在冠脈搭橋術(shù)中二磷酸果糖對(duì)心肌的保護(hù)作用

1、在冠脈搭橋術(shù)中二磷酸果糖對(duì)心肌的保護(hù)作用               摘要：有研究認(rèn)為，F(xiàn)DP發(fā)揮抗脂質(zhì)過氧化的同時(shí)伴SOD的顯著增加。我們并未觀察到SOD含量的顯著增加，說明FDP對(duì)心肌缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用不是通過促進(jìn)SOD合成，增加SOD的活性, 清除氧自由基發(fā)揮作用，其抗脂質(zhì)過氧化功能可能是FDP在缺氧條件下，作為一種適當(dāng)?shù)哪芰看x底物，給心臟代謝提供能量，繼而抑制缺血缺氧的心肌組織中的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化終產(chǎn)物MDA的減少，

2、從而減輕氧自由基對(duì)心肌細(xì)胞的損害。 關(guān)鍵詞：1，6二磷酸果糖；肌鈣蛋白I；肌酸激酶同工酶；氧自由基；冠脈搭橋術(shù)冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)(coronary artery bypass graft, CABG)是目前治療冠心病最重要的方法之一。CABG可增加圍術(shù)期心肌損害和心功能不全的危險(xiǎn)。 其圍術(shù)期的心肌損害主要表現(xiàn)為典型的缺血再灌注損傷。針對(duì)如何預(yù)防缺血再灌注損傷已經(jīng)開展了大量研究。一個(gè)較為全面的方法就是直接增加高能磷酸物的生成。1，6二磷酸果糖(fructose1,6diphosphate, FDP)為內(nèi)源性糖酵解途徑的中間代謝產(chǎn)物，外源性的二磷酸果糖可作用于細(xì)胞膜，通過激活細(xì)胞膜上的磷酸果糖激酶，增

3、加細(xì)胞內(nèi)的高能磷酸鍵和三磷酸腺苷的濃度。臨床上FDP已廣泛應(yīng)用于各種原因?qū)е碌男募∪毖闹委?，但?duì)于冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)患者，其保護(hù)作用及機(jī)制國(guó)內(nèi)外研究甚少。我們通過對(duì)體外循環(huán)條件下冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)患者cTnI、CKMB、SOD和MDA的動(dòng)態(tài)觀察，探討FDP對(duì)體內(nèi)心肌缺血再灌注損傷和體內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)等方面的影響，評(píng)估FDP在冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)中的心肌保護(hù)作用。1  材料與方法1.1  病例選擇  30例擬擇期行CABG的冠心病患者,心功能-級(jí)，男27例，女3例，年齡55-72歲，冠心病病史6-17年，身高159-177cm，體重60-76kg。隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組(A組)和對(duì)照組

4、(B組)，每組各15例。所有患者無果糖耐受不良(一種常染色體隱性遺傳的代謝性疾病)，造影顯示冠脈2-5支病變。術(shù)前均無明顯血流動(dòng)力學(xué)及肝腎功能異常、既往無糖尿病及原發(fā)性高血壓病史、未服用鈣通道阻滯劑及維生素C、E。1.2  給藥方法  實(shí)驗(yàn)組于術(shù)前三天開始靜脈滴注FDP 250mg/kg(溶解于100mL生理鹽水，約30min滴完)，每日一次。手術(shù)當(dāng)日，體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass, CPB)之前靜脈滴注FDP 250mg/kg(溶解于100mL生理鹽水，約30min滴完)，并在晶體停跳液中加入FDP 2.5mol/L；對(duì)照組于術(shù)前三天開始靜脈滴注

5、生理鹽水100mL(約30min滴完)，每日一次。手術(shù)當(dāng)日，體外循環(huán)之前靜脈滴注生理鹽水100mL(約30min滴完)，并在晶體停跳液中加入等量生理鹽水。1.3  麻醉方法和體外循環(huán)  術(shù)前常規(guī)肌注安定10mg、東莨菪堿0.3mg，入室后給予吸氧行橈動(dòng)脈穿刺置管，監(jiān)測(cè)有創(chuàng)血壓、心電圖及未梢動(dòng)脈氧飽和度。麻醉誘導(dǎo)：咪唑安定0.05-0.08mg/kg，維庫(kù)溴胺0.12mg/kg,芬太尼10-15g/kg靜脈緩慢推注，完成氣管內(nèi)插管。麻醉維持：吸入5g/L-10g/L的異氟醚，間斷靜注芬太尼及維庫(kù)溴銨。放置SwanGanz漂浮導(dǎo)管測(cè)定中心靜脈壓(central venous p

6、ressure, CVP)、肺動(dòng)脈楔壓(pulmonary arterial wedge pressure, PAWP)及心輸出量(cardiac output, CO)。肝素化后常規(guī)建立體外循環(huán)，采用膜式氧合器，非搏動(dòng)灌注。CPB期間，鼻咽溫降至32-30，紅細(xì)胞壓積控制在20%-25%，流量和灌注壓分別控制在2.4-2.6L/min和50-80mmHg。    1.4  數(shù)據(jù)及標(biāo)本采集  觀察兩組患者血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)變化情況。記錄誘導(dǎo)后平均動(dòng)脈壓(mean arterial pressure, MAP)、CVP、PAWP、CO及心臟指數(shù)(ca

7、rdiac index, CI)作為基礎(chǔ)值，分別于體外循環(huán)前輸注FDP/生理鹽水結(jié)束時(shí)及再灌注后1、2、4、6、12、16、24h測(cè)定并紀(jì)錄以上各參數(shù)。觀察兩組患者缺血指標(biāo)及氧化反應(yīng)指標(biāo)變化情況。分別于麻醉誘導(dǎo)后建立體外循環(huán)前(T0)，開放升主動(dòng)脈后1h(T1)、4h(T2)、24h(T3)以及48h(T4)，從中心靜脈采血5mL，分別檢測(cè)血漿cTnI、CKMB、SOD及MDA濃度。觀察兩組患者體外循環(huán)情況。觀察兩組患者主動(dòng)脈開放后心臟自動(dòng)復(fù)跳情況及心血管輔助用藥情況。術(shù)后如需正性肌力藥支持則以多巴胺為首選藥物，維持CI>1.8L/(minm2)，給藥速度5-10g/(kgmin)，必要

8、時(shí)以腎上腺素0.03-0.1g/(kgmin)輔助。監(jiān)測(cè)術(shù)后48h的12導(dǎo)聯(lián)ECG，觀察兩組患者心律失常的發(fā)生及治療情況。1.5  安全性研究  FDP可與鈣離子螯合，增加血清磷酸濃度，對(duì)所有患者進(jìn)行術(shù)前、術(shù)后24、48、72h血清鈣和磷酸鹽濃度的檢驗(yàn)。1.6  統(tǒng)計(jì)學(xué)處理  由于體外循環(huán)存在血液稀釋，所有數(shù)據(jù)均用血球壓積校正。應(yīng)用SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)資料采用卡方檢驗(yàn)，測(cè)量值采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，組內(nèi)作方差分析，組間作t檢驗(yàn)。P<0.05表示差異有顯著性。2  結(jié)   

9、 果2.1  術(shù)前人口統(tǒng)計(jì)學(xué)資料  兩組患者性別、年齡、體重、身高、病程、血管病變、術(shù)前心功能分級(jí)等方面均無顯著性差異(P>0.05)。2.2  血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)  兩組患者M(jìn)AP、CI、PAWP等的基礎(chǔ)值均無顯著性差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)組在輸注 FDP結(jié)束時(shí)MAP與CI有所上升，再灌注后1、2、4h的MAP與CI均低于基礎(chǔ)值，但與基礎(chǔ)值相比，各時(shí)點(diǎn)均無顯著性差異(P>0.05)。再灌注后6、12、24h的MAP與CI均高于基礎(chǔ)值，與基礎(chǔ)值相比，各時(shí)點(diǎn)均有顯著性差異(P<0.05)。對(duì)照組再灌注后1、2、4、6、12h的MAP與

10、CI均低于基礎(chǔ)值，且再灌注后1h MAP明顯低于基礎(chǔ)值(P<0.05)。 組間比較，實(shí)驗(yàn)組再灌注后1h的MAP明顯高于對(duì)照組(P<0.05)，其余各時(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)組 MAP略高于對(duì)照組，但兩組相比無顯著性差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)組再灌注后6、12、24h的CI值均明顯高于對(duì)照組(P<0.05)。兩組患者各時(shí)點(diǎn)的PAWP與基礎(chǔ)值相比無顯著性差異(P>0.05)，組間比較亦無顯著性差異(P>0.05)，但對(duì)照組再灌注后PAWP略高于實(shí)驗(yàn)組。兩組患者各項(xiàng)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)變化情況見表1。表1  兩組患者各項(xiàng)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)變化情況（略）2.3  缺血指標(biāo)

11、及氧化反應(yīng)指標(biāo)  兩組患者在麻醉誘導(dǎo)后體外循環(huán)前(T0)CKMB、cTnI 、SOD及MDA濃度均無顯著性差異(P>0.05)。再灌注后1h(T1)CKMB迅速升高達(dá)峰值，其后逐漸下降。組間比較，試驗(yàn)組于再灌注后1h(T1)、4h(T2)及24h(T3)三個(gè)時(shí)點(diǎn)CKMB濃度均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。兩組患者再灌注后1h(T1)cTnI開始明顯升高，再灌注后24h(T3)達(dá)高峰，其后下降，至再灌注后48h(T4)仍明顯高于基礎(chǔ)值(P<0.05)。組間比較，試驗(yàn)組于再灌注后1h(T1)、4h(T2)及24h(T3)三個(gè)時(shí)點(diǎn)cTnI濃度均顯著低于對(duì)照組(P<

12、0.05)。兩組患者再灌注后SOD均略微下降，但與T0時(shí)比較無顯著性差異(P>0.05)。組間比較，試驗(yàn)組各時(shí)點(diǎn)SOD濃度雖略高于對(duì)照組，但相比無顯著性差異(P>0.05)。兩組患者再灌注后1h(T1)起，MDA濃度均有所升高；對(duì)照組T1、T2兩個(gè)時(shí)點(diǎn)MDA濃度顯著升高(P<0.05)。 組間比較，試驗(yàn)組于再灌注后1h(T1)及4h(T2)兩個(gè)時(shí)點(diǎn)MDA濃度明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。兩組患者各時(shí)點(diǎn)的CKMB、cTnI、SOD及MDA濃度變化見表2。表2  試驗(yàn)組和對(duì)照組圍術(shù)期血漿肌酸激酶同工酶、肌鈣蛋白、超氧化物歧化酶及丙二醛濃度變化（略）2.4

13、0; 體外循環(huán)情況  兩組患者體外循環(huán)時(shí)間及主動(dòng)脈阻斷時(shí)間相比，無顯著性差異(P>0.05，表3)。表3  兩組患者體外循環(huán)時(shí)間及主動(dòng)脈阻斷時(shí)間的比較（略）2.5  心臟自動(dòng)復(fù)跳情況及心血管輔助用藥情況  主動(dòng)脈開放恢復(fù)灌注后，實(shí)驗(yàn)組有10例自動(dòng)復(fù)跳，對(duì)照組有5例自動(dòng)復(fù)跳，組間比較自動(dòng)復(fù)跳率有顯著性差異(P<0.05)。體外循環(huán)脫機(jī)后及術(shù)后最初24h，實(shí)驗(yàn)組及對(duì)照組需要多巴胺支持者分別為3例和5例，兩組相比無顯著性差異(P>0.05)。需要應(yīng)用腎上腺素者分別為1例和2例，兩組相比無顯著性差異(P>0.05)。2.6  術(shù)

14、后心律失常的發(fā)生情況  對(duì)照組有5例發(fā)生需要應(yīng)用利多卡因治療的室性早搏，而實(shí)驗(yàn)組則沒有，兩組相比有顯著性差異(P<0.05)。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各15例患者中分別有2例和5例患者發(fā)生需要應(yīng)用洋地黃及乙胺典膚酮治療的房顫，但兩組相比無顯著性差異(P>0.05)。2.7  安全性研究  所有患者術(shù)后24、48、72h血清鈣和磷酸鹽濃度與術(shù)前相比無顯著性差異(P>0.05)。3  討    論CABG圍術(shù)期的心肌損害主要表現(xiàn)為典型的心肌缺血再灌注損傷。心臟停搏期間心肌從有氧代謝變?yōu)闊o氧代謝，缺血缺氧使能量耗竭，三磷酸

15、腺苷水平急劇下降。糖酵解在缺血及再灌注開始時(shí)承擔(dān)著重要的角色。因此，一個(gè)有效的防止缺血再灌注損傷的方法就是直接增加高能磷酸物(adenosine triphosphate, ATP)的生成。其中FDP為糖酵解中高能中間代謝產(chǎn)物，能改善細(xì)胞能量代謝，它可越過PFK，在其限速反應(yīng)之后直接參與糖酵解過程，而且FDP在分解代謝之前無需磷酸化(消耗ATP)，使產(chǎn)能效率增加，ATP生成增多，最終改善心肌細(xì)胞缺血缺氧。同時(shí)，F(xiàn)DP具有膜穩(wěn)定作用，能較好的維持細(xì)胞的完整性及恢復(fù)細(xì)胞的功能，并能降低細(xì)胞外Ca2+、抑制氧自由基產(chǎn)生及抗脂質(zhì)過氧化，從而更有效發(fā)揮抗心肌缺血再灌注損傷的作用。FDP能夠產(chǎn)生有益的血流

16、動(dòng)力，改善缺血缺氧及再灌注后心臟功能。研究表明，F(xiàn)DP可以增加許多組織ATP的產(chǎn)生，包括缺血再灌注的心肌，提示缺血和再灌注期間膜偶聯(lián)的離子泵和離子通道得到更好的保護(hù)，從而改善細(xì)胞代謝，維持了心肌細(xì)胞正常的興奮性、自律性和傳導(dǎo)功能。我們觀察到實(shí)驗(yàn)組恢復(fù)灌注后，血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)較對(duì)照組更為穩(wěn)定，心室功能改善迅速而且顯著。應(yīng)用前負(fù)荷和心臟指數(shù)之間的關(guān)系可以描述心室功能(FrankStarmling機(jī)制)，結(jié)果證實(shí)FDP治療組心室功能快速恢復(fù)至缺血前水平，且恢復(fù)灌注后6、12、24h的CI顯著高于基礎(chǔ)值及對(duì)照組，更為重要的是，CI增高伴隨PAWP降低, 說明FDP預(yù)處理所引起的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)快速恢復(fù)并不

17、伴有前負(fù)荷增加。因此，我們認(rèn)為試驗(yàn)組血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的改善并非歸因于前負(fù)荷的增加，而是由于心室功能改善所致。相反，對(duì)照組心室功能在術(shù)后最初16h不能恢復(fù)至基礎(chǔ)值。心肌變力性降低最有可能導(dǎo)致心肌頓抑、心肌梗死等缺血再灌注損傷。此外，我們觀察到實(shí)驗(yàn)組應(yīng)用FDP后 ，自動(dòng)復(fù)跳率高于對(duì)照組，再灌注后室性心律失常發(fā)生率低于對(duì)照組。一方面與FDP能降低游離Ca2+濃度有關(guān)，而Ca2+超負(fù)荷是引起術(shù)后室性心律失常的主要原因。另一方面，與FDP具有膜穩(wěn)定作用，防止鉀外流，提高膜電位，降低心肌興奮性，消除異位起搏點(diǎn)，改善心肌傳導(dǎo)有關(guān)。房顫仍然是CABG手術(shù)最常見的并發(fā)癥之一，而且往往可以延長(zhǎng)住院時(shí)間。我們并未觀察

18、到應(yīng)用FDP在降低房顫發(fā)生率方面達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性意義。研究結(jié)果證實(shí)FDP可使KCI去極化的心肌組織收縮力恢復(fù)，并且對(duì)強(qiáng)心甙類藥物引起的高鉀血癥具有保護(hù)作用。這些研究均支持FDP可以增加糖酵解途徑中ATP的產(chǎn)生、從而減輕心房缺血再灌注損傷或改善陽離子穩(wěn)態(tài)的理論，但這一作用是否可以降低術(shù)后房顫發(fā)生率尚不可知。評(píng)價(jià)心肌有無缺血性損傷及損傷程度常以CKMB作為敏感的指標(biāo)，cTnI是目前發(fā)現(xiàn)對(duì)心肌損傷診斷特異性和敏感性最高的標(biāo)志物之一，可用于圍術(shù)期心肌保護(hù)效果的評(píng)估。組間比較，實(shí)驗(yàn)組于再灌注后1h(T1)、4h(T2)及24h(T3)三個(gè)時(shí)點(diǎn)CKMB及cTnI濃度均顯著低于對(duì)照組。說明FDP具有明顯的心

19、肌保護(hù)作用，能夠減輕缺血再灌注的心肌損傷。心肌缺血再灌注后產(chǎn)生大量氧自由基，與不飽和脂肪酸作用引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)并生成MDA，后者的產(chǎn)生與脂質(zhì)過氧化相平行，因而測(cè)定MDA可代表脂質(zhì)過氧化物的濃度。我們研究發(fā)現(xiàn)，缺血前及停跳液中給予FDP能顯著降低MDA的含量，表明外源性FDP能減輕氧自由基介導(dǎo)的心肌缺血/再灌注損傷。其作用機(jī)理可能為：FDP減輕心肌缺血再灌注損傷、促進(jìn)心功能恢復(fù)可能與其清除氧自由基的作用有關(guān)，而清除氧自由基可能是通過其自身的抗氧化作用。增加細(xì)胞內(nèi)糖代謝中間產(chǎn)物FDP，可促進(jìn)糖無氧酵解，抑制有氧氧化，從而減少氧自由基的產(chǎn)生。FDP能夠抑制人體受刺激的白細(xì)胞呼吸爆發(fā)(respira

20、tory burst)，減少氧自由基的產(chǎn)生。Markov等發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DP具有與SOD相似效力的抗氧化作用，可直接抑制粒細(xì)胞氧自由基的產(chǎn)生，抑制過氧化所致細(xì)胞色素C減少的程度與SOD一致。有研究認(rèn)為，F(xiàn)DP發(fā)揮抗脂質(zhì)過氧化的同時(shí)伴SOD的顯著增加。我們并未觀察到SOD含量的顯著增加，說明FDP對(duì)心肌缺血/再灌注損傷的保護(hù)作用不是通過促進(jìn)SOD合成，增加SOD的活性, 清除氧自由基發(fā)揮作用，其抗脂質(zhì)過氧化功能可能是FDP在缺氧條件下，作為一種適當(dāng)?shù)哪芰看x底物，給心臟代謝提供能量，繼而抑制缺血缺氧的心肌組織中的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化終產(chǎn)物MDA的減少，從而減輕氧自由基對(duì)心肌細(xì)胞的損害。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)