血利鉀心停搏液和雙向灌注心肌保護(hù)的實(shí)驗(yàn)研究(一)

1、血利鉀心停搏液和雙向灌注心肌保護(hù)的實(shí)驗(yàn)研究(一)    作者：章曉華， 張鏡方， 吳若彬， 肖學(xué)鈞， 陳萍【關(guān)鍵詞】 心停搏液摘要：目的通過(guò)與三種經(jīng)典心肌保護(hù)方法比較，探討含血利多卡因高鉀(血利鉀)心停搏液和雙向灌注心肌保護(hù)法的心肌保護(hù)作用。方法犬20只，隨機(jī)分成四組(n=5)，分別用晶體心停搏液(CG1)、冷稀釋血心停搏液(CG2)、常溫稀釋血心停搏液(CG3)及血利鉀心停搏液(EG)。每組均經(jīng)歷120min心臟缺血。觀察心臟停搏情況、冠狀靜脈竇回流血量及心肌酶濃度、心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)和丙二醛(MDA)及三磷酸腺苷(ATP)含量、心肌形態(tài)學(xué)改

2、變。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組(EG)心臟停搏時(shí)間短，心停搏液用量少，冠狀靜脈血流量及心肌氧攝取率在缺血前后無(wú)明顯變化；血清心肌酶水平各組間無(wú)顯著差異；EG再灌注心肌Ca2+超負(fù)荷及ATP含量下降較CG3明顯，與CG2相似；EG再灌注心肌MDA水平較CG1顯著降低。心肌形態(tài)學(xué)改變各組間無(wú)顯著差異。結(jié)論血利鉀心停搏液和雙向灌注具有確切的心肌保護(hù)作用。關(guān)鍵詞：缺血-再灌注損傷；心停搏液；心肌保護(hù)；體外循環(huán)Cardioprotective Effects of Lidocaine-Hyperpotassium-Blood Cardioplegic Solution with Combined Delivery R

3、outeson Ischemia-Reperfusion Injury in Canine HeartsAbstract: OBJECTIVE To investigate the myocardial protective effects of lidocaine-hyperpotassium-blood cardioplegic solution with combined delivery routes by comparing to three most widely used strategies of myocardial protection.METHODS 20 adult c

4、anines were placed on cardiopulmonary bypass (CPB) and randomized to receive four myocardial protective protocols respectively (5 in each group): cold supplementing St. Thomas Hospital crystalloid solution cardioplegia antegradely and intermittently (CG1), hypothermic blood cardioplegia antegradely

5、and intermittently (CG2), warm blood cardioplegia antegradely and continuously (CG3), and lidocaine-hyperpotassium-blood cardioplegia with combined routes(EG). Each group underwent CPB and was submitted to 120 minutes of myocardial ischemia and a 30 minutes period of reperfusion. Arrest of the heart

6、 and coronary venous sinus flowrate were recorded. Serum cardiac enzymes and myocardial intracellular malondiadehyde (MDA), ion calcium (Ca2+), adenosine triphosphate (ATP) were measured. Myocardial structure changes after ischemia and reperfusion were observed with optical and electronic microscope

7、.RESULTS Lidocaine-hyperpotassium-blood cardioplegic solution with combined delivery routes shortened the time of arrest of the heart, and decreased the volume of cystalloid cardioplegic solution used. There was no significant difference in coronary sinus blood flowrate (CSF) and myocardial retrieva

8、 l oxygen (MRO) between post- and pre- ischemia in all groups. There was no significant difference in increase of serum cardiac enzymes after ischemia comparing EG with control groups. Myocardial intracellular Ca2+ overload and exhaustion of ATP during reperfusion in EG were obvious comparing to CG3

9、, and similar to CG2. The level of myocardial intracelluar MDA after 30 minutes reperfusion in EG was significantly lower comparing to CG1. No significant difference in structural changes were detected between the groups. CONCLUSION Comparing with other classical techniques, cardioplegia with lidoca

10、ine-hyperpotassium-blood cardioplegicsolution and combined delivery routes represents a simple, safe and effective method of myocardial protection which may be an alternative to traditional cardioprotective techniques. Key words：ischemia-reperfusion injury; cardioplegic solution; myocardial protecti

11、on; cardiopulmonary bypass心停搏液的成分、灌注方式及不同心肌保護(hù)方法的選用等仍存在爭(zhēng)議1-3。含血利多卡因高鉀心停搏液(簡(jiǎn)稱血利鉀心停搏液)及雙向性灌注心肌保護(hù)法采用高濃度鉀離子(K+)和利多卡因的含血心停搏液進(jìn)行心臟的誘導(dǎo)灌注，用冷晶體心停搏液進(jìn)行冠狀靜脈竇持續(xù)微流量逆行灌注。本研究旨在通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)將血利鉀心停搏液及雙向性灌注心肌保護(hù)法與三種經(jīng)典的心停搏液灌注方法進(jìn)行比較，以探討新的心肌保護(hù)措施。1 材料與方法 1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 雜種犬20只，均為雄性，平均體重(21.3±2.0)kg，各組間平均體重?zé)o顯著性差異。將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分成四組(n=5)。分

12、別使用改良St. Thomas醫(yī)院冷晶體心停搏液間斷順行灌注(CG1)、冷稀釋血心停搏液間斷順行灌注(CG2)、常溫稀釋血心停搏液連續(xù)順行灌注(CG3)、及血利鉀心停搏液雙向性灌注(EG)。各種晶體心停搏液配方見(jiàn)表1。除CG3心停搏液不進(jìn)行降溫外，晶體心停搏液降至68，含血心停搏液降至1012。表1 晶體心停搏液配方（略）注：晶體心停搏液按1：4與血液混合后的K+濃度，：晶體心停搏液與60mL血液混合后的K+濃度。1.2 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)犬麻醉后行氣管插管，接呼吸機(jī)和心電監(jiān)護(hù)儀，置左側(cè)股動(dòng)、靜脈導(dǎo)管測(cè)壓及鼻咽溫度探頭。正中切口開(kāi)胸，全身肝素化后經(jīng)右股動(dòng)脈和上、下腔靜脈插管建立體外循環(huán)(CPB)。

13、開(kāi)始CPB后經(jīng)右房置入冠狀靜脈竇逆灌管，降溫至近25時(shí)(CG3不進(jìn)行血流降溫)阻斷升主動(dòng)脈，灌注心停搏液。CG1、CG2、CG3使用高濃度心停搏液15mL/kg經(jīng)主動(dòng)脈根部用CPB血泵灌注；EG用血利鉀心停搏液68.5mL通過(guò)注射器快速注入主動(dòng)脈根部。同時(shí)心包腔內(nèi)置冰屑(CG3除外)。CG1和CG2分別每隔30分和20分灌注誘導(dǎo)量半量的低濃度心停搏液；CG3用50mL/min低濃度溫血心停搏液持續(xù)經(jīng)升主動(dòng)脈根部灌注；EG在誘導(dǎo)灌注后用高濃度改良St. Thomas晶體心停搏液經(jīng)冠狀靜脈竇通過(guò)重力(壓力落差60cm)以3mL/min的速度逆行灌注。升主動(dòng)脈阻斷120分后開(kāi)放阻斷鉗，輔助30分后終

14、止CPB。主要觀察指標(biāo)包括：心停搏液灌注和心電活動(dòng)情況；冠狀靜脈竇回流血流量、血?dú)夥治黾捌湫募∶杆?；心肌?xì)胞內(nèi)鈣離子(Ca2)、丙二醛(MDA)、三磷酸腺苷(ATP)含量；心肌組織光鏡及電鏡形態(tài)學(xué)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，以P0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異。2 結(jié)果2.1 心臟停搏及復(fù)跳情況 各組動(dòng)物心臟均能順利停搏，復(fù)灌后均無(wú)需電除顫復(fù)律。心臟停搏及復(fù)跳情況見(jiàn)表2。表2 心臟停搏及復(fù)跳情況（略） 注：與EG相比*P0.05，* P0.01，#復(fù)灌時(shí)CG2有1例在心臟血流阻斷期間出現(xiàn)室顫；CG3有2例在心臟停搏早期出現(xiàn)心臟復(fù)跳現(xiàn)象，需再次用高濃度心停搏液誘導(dǎo)灌注及增加維持灌注量。C

15、G2、EG各有1例和CG1有2例復(fù)灌后出現(xiàn)室顫，需要用利多卡因幫助復(fù)律。2.2 冠狀靜脈竇血流量和冠狀循環(huán)氧攝取率 冠狀靜脈竇血流量(CSF)和冠狀循環(huán)氧攝取率(MRO)見(jiàn)表3。表3 冠狀靜脈竇血流量(CSF)和冠狀循環(huán)氧攝取率(略) 2.3 心肌酶水平 冠狀靜脈回流血的磷酸肌酸激酶同功酶(CK-MB)、乳酸脫氫酶(LDH)的血清水平見(jiàn)表4。表4 冠狀靜脈血的血清心肌酶水平 （略）注：組內(nèi)與缺血前相比*P0.05，*P0.012.4 心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2、MDA和ATP含量 心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2、MDA和ATP含量見(jiàn)表5。表5 心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2、MDA和ATP含量（略）注：組內(nèi)與缺血前相比*P0.05

16、;*P0.01;組內(nèi)與缺血120min相比sP0.05, ssP0.01;與EG同時(shí)點(diǎn)相比P0.05。2.5 心肌組織形態(tài)改變 缺血前、缺血120分和再灌注30分光鏡下心肌HE染色心肌纖維排列緊密，除偶見(jiàn)間質(zhì)水腫外無(wú)其他特異性變化；形態(tài)學(xué)改變?cè)谒慕M間均未見(jiàn)明顯差別。與各組缺血前心肌超微結(jié)構(gòu)相比，在缺血120min和再灌注30min各組的心肌細(xì)胞在電鏡下均見(jiàn)程度相似的線粒體腫脹，部分出現(xiàn)線粒體嵴斷裂。3 討論3.1心停搏液及灌注方式心停搏液中理想的K+濃度仍有爭(zhēng)議。有學(xué)者認(rèn)為3540mmol/L的K+濃度誘導(dǎo)心臟停搏是可以接受的4；也有人認(rèn)為K+濃度超過(guò)30mmol/L可激活Ca2+通道，增加C

17、a2+內(nèi)流引起心肌細(xì)胞鈣超載，并引起冠狀血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，導(dǎo)致冠狀血管收縮和冠狀循環(huán)血流量下降5，6。本研究結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組除縮短了心臟停搏時(shí)間外，CSF及MRO在心肌缺血前后均無(wú)明顯變化，缺血后組間比較也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；再灌注后心肌Ca2+含量與除CG3外的其他各組無(wú)顯著差異。以上資料在一定程度上提示該K+濃度的心停搏液并不引起冠狀血管的明顯收縮和加重心肌缺血-再灌注損傷。順行灌注和冠狀靜脈竇逆行灌注是心停搏液灌注的兩種基本方式，前者符合冠狀循環(huán)生理；后者不僅使梗阻冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)端心肌組織得到較好灌注，還減輕了心停搏液灌注導(dǎo)致的醫(yī)源性心肌水腫7，并有利于心停搏液中添加成分的吸收8。但逆行灌注的壓力

18、受到明顯限制，并有約70%的心停搏液經(jīng)心小靜脈返流入心腔，右心室心肌灌注不良9，作為心臟的誘導(dǎo)停搏存在缺陷。血利鉀心停搏液和雙向性灌注采用順灌誘導(dǎo)和逆灌維持的灌注方式，充分利用了兩種心停搏液灌注方式的特點(diǎn)。此外逆灌采用重力引流方式，避免了冠狀靜脈竇因灌注壓力過(guò)高導(dǎo)致的局部損傷和有關(guān)心肌保護(hù)的操作。3.2 心臟停搏及復(fù)跳 EG的平均心電靜止時(shí)間最短，并與CG3有顯著差異。EG和CG2晶體心停搏液用量顯著少于CG1和CG3。CG3動(dòng)物在心臟復(fù)跳時(shí)循環(huán)血紅細(xì)胞比積(Hct)均在0.15以下，顯著低于CG2和EG。晶體液的進(jìn)入增加了CPB容量負(fù)荷，血液進(jìn)一步稀釋，導(dǎo)致血液攜氧能力下降，可能引起組織缺氧

19、和組織水腫，同時(shí)大量K+進(jìn)入循環(huán)。心臟復(fù)灌時(shí)CG3平均血K+濃度顯著高于其他各組。此外因連續(xù)心臟供血，CG3在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有2例出現(xiàn)心臟復(fù)跳現(xiàn)象。與對(duì)照各組相比，血利鉀心停搏液和雙向性灌注心肌保護(hù)法的心臟停搏效果確切，其晶體心停搏液用量、心臟停搏時(shí)間及復(fù)跳時(shí)間、復(fù)灌時(shí)血K+濃度和Hct均在較理想范圍。3.3 冠狀靜脈回流血心肌酶血清水平改變 血清心肌酶水平上升幅度在一定程度上反映心肌細(xì)胞損傷程度。實(shí)驗(yàn)顯示缺血后LDH在各組均呈顯著上升；CK-MB上升在CG1、CG2和EG有顯著性。G3的CK-MB上升無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，此外該組兩種心肌酶上升幅度較其他三組均低，提示溫血連續(xù)灌注在減輕心肌細(xì)胞損傷方面有

20、一定意義10。研究結(jié)果還表明在升主動(dòng)脈阻斷前大部分實(shí)驗(yàn)動(dòng)物冠狀靜脈回流血心肌酶水平已明顯上升，提示心肌損傷在心臟血流阻斷前已出現(xiàn)，心肌保護(hù)的概念不能簡(jiǎn)單局限于對(duì)抗心臟缺血。3.4 心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+、MDA及ATP含量改變 正常情況下Ca2通過(guò)消耗高能磷酸鹽被隔離在肌漿網(wǎng)內(nèi)，缺血時(shí)由于ATP耗竭，留滯在細(xì)胞液中的Ca2增加，同時(shí)細(xì)胞膜通透性增加引起再灌注細(xì)胞外Ca2+快速內(nèi)流。細(xì)胞內(nèi)Ca2+積聚使肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白耦聯(lián)不能脫開(kāi)，心肌纖維呈強(qiáng)直性攣縮。因此Ca2+超負(fù)荷是心肌缺血-再灌注損傷的重要標(biāo)志。除CG3再灌注30min相對(duì)缺血120min心肌Ca2+含量無(wú)顯著性升高外，其他各組心肌細(xì)胞C

21、a2+含量均隨時(shí)間呈顯著性遞增；EG和G1再灌注30minCa2+明顯高于CG3。提示含血心停搏液連續(xù)灌注有更好的對(duì)抗心肌再灌注Ca2+超負(fù)荷作用11。MDA是過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，缺血120min心肌MDA含量與缺血前相比無(wú)明顯升高，各組間也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。復(fù)灌30min時(shí)各組心肌MDA含量均呈顯著上升，組間比較EG及CG2、CG3心肌MDA含量顯著低于CG1；而EG與CG2、CG3間無(wú)明顯差異。提示血利鉀心停搏液及雙向性灌注心肌保護(hù)法與稀釋血心停搏液灌注相似，有較好的抗過(guò)氧化能力。心肌細(xì)胞內(nèi)ATP含量是衡量心肌保護(hù)的重要參數(shù)。EG和CG1、CG2的ATP含量在阻斷前、缺血后和復(fù)灌后呈顯著遞減；CG3缺血后和復(fù)灌后的ATP含量也顯著低于缺血前，但復(fù)灌后與缺血后ATP含量相差甚微。提示各種心肌保護(hù)方法均無(wú)法阻止缺血后心肌細(xì)胞能量?jī)?chǔ)備的損耗，但持續(xù)