平達到要求后再拔管。

1.3 觀察指標

1.3.1 主要指標本實驗主要測量反映心肌損傷的生物化學標志物心肌肌鈣蛋白I（cTnI）、肌酸激酶同工酶?MB（CK?MB）和炎癥相關因子白細胞介素?8（interleukin?8，IL?8）、白細胞介素?10（interleu?kin?10，IL?10）的血漿濃度變化。

1.3.2 次要指標實驗中記錄各臨床階段時長［包括CPB 時長、主動脈阻斷（aorticcrossclamp，ACC）時長、ICU 時長、機械通氣時長、住院時長］，術中心臟復跳情況及使用的血管活性藥物情況。分別于術前（T0）、主動脈開放后6 h（T1）、24 h（T2）、48 h（T3）、72 h（T4）五個不同的時間點，從患者的中心靜脈采血3 mL，經肝素抗凝，并高速離心（3 000 r/min）10 min 后，取上清液置于試管-70 ℃保存備用。cTnI、CK?MB 血漿濃度使用免疫化學法測量，IL?8、IL?10 濃度采用Elisa 法測量，使用QuantiCyto?ELISA 試劑盒。

1.4 統計學方法采用SPSS 17.0 版統計學軟件進行統計分析，計量資料以均數±標準差表示；兩兩組間比較用t檢驗，組內不同時點間比較采用重復測量方差分析；計數資料用構成比表示，組間采用χ2檢驗，以P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料比較原計劃入組患者60 例，按上述出組標準剔除后，本研究實際入組患者56 例，S1 組14 例、S2 組13 例、S3 組14 例、P 組15 例。其中男45 例，女11 例，四組患者的性別、年齡、體質量等一般資料組間比較差異無統計學意義（P >0.05）。見表1。

表1 一般資料的比較Tab.1 Comparison of general information ±s

表1 一般資料的比較Tab.1 Comparison of general information ±s

組別S1 組S2 組S3 組P 組例數14 13 14 15男/女（例）12/2 10/3 9/5 14/1年齡（歲）56.86±6.32 63.23±7.56 62.50±6.19 59.53±8.58體質量（kg）71.07±9.03 64.92±6.33 66.36±7.41 71.40±8.33

表2 心臟自動復跳與血管活性藥物使用情況的比較Tab.2 Comparison of automatic cardiac reactivation and vasoactive drug use ±s

表2 心臟自動復跳與血管活性藥物使用情況的比較Tab.2 Comparison of automatic cardiac reactivation and vasoactive drug use ±s

注：血管活性藥物使用情況：多巴胺/多巴胺+ 硝酸甘油/多巴胺+ 去甲腎上腺素/多巴胺+ 硝酸甘油+ 去甲腎上腺素/多巴胺+硝酸甘油+腎上腺素

組別S1 組S2 組S3 組P 組例數14 13 14 15是/否自動復跳（例）13/1 13/0 13/1 14/1復跳時長（min）4.64±2.59 4.23±3.27 3.86±5.01 7.67±9.45血管活性藥物使用方法（例）1/10/1/2/0 3/8/0/2/0 3/9/0/1/1 3/7/1/3/1

2.2 心臟自動復跳與血管活性藥物使用情況的比較四組患者術中心臟自動復跳情況（是否復跳、復跳時長）和血管活性藥物使用情況（藥物種類）組間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表2。

2.3 術中及術后短期臨床結果比較四組患者ACC 時長、CPB 時長、機械通氣時長、ICU 時長以及住院時長等短期臨床結果組間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表3。

表3 術中及術后短期臨床結果的比較Tab.3 Comparison of intraoperative and postoperative short?term clinical results ±s

表3 術中及術后短期臨床結果的比較Tab.3 Comparison of intraoperative and postoperative short?term clinical results ±s

組別S1 組S2 組S3 組P 組例數14 13 14 15 ACC 時長（min）79.86±27.03 77.77±24.11 82.93±32.38 66.33±13.64 CPB 時長（min）131.14±33.16 130.92±31.65 137.93±38.28 122.53±16.37機械通氣時長（h）25.46±14.67 19.58±1.21 21.46±6.10 23.53±13.37 ICU 時長（h）88.68±56.72 81.19±33.96 67.82±28.59 76.10±37.45住院時長（d）30.07±8.94 33.08±16.94 26.36±7.33 30.07±7.77

2.4 不同時點MAP、HR 水平的比較四組患者術前MAP、HR 水平組間比較差異無統計學意義（P>0.05）；麻醉誘導后、切皮后、劈胸骨后、術畢時組間比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表4。

表4 不同時點MAP、HR 水平的比較Tab.4 Comparison of MAP and HR levels at different time points ±s

表4 不同時點MAP、HR 水平的比較Tab.4 Comparison of MAP and HR levels at different time points ±s

指標MAP（mmHg）HR（次/min）組別S1 組S2 組S3 組P 組S1 組S2 組S3 組P 組例數14 13 14 15 14 13 14 15術前105.50±14.73 98.38±12.33 101.29±10.43 99.47±16.10 76.93±20.82 69.00±7.14 72.14±11.21 63.33±9.54麻醉誘導后76.14±11.40 76.46±11.05 73.36±8.15 68.73±6.49 66.64±12.23 62.23±12.62 61.36±11.88 55.87±7.46切皮后82.07±13.68 75.54±12.31 71.36±7.00 77.20±10.61 63.00±11.35 58.92±8.93 57.86±8.27 56.73±7.21劈胸骨后84.86±13.96 84.00±15.41 75.07±8.02 85.13±11.03 63.07±10.69 63.00±10.70 60.57±8.93 57.53±6.29術畢81.93±7.84 82.54±9.39 77.93±5.61 83.33±4.20 77.79±14.68 77.92±9.42 79.36±13.63 73.33±11.25

2.5 不同時點cTnI、CK?MB 血漿濃度的比較四組患者T0時點cTnI、CK?MB 血漿濃度水平組間比較差異無統計學意義（P> 0.05）。與T0時點比較，T1?T4時點四組的cTnI、CK?MB 濃度均明顯高于術前（P< 0.05），各組間差異無統計學意義（P>0.05）。見表5。

表5 不同時點cTnI、CK?MB 血漿濃度的比較Tab.5 Comparison of MAP and HR levels at different time points ±s

表5 不同時點cTnI、CK?MB 血漿濃度的比較Tab.5 Comparison of MAP and HR levels at different time points ±s

注：與T0比較，a P<0.05

指標cTnI（μg/L）CK?MB（μg/L）組別S1 組S2 組S3 組P 組S1 組S2 組S3 組P 組例數14 13 14 15 14 13 14 15 T0 0.01±0.00 0.02±0.01 0.01±0.01 0.01±0.01 1.21±0.64 1.51±0.58 1.32±0.75 1.42±0.83 T1 1.60±1.81a 1.32±0.96a 3.91±5.97a 1.64±1.56a 21.59±8.22a 19.37±4.90a 35.66±35.94a 25.07±7.41a T2 3.14±3.96a 2.66±2.68a 2.38±2.20a 1.64±1.05a 17.74±18.68a 24.54±22.90a 26.04±25.06a 17.09±15.26a T3 3.02±4.85a 4.25±5.82a 1.89±1.92a 2.14±2.69a 6.52±7.24a 12.64±16.92a 8.31±8.21a 7.65±8.97a T4 1.15±1.91a 2.14±3.13a 0.96±0.98a 1.48±1.98a 2.06±1.30a 3.68±2.98a 1.96±1.00a 2.73±2.45a

2.6 不同時點IL?8、IL?10 的血漿濃度的比較四組患者T0時點IL?8、IL?10 血漿濃度水平組間比較差異無統計學意義（P>0.05）。

IL?8 中，與T0時點比較，T1?T3時點四組的濃度均明顯高于術前（P< 0.05），T4時點差別無統計學意義（P> 0.05）；與P 組比較，S1、S2、S3 組T1?T4時點濃度與P 組差異無統計學意義（P> 0.05）；與S2組比較，S1 組和S3 組在T1?T4時點均明顯升高，S1組在T1、T4時點濃度差異有統計學意義（P<0.05），S3 組在T1、T2時點濃度差異有統計學意義（P<0.05）。

IL?10 中，與T0時點比較，T1時點四組的濃度均明顯高于術前（P< 0.05），T2?T4時點差異無統計學意義（P> 0.05）；與T1時點比較，T2?T4時點四組的濃度均明顯低于T1（P< 0.05）；與P 組比較，S2 組濃度在T1時點明顯高于P 組，S1、S3 組各時點差異無統計學意義（P> 0.05）；與S3 組比較，S2 組濃度在T1時點明顯高于S3 組（P<0.05）。見表6。

表6 不同時點IL?8、IL?10 的血漿濃度的比較Tab.6 Comparison of the plasma concentration of IL?8 and IL?10 at different time points ±s

表6 不同時點IL?8、IL?10 的血漿濃度的比較Tab.6 Comparison of the plasma concentration of IL?8 and IL?10 at different time points ±s

注：與T0比較，aP<0.05；與T1比較，bP<0.05；與S2 組比較，cP<0.05

指標IL?8（pg/mL）IL?10（pg/mL）組別S1 組S2 組S3 組P 組S1 組S2 組S3 組P 組例數14 13 14 15 14 13 14 15 T0 1.06±0.69 1.13±0.79 1.27±1.95 0.99±0.66 0.10±0.11 0.63±1.45 0.23±0.56 0.96±2.97 T1 10.08±8.82ac 4.38±1.70a 10.48±3.24ac 6.89±6.55a 4.00±3.54a 6.25±5.92a 2.01±2.08ac 2.42±2.19ac T2 3.11±3.83a 1.90±1.04a 3.26±1.96ac 3.19±2.80a 0.71±0.99b 1.17±2.46b 0.60±0.55b 0.28±0.27b T3 3.22±2.31a 1.82±1.09a 2.19±0.99a 2.04±1.60a 0.79±0.65b 0.27±0.24b 0.54±0.59b 0.15±0.12b T4 2.00±1.30c 0.85±0.80 1.26±2.51 1.22±1.92 1.41±4.45b 0.60±1.44b 0.22±0.23b 0.83±2.45b

3 討論

體外循環心臟手術中，主動脈鉗閉?開放可導致心肌缺血再灌注損傷過程。高活性氧自由基過度生成、鈣離子超載、微血管損傷等電生理改變導致心肌細胞損傷、心功能紊亂，誘發傳導阻滯、心律失常等一系列臨床癥狀。除缺血再灌注過程外，術中血液與非生理性異物表面接觸及操作所產生的傷害性刺激等途徑［7］都能激活補體系統，引發內毒素血癥，導致促炎性因子增多，誘發SIRS，炎癥細胞因子水平的高低直接反應SIRS 的嚴重程度。臨床檢測心肌損傷的標志物主要有cTnI 和CK?MB兩類，既往認為CK?MB 為診斷心肌損傷的“金標準”［8］，隨著研究深入已經發現cTnI 更具特異性，目前認為cTnI 是檢測心肌損傷最敏感的指標［9］。本研究結果顯示：各組術前cTnI、CK?MB 的血漿濃度正常，主動脈開放后6 ～72 h 都有顯著升高，提示缺血再灌注造成了心肌長時間持續性損傷。

研究發現七氟烷對心肌的保護作用具有劑量依賴性［10?11］，因此本研究設置1%、2%、3%三個七氟烷組。既往研究證實丙泊酚能夠改善心肌的舒縮功能，顯著減輕MIRI 并促進代謝恢復，產生良好的心肌保護作用［12?13］。本研究設置丙泊酚為陽性對照組，旨在證實全程吸入七氟烷在CPB 下CABG 術中有心肌保護作用的基礎上，進一步探尋最佳用藥濃度。

三個七氟烷組與丙泊酚組比較cTnI、CK?MB無明顯差異，全程吸入濃度1%、2%和3%七氟烷均產生了確切的心肌保護作用，且與丙泊酚相似，與ZHANG［14］等研究結果相似。有研究顯示七氟烷的心肌保護作用優于丙泊酚［15］，與本研究結果不同；這可能與不同實驗應用七氟烷的方式或濃度等不同有關，也可能與七氟烷心肌保護涉及的多種病理生理機制相關：（1）七氟烷通過激活線粒體內膜KATP通道，改善膜離子轉運減輕鈣超載從而實現心肌保護。線粒體內膜KATP通道存在心肌和冠脈血管中，冠脈血管嚴重病變時其開放數量減少，可能限制了七氟烷的心肌保護作用；（2）七氟烷的心肌保護機制還與抑制心肌細胞凋亡、減少活性氧化合物［16］等途徑相關。本研究中患者年齡偏大，老年患者對于血管壓力的反應更為敏感，心功能更易受損，導致心肌細胞凋亡和活性氧成分數量增多，可能抵消一部分七氟烷的心肌保護作用。

三個七氟烷組間比較cTnI、CK?MB 無明顯差異，提示全程吸入濃度1%、2%和3%七氟烷的心肌保護作用相似。HARKIN 等［17］在犬實驗中觀察1.0 ～1.75 MAC（約2% ～3.5%）七氟烷對血流動力學的影響發現，七氟烷的濃度越高，產生的心肌保護作用越強。本研究中心肌保護作用有可能在應用1%濃度七氟烷時已經達到最大，所以不再隨濃度升高而增強，后續需設置低于1%濃度的不同濃度組進一步研究。既往研究對于不同濃度七氟烷是否有不同心肌保護作用及最佳心肌保護濃度都存在爭議，王江梅等［18］發現1.2%、1.8%和2.2%濃度七氟烷后處理減輕大鼠MIRI 的作用無差異，郭圣東等［19］、陽子華等［20］認為2%濃度七氟烷預處理或后處理產生的心肌保護作用優于1%和3%濃度，而張新科等［21］則認為3%濃度七氟烷全程吸入對心肌的保護作用最佳。本研究結果與以往不同可能是由于：（1）本研究采用全程吸入七氟烷，七氟烷處理方法和處理時長均不同；（2）選擇檢測CK?MB、cTnI 的時點不同；（3）入選患者患病種類不同。冠狀動脈血流豐富，CABG 術對心功能的損傷比瓣膜置換術等更大，可能抵消部分七氟烷的心肌保護作用。且冠心病患者多伴有高膽固醇血癥，有研究顯示高膽固醇血癥會限制吸入麻醉藥的心肌保護作用［22］。

IL?8 是一種中性粒細胞趨化因子，心肌損傷時釋放激活中性粒細胞，加劇炎癥反應和組織器官的損傷，是炎癥反應急性期主要的促炎因子之一。IL?8 的過度生成與MIRI、術中血液與非生理性異物接觸、手術操作的傷害性刺激等因素密切相關［23］。本研究中主動脈開放后各組IL?8 的血漿濃度顯著上升，于6 h 達到峰值后下降，證實IL?8是組織損傷早期的敏感標志，與高魯燕［24］等研究結果相似。主動脈開放后72 h，IL?8 濃度降至接近術前水平，與馬云帆等［25］、張建欣［26］等的研究結果相似，提示CPB 缺血再灌注后即發生SIRS，持續長達72 h，對組織器官造成了長時間的損傷。研究表明丙泊酚可減輕CABG 術MIRI 過程中自由基介導的脂質過氧化和SIRS［27］。本研究中主動脈開放后72 h 內，三個七氟烷組下調IL?8 作用與丙泊酚組比較無明顯差異，提示全程吸入濃度1%、2%、3%七氟烷與丙泊酚相似，有顯著的抗炎作用。主動脈開放后24 h 及72 h，濃度2%七氟烷下調IL?8作用優于1%、3%濃度，提示三個七氟烷組中濃度2%七氟烷抗炎作用更好。

IL?10 是炎癥與免疫抑制因子，在炎癥反應中起負向調節作用，是炎癥反應中最重要的抗炎因子。本研究中主動脈開放后各組IL?10 的血漿濃度顯著上升，6 h 達到峰值后下降。炎癥反應中IL?10 具有可抑制其自身及IL?8 合成的功能，本研究中IL?10 和IL?8 濃度升降同步，趨勢變化相似，提示促炎因子和抗炎因子存在著一段相互作用拮抗期［28］。直到主動脈開放后24 h IL?10 濃度已下降到近術前水平，后持續到72 h 無顯著變化。本研究顯示，主動脈開放后6 h 內，濃度2%的七氟烷促IL?10 作用優于1%七氟烷，且明顯優于丙泊酚和濃度3%七氟烷，提示濃度2%七氟烷早期抗炎作用更好。郭圣東等發現2%濃度預處理減輕機體炎癥反應的效果優于1%和3%濃度［19］，與本研究相似；賴峻松等研究亦顯示2.4%濃度的七氟烷預處理可以顯著減輕心肌組織的炎癥反應［29］。

本研究中還存在著一些不足之處：（1）納入的樣本量較小，不利于結果的客觀性；（2）采用陽性對照，未設置空白對照組，可能產生假陰性結果。后續還有待進一步擴大實驗范圍，進行更全面深入的研究來完善結論。

綜上所述，在CPB 下CABG 術中分別全程吸入濃度1%、2%和3%七氟烷都具有顯著的心肌保護和抗炎作用。濃度1%、2%和3%七氟烷的心肌保護作用相似，濃度2%七氟烷抗炎作用更好。