磷酸肌酸鈉對體外循環下房室間隔缺損修補術患兒心肌能量代謝和心肺功能的影響

張武 李貽霞 吳麗靈 蒙麗嬋 霍保善 詹鋒 楊凱 胡旭東

1南方醫科大學附屬佛山醫院心胸外科，佛山 528000；2南方醫科大學附屬佛山醫院麻醉科，佛山 528000；3南方醫科大學附屬佛山醫院供應室，佛山 528000；4南方醫科大學附屬佛山醫院重癥醫學科，佛山 528000

我國圍生兒先天性心臟病發病率為2.9‰，房室間隔缺損為先天性心臟病的主要表現亞型［1］。雖然其病情進展緩慢，臨床癥狀和體征不明顯，但隨著患者成年后，肺血流的增加和繼發的血管痙攣和增生，肺動脈壓力逐漸增加，嚴重影響患兒的日常生活和學習。而且肺動脈壓力的增加，導致肺功能的下降、心力衰竭以及最后的雙相分流等嚴重并發癥的發生，嚴重影響患兒的健康，甚至危及患兒的生命［2］。盡管目前血管介入手術的開展逐步減少了心內直視手術的開展，但心內直視手術仍是目前治療房室間隔缺損的主要方法［2-3］。由于在心內直視手術中需要心臟停跳，因此必然發生心肌缺血再灌注損傷，干擾心肌的能量代謝，影響患兒術后心功能的恢復［3］。由于小兒的心臟發育尚不成熟，心臟體積小，更容易發生心肌損傷和代謝障礙［4］。高鉀晶體冷停搏液通常用于小兒心內直視手術中的心臟停跳和心肌保護，加入磷酸肌酸鈉為進一步加強其心肌保護作用［5］。以前研究已經證實，磷酸肌酸鈉停跳液可以減輕小兒先心病修補術、成人瓣膜置換術以及冠脈搭橋術的心肌缺血再灌注損傷［5-7］。我們以前研究也證實，磷酸肌酸鈉可以治療成人瓣膜置換術后的心肌缺血再灌注損傷［6］。但關于磷酸肌酸鈉對小兒心內直視手術后心肌能量代謝的影響少有報道。本研究將磷酸肌酸鈉加入高鉀冷晶體心臟停搏液中，觀察其對體外循環下房室間隔缺損修補術患兒心肌能量代謝和心肌再灌注損傷的影響，為小兒體外循環下行房室間隔缺損修補術后心肌功能保護提供依據。

資料與方法

1、一般資料

采用前瞻性隨機對照研究。選擇在南方醫科大學附屬佛山醫院就診并計劃在體外循環下行房室間隔缺損手術的小兒患者48例，采用隨機數字表法分為觀察組和對照組，每組24例。（1）納入標準：①所有患兒均經心臟彩色超聲等影像學檢查確診為先天性心臟病房室間隔缺損；②年齡3～12歲；③患兒的父母知情同意；④美國麻醉醫師協會（ASA）分級Ⅰ～Ⅲ級。（2）排除標準：①合并其他先天性心臟??；②合并其他先天性畸形；③嚴重其他嚴重器官功能障礙；④重度肺動脈高壓或雙向分流。本研究通過南方醫科大學附屬佛山醫院醫學倫理委員會批準，并由患兒父母簽署的研究知情同意書。

2、麻醉及建立體外循環

局麻下橈動脈、頸內靜脈穿刺置管，監測平均動脈壓（MAP）、中心靜脈壓（CVP）、心電圖以及血氧飽和度等指標。靜脈注射丙泊酚1 mg/kg（丙泊酚注射液200 mg/20 ml，四川國瑞藥業有限責任公司，國藥準字H20040079）、芬太尼5μg/kg（枸櫞酸芬太尼注射液，0.5 mg/10 ml，宜昌人福藥業有限責任公司國藥準字H42022132）、維庫溴胺0.1 mg/kg（注射用維庫溴銨4 mg/支，浙江仙琚制藥股份有限公司，國藥準字H19991172）麻醉誘導，氣管插管行機械通氣，間斷推注芬太尼和吸入1%～2%七氟烷（吸入用七氟烷，125ml/支，上海恒瑞醫藥有限公司，國藥準字H20173007）維持麻醉。采用stockert SⅢ體外循環機，應用SX-10（Terumo，日本）膜式氧合器，體外循環中鼻咽溫降至32℃。主動脈根部灌注0～4℃高鉀（20 mmol/L）冷停搏液（試驗組加入磷酸肌酸鈉），首次灌流量15 ml/kg，間隔30 min重復灌注半量，并用冰屑放置心臟表面。開放前使用利多卡因1～2 mg/kg（鹽酸利多卡因注射液100mg/5ml，上海禾豐制藥有限公司，國藥準字H20023777）、硫酸鎂20μg/kg（硫酸鎂注射液2.5 g/10 ml，杭州民生藥業有限公司，國藥準字H33021961），開放升主動脈后，使用多巴胺5～10μg·kg-1·min-1（鹽酸多巴胺注射液20 mg/2 ml，浙江新賽科藥業有限公司，國藥準字H11020137）、硝酸甘油3～5μg·kg-1·min-1（硝酸甘油注射液，5 mg/ml，北京市燕京藥業有限公司，國藥準字H20073990）維持MAP 50 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）以上。根據循環功能確定體外循環輔助時間，患者循環功能穩定、血氣分析正常、鼻咽溫37℃時脫離心肺機。術后在重癥監護病房（ICU）予以呼吸機支持治療，根據患者情況應用多巴胺和腎上腺素（鹽酸腎上腺素注射液，1 mg/ml，西晉新雙鶴藥業有限責任公司，國藥準字H11020676）。

3、干預措施

試驗組在400 ml高鉀晶體冷停搏液中加入磷酸肌酸鈉1 g（里爾通，意大利阿爾法韋士曼制藥公司，進口藥品注冊標準JX20030255），相當于10 mmol/L；對照組在400 ml高鉀晶體冷停搏液注入等量生理鹽水。

4、臨床觀察

觀察和記錄兩組患兒體外循環時間、主動脈阻斷時間、體外循環輔助時間、術后呼吸機支持時間、心臟自動復跳情況以及術后多巴胺和腎上腺素的使用情況。

5、標本采集和測定

5.1、血肌酸激酶同工酶（CK-MB）和心肌鈣蛋白I（cTnI）水平的檢測 分別于體外循環前（T0）、主動脈開放5 min（T1）、主動脈開放30 min（T2）、停機后4 h（T3）、停機后24 h（T4）抽取動脈血，采用免疫熒光法測定CK-MB和cTnI水平。Triage MeterPlus熒光分析儀（Biosite incorporated.USA），試劑盒購買于石家莊洹眾生物科技有限公司（冀械注準字20152400002，生產批號：T11600）。

5.2、心肌能量代謝的檢測 分別于術前和術后1 d采取靜脈血，采用高效液相法測定三磷酸腺苷（ATP）、二磷酸腺苷（ADP）、單磷酸腺苷（AMP）、磷酸肌酸（CP）的含量。采用的液相 色 譜 型 號 為HPl200-DAD（Agilent Technologies，Waldbronn，GeriBany）。色 譜 柱 為NUCLEOSIL⑧&NUCLEODUR ⑩ C18 柱（250.0 mm ×4.6 mm）（Macherey-Nagel，Germany）。四川省南充市食物藥品檢驗所提供儀器。ATP、ADP、AMP、CP的樣品均購自Sigma公司（日本）。

6、統計學方法

應用SPSS23.0統計軟件進行分析，正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用成組t檢驗；重復測量的計量資料，組內不同時間點的比較采用重復測量的方差分析，同一時間點組間比較采用成組t檢驗；計數資料比較采用χ2檢驗；等級資料的比較采用秩和檢驗（Z檢驗），P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1、兩組患兒一般情況比較

兩組患者的年齡、體質量、性別、病種分布比較差異均無統計學意義（均P>0.05），具體見表1。

表1 兩組在體外循環下行房室間隔缺損手術患兒一般情況比較

2、兩組患兒臨床觀察情況比較

兩組患兒心臟自動復跳率比較差異無統計學意義（P>0.05）；呼吸機輔助時間試驗組短于對照組，差異有統計學意義（P=0.03）；兩組術后使用多巴胺的例數比較差異無統計學意義（P>0.05）；試驗組術后使用腎上腺素的例數少于對照組，差異有統計學意義（P=0.032）。具體見表2。

表2 兩組在體外循環下行房室間隔缺損手術患兒臨床觀察資料比較

3、兩組患兒各時點血清心肌標志物（CK-MB、cTnI）濃度變化比較

兩組CK-MB、cTnI濃度均在主動脈開放后開始上升，CK-MB在T3時點、cTnI在T1時點達高峰，與術前比較差異均有統計學意義（均P<0.05），cTnI濃度變化早于CK-MB濃度的變化；試驗組的CK-MB、cTnI在T1、T2、T3和T4時點均明顯低于對照組，差異均有統計學意義（均P<0.05）。具體見表3。

表3 兩組在體外循環下行房室間隔缺損手術患兒各時點血清心肌標志物濃度變化比較（±s）

表3 兩組在體外循環下行房室間隔缺損手術患兒各時點血清心肌標志物濃度變化比較（±s）

注：對照組采用常規高鉀冷液晶心臟停搏液，試驗組在常規的冷晶體停跳液中加入磷酸肌酸鈉，濃度為10 mmol/L；T0為體外循環前，T1為主動脈開放5 min，T2為主動脈開放30 min，T3為停機后4 h，T4為停機后24 h；a為與同組T0比較，P<0.05

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4、兩組患兒術前和停機后24 h血高能物資和氧合指數水平比較

兩組患者術前ATP、ADP、AMP和CP濃度比較差異均無統計學意義（均P>0.05），兩組患兒術前氧合指數（OI）比較差異無統計學意義（P>0.05）；試驗組T4時點ATP、ADP、AMP、CP水平均明顯高于對照組（均P<0.05），試驗組T4時點OI高于對照組（P<0.05）。具體見表4。

表4 兩組在體外循環下行房室間隔缺損手術患兒體外循環前和停機后24 h血高能物質和氧合指數水平比較（±s）

表4 兩組在體外循環下行房室間隔缺損手術患兒體外循環前和停機后24 h血高能物質和氧合指數水平比較（±s）

注：對照組采用常規高鉀冷液晶心臟停搏液，試驗組在常規的冷晶體停跳液中加入磷酸肌酸鈉，濃度為10 mmol/L；T0為體外循環前，T4為停機后24 h

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討 論

本研究證實了假設，含磷酸肌酸鈉的高鉀冷晶體停跳液可以改善在體外循環下行房室間隔缺損修補術患兒術后心肌的能量代謝的紊亂，減輕全心缺血再灌注損傷。

在小兒心肌保護和停跳液中，常用高鉀冷晶體停跳液，然而由于在主動脈阻斷后，必然發生心肌能量代謝的紊亂和心肌缺血，心臟復跳后發生再灌注損傷，對于心臟發育不成熟的小兒來說，更易導致術后心功能受損［9］。如何保護房室間隔缺損患兒的心肌功能對改善手術效果和預后具有重要意義。

研究證實，高能磷酸鹽的供應不足和過分消耗是導致心臟停跳復跳后心肌缺血-再灌注損傷的重要原因之一。磷酸肌酸鈉既是心肌細胞最主要和最直接的供能物質和能量傳遞載體，在缺血缺氧時外源性磷酸肌酸鈉容易穿透心肌細胞參與心肌的能量代謝［10-11］。過去研究已經證實，無論是磷酸肌酸鈉預處理、后處理以及加入心臟停跳液中，均可以減輕體外循環下心內直視手術患者的心肌缺血再灌注損傷［5，8，12］。我們以前的研究發現，在心臟手術后持續補充外源性的磷酸肌酸鈉，可以促進心功能的恢復，減輕心肌缺血再灌注損傷［8］。本研究于高鉀晶體停搏液中加入磷酸肌酸鈉，用于小兒房室間隔缺損修補術，結果發現，與對照組比較，心肌損傷指標（CK-MB和cTnI）在體外循環前無明顯差別。試驗組CK-MB和cTnI在T3和T4時點均明顯低于對照組（均P<0.05）。證實磷酸肌酸鈉可以減輕體外循環下心內直視手術患圍術期的心肌缺血再灌注損傷［5］。

在心肌缺血再灌注損傷過程中，由于心肌細胞膜的通透性增加，導致心肌細胞內的心肌酶如CK-MB和心肌的組成成分如CTnI釋放到血液中，導致外周血的CTnI和CK-MB水平增高，是用于評估心肌損傷程度的關鍵心肌酶［12-13］。其中CTnI在發生缺血再灌注損傷后1～3 h在血中逐步增高，而CK-MB在損傷發生后3～7 h逐步升高［15］。本研究結果也發現，兩組的CK-MB、CTnI在T1、T2、T3和T4時點均明顯升高，CTnI的變化早于CK-MB。本研究結果表明，含有磷酸肌酸鈉的心臟停搏液可有效降低房室間隔缺損小兒的心肌酶和心肌細胞成分，減輕體外循環期間的心肌損傷。最近的研究證實，磷酸肌酸鈉復合利巴韋林或維生素C可有效降低心肌損傷標志物乳酸脫氫酶、羥丁酸脫氫酶、天門冬氨酸氨基轉移酶、cTnI、CK-MB，抑制炎癥因子IL-10、IL-17、IFN-γ、TNF-α、IL-6的表達，改善心功能，改善病情［16-17］。而且，磷酸肌酸鈉在我國已經進入新冠肺炎并發心肌損害的治療指南［18］。

盡管高鉀冷晶體心臟停搏液小兒心臟直視手術中的心肌保護功能得到公認，但對于房室間隔缺損的患兒來講，由于心臟發育不成熟，心搏量小，心率快，左右心腔存在分流，導致右心室或和右心房擴張，肺血管阻力增加，右心功能下降明顯，在心臟停跳復跳后發生的心肌缺血再灌注損傷，加重了右心功能不全，進一步加重肺充血，導致肺間質水腫，影響患兒的肺功能的恢復，導致術后呼吸機治療時間延長［19］。動物試驗證實，磷酸肌酸鈉可以增強常規心臟停搏液的心肌保護作用和肺功能［20-21］。國內外的報道也證實，磷酸肌酸鈉可以加強高鉀冷晶體停跳液對心內直視手術患兒的心肌保護作用，進而保護患兒的肺功能［19，22］。我們研究發現，將磷酸肌酸鈉加入心臟停搏液中，可以明顯改善患兒房室間隔缺損術后的心臟功能和肺功能，提高了患兒術后的平均動脈壓，降低了心率和中心靜脈壓，維持了患者的血流動力學穩定［8］。穩定的動力學水平還可以防止心肌再灌注和血流動力學異常引起的繼發性心肌損傷，減少了血管活性藥物如多巴胺、腎上腺素和米力農的使用劑量和使用的時間，可減少血管活性藥物對兒童身體功能和發育的副作用，有利于術后康復，同時患者呼吸機治療的時間明顯縮短，患兒的氧合指數明顯提高，更有利于患兒術后的康復［8-9］。

在心肌細胞的能量供給中，ATP、ADP、AMP和CP是重要的心肌能量指標［23］。在本研究中，我們發現，在接受體外循環下行房室間隔缺損修補術的小兒，使用磷酸肌酸鈉停搏液可提高術后ATP、ADP、AMP和CP的水平，這對于患兒的心功能的保護起著關鍵的作用。這些高能量物質提供了心肌停跳期間的心肌細胞的能量消耗，避免心肌細胞線粒體膜孔的開放導致心肌細胞的凋亡［24］。同時也為心臟復跳后未還清心肌細胞的“氧債”，提高心肌的收縮功能和舒張功能，加快心肌功能的恢復提高了代謝底物，防止術中心肌能量供應不足引起的心肌損傷，有利于術后康復［8-9］。在動物心肌梗塞模型上證實，磷酸肌酸鈉和心脈隆注射液一樣，對心肌梗塞后的心肌具有保護作用，抑制心肌的炎癥反應，保護心肌細胞膜，心肌細胞損傷減輕，心功能得以改善［25］。

研究發現，含磷酸肌酸鈉的停搏液加強常規停搏液的心臟保護的機制是，磷酸肌酸鈉增強心肌細胞的磷脂雙層結果的穩定性，防止心肌細胞在低氧代謝中產生的氧自由基等的氧化而發生降解，進而導致心肌細胞的溶解［23-24］。磷酸肌酸鈉可抑制腺苷酸轉化，保護心肌細胞的腺苷酸池，避免心肌細胞線粒體膜通道孔的開放導致的細胞凋亡［26-27］。同時外源性的磷酸肌酸鈉易于進入缺血或受損的心肌細胞，并增加高能磷酸鹽化合物的水平［28-29］。本研究通過測定ATP、ADP、AMP和CP的水平，證實了這一結果［9，30］。然而，由于本研究樣本量小，術后觀察時間僅涉及停機后24 h，磷酸肌酸鈉心臟停搏液對在體外循環行房室間隔缺損患兒的心肌保護作用尚不清楚。因此，磷酸肌酸鈉停搏液用于在體外循環下小兒心內直視手術的心肌保護作用需要更多的、大樣本的研究。

志謝感謝胡厚祥博士對本文撰寫的指導和定稿的修改

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突