不同热缺血时间下供心冷保存期间心肌ATP含量变化
作者：钟佛添 刘初生 巫国勇 程超 王治平
单位：510080 广州市，中山医科大学附属第一医院心血管医学部心胸外科
关键词：心脏移植；心肌缺血；三磷酸腺苷；器官保存；低温保藏▲
实用医学杂志000107摘 要：目的：探讨不同热缺血时间下供心冷保存期间ATP的下降程度，以确定不同热缺血时间下供心冷保存的时限。方法：新西兰大白兔18只，随机分成1，2，3组(n=6)，开胸后，取左室前壁心肌测ATP，按常规取心方法分别在阻断主动脉后(热缺血)0min(1组)，5min(2组)，10min(3组)取下心脏，保存于4℃的Ringer's液中，30min，1h，2h，3h，4h取左室心肌测ATP(其中1组加测5h)。结果：热缺血0min，心脏保存于4℃Ringer's液中，ATP下降至缺血前50%约为4～5h，热缺血5min，约为3h，热缺血10min，约为1h。结论：用4℃的Ringer's液保存供心，热缺血0min，冷存时限为3～4h；热缺血5min，冷存时限为2h；热缺血应小于10min。
, 百拇医药
供心保存的质量是心脏移植能否成功的关键因素。供心移植再灌注前均需经热缺血和冷保存期。因供心热缺血时间不同和保存液不同，冷保存时限亦有所不同。心肌缺血后能量物质(ATP)的含量是衡量供心质量的重要标准。目前多数学者认为[1～2]心肌ATP下降至缺血前50%以下供心功能不能恢复。本实验采用阻断主动脉不同时间以模拟供心不同热缺血时间，取心后冷保存不同时间，分别取左室心肌组织测ATP值，以探讨供心经不同热缺血时间后的冷保存时限，为临床有效而准确地利用供心提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验动物 健康新西兰大白兔18只(由中山医科大学动物实验中心提供)，雌雄不拘，体重(2.60±0.40)kg。随机分成3组，每组6只，1组为热缺血0min组，2组为热缺血5min组，3组为热缺血10min组。
1.2 实验方法 由氯胺酮(5～7mg/kg)静脉麻醉，气管切开插管接呼吸机辅助呼吸，股动脉和颈外静脉分别穿刺插管测动脉压(BP)和中心静脉压(CVP)。正中劈胸骨切口，测心包腔温度。全身肝素化(3mg/kg)后分别于主动脉和上、下腔静脉根部过带，主动脉根部插灌注针。取左室心肌测ATP，然后阻断上、下腔静脉和主动脉，停止呼吸，同时剪开左、右房。组1立即常规取下心脏。组2，3分别于主动脉阻断5，10min后常规取下心脏。全部心脏置4℃Ringer's液中保存，并分别于冷保存30min，1h，2h，3h，4h取左室心肌测ATP(其中组1加测冷保存5hATP)。
, 百拇医药
1.3 ATP测定 采用反相高效液相色谱法测定。色谱条件：采用反相SherisorbC18色谱柱，紫外线检测波长为254nm，流动相为0.05M磷酸铵缓冲液(pH=6.0)，流量为0.8ml/min。
1.4 统计学处理 所有数据用
±s统计。各指标用多组间F检验，P<0.05差异有显著性。
2 结果
2.1 热缺血前一般情况 见表1，各指标各组间差异无显著性。
表1 热缺血前一般情况(±s) 组别
n
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体重(kg)
心率(次/分)
平均压(kPa)
中心静脉压(kPa)
心包腔温度(℃)
1
6
2.65±0.55
132±8.76
10.85±1.14
0.41±0.10
36.5±0.88
, 百拇医药
2
6
2.59±0.43
140±9.10
11.54±0.86
0.48±0.11
37.2±0.52
3
6
2.56±0.50
138±8.06
10.35±1.28
, 百拇医药
0.52±0.19
37.7±0.67
注：F=1.14～1.61，各指标均P>0.05
2.2 各组冷保存后心肌ATP含量 1组缺血前、冷保存30min，1h，2h，3h，4h，5h后ATP含量(单位μmol/g wet w，±s，下同)分别为5.67±0.19，5.13±0.24，4.47±0.19，3.63±0.16，3.27±0.15，2.96±0.14和2.76±0.14。表明热缺血0min，冷保存于Ringer's液中，ATP下降至缺血前的50%，大约4～5h。2组缺血前、冷保存30min，1h，2h，3h，4h后ATP含量分别为5.60±0.25，3.97±0.13，3.71±0.11，3.22±0.16，2.84±0.24和2.44±0.25。表明热缺血5min，冷保存于Ringer's液中，ATP下降至缺血前的50%，大约3h。3组缺血前、冷保存30min，1h，2h，3h，4h后ATP分别为5.77±0.23，3.35±0.33，2.87±0.27，2.37±0.14，1.86±0.17和1.34±0.19。，表明热缺血10min，冷保存于Ringer's液中，ATP下降至缺血前的50%，大约1h。1组和2组冷保存3h后ATP含量比较，t=3.71，P<0.05；1组和3组冷保存1h后ATP含量比较t=11.76，P<0.01。
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3 讨论
随着心脏移植生存率的不断提高，心脏移植已成为晚期心脏病人的常规治疗方法。但由于供心的缺乏，使许多病人因不能及时移植而死亡。许多学者目前正探讨热缺血一定时间的“尸心”用于移植的可能性。热缺血多长时间仍能用于移植，即供心耐受热缺血的时限是多少仍是目前探讨的问题。多数学者认为[1]：供心保存的热缺血时限不能超过10min。供心保存与心肌ATP含量密切相关，心肌ATP含量是衡量细胞完整性及恢复可能性的最好指标[2，3]。当心肌ATP含量下降到缺血前的50%时，再灌后心肌功能不能恢复，供心不能用于移植[4，5]。本实验以心肌ATP含量作为检测指标，观察供心经不同热缺血时间后再在冷保存过程中心肌ATP含量的变化，以心肌ATP含量下降到缺血前的50%为标准判断供心用于移植的可能性。从而确定供心的热缺血时限和不同热缺血时间后的冷保存时限。
3.1 供心缺血和心肌ATP含量的关系 供心在热缺血期间，由于底物不能供给、氧的缺乏、线粒体进行无氧代谢、酸中毒控制糖酵解、线粒体膜改变致脂肪酸转运障碍，同时热缺血的温度、心脏不能迅速于舒张期停搏等因素，均可致ATP很快被消耗。在冷缺血期间，虽然由于低温和心脏的舒张期停搏，心肌代谢下降，ATP消耗减少，但因产能障碍，心肌ATP含量仍不断下降。本实验结果表明：热缺血时间愈长、ATP含量下降愈明显；热缺血期是心肌ATP消耗的主要时期；热缺血期间ATP含量的下降幅度远比冷缺血期间明显。热缺血0min和热缺血5min后冷保存3h心肌ATP含量差异有显著性；热缺血0min和热缺血10min后冷保存1h心肌ATP含量差异有极显著性。因此在采取供心时应尽量缩短热缺血时间，为良好的供心保存提供基础。
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3.2 心肌ATP含量和供心热、冷缺血时限的确定 许多学者认为[4，5]，当ATP含量下降到缺血前的50%时，心肌将产生不可逆的病理变化，使再灌注后功能难以恢复。供心功能恢复与供心能量代谢、心肌ATP储备、合成和消耗密切相关。ATP减少，需能活动受损，Na+进入细胞内，细胞肿胀，细胞器(线粒体、内质网等)也发生肿胀；而ATP的缺乏又使离子转运发生障碍，从而加重了机能代谢的障碍，使供心功能难以恢复，甚至由于溶酶体膜的通透性增加，溶酶释放，致细胞破坏、死亡。因此ATP已成为评价供心质量的最佳指标之一；也是供心确定热缺血、冷缺血期限的最佳指标之一。本实验结果表明：单纯用Ringer's液保存供心，热缺血0min，冷保存时限4～5h左右；热缺血5 min，冷保存时限3h左右；热缺血10min，冷保存时限1h左右(均包括手术缺血期)。考虑到移植手术缺血期至少约1h，故供心热缺血时间应小于10min。■
本课题受广东省医学科学技术研究基金资助(编号A1997123)
, http://www.100md.com
参考文献：
[1]Wicomb WN,Hill DJ,Avery JG,et al. Donor heart preservation-linitat ions of cardioplegla and warm ischemia. Transplantation,1992,53(4):947.
[2]humphrey B,Sc RN,Seelye MSc. Improved functional recovery of ischemic myocardium by suppression of adenosine catabolism. J Tho rac Cardiovasc Surg, 1982,84:16～22.
[3]Takami H,Matsuda H,Kaneko M,et al. Myocardial energy metabolism in preserved heart:comparison of simple storage and hypothermic perfusion. J Heart Transplant,1988,7:205～212.
, http://www.100md.com
[4]Isnikawa H,Hirose E,Sasaki Y,et al. Detection of myocardial ischemic injury during simple cold storage by measurement of myocardial electrisal impe dance. J Cardiovasc Surg,1996,37:261～267.
[5]Fallert MA,Mirotnik MS,Downing SW,et al. myocardial electrisal
impedance mapping sheep hearts and healing aneurysms. Circulation ,1993,87:199～207., 百拇医药
单位：510080 广州市，中山医科大学附属第一医院心血管医学部心胸外科
关键词：心脏移植；心肌缺血；三磷酸腺苷；器官保存；低温保藏▲
实用医学杂志000107摘 要：目的：探讨不同热缺血时间下供心冷保存期间ATP的下降程度，以确定不同热缺血时间下供心冷保存的时限。方法：新西兰大白兔18只，随机分成1，2，3组(n=6)，开胸后，取左室前壁心肌测ATP，按常规取心方法分别在阻断主动脉后(热缺血)0min(1组)，5min(2组)，10min(3组)取下心脏，保存于4℃的Ringer's液中，30min，1h，2h，3h，4h取左室心肌测ATP(其中1组加测5h)。结果：热缺血0min，心脏保存于4℃Ringer's液中，ATP下降至缺血前50%约为4～5h，热缺血5min，约为3h，热缺血10min，约为1h。结论：用4℃的Ringer's液保存供心，热缺血0min，冷存时限为3～4h；热缺血5min，冷存时限为2h；热缺血应小于10min。
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供心保存的质量是心脏移植能否成功的关键因素。供心移植再灌注前均需经热缺血和冷保存期。因供心热缺血时间不同和保存液不同，冷保存时限亦有所不同。心肌缺血后能量物质(ATP)的含量是衡量供心质量的重要标准。目前多数学者认为[1～2]心肌ATP下降至缺血前50%以下供心功能不能恢复。本实验采用阻断主动脉不同时间以模拟供心不同热缺血时间，取心后冷保存不同时间，分别取左室心肌组织测ATP值，以探讨供心经不同热缺血时间后的冷保存时限，为临床有效而准确地利用供心提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验动物 健康新西兰大白兔18只(由中山医科大学动物实验中心提供)，雌雄不拘，体重(2.60±0.40)kg。随机分成3组，每组6只，1组为热缺血0min组，2组为热缺血5min组，3组为热缺血10min组。
1.2 实验方法 由氯胺酮(5～7mg/kg)静脉麻醉，气管切开插管接呼吸机辅助呼吸，股动脉和颈外静脉分别穿刺插管测动脉压(BP)和中心静脉压(CVP)。正中劈胸骨切口，测心包腔温度。全身肝素化(3mg/kg)后分别于主动脉和上、下腔静脉根部过带，主动脉根部插灌注针。取左室心肌测ATP，然后阻断上、下腔静脉和主动脉，停止呼吸，同时剪开左、右房。组1立即常规取下心脏。组2，3分别于主动脉阻断5，10min后常规取下心脏。全部心脏置4℃Ringer's液中保存，并分别于冷保存30min，1h，2h，3h，4h取左室心肌测ATP(其中组1加测冷保存5hATP)。
, 百拇医药
1.3 ATP测定 采用反相高效液相色谱法测定。色谱条件：采用反相SherisorbC18色谱柱，紫外线检测波长为254nm，流动相为0.05M磷酸铵缓冲液(pH=6.0)，流量为0.8ml/min。
1.4 统计学处理 所有数据用
±s统计。各指标用多组间F检验，P<0.05差异有显著性。2 结果
2.1 热缺血前一般情况 见表1，各指标各组间差异无显著性。
表1 热缺血前一般情况(
±s) 组别n
, http://www.100md.com
体重(kg)
心率(次/分)
平均压(kPa)
中心静脉压(kPa)
心包腔温度(℃)
1
6
2.65±0.55
132±8.76
10.85±1.14
0.41±0.10
36.5±0.88
, 百拇医药
2
6
2.59±0.43
140±9.10
11.54±0.86
0.48±0.11
37.2±0.52
3
6
2.56±0.50
138±8.06
10.35±1.28
, 百拇医药
0.52±0.19
37.7±0.67
注：F=1.14～1.61，各指标均P>0.05
2.2 各组冷保存后心肌ATP含量 1组缺血前、冷保存30min，1h，2h，3h，4h，5h后ATP含量(单位μmol/g wet w，
±s，下同)分别为5.67±0.19，5.13±0.24，4.47±0.19，3.63±0.16，3.27±0.15，2.96±0.14和2.76±0.14。表明热缺血0min，冷保存于Ringer's液中，ATP下降至缺血前的50%，大约4～5h。2组缺血前、冷保存30min，1h，2h，3h，4h后ATP含量分别为5.60±0.25，3.97±0.13，3.71±0.11，3.22±0.16，2.84±0.24和2.44±0.25。表明热缺血5min，冷保存于Ringer's液中，ATP下降至缺血前的50%，大约3h。3组缺血前、冷保存30min，1h，2h，3h，4h后ATP分别为5.77±0.23，3.35±0.33，2.87±0.27，2.37±0.14，1.86±0.17和1.34±0.19。，表明热缺血10min，冷保存于Ringer's液中，ATP下降至缺血前的50%，大约1h。1组和2组冷保存3h后ATP含量比较，t=3.71，P<0.05；1组和3组冷保存1h后ATP含量比较t=11.76，P<0.01。, http://www.100md.com
3 讨论
随着心脏移植生存率的不断提高，心脏移植已成为晚期心脏病人的常规治疗方法。但由于供心的缺乏，使许多病人因不能及时移植而死亡。许多学者目前正探讨热缺血一定时间的“尸心”用于移植的可能性。热缺血多长时间仍能用于移植，即供心耐受热缺血的时限是多少仍是目前探讨的问题。多数学者认为[1]：供心保存的热缺血时限不能超过10min。供心保存与心肌ATP含量密切相关，心肌ATP含量是衡量细胞完整性及恢复可能性的最好指标[2，3]。当心肌ATP含量下降到缺血前的50%时，再灌后心肌功能不能恢复，供心不能用于移植[4，5]。本实验以心肌ATP含量作为检测指标，观察供心经不同热缺血时间后再在冷保存过程中心肌ATP含量的变化，以心肌ATP含量下降到缺血前的50%为标准判断供心用于移植的可能性。从而确定供心的热缺血时限和不同热缺血时间后的冷保存时限。
3.1 供心缺血和心肌ATP含量的关系 供心在热缺血期间，由于底物不能供给、氧的缺乏、线粒体进行无氧代谢、酸中毒控制糖酵解、线粒体膜改变致脂肪酸转运障碍，同时热缺血的温度、心脏不能迅速于舒张期停搏等因素，均可致ATP很快被消耗。在冷缺血期间，虽然由于低温和心脏的舒张期停搏，心肌代谢下降，ATP消耗减少，但因产能障碍，心肌ATP含量仍不断下降。本实验结果表明：热缺血时间愈长、ATP含量下降愈明显；热缺血期是心肌ATP消耗的主要时期；热缺血期间ATP含量的下降幅度远比冷缺血期间明显。热缺血0min和热缺血5min后冷保存3h心肌ATP含量差异有显著性；热缺血0min和热缺血10min后冷保存1h心肌ATP含量差异有极显著性。因此在采取供心时应尽量缩短热缺血时间，为良好的供心保存提供基础。
, http://www.100md.com
3.2 心肌ATP含量和供心热、冷缺血时限的确定 许多学者认为[4，5]，当ATP含量下降到缺血前的50%时，心肌将产生不可逆的病理变化，使再灌注后功能难以恢复。供心功能恢复与供心能量代谢、心肌ATP储备、合成和消耗密切相关。ATP减少，需能活动受损，Na+进入细胞内，细胞肿胀，细胞器(线粒体、内质网等)也发生肿胀；而ATP的缺乏又使离子转运发生障碍，从而加重了机能代谢的障碍，使供心功能难以恢复，甚至由于溶酶体膜的通透性增加，溶酶释放，致细胞破坏、死亡。因此ATP已成为评价供心质量的最佳指标之一；也是供心确定热缺血、冷缺血期限的最佳指标之一。本实验结果表明：单纯用Ringer's液保存供心，热缺血0min，冷保存时限4～5h左右；热缺血5 min，冷保存时限3h左右；热缺血10min，冷保存时限1h左右(均包括手术缺血期)。考虑到移植手术缺血期至少约1h，故供心热缺血时间应小于10min。■
本课题受广东省医学科学技术研究基金资助(编号A1997123)
, http://www.100md.com
参考文献：
[1]Wicomb WN,Hill DJ,Avery JG,et al. Donor heart preservation-linitat ions of cardioplegla and warm ischemia. Transplantation,1992,53(4):947.
[2]humphrey B,Sc RN,Seelye MSc. Improved functional recovery of ischemic myocardium by suppression of adenosine catabolism. J Tho rac Cardiovasc Surg, 1982,84:16～22.
[3]Takami H,Matsuda H,Kaneko M,et al. Myocardial energy metabolism in preserved heart:comparison of simple storage and hypothermic perfusion. J Heart Transplant,1988,7:205～212.
, http://www.100md.com
[4]Isnikawa H,Hirose E,Sasaki Y,et al. Detection of myocardial ischemic injury during simple cold storage by measurement of myocardial electrisal impe dance. J Cardiovasc Surg,1996,37:261～267.
[5]Fallert MA,Mirotnik MS,Downing SW,et al. myocardial electrisal
impedance mapping sheep hearts and healing aneurysms. Circulation ,1993,87:199～207., 百拇医药