N-乙酰半胱氨酸對冠狀動脈旁路移植術后早期再灌注損傷的影響*

王涵 馮艷 伍志超 袁衛國 劉仕強 王永杰

(南充市中心醫院1.麻醉科；2.心胸外科，四川 南充 637000)

隨著醫療技術的進步和人口預期壽命的提高，冠狀動脈疾病 (Coronary artery disease,CAD)發病率逐年攀升[1]。據統計，美國每年大約有40萬例冠狀動脈旁路移植術(coronary artery bypass grafting,CABG)患者，我國每年大約有4萬例，且以每年10%的速度遞增[2]。CABG期間心肌必然經歷缺血再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)。在大多數情況下，I/R可以幫助器官和組織自我修復。然而有時I/R也可能對其造成損害，對恢復構成嚴重威脅，這種現象稱為缺血再灌注損傷[3]。在體外循環中，由于心肌自由基清除功能受到破壞，導致心肌活性氧含量過度升高，使心肌對氧化應激和炎癥反應高度敏感進而引起I/R損傷[4]。CABG相關的心肌I/R和隨后的I/R損傷可能對患者預后產生諸多不利影響[5]。N-乙酰半胱氨酸(NAC)是谷胱甘肽的前體，能通過多種相關機制調控氧化穩態、神經元傳遞和炎癥反應。動物實驗已證明NAC可以減輕氧化應激和炎癥反應，對心肌I/R損傷有潛在的保護作用[6-7]。但目前對NAC的臨床研究結果尚缺乏一致性：Shafiei 等[8]研究發現NAC能減輕CABG相關的心臟損傷和氧化應激；而El-Hamamsy 等[9]研究表明使用NAC的CABG患者并未降低心肌損傷相關指標。最新的研究[10]表明對于急性心肌梗死患者，靜脈注射NAC能安全有效地減少心肌梗死面積。為研究NAC能否通過減輕氧化應激和炎癥反應減輕心肌再灌注損傷，我們觀察了術前應用NAC對CABG患者術后早期再灌注損傷的影響，以便為臨床安全、有效用藥提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究經南充市中心醫院醫學倫理委員會批準(2016年審068號)，患者及家屬均簽署知情同意書。選擇2016年1月～2019年12月行CABG的患者90例。納入標準：年齡42～75歲，BMI20～30，ASAⅡ～Ⅲ級，心功能Ⅱ～Ⅲ級，經冠狀動脈造影診斷為CAD，多支病變的患者。排除標準：急診手術，左室射血分數(EF)<40%，合并嚴重的心臟瓣膜疾病和嚴重心律失常，一個月內有心肌梗死，糖尿病，有內分泌、代謝和神經系統病史。采用隨機數字表法將患者分為NAC組(N組，n=45)和對照組(C組，n=45)。N組患者術前5天連續靜脈給予2400 mg的NAC治療，NAC加入10%葡萄糖注射液250 mL稀釋滴注。C組患者術前5天連續靜脈給予等量的10%葡萄糖注射液。

1.2 麻醉方法 患者術前禁食、禁飲8 h，入手術室后局麻下左側橈動脈置入20G穿刺針連續監測動脈血壓，右側頸內靜脈穿刺置入7F的導管輸注醋酸林格氏液5～10 mL/kg/h。麻醉誘導采用靜脈快速順序誘導：咪達唑侖0.05 mg/kg、依托咪酯0.2 mg/kg、舒芬太尼0.6 μg/kg和順阿曲庫胺0.2 mg/kg。麻醉維持：舒芬太尼(1～2 μg/kg/h)和丙泊酚(2～4 μg/kg/h)持續泵入，間斷推注順阿曲庫胺維持肌肉松弛。術中采用間歇正壓通氣(IPPV)，潮氣量為6～8 mL/kg，呼吸頻率為10～12 次/min，吸呼比為1∶2，維持呼氣末二氧化碳分壓(PetCO2)在35～45 mmHg。術中監測包括5導聯心電圖、橈動脈壓、中心靜脈壓、脈搏血氧飽和度、呼氣末二氧化碳濃度(PetCO2)、腦電雙頻指數(Bispectral index,BIS)、鼻咽溫度、直腸溫度和尿量。維持BIS在40～60。術中通過使用血管活性藥物(多巴胺或硝酸甘油)維持患者血流動力學穩定。

1.3 觀察時間 在患者給予NAC或生理鹽水前為T0、手術結束時為T1、手術結束1小時后為T2、手術結束6小時后為T3以及手術結束12小時后為T4。

1.4 觀察指標和標本采集 在以上5個時間點分別抽取橈動脈血后離心(4000轉/分)15 min，分離血清。使用Roche Cobas e602全自動電化學發光分析儀及其配套的檢測試劑測定cTnT、肌紅蛋白和CK-MB的含量。采用BioVision的K667-100D試劑盒檢測血清乳酸水平，用改進的硫代巴比妥酸反應物(TBARS)法測定MDA水平，采用EIA Kit(Enzo Life Sciences International INC) 檢測試劑盒測定TNF-α水平。手術后所有患者帶氣管導管到重癥監護病房(ICU)進行監護治療，在手術主管醫師指導下決定患者氣管導管拔出和轉出ICU的時機。記錄患者術后機械通氣時間(手術結束到停止機械通氣的時間)和氣管導管拔出時間(手術結束到拔出氣管導管的時間)，ICU停留時間(ICULoS)和住院時間(HLoS)。

2 結果

2.1 兩組患者一般資料比較 兩組患者年齡、性別、BMI、病程、心功能分級和體外循環時間比較差異均無統計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2 兩組患者血清cTnI、肌紅蛋白和CK-MB水平比較 兩組患者T0時的血清cTnI、肌紅蛋白和CK-MB水平比較差異無統計學意義(P>0.05)，而在T1至T4時間點比較差異均有統計學意義，且N組患者的血清cTnI，肌紅蛋白和CK-MB顯著低于對照組(P<0.05)，見表2。

表1 兩組患者一般資料比較

表2 兩組患者各時間點血清cTnI，Myo，CK-Mbmass水平比較

2.3 兩組患者血清乳酸、MDA和TNF-α水平比較 兩組患者T0時的血清乳酸和TNF-α水平比較差異無統計學意義(P>0.05)，但在T1至T4時間點比較差異均有統計學意義，且T1至T4時N組患者的血清乳酸和TNF-α水平顯著低于對照組(P<0.05)；T0、T1和T2時兩組患者的血清MDA比較差異無統計學意義(P>0.05)，而在T3、T4時比較差異具有統計學意義，且N組患者比C組患者降低更明顯(P<0.05)，見表3。

表3 兩組患者各時間點血清cTnI，Myo，CK-Mbmass水平比較

2.4 兩組患者拔管和機械通氣時間，ICULoS和HLoS比較 兩組患者的氣管拔管和機械通氣時間差異有統計學意義，且N組比C組時間更短(P<0.05)；兩組患者ICULoS和HLoS比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表4。

表4 兩組患者機械通氣、拔管時間、ICULoS和HLoS比較

3 討論

冠狀動脈疾病(CAD)是世界范圍內最常見的死亡原因之一，預計在未來20年內仍將是最常見的死亡原因[11-12]。CABG能改善重癥CAD患者的心肌灌注，緩解患者的癥狀并降低其死亡率[13]。CABG引起氧化應激和炎癥通路激活使心肌I/R損傷風險增加[14]。在體外循環期間，細胞內三磷酸腺苷耗盡，次黃嘌呤的降解引發缺血性損傷[15]。I/R引發一系列生化反應，心肌細胞內產生大量活性氧(ROS)，對細胞分子(如脂質、蛋白質和DNA)造成嚴重損傷[16]。盡管對心肌I/R損傷的研究取得了許多重大進展，但其機制仍是一個尚未解決的問題[17]。臨床上預防心肌I/R損傷存在很多困難，首先任何以預防心肌I/R損傷為導向的治療都必須在心肌再灌注之前進行；其次預防治療的劑量應足夠高，以抵消再灌注后快速大量產生的ROS[18]。心肌I/R損傷與無復流、心肌頓抑、再灌注心律失常等多種并發癥有關[19]。如何減輕心肌I/R損傷是心臟外科一直以來的研究熱點。目前調節氧化應激和炎癥等反應被認為是降低CABG術后并發癥和死亡率的有效方法[20]。

NAC是一種黏液溶解劑，由氨基酸半胱氨酸E與氮連接的乙酰基組成，其巰基具有直接的抗氧化功能，而產生的谷胱甘肽(GSH)有助于提高內源性抗氧化能力[21]。GSH是活性巰基的載體，以半胱氨酸殘留物的形式存在，作為各種酶的輔助因子發揮抗氧化作用。細胞抗氧化能力的喪失與GSH和/或其前體半胱氨酸的減少有關[22]。NAC不良反應率較低、安全性好，但在臨床上使用較大劑量時可能會引起咳嗆、支氣管痙攣、惡心嘔吐、瘙癢等不良反應[23]。為了確保試驗參與者的安全，我們參考了Atkuri等[24]研究的NAC靜脈注射劑量。本研究中所有患者使用NAC后均未發生不良反應，說明術前靜脈使用NAC是安全可靠的。

血清cTnI、肌紅蛋白和CK-MB對心肌損傷的特異性與靈敏度均比較高，可反應心臟損傷的程度[25]。血清乳酸一定程度上可作為反映心肌損傷的指標，MDA是評價人體氧化應激最常用的指標，而TNF-α是炎性標志物，一般認為氧化應激與炎癥反應密切相關，加重了心臟的損傷和重構[26]。以往的研究[27]表明NAC可以擴張血管，防止氧化損傷，提高免疫力，抑制細胞凋亡和炎癥反應，促進細胞內谷胱甘肽的合成。Abe 等[28]研究表明使用大鼠心肌I/R損傷模型，在阻斷前30 min開始輸注NAC(150 mg/kg/h)，持續2 h，與對照相組比可顯著減少心肌梗塞及減少氧化物導致的GSH水平下降。最近的研究[29]表明NAC可改善心肌細胞的收縮功能，抗心肌細胞凋亡，保護心室重構和血管重構，提高血清中一氧化氮含量，從而改善血管內皮功能。我們觀察到在患者使用NAC后，其心肌損傷標志物和炎癥標志物與對照組相比降低，進一步證實了術前使用NAC能減輕接受CABG的患者術后缺血再灌注損傷，其機制可能是NAC抑制了氧化應激，炎癥和細胞凋亡。與對照組相比，N組患者的氣管導管拔出時間、機械通氣時間均顯著降低，可能是NAC抗氧化和心肌保護作用改善了再灌注損傷，降低了患者帶管時間和機械通氣時間。本研究中，我們觀察到N組患者的血清cTnI，Myo和CK-MB，乳酸和TNF-α水平在T1至T4時間點相比于對照組降低更明顯，而血清MDA在T3和T4時間點也顯著降低，表明術前使用NAC能顯著降低CABG相關的心臟損傷以及氧化應激和炎癥標志物。本研究中心肌損傷以及氧化應激和炎癥標志物降低與Shafiei 等[8]的研究結果一致，而與El-Hamamsy等[9]的研究結果不一致，差異可能是由于NAC劑量不同或不同程度的心臟損傷亦或是患者對干預反應的多變性所致。另一方面，我們的研究結果顯示N組患者ICU停留時間和總住院時間并未縮短，這一結果可能是我們心臟外科醫師參考了其他相關因素后決定患者的ICU停留時間和住院時間。本研究尚存在一定的局限性：①本研究為單中心研究。②我們的觀察時間為術后12 h，未能對對術后心肌I/R損傷進行更長時間的研究。需要在后續進一步開展多中心、大樣本量的高質量臨床研究。

4 結論

NAC能用于CABG患者，其術前使用可減輕患者術后心肌早期缺血再灌注損傷，具有臨床推廣價值。