CPB期間血氧分壓在60和170 mmHg的心內直視手術患者心肝腎損傷、炎癥、氧化應激指標觀察

柳磊，李召彬，李濱，徐貫杰，王園園，宋萬軍

(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院，石家莊 050051)

CPB期間血氧分壓在60和170 mmHg的心內直視手術患者心肝腎損傷、炎癥、氧化應激指標觀察

柳磊，李召彬，李濱，徐貫杰，王園園，宋萬軍

(河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院，石家莊 050051)

目的 比較體外循環(huán)(CPB)期間血氧分壓控制在60、170 mmHg的心內直視手術患者心肝腎損傷指標、炎癥因子、氧化應激指標變化。方法 80例擇期行心內直視手術患者隨機分為低氧組和高氧組各40例，低氧組、高氧組在CPB期間血氧分壓分別控制在60、170 mmHg。分別于術前及開主動脈后30 min、2 h、6 h、24 h(T0～T4)抽取患者靜脈血，采用全自動生化分析儀檢測血清谷草轉氨酶(AST)、谷丙轉氨酶(ALT)、堿性磷酸酶(ALP)、肌酐(Cr)、尿素氮(UN)、尿酸(UA)，ELISA法檢測血清心肌肌鈣蛋白(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、C反應蛋白(CRP)、白細胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)，采用試劑盒檢測血清活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)。結果 與同組T0時點比較，兩組T1～T4時點cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平升高(P均<0.05)；與高氧組比較，低氧組T2～T4時點cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平降低(P均<0.05)。與同組T0時點比較，兩組T1～T4時點CRP、TNF-α、IL-6水平升高(P均<0.05)；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點CRP、TNF-α、IL-6水平降低(P均<0.05)。與同組T0時點比較，兩組T1～T4時點ROS、MDA水平升高(P均<0.05)；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點ROS、MDA水平降低(P均<0.05)。結論 相對于高血氧分壓，心內直視手術患者CPB期間采用低血氧分壓能夠顯著降低由CPB引發(fā)的心肝腎損傷、炎癥反應及氧化應激。

體外循環(huán)；血氧分壓；心內直視手術；心肝腎損傷；炎癥因子；氧化應激

體外循環(huán)(CPB)是利用一系列特殊人工裝置將回信靜脈血引流到體外，經(jīng)過人工進行溫度調解、氣體交換和過濾等處理后，輸回體內動脈系統(tǒng)的生命支持技術[1]。CPB的目的是在實施心中直視手術時，維持全身組織器官的血液供應[2]。隨著臨床醫(yī)學的發(fā)展，CPB應用范圍不斷擴展，在心、肝、腎、肺等大血管手術中獲得應用。CPB技術大大降低了心臟病患者病死率，改善了患者的生活質量[3]。CPB過程中充足的氧合是患者生命安全的保證，但是過高的血氧分壓可啟動體內的再氧合損傷，而再氧合損傷可能誘發(fā)機體內心肝腎損傷、炎癥反應、氧化應激[4～6]。本研究通過觀察CPB期間不同血氧分壓控制對心內直視手術患者心肝腎損傷指標、炎癥因子及氧化應激指標的影響，旨在為臨床上應用CPB行心內直視手術期間血氧分壓的選擇提供理論基礎。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2014年12月～2016年12月河北醫(yī)科大學第三醫(yī)院收治的擇期行心臟病心內直視手術患者80例。納入標準[7]：①符合心臟病診斷標準且為ASA Ⅱ～Ⅲ級；②術前肝功能正常；③無長期明顯肝功能損害藥物服用史。排除標準：①術前肝功能異常；②各種急性肝炎以及慢性乙型肝炎活動期的患者；③合并糖尿病、高血壓、腫瘤等疾病的心臟病患者；④治療過程中使用有明確肝功能損害的藥物者。經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準及患者家屬簽字同意。所有患者隨機分為兩組各40例。低氧組男24例，女16例；年齡(47.53±17.67)歲；體質量(61.33±5.31)kg。高氧組男23例，女17例；年齡(46.71±18.41)歲；體質量(59.18±5.61)kg。

1.2 CPB及血氧分壓控制 采用靜吸復合氣管插管麻醉，連接CPB管路，肝素化后采用體外循環(huán)機建立CPB。CPB過程兩組均保持灌注流量(Q)2.2～2.4 L/(min·m2)，維持MAP 50～80 mmHg，CVP<0 cmH20，血流降溫使鼻咽溫在32～35 ℃，保持降溫速度0.5～1 ℃/min，穩(wěn)態(tài)管理血氣，動脈血pH值維持在7.35～7.45。低氧組在CPB轉流中控制血氧分壓在60 mmHg左右，高氧組在CPB轉流中控制血氧分壓在170 mmHg左右。

1.3 血清心肝腎損傷指標、炎癥因子及氧化應激指標檢測 分別于手術前(T0)及開主動脈后30 min(T1)、2 h(T2)、6 h(T3)、24 h(T4)抽取患者頸內靜脈置管中的血漿，離心取血清。采用全自動生化分析儀檢測血清中谷草轉氨酶(AST)、谷丙轉氨酶(ALT)、堿性磷酸酶(ALP)、肌酐(Cr)、尿素氮(UN)、尿酸(UA)；采用ELISA法檢測血清心肌肌鈣蛋白(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、C反應蛋白(CRP)、白細胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)；采用試劑盒檢測血清活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)。

2 結果

2.1 兩組不同時點血清心肌損傷指標比較 結果見表1。

表1 兩組不同時點血清心肌損傷指標比較

注：與同組T0時點比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

2.2 兩組不同時點血清肝功能損傷指標比較 結果見表2。

2.3 兩組不同時點血清腎功能損傷指標比較 結果見表3。

表2 兩組不同時點血清肝功能損傷指標比較

注：與同組T0時點比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

表3 兩組不同時點血清腎功能損傷指標比較

注：與同組T0時點比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

2.4 兩組不同時點血清炎癥因子水平比較 結果見表4。

表4 兩組不同時點血清炎癥因子水平比較

注：與同組T0時點比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

2.5 兩組不同時點血清氧化應激指標比較 結果見表5。

3 討論

CPB技術在心臟手術中廣泛應用，展現(xiàn)出較高的應用前景，但CPB會暫時阻斷心臟冠狀動脈循環(huán)、稀釋血液，導致紅細胞壓積下降，降低血液溫度，引起細胞腫脹及血管擴張，缺血再灌注，抑制血管分泌血管緊張素、腎素、醛固酮等物質，進而導致患者心、肝、腎等損傷，重者可引發(fā)心肝腎衰竭而危及生命安全[8～11]。

表5 兩組不同時點血清氧化應激指標比較

注：與同組T0時點比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

血清學有多種指標能夠反映器官功能，其中CK-MB、cTnI是反映心臟功能的常用指標，血清cTnI水平與心肌缺血損傷的程度呈正相關；AST、ALT、ALP是臨床上常用的反映肝功能的血清學指標，其水平能夠反映肝細胞的完整性；Cr、UN、UA是臨床常用的反映腎功能的血清學指標，其中Cr是肌酸的代謝產(chǎn)物，UN是蛋白質代謝產(chǎn)物，血清Cr、UN水平則反映腎小球的濾過功能，血清UA水平反映腎小管損傷程度[12～15]。本研究顯示，與同組T0時點比較，兩組T1～T4時點cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平升高；與高氧組比較，低氧組T2～T4時點cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平降低。上述結果表明，在心內直視手術上，CPB能夠顯著引發(fā)患者的心肝腎功能損傷，但低血氧分壓較高血氧分壓能夠顯著降低由CPB引發(fā)的心肝腎損傷。

CPB過程誘發(fā)這些功能損傷的因素有多種，如心肌缺氧、血液與人工物質的表面接觸、手術本身創(chuàng)傷、再灌注損傷、高氧血癥等[16,17]，其中由于高血氧分壓引發(fā)的高氧血是誘發(fā)機體器官損傷的主要因素。一方面，高氧血能夠激活機體中性粒細胞、單核細胞，使其釋放炎癥細胞因子，進而引發(fā)全身性炎癥反應綜合征，其中炎癥因子如CRP、IL-6、TNF-α是參與炎癥反應的重要因子，其血清水平在CPB后顯著升高。CRP是機體受到微生物入侵或組織損傷等炎癥性刺激時肝細胞合成的急性相蛋白，其在炎癥開始數(shù)小時就升高，是反映機體炎癥反應的重要因子；IL-6能夠作用于機體多種炎癥細胞，促進炎癥反應，是反映炎癥反應強弱的最主要細胞因子；TNF-α也是重要的促炎因子，當機體發(fā)生炎癥反應時，其水平顯著升高，且CPB后其升高速度比其他炎癥因子更快[18～20]。另一方面，高氧血由于氧氣水平較高導致高氧自由基，高氧自由基能夠引發(fā)缺血再灌注損傷；此外，氧自由基能夠進一步血管內皮細胞等釋放NO等氧化物質，引發(fā)機體的氧化應激。ROS、MDA水平是反映氧化應激水平的關鍵指標，研究[21,22]表明CPB后患者體內ROS、MDA水平升高。本研究顯示，與同組T0時點比較，兩組T1～T4時點CRP、TNF-α、IL-6水平升高；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點CRP、TNF-α、IL-6水平降低。與同組T0時點比較，兩組T1～T4時點ROS、MDA水平升高；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點ROS、MDA水平降低。上述結果提示，在心內直視手術上，CPB能夠顯著引發(fā)患者的氧化應激及炎癥反應，但低血氧分壓較高血氧分壓能夠顯著降低由CPB引發(fā)的氧化應激及炎癥反應。

總之，CPB能夠引發(fā)機體心肝腎損傷、炎癥反應、氧化應激，但低血氧分壓較高血氧分壓能夠顯著降低CPB引發(fā)的心肝腎損傷、炎癥反應、氧化應激。

[1] 胡彥艷,黃中華,黃愛蘭,等.體外循環(huán)心臟手術后肝臟損害的研究進展[J].廣東醫(yī)學,2014,35(14):2282-2284.

[2] Barry AE, Chaney MA, London MJ. Anesthetic management during cardiopulmonary bypass: a systematic review[J]. Anesth Analg, 2015,120(4):749-769.

[3] Pekelharing J, Furck A, Banya W, et al. Comparison between thromboelastography and conventional coagulation tests after cardiopulmonary bypass surgery in the paediatric intensive care unit[J]. Int J Lab Hematol, 2014,36(4):465-471.

[4] 何苗.細胞凋亡在體外循環(huán)肺損傷中的研究進展[J].醫(yī)學研究生學報,2015,28(10):1102-1106.

[5] 莫文魁,陳群清.體外循環(huán)對腦血管影響的研究進展[J].廣東醫(yī)學,2013,34(15):2422-2424.

[6] Liguori GR, Kanas AF, Moreira LF. Managing the inflammatory response after cardiopulmonary bypass: review of the studies in animal models[J]. Rev Bras Cir Cardiovasc, 2014,29(1):93-102.

[7] 徐網(wǎng)蘭,方強.體外循環(huán)心臟手術患者圍手術期肝功能的變化及相關危險因素分析[J]. 中國循環(huán)雜志,2015(11):1086-1089.

[8] Murphy GJ, Reeves BC, Rogers CA, et al. Increased mortality, postoperative morbidity, and cost after red blood cell transfusion in patients having cardiac surgery[J]. Circulation, 2007,116(22):2544-2552.

[9] Engelman R, Baker RA, Likosky DS, et al. The society of thoracic surgeons, the society of cardiovascular anesthesiologists, and the American society of extra corporeal technology: clinical practice guidelines for cardiopulmonary bypass-temperature management during cardiopulmonary bypass[J]. Ann Thorac Surg, 2015,100(2):748-757.

[10] Drenger B, Fontes ML, Miao Y, et al. Patterns of use of perioperative angiotensin-converting enzyme inhibitors in coronary artery bypass graft surgery with cardiopulmonary bypass effects on in-hospital morbidity and mortality[J]. Circulation, 2012,126(3):261-269.

[11] Pickering JW, James MT, Palmer SC. Acute kidney injury and prognosis after cardiopulmonary bypass: a meta-analysis of cohort studies[J]. Am J Kidney Dis, 2015,65(2):283-293.

[12] Safdar B, Bezek SK, Sinusas AJ, et al. Elevated CK-MB with a normal troponin does not predict 30-day adverse cardiac events in emergency department chest pain observation unit patients[J]. Crit Pathw Cardiol, 2014,13(1):14-19.

[13] Justinger C, Kouladouros K, G?rtner D, et al. Liver resection after selective internal radiotherapy (SIRT): proof of concept, initial survival, and safety[J]. J Surg Oncol, 2015,112(4):436-442.

[14] 姜曉芬,繆劍霞,池勝英,等.體外循環(huán)中白細胞濾除對心臟手術后患者腎功能的影響[J].中華麻醉學雜志,2007,27(4):301-304.

[15] Jha V, Garcia-Garcia G, Iseki K, et al. Chronic kidney disease: global dimension and perspectives[J]. Lancet, 2013,382(9888):260-272.

[16] 劉建華,沈金美,李李,等.體外循環(huán)期間不同氧分壓對瓣膜置換患者圍術期炎性細胞因子及心肌損傷的影響[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志,2005,15(15):2356-2358.

[17] Kleinbongard P, Neuh?user M, Thielmann M, et al. Confounders of cardioprotection by remote ischemic preconditioning in patients undergoing coronary artery bypass grafting[J]. Cardiology, 2016,133(2):128-133.

[18] Diegeler A, B?rgermann J, Kappert U, et al. Off-pump versus on-pump coronary-artery bypass grafting in elderly patients[J]. N Engl J Med, 2013,368(13):1189-1198.

[19] Engels M, Bilgic E, Pinto A, et al. A cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest rat model for the investigation of the systemic inflammation response and induced organ damage[J]. J Inflamm(Lond), 2014,11:26.

[20] Svensson AS, Kvitting JP, Kovesdy CP, et al. Changes in serum cystatin C, creatinine, and C-reactive protein after cardiopulmonary bypass in patients with normal preoperative kidney function[J]. Nephrology (Carlton), 2016,21(6):519-525.

[21] Matyal R, Sakamuri S, Huang T, et al. Oxidative stress and nerve function after cardiopulmonary bypass in patients with diabetes[J]. Ann Thorac Surg, 2014,98(5):1635-1644.

[22] McDonald CI, Fraser JF, Coombes JS, et al. Oxidative stress during extracorporeal circulation[J]. Eur J Cardiothoracic Surg, 2014,46(6):937-943.

Observation of parameters of organ damage, inflammation, and oxidative stress in patients undergoing open-heart surgery during cardiopulmonary bypass with oxygen tension controlled at 60 and 170 mmHg

LIULei,LIZhaobin,LIBin,XUGuanjie,WANGYuanyuan,SONGWanjun

(TheThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050051,China)

Objective To compare the parameter changes of organ damage, inflammation, and oxidative stress in patients undergoing open-heart surgery during cardiopulmonary bypass with oxygen tension controlled at 60 and 170 mmHg. Methods Eighty patients undergoing open-heart surgery were randomly divided into the low oxygen tension group and high oxygen tension group with 40 patients in each. The oxygen tension in the low oxygen tension group and high oxygen tension group was 60 mmHg and 170 mmHg, respectively. The plasma was collected before surgery and at 30 min, 2 h, 6 h, 24 h after aortic declamping (T0-T4). The levels of glutamic-pyruvic transaminase (ALT), glutamic oxalacetic transaminase (AST), alkaline phosphatase (ALP), creatinine (Cr), urea nitrogen (UN), uric acid (UA) in the plasma were measured by fully automatic biochemical analyser; the levels of cardiac troponin (cTnI), creatine kinase isoenzyme (CK-MB), C-reactive protein (CRP), interleukin 6 (IL-6), tumor necrosis factor-α (TNF-α) in the plasma were measured by ELISA; reactive oxygen (ROS), malonaldehyde (MDA) in the plasma were measured by kits.Results The levels of cTnI, CK-MB, ALT, AST, ALP, Cr, UN, and UA in the plasma of both groups increased significantly at T1-T4as compared with those of the same group at T0(allP<0.05); compared with the high oxygen tension group, the levels of cTnI, CK-MB, AST, ALT, ALP, Cr, UN, and UA in the low oxygen tension group at T2-T4decreased significantly (allP<0.05). The levels of CRP, TNF-α and IL-6 increased significantly at T1-T4as compared with those of the same group at T0(allP<0.05); compared with the high oxygen tension group, the levels of CRP, TNF-α and IL-6 in the low oxygen tension group at T1-T4decreased significantly (allP<0.05). The levels of ROS and MDA in both groups at T1-T4increased significantly as compared with those of the same group at T0(allP<0.05); compared with the high oxygen tension group, the levels of ROS and MDA in the low oxygen tension group at T1-T4decreased significantly (allP<0.05). Conclusion Compared with the high oxygen tension, using low oxygen tension during CPB in open-heart surgery can reduce CPB-induced organ damage, inflammation, and oxidative stress significantly.

cardiopulmonary bypass; oxygen tension; open-heart surgery; Heart, liver and kidney damage; inflammation; oxidative stress

河北省醫(yī)學科學研究重點課題(20150731)。

柳磊(1981-)，男，副主任醫(yī)師，博士，主要研究方向為心血管外科基礎與臨床。E-mail: keu2239@163.com

李召彬(1984-)，男，碩士，主要研究方向為心血管外科基礎與臨床。E-mail: 1059988676@qq.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.31.006

R54

A

1002-266X(2017)31-0021-04

2017-03-28)