體外循環(huán)心內(nèi)近視手術的不良反應

體外循環(huán)心內(nèi)近視手術的不良反應

隨著體外循環(huán)設備、灌注技術和心臟外科技術的發(fā)展，體外循環(huán)心臟內(nèi)視覺手術的副作用顯著減少，安全性顯著提高。但體外循環(huán)術后心肌損害、心功能減退等仍有不同程度的發(fā)生,輕者僅有一過性表現(xiàn),重癥則可能造成心功能衰竭甚至死亡,而對心肌損害機制及心肌保護的研究至今仍是熱點,本文就近年來體外循環(huán)下心肌損傷機制和心肌保護的研究進展作一綜述。1.心肌損傷機制(1)小鼠心肌組織相關基因表達組織缺血缺氧損傷可發(fā)生于缺血以及恢復血流灌注后,而心肌再灌注損傷(MRI)在體外循環(huán)心肌損傷的發(fā)病起關鍵的作用,主要與細胞黏附因子(CAM)、核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)及一氧化氮(NO)等有關。CAM參與調(diào)節(jié)白蛋白-內(nèi)皮細胞,是介導中性粒細胞與血管內(nèi)皮細胞黏附的分子基礎,引起中性粒細胞的聚集、黏附和滲出,導致再灌注損傷,在MRI中常發(fā)現(xiàn)CAM表達下降。細胞黏附分子-1(ICAM-1)是免疫球蛋白超家族的代表,是中性白細胞穩(wěn)定黏附在內(nèi)皮細胞上的重要介質(zhì),研究發(fā)現(xiàn)MRI時可見ICAM-1水平上調(diào),主要聚集于心肌小靜脈內(nèi)皮細胞表面,提示ICAM-1在MRI心肌細胞和內(nèi)皮細胞中均有表達,直接參與MRI的發(fā)生。核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)連結(jié)位點,大多位于促炎細胞因子與免疫調(diào)節(jié)因子啟動區(qū),激活后可增強多種炎性介質(zhì)基因表達,可能與誘發(fā)再灌注損傷、多器官衰竭及感染等發(fā)生、發(fā)展密切相關。研究發(fā)現(xiàn)缺血后大鼠心肌組織NF-κB水平明顯上升,在心肌細胞培養(yǎng)中低氧可誘導NF-κB連接活性的時間依賴性增加。采用氧自由基清除劑輔酶Q10對NF-κB激活的抑制研究表明,通過NF-κB激活的抑制可對心肌有明顯保護作用,進一步提示NF-κB在心內(nèi)直視術中的心肌缺血和再灌注病理過程中產(chǎn)生重要的作用。一氧化氮(NO)是具有多種生物學活性的信使,介導體內(nèi)眾多生理和病理現(xiàn)象,一方面NO可擴張冠狀動脈,具有抗血小板黏附和中性粒細胞聚集作用,低濃度NO對細胞具有保護作用,另一方面NO與再灌注過程中生成的超氧陰離子自由基迅速反應形成過氧亞硝基陰離子,造成很強的毒性,加重心肌缺血再灌注損傷。研究認為NO介導的心肌損傷可能與超氧亞硝酸離子密切相關,過量的NO通過抑制線粒體呼吸鏈和DNA合成以及影響ATP的生成,加重心肌缺血再灌注損傷。(2)體外循環(huán)中心肌因子血液與管道等異物接觸是體外循環(huán)時誘發(fā)全身炎癥反應的主要誘因,其他誘因包括體外循環(huán)中心、肺等多臟器功能的缺血再灌注損傷、腸道菌群移位和手術創(chuàng)傷等。異物接觸可引起補體激活和單核/巨噬細胞激活,產(chǎn)生并釋放出大量炎性因子如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白介素-8(IL-8)及白介素-6(IL-6)等。研究發(fā)現(xiàn)體外循環(huán)中心肌是TNF-α、IL-8及IL-6等因子的主要來源,而這些因子在體外循環(huán)心臟手術中均有2次高峰。TNF-α在體外循環(huán)早期即有明顯升高,并持續(xù)至之后的24h,可通過直接損傷血管內(nèi)皮細胞、免疫黏附和激活中性粒細胞等途徑,產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)引起組織器官損傷;IL-8可由TNF-α誘導并刺激中性粒細胞產(chǎn)生變形反應、脫顆粒反應及呼吸爆發(fā),促進炎癥反應;IL-6可由內(nèi)毒素、IL-1和TNF-α等刺激多種細胞表達釋放,參與體外循環(huán)引起的SIRS中的發(fā)熱反應及急性期反應蛋白的合成,介導炎性細胞浸潤和機體炎癥反應,并有心肌抑制作用。趙志勇等研究發(fā)現(xiàn),體外循環(huán)可導致中性粒細胞凋亡受抑的數(shù)量增加、生存周期延長、CD11b表達水平上調(diào),以及脫顆粒釋放彈性蛋白酶增多,加劇炎癥反應的擴散及組織損傷,炎癥反應進一步遷延。2.心肌損傷(1)低溫晶體停采血冷晶體停搏液是目前國內(nèi)應用較為廣泛的停搏液,其優(yōu)點是操作簡便,心肌保護確切,作用機制為含有高濃度鉀停搏液,灌注心肌使其停搏于舒張期,心肌電-機械活動靜止,而低溫晶體停搏液能進一步減低基礎代謝,增強缺血耐受力。但由于該技術存在諸多不足,如無法提供氧合營養(yǎng)物質(zhì)、缺乏膠體和酸堿平衡緩沖、大量灌注時容易造成血液丟失,引起心肌冷攣縮和再灌注損傷等。其他包括含氧晶體停跳液、含血停跳液及晶體停跳液加入紅細胞等。低溫停跳液的優(yōu)點在于降低心肌缺血期間的代謝率及氧耗量、延長心肌缺血時間、抑制缺血期間心肌細胞電機械活動、緩解心肌細胞受損凋亡或壞死過程,但低溫心臟停搏液普遍存在冠脈內(nèi)皮細胞和細胞膜受損、降低體內(nèi)酶活性及引起含血停跳液中細胞成分受損、堵塞毛細血管等缺點。(2)不同結(jié)構(gòu)的血停跳液對心肌保護效果的影響近年來隨著常溫停跳液及心臟外科技術的發(fā)展,常溫灌注時采用含血停跳液逐漸被人們所接受。該技術的理論基礎是不使用低溫而僅采用化學停跳的方式,即可顯著減少心肌氧耗,獲得較為滿意的心肌保護效果。臨床研究發(fā)現(xiàn)常溫含血停搏液比低溫停搏液在心肌保護方面具有一定優(yōu)勢,比較連續(xù)逆灌溫血停搏液和間斷順灌冷血停搏液,結(jié)果圍手術期心肌梗死率和開放升主動脈后的輔助時間前者均明顯低于后者,而在開放升主動脈時自動復跳率前者則明顯高于后者,在體外循環(huán)結(jié)束時的心輸出量,溫血停搏液明顯高于體外循環(huán)前。李樹春等報道比較溫血停搏液和冷血停搏液在瓣膜置換術中間斷灌注的心肌保護效果,發(fā)現(xiàn)溫血間斷灌注組冠狀靜脈竇血乳酸濃度明顯高于冷血間斷灌注組,觀察各個時間點血清cTnI濃度及心肌超微結(jié)構(gòu)變化,兩組比較差異無顯著性,提示在瓣膜置換術中,采用溫血停搏液可取得與冷血停搏液間斷灌注相似的心肌保護效果。但有關常溫含血停跳液的使用仍存在爭議,主要體現(xiàn)在:①溫血停跳液逆灌技術較為復雜,在一些方面并未表現(xiàn)出優(yōu)越的心肌保護效果;②常溫體外循環(huán)時可能造成大腦動脈灌注不良,術后神經(jīng)精神并發(fā)癥發(fā)生率較高;③容易引起血清鉀的升高,心肌達到ECG靜息狀態(tài)的停跳時間較長;④常溫時往往會引起中性粒細胞及內(nèi)皮細胞反應,導致體外循環(huán)相關的全身炎癥反應。(3)兩組患者術后使用安全事件對新生兒心肌保護的效果比較兩者聯(lián)合使用具有揚長避短、優(yōu)勢互補及保護全身各臟器等不可代替的優(yōu)點,同時又存在不可避免的缺陷和副作用。羅凱等人以常溫含血停搏液誘導心肌停搏至ECG為直線后改用冷血停搏液灌注,結(jié)果達到心肌保護首次灌注總量,與單純冷血停搏液誘導心肌停搏相比,前者術后使用多巴胺患者數(shù)、術后安裝臨時起搏器患者數(shù)明顯少于后者,前者拔出氣管插管時間明顯早于后者。王曉偉等研究溫血誘導停搏加冷血停搏液持續(xù)灌注(觀察組)對嬰幼兒心臟手術的心肌保護效果,與凌雪停跳液間斷灌注(對照組)比較,結(jié)果對照組CD11b表達增強、TNF-α和cTnI含量增高,觀察組后并行時間、術后正性肌力藥物用量顯著低于對照組,而觀察組自動復跳率(例)、心功能指標明顯高于對照組,提示嬰幼兒心臟手術中溫血誘導心跳停搏加冷血停搏液持續(xù)灌注比單純冷血停搏液間斷灌注,具有更佳的心肌保護作用。國內(nèi)的一項對比研究也顯示在臨床效果、心肌生化及形態(tài)學檢查等方面,采用常溫含血停跳液誘導灌注后,以低溫含血停跳液間斷維持灌注,較單純低溫含血停跳液具有明顯優(yōu)勢,近年來已在臨床推廣應用。(4)控制心肌保護溫血灌注液最主要的問題是腦部溫度不降低,容易引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥,同時可使中性粒細胞及補體激活、組胺釋放增加;低溫晶體或含血心肌灌注液在心肌未完全停跳下快速降溫,容易造成心肌攣縮,同時會影響酶的活性和糖的利用。微溫血結(jié)合了常溫和低溫兩者的優(yōu)點,在降低心肌代謝的同時提高了心臟自動復跳率,Chocron等報道20℃微溫血間斷灌注比8℃冷血間斷順灌對心肌有更好的保護效果。趙向東等將30例行二尖瓣或主動脈瓣置換術,分別將主動脈根部間斷順行灌注微溫血或冷血心肌保護液,結(jié)果主動脈阻斷前兩組各項指標如血氣、CK-MB、cTn-1比較差異無統(tǒng)計學意義,而體外循環(huán)結(jié)束后微溫血上述指標均顯著低于冷血組,提示微溫血心肌保護液對二尖瓣置換術缺血再灌注心肌功能,比冷血心肌保護液具有更顯著的保護作用。國外報道低溫組術后神經(jīng)精神損傷程度及腦部并發(fā)癥低溫組最高,其次是常溫組,微溫組最少,而常溫組纖溶系統(tǒng)活性增加最為明顯,低溫組術后機械通氣時間和術后住院時間最長,故認為微溫是體位循環(huán)機含血停跳液灌注溫度的最理想方式。(5)to-kotp通道缺血預處理(IPC)被認為是目前最強的心肌內(nèi)源性保護。離體大鼠心臟缺血再灌注模型研究發(fā)現(xiàn),IPC可維護心肌線粒體心肌酶含量的相對穩(wěn)定,并可改善大鼠離體缺血再灌注心臟功能,其機制可能與線粒體ATP敏感性鉀通道(mito-KATP)通道激活有關。近年來的研究發(fā)現(xiàn),短暫的缺血再灌注產(chǎn)生的氧自由基、腺苷、一氧化氮、緩激肽和去甲腎上腺素等物質(zhì),可以與它們相應受體結(jié)合,激活酪氨酸激酶與蛋白激酶C(PKC),引起靶蛋白磷酸化及ATP敏感鉀通道(LATP)的開放,獲得心肌保護效果。腦、肢體、腎臟、小腸及骨骼肌等遠端預處理同樣對心肌再灌注損傷具有良好的保護作用,而臨床實踐研究也證實肢體缺血預處理(RIPC)在ECG和術后心律失常方面,反映出RIPC對嬰幼兒心臟手術相關心肌缺血再灌注損傷具有一定保護作用。IPC延遲性保護機制還與基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成等有關,而超氧化物歧化酶(SOD)和熱休克蛋白(HSP)等保護性蛋白的表達,可能是參與該保護機制的關鍵環(huán)節(jié)。(6)心肌缺血口感染對心肌保護作用的影響藥物預處理是在缺血預處理的研究基礎上,嘗試利用藥物模擬內(nèi)源性抗損傷能力,達到心肌保護效果和減輕再灌注