嬰幼兒圍心臟手術(shù)期鐵調(diào)素變化及其意義

劉喜旺，應(yīng)力陽，楊麗君，葉莉芬，林 茹，舒 強(qiáng)，俞建根

心肺轉(zhuǎn)流（cardiopulmonary bypass，CPB）下心內(nèi)直視手術(shù)矯治心臟畸形是目前治療先天性心臟病（congenital heart disease，CHD）的主要方法。 隨著手術(shù)趨向于小年齡、低體質(zhì)量、復(fù)雜化的方向發(fā)展，需要早期手術(shù)治療的嬰幼兒（＜3歲）因其基礎(chǔ)疾病往往比較復(fù)雜，CPB時間相對較長，加之其器官組織發(fā)育尚未完善、功能儲備低下，導(dǎo)致術(shù)后恢復(fù)時間相對較長。確定影響患兒術(shù)后恢復(fù)的早期預(yù)警指標(biāo)將有利于臨床醫(yī)師對其采取及時有效預(yù)防和治療措施，有利于改善患兒預(yù)后及醫(yī)療資源的合理利用［1］。

鐵調(diào)素是哺乳動物體內(nèi)表達(dá)的一種富含半胱氨酸的陽離子肽，屬于急性期反應(yīng)蛋白，系天然免疫中的重要效應(yīng)分子，具有廣譜抗菌活性，同時在維持機(jī)體鐵代謝平衡中起著關(guān)鍵作用，最新研究顯示其在調(diào)節(jié)體內(nèi)炎癥反應(yīng)中也具有重要作用［2-3］。炎癥、感染和體內(nèi)高鐵水平狀態(tài)等刺激能顯著促進(jìn)體內(nèi)鐵調(diào)素的合成和釋放［2，4］。在接受CPB下心臟手術(shù)的成人中，圍術(shù)期體內(nèi)鐵調(diào)素的水平與患者術(shù)前貧血程度和術(shù)后腎功能損傷的發(fā)生密切相關(guān)，是決定臨床預(yù)后的重要因素［5-6］，然而，其在CPB圍術(shù)期不同時間點(diǎn)的確切作用尚不明確［6-7］。研究顯示，鐵調(diào)素在兒童體內(nèi)的表達(dá)水平不同于成人［8］。然而，目前國內(nèi)外尚未見關(guān)于CPB圍術(shù)期兒童體內(nèi)鐵調(diào)素變化情況的報道。本研究擬通過觀察CPB對兒童體內(nèi)鐵調(diào)素水平的影響，并對其臨床意義進(jìn)行初步探討。

1 資料與方法

1.1 研究對象 將2017年1月在CPB下行心內(nèi)畸形矯治術(shù)的CHD嬰幼兒納入本研究。納入的患兒術(shù)前病情至少穩(wěn)定2周。排除標(biāo)準(zhǔn)：早產(chǎn)兒、年齡大于3歲、術(shù)前有明顯肺部炎癥、肝腎功能異常、存在免疫缺陷疾病或正在使用免疫抑制劑、術(shù)后出現(xiàn)低心排血量綜合征和拒絕參與本研究的患兒。所有患兒均接受解剖性根治手術(shù)。

1.2 研究方法

1.2.1 圍術(shù)期管理及CPB方法 患兒均在手術(shù)室行氣管插管。氯胺酮或咪達(dá)唑侖誘導(dǎo)麻醉，異氟烷和芬太尼維持麻醉，神經(jīng)肌肉阻滯使用維庫溴銨。手術(shù)期間對患兒常規(guī)進(jìn)行血流動力學(xué)、呼吸參數(shù)和動脈血?dú)獗O(jiān)測。CPB采用STOCKERTⅢ型人工心肺機(jī)（Stockert Instrumente；德國 Munich公司），膜式氧合器（＜8 kg采用Dideco 901；＞8 kg采用Medtronic pixie）。主動脈插管前，375 U／kg肝素肝素化，監(jiān)測活化凝血時間（activated coagulation time，ACT），維持ACT 450 s。預(yù)充液使用乳酸林格液，膠體液（20%白蛋白 50 ml，血漿 150 ml），甘露醇（2.5 ml／kg），紅細(xì)胞（1.5 U），肝素（Dideco 901：1 000 U；Medtronic：1 250 U）和 5%NaHCO3（3～5 ml／kg）。 灌注流量維持在 3.0～2.0 L／（m2·min）。 轉(zhuǎn)流期間溫度控制在30～32℃。冷含血心臟停搏液行心肌保護(hù)。采用胸骨正中切口，常規(guī)主動脈及上、下腔靜脈插管建立CPB，心內(nèi)直視矯治心臟畸形。術(shù)后予以魚精蛋白1.3∶1中和肝素。轉(zhuǎn)入心臟外科重癥監(jiān)護(hù)室（cardiac intensive care unit，CICU）予以支持、監(jiān)護(hù)治療。術(shù)后當(dāng)天常規(guī)行超聲心動圖檢測評估心功能，必要時隨時進(jìn)行評估，左室射血分?jǐn)?shù)小于45%表示心功能低下。

1.2.2 標(biāo)本收集及檢測 分別在手術(shù)前、CPB前、CPB后1 h、6 h、12 h和24 h獲得全血2 ml。 立即在3 000 r／min下離心 15 min后收集血漿。按ELISA試劑盒（Hepcidin，德國DGR公司）說明書嚴(yán)格操作，測定各時間點(diǎn)血漿中鐵調(diào)素質(zhì)量濃度。

1.2.3 臨床資料收集 記錄患兒性別、年齡、體重和疾病診斷名稱等一般臨床資料，記錄患兒手術(shù)持續(xù)時間、CPB持續(xù)時間和主動脈阻斷持續(xù)時間，以及患兒住CICU時間和手術(shù)后住院時間。分別在術(shù)后第一天和第二天檢測患兒血肌酐值，取其術(shù)后48 h內(nèi)的最高值作為后續(xù)分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，分類變量以絕對值表示，連續(xù)性變量根據(jù)其是否呈正態(tài)分布行t檢驗(yàn)或M-W非參數(shù)檢驗(yàn)，Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)性分析。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般臨床資料 共納入18例患兒。患兒的疾病診斷包括室間隔缺損3例，室間隔缺損合并房間隔缺損5例，室間隔缺損合并房間隔缺損和動脈導(dǎo)管未閉6例，法洛四聯(lián)癥4例。患兒的臨床特征見表1。所有患兒術(shù)后超聲監(jiān)測左室射血分?jǐn)?shù)均大于45%，提示沒有患兒出現(xiàn)術(shù)后低心排血量綜合征。

表1 患兒臨床特征（n＝18）

2.2 鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度變化 CPB圍術(shù)期血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度變化（圖1）所示，手術(shù)開始前和CPB開始前血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度均較低，分別為（2.77±0.71）μg／L 和（3.74±2.65）μg／L，二者之間無顯著差異（P＞0.05）。血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度在CPB結(jié)束后1 h較手術(shù)前明顯升高［（2.77±0.71）μg／L vs.（45.55±27.51）μg／L，P＜0.001］，但與CPB時間無明顯相關(guān)性（P＞0.05）。手術(shù)結(jié)束后24 h血漿鐵調(diào)素質(zhì)量濃度仍明顯高于術(shù)前水平（P＜0.001），而且術(shù)后24 h與 CPB后1 h相比也沒有明顯降低（P＞0.05）。CPB后1 h血漿中鐵調(diào)素質(zhì)量濃度是最早出現(xiàn)明顯升高的時間點(diǎn)，因此，此時間點(diǎn)血漿中鐵調(diào)素質(zhì)量值用于后續(xù)分析，以尋找影響預(yù)后的早期預(yù)警指標(biāo)。

圖1 CPB圍術(shù)期血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度變化

2.3 血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度與臨床預(yù)后的相關(guān)性 CPB后1 h血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度與患兒術(shù)后早期腎功能損傷有關(guān)，表現(xiàn)為與手術(shù)后48 h內(nèi)高水平的血肌酐值明顯正相關(guān)（圖 2，r＝0.76，P＜0.001）；此外，還與患兒術(shù)后住CICU 的時間（圖3，r＝0.69，P＝0.001）和手術(shù)后住院時間（圖4，r＝0.7，P＝0.001）明顯正相關(guān)。

圖2 血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度與術(shù)后血肌酐值的相關(guān)性

圖3 血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度與術(shù)后CICU的相關(guān)性

圖4 血漿中鐵調(diào)素的質(zhì)量濃度與住院時間的相關(guān)性

3 討 論

鐵調(diào)素主要由肝細(xì)胞合成并分泌到血液中發(fā)揮生物學(xué)活性，在腎臟、胰腺β細(xì)胞、脂肪組織、心臟少量表達(dá)。鐵調(diào)素不但是機(jī)體鐵代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵激素，還參是貧血、組織缺氧和機(jī)體免疫炎癥反應(yīng)調(diào)控的重要因素［3，9］。 此次初步探索發(fā)現(xiàn)，嬰幼兒 CPB手術(shù)后體內(nèi)鐵調(diào)素水平明顯升高，且在術(shù)后24 h后仍處于較高水平；升高的鐵調(diào)素水平不但與手術(shù)后血肌酐水平密切相關(guān)，而且還與患兒住CICU時間和手術(shù)后住院時間延長有關(guān)。

CPB是導(dǎo)致兒童心臟手術(shù)后急性腎損傷的重要原因［10］。血肌酐值的升高是腎損傷的重要診斷指標(biāo)。嬰幼兒腎功能發(fā)育尚未完善，CPB術(shù)后腎損傷發(fā)生率較高［11］。本研究發(fā)現(xiàn)嬰幼兒CPB術(shù)后循環(huán)中鐵調(diào)素水平較術(shù)前明顯升高，高水平的血漿鐵調(diào)素-25濃度與手術(shù)后血肌酐值呈正相關(guān)。而在CPB下行冠狀動脈旁路移植術(shù)的成年患者中，高水平的尿液鐵調(diào)素濃度與手術(shù)后腎損傷的低發(fā)生率有關(guān)［12-13］。然而，這些研究并沒有明確循環(huán)中鐵調(diào)素水平與CPB術(shù)后腎損傷發(fā)生的關(guān)系。CPB術(shù)后腎損傷的發(fā)生發(fā)展是由患者自身?xiàng)l件和手術(shù)打擊等多因素作用導(dǎo)致的腎臟缺血缺氧、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激損傷的結(jié)果。CPB過程中機(jī)械損傷導(dǎo)致的血管外溶血，以及手術(shù)過程中輸注紅細(xì)胞導(dǎo)致的游離鐵離子的釋放促進(jìn)了氧化應(yīng)激損傷的發(fā)生。然而，研究顯示術(shù)前的體內(nèi)功能鐵的不足，以及由其引起的貧血與CPB預(yù)后沒有明顯相關(guān)［6］。對CPB術(shù)后游離鐵離子介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)可能成為臨床改善CPB術(shù)后患者預(yù)后的重要策略［5］。在CPB下行心臟手術(shù)的成年患者中，對手術(shù)前血紅蛋白水平和術(shù)中輸血量進(jìn)行矯正后，血漿中鐵調(diào)素的濃度才是影響預(yù)后和腎功能異常的獨(dú)立危險因素［6］。在瘧疾引起的兒童全身炎癥反應(yīng)中，循環(huán)中鐵調(diào)素的濃度只與機(jī)體炎癥反應(yīng)有關(guān)而與體內(nèi)鐵離子和血紅蛋白水平?jīng)]有關(guān)系［2］。因此，盡管本研究中納入的患兒中包含了4例紫紺型CHD，其術(shù)前高水平的血紅蛋白對研究結(jié)果未見明顯影響，后續(xù)仍需大樣本資料證實(shí)。后續(xù)研究還應(yīng)分析影響循環(huán)中鐵調(diào)素升高的因素和其對CPB術(shù)后鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的重要作用。循環(huán)中鐵調(diào)素經(jīng)腎小球?yàn)V過，部分在近端小管重吸收，原位轉(zhuǎn)化為鐵調(diào)素-25。研究顯示，CPB時腎小管損傷，重吸收減少［14］。腎損傷時重吸收減少的同時相對性保護(hù)性濾過可能是導(dǎo)致尿液中鐵調(diào)素增多的原因［13］。此外，腎臟髓襻升支粗段上皮細(xì)胞也能分泌產(chǎn)生鐵調(diào)素［15］，也可能是尿液中鐵調(diào)素濃度較高的原因。

有研究顯示，在中老年患者中，手術(shù)前血漿鐵調(diào)素濃度≥20 μg／L與心臟手術(shù)后的生存率降低有關(guān)；并且，有高濃度鐵調(diào)素的患者體內(nèi)同樣有高水平的鐵超載指標(biāo)［6］，而鐵超載已經(jīng)被證實(shí)是導(dǎo)致?lián)p傷的重要原因［14］。因此，這些研究提示鐵調(diào)素、鐵超載和機(jī)體全身炎癥反應(yīng)綜合征的復(fù)雜關(guān)系，以及鐵調(diào)素介導(dǎo)的鐵代謝失衡和較差的預(yù)后之間的關(guān)系。同樣，筆者在嬰幼兒患者的初步研究中也發(fā)現(xiàn)，CPB術(shù)后循環(huán)中高水平的鐵調(diào)素質(zhì)量濃度與術(shù)后的恢復(fù)時間和高血肌酐值有關(guān)，其確切的病理生理機(jī)制有待進(jìn)一步明確。研究報道，成人與兒童血漿中鐵調(diào)素水平明顯不同［16-17］，在 2～4.9 歲的健康兒童血漿中，鐵調(diào)素的濃度高于報道的成人中的水平［17］，新生兒血中檢測到的鐵調(diào)素也高于兒童循環(huán)中濃度值［18］，說明，循環(huán)中鐵調(diào)素的水平存在年齡間差異。因此，今后的研究有必要建立CHD兒童體內(nèi)鐵調(diào)素的正常參考范圍。

本研究為單中心、小樣本的探索性研究，沒能通過多因素分析排除CPB圍術(shù)期的混雜因素對預(yù)后的影響。因此，需要更大樣本的研究來明確鐵調(diào)素對CPB術(shù)后患者預(yù)后的影響及其作用機(jī)制。本組研究患兒的病種相對單一，手術(shù)技術(shù)及術(shù)后監(jiān)護(hù)策略相對比較統(tǒng)一。所以圍術(shù)期的因素（包括手術(shù)時間、CPB時間和術(shù)后監(jiān)護(hù)策略等）對本組患兒術(shù)后恢復(fù)影響差異不是很明顯。不同個體對手術(shù)和CPB的反應(yīng)程度可能才是影響術(shù)后恢復(fù)的重要原因。鐵調(diào)素基因多態(tài)性決定了鐵調(diào)素在體內(nèi)表達(dá)水平的差異，并且與川崎病患兒的住院時間有關(guān)［19］。因此，后期研究從基因遺傳學(xué)角度考慮可能有重要意義。此外，本研究納入的患兒在觀察期內(nèi)幾乎都沒有出現(xiàn)明顯的腎損傷，沒有能夠明確循環(huán)中升高的鐵調(diào)素水平與異常血肌酐水平之間的關(guān)系。血肌酐升高是急性腎損傷的重要指標(biāo)，筆者發(fā)現(xiàn)的嬰幼兒循環(huán)中高水平的鐵調(diào)素質(zhì)量濃度與手術(shù)后高水平的肌酐值明顯正相關(guān)，只能作為今后研究鐵調(diào)素與CPB后急性腎損傷相關(guān)性的理論基礎(chǔ)，且需要更大樣本的研究證實(shí)。

4 結(jié) 論

嬰幼兒CPB術(shù)后循環(huán)中升高的鐵調(diào)素與術(shù)后肌酐水平有關(guān)，還與患兒住院時間正相關(guān)，可能作為影響嬰幼兒CPB下CHD矯治手術(shù)預(yù)后的早期預(yù)警指標(biāo)。