常温体外循环温血心停搏液持续灌注心肌保护的实验研究
作者：肖学钧 张镜方 章晓华 陈 萍 范瑞新 丁以群 罗征祥
单位：510100 广州市 广东省心血管病研究所心外科
关键词：心肌保护；温血心停搏液；持续灌注；常温体外循环
岭南心血管病杂志990115【摘要】 目的 为了探讨常温体外循环温血心停搏液持续灌注心肌保护的机理。方法 15条犬随机分成三组，在体外循环下分别灌注三种不同的心停搏液，对三种不同的心肌保护方法进行对比观察。结果 温血心停搏液灌注液(C组)的CK-MB、LDH、MDA及钙离子含量在心脏再灌注30 min时均明显低于冷晶体(A组)及冷血心停搏液灌注组(B组)(P<0.05)；而ATP含量则明显高于A、B两组(P<0.05)。心肌超微结构检查也显示C组心肌无明显缺血损伤。结论 常温体外循环温血心停搏液持续灌注心肌保护的效果良好。
Experimental study of warm blood continuous cardioplegia for myocardial protection during normothermica cardiopulmonary bypass
, 百拇医药
Xiao Xuejun,Zhang Jinfang,Zhang Xiaohua
et al Guangdong Provincial Cardiovascular Institute,Guangzhou 510100
【Abstract】 Objective In order to explore the mechanism of warm blood continuous cardioplegia for myocardial protection during normothermic cardiopulmonary bypass.Methods we divided 15 dogs into three groups randomly,and perfused cold crystallid(group A),cold blood(group B)and warm blood(group C)cardioplegia respectively during cardiopulmonary bypass,and comparison of the results of the three different methods of myocardial protection.Results The results demonstrated that CK-MB, LDH, MDA and ion calcium content in myocardium were significantly lower at 30 minutes after cross-clamping release(CCR) in group C than that in group A and B(P<0.05)，but the ATP content was significantly higher in group C than that in group A and B(P<0.05).No significant myocardium ultrastructural changes were found in group C.Conclusion Warm blood continuous cardioplegia for myocardial protection during cardiopulmonary bypass was very satisfied and provided a certain theoretical basis for clinical application of this method.
, 百拇医药
【Key words】 Myocardial protection Warm blood cardioplegia Continuous perfusion Normothermic cardiopulmonary bypass
1990年Lichtenstein[1]首先报道了温血心停搏液持续灌注心肌保护常温心脏手术获得成功，嗣后国内外陆续有临床应用的报道[2～5]，然而，这种心肌保护方法的基础方面研究却报道较少。为此，我们观察和比较了体外循环(CPB)下持续灌注温血、间断灌注冷晶体以及氧合冷血三种不同心停搏液对犬心肌保护的作用，对其作用机理作一探讨。
材料与方法
1.实验动物分组。实验动物为杂种犬15只，体重20～25 kg，随机分为三组：
A组为冷晶体心停搏液灌注组(对照组)。高浓度(诱导)：乳酸林格氏液400 mL，10%氯化钾5 mL，10%硫酸镁6 mL，10%普鲁卡因50 mL，5%碳酸氢钠18 mL，50%葡萄糖40 mL，胰岛素4单位，地塞米松4 mg。低浓度(维持)：在400 mL乳酸林格氏液中的各种成分含量减半。
, http://www.100md.com
B组为冷血心停搏液灌注组(对照组)。高浓度(诱导)：0.9%生理盐水500 mL，10%氯化钾35 mL，10%硫酸镁48 mL，2%利多卡因10 mL，停搏液中钾离子浓度79.2 mEq/L，与4∶1氧合冷血混合。低浓度(维持)：0.9%生理盐水500 mL，10%氯化钾14 mL，10%硫酸镁48 mL，2%利多卡因5 mL，停搏液中钾离子浓度为33.1 mEq/L，与4∶1氧合冷血混合。
C组为温血心停搏液灌注组(实验组)。其成分含量与冷血心停搏液相同。
2.实验方法。实验犬全麻后气管插管，接呼吸机及心电图。置左侧股动静脉插管测血压及中心静脉压，鼻咽温探头测温度。肝素化(3 mg/kg)，右侧股动脉及上、下腔静脉插管，建立体外循环。阻断上、下腔静脉，经右房直视下置冠状静脉窦插管，测冠状静脉窦流量。A、B组血流降温至鼻咽温25℃左右。C组则在35～37℃左右阻断主动脉，不降温。三组心停搏液的灌注方法为：A组：首剂15～20 mL/kg，此后每隔20～25 min灌注首剂半量低浓度心停搏液。B组：首剂灌注以4份血与1份高浓度心停搏液混合，灌注量15～20 mL/kg，此后每隔20～25 min灌注半剂量。C组：首剂灌注高浓度温血心停搏液以后持续灌注低浓度温血心停搏液，灌注流量为70～100 mL/min，温度维持在34～37℃。升主动脉阻断(ACC)120 min，开放主动脉(CCR)，并行循环30 min，终止体外循环。
, http://www.100md.com
3.观测指标。①心电活动情况。②分别于ACC前及CCR后30 min取动脉血及冠状静脉窦血测定CK-MB，LDH含量。③分别于ACC前，ACC 120 min,CCR 30 min取心肌组织测定丙二醛(MDA)、ATP及钙离子含量，光镜、电镜观察心肌组织形态学改变。④测定ACC前及CCR后30 min冠脉静脉窦流量(CSF)、氧摄取率(MRO)，钾浓度，记录灌注的晶体液总量。
结 果
1.心电活动。三组心停搏时间及复跳时间均无统计学差异。三组均为自动复跳，呈窦性心律。
2.ACC前及CCR后三组CSF，MRO均无明显改变。
3.CK-MB，LDH的含量如图1、图2所示。A、B组CK-MB及LDH在CCR后30 min均较ACC前显著增高(P<0.05或P<0.01)，而C组则无明显改变，且均明显低于A、B两组(P<0.05)。
, http://www.100md.com
图1 各组CK-MB含量变化
图2 各组LDH含量变化
4.MDA (mmol/100 mg MC)含量在ACC 120 min时无明显变化，CCR后30 min A、B组均较ACC前、ACC120 min明显升高(93.7±4.3) vs (48.5±3.0)；(75.5±2.1) vs (50.7±3.5)(P<0.01)，而C组无明显升高。CCR后30 min A、B组MDA含量均明显高于C组(P<0.05)。
5.心肌组织ATP的含量见图3。结果显示A、B两组ATP含量在ACC 120 min、CCR 30 min均较ACC前显著降低(P<0.05或 P<0.01)，而C组ATP含量虽有所降低，但与ACC前比较差别无显著性(P>0.05)。组间比较显示ACC 120 min，A组ATP含量明显低于B、C组(P<0.05)。B、C组则无明显差别。CCR 30 min A、B组ATP含量均低于C组(P<0.05)。
, 百拇医药
6.A、B两组CCR后30 min钙离子含量均高于ACC前(P<0.01)，而C组则无明显差别(P>0.05)。CCR 30 min，C组钙离子含量低于A、B组(P<0.05)。
图3 各组ATP含量变化
7.CCR后30 min C 组的血钾浓度(mmol/L)为(7.93±0.84)，明显高于A组(2.89±0.2)及B组(4.73±0.71) (P<0.05)。灌注晶体液的总量C组为(1 296.0±200.8) mL，A、B组分别为(802.0±167.0) mL，(266.0±52.7) mL，C组明显高于A、B组(P<0.05)。
8.光镜下见三组心肌组织在ACC 120 min、CCR 30 min，细胞结构无明显变化，仅可见细胞间质轻度水肿，胞浆嗜酸性增强。电镜显示在ACC 120 min时，A组线粒体肿胀基质减少，肌膜下可见少许囊泡形成，肌原纤维排列整齐，部分肌节呈收缩状态，糖原颗粒消失。B组线粒体略为肿胀，基质略为减少，嵴尚密集，排列尚齐，无肿胀，无肌浆网扩张，糖原颗粒减少。C组的改变与B组相近。CCR 30 min与ACC 120 min基本相同。
, 百拇医药
讨 论
本实验发现在缺血和再灌注期间持续灌注温血心停搏液组(C组)的CK-MB、LDH、MDA及钙离子含量无明显升高，ATP含量无明显降低，结果明显优于A、B两组。其可能的解释是：升主动脉阻断后，含钾有氧温血持续灌注，可保证心肌的血供，从而增加心肌的能量储备。温血中含有足量的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)，使过氧化氢质(氧自由基)还原而被清除，因而，作为脂质过氧化反应
产物的MDA生成减少。由于心肌细胞内保持了一定的能量，维持了细胞膜的通透性及Na+ -Ca++交换，也使心肌细胞内的钙离子保持相对稳定。本实验C组中CCR后CK-MB、LDH的含量较ACC前、ACC 120 min无明显升高，且均明显低于A、B两组，说明C组心肌损伤致酶的释放较少。电镜的结果也显示C组的线粒体膜无破裂，无明显缺血性损伤表现。阐明了三种心肌保护方法效果差异的机制。
, http://www.100md.com
持续灌注温血含钾心停搏液使晶体液和钾进入体内增多。晶体液摄入过多有可能引起脑及其它器官细胞水肿，血钾浓度过高可影响心脏的复跳。临床应用时应注意避免发生这两种情况。有作者[5]舍弃晶体停搏液而只采用氯化钾与温血分别灌注，这样可避免大量晶体进入体内，还可对钾、温血的输入速度分别控制，以尽量低的钾浓度维持心脏在停跳状态。持续灌注含钾温血心停搏液使机体摄入钾增多，但此时机体对钾的处理能力亦增强，配合应用利尿剂、碱性药物及胰岛素，可避免高血钾。本实验的结果显示温血心停搏液持续灌注心肌保护的效果良好，为临床推广应用此种心肌保护方法提供了一定的理论依据。
*本课题为广东省卫生厅资助项目
参考文献
1 Lichtenstein SV,Salerno TA, slutsky AS. Warm continuous cardioplegia is preferable to intermittent hypothermic cardioplegia for myocardial protection during cardiopulmonary bypass.J Cardiothorac Anesth,1990,4: 279～282
, http://www.100md.com
2 Lichtenstein SV,Ashe KA, Dalati HE, et al. Warm heart surgery. J Thorac Cardiovasc Surg,1991,101:269～274
3 Victor A. Retrograde continuous warm blood cardioplegia.Ann Thorac Surg,1992,53: 352～355
4 Samuel VL,Abel JG, Salerno TA. Warm heart surgery and results of operation for recent myocardial infarction.Ann Thorac Surg,1991,52: 455～458
5 田家政，吴良洪，孙耀光，等. 单纯钾停跳氧合血持续灌注不降温心脏直视手术(附160例报告). 中华胸心血管外科杂志，1997，13： 277～279
, http://www.100md.com
单位：510100 广州市 广东省心血管病研究所心外科
关键词：心肌保护；温血心停搏液；持续灌注；常温体外循环
岭南心血管病杂志990115【摘要】 目的 为了探讨常温体外循环温血心停搏液持续灌注心肌保护的机理。方法 15条犬随机分成三组，在体外循环下分别灌注三种不同的心停搏液，对三种不同的心肌保护方法进行对比观察。结果 温血心停搏液灌注液(C组)的CK-MB、LDH、MDA及钙离子含量在心脏再灌注30 min时均明显低于冷晶体(A组)及冷血心停搏液灌注组(B组)(P<0.05)；而ATP含量则明显高于A、B两组(P<0.05)。心肌超微结构检查也显示C组心肌无明显缺血损伤。结论 常温体外循环温血心停搏液持续灌注心肌保护的效果良好。
Experimental study of warm blood continuous cardioplegia for myocardial protection during normothermica cardiopulmonary bypass
, 百拇医药
Xiao Xuejun,Zhang Jinfang,Zhang Xiaohua
et al Guangdong Provincial Cardiovascular Institute,Guangzhou 510100
【Abstract】 Objective In order to explore the mechanism of warm blood continuous cardioplegia for myocardial protection during normothermic cardiopulmonary bypass.Methods we divided 15 dogs into three groups randomly,and perfused cold crystallid(group A),cold blood(group B)and warm blood(group C)cardioplegia respectively during cardiopulmonary bypass,and comparison of the results of the three different methods of myocardial protection.Results The results demonstrated that CK-MB, LDH, MDA and ion calcium content in myocardium were significantly lower at 30 minutes after cross-clamping release(CCR) in group C than that in group A and B(P<0.05)，but the ATP content was significantly higher in group C than that in group A and B(P<0.05).No significant myocardium ultrastructural changes were found in group C.Conclusion Warm blood continuous cardioplegia for myocardial protection during cardiopulmonary bypass was very satisfied and provided a certain theoretical basis for clinical application of this method.
, 百拇医药
【Key words】 Myocardial protection Warm blood cardioplegia Continuous perfusion Normothermic cardiopulmonary bypass
1990年Lichtenstein[1]首先报道了温血心停搏液持续灌注心肌保护常温心脏手术获得成功，嗣后国内外陆续有临床应用的报道[2～5]，然而，这种心肌保护方法的基础方面研究却报道较少。为此，我们观察和比较了体外循环(CPB)下持续灌注温血、间断灌注冷晶体以及氧合冷血三种不同心停搏液对犬心肌保护的作用，对其作用机理作一探讨。
材料与方法
1.实验动物分组。实验动物为杂种犬15只，体重20～25 kg，随机分为三组：
A组为冷晶体心停搏液灌注组(对照组)。高浓度(诱导)：乳酸林格氏液400 mL，10%氯化钾5 mL，10%硫酸镁6 mL，10%普鲁卡因50 mL，5%碳酸氢钠18 mL，50%葡萄糖40 mL，胰岛素4单位，地塞米松4 mg。低浓度(维持)：在400 mL乳酸林格氏液中的各种成分含量减半。
, http://www.100md.com
B组为冷血心停搏液灌注组(对照组)。高浓度(诱导)：0.9%生理盐水500 mL，10%氯化钾35 mL，10%硫酸镁48 mL，2%利多卡因10 mL，停搏液中钾离子浓度79.2 mEq/L，与4∶1氧合冷血混合。低浓度(维持)：0.9%生理盐水500 mL，10%氯化钾14 mL，10%硫酸镁48 mL，2%利多卡因5 mL，停搏液中钾离子浓度为33.1 mEq/L，与4∶1氧合冷血混合。
C组为温血心停搏液灌注组(实验组)。其成分含量与冷血心停搏液相同。
2.实验方法。实验犬全麻后气管插管，接呼吸机及心电图。置左侧股动静脉插管测血压及中心静脉压，鼻咽温探头测温度。肝素化(3 mg/kg)，右侧股动脉及上、下腔静脉插管，建立体外循环。阻断上、下腔静脉，经右房直视下置冠状静脉窦插管，测冠状静脉窦流量。A、B组血流降温至鼻咽温25℃左右。C组则在35～37℃左右阻断主动脉，不降温。三组心停搏液的灌注方法为：A组：首剂15～20 mL/kg，此后每隔20～25 min灌注首剂半量低浓度心停搏液。B组：首剂灌注以4份血与1份高浓度心停搏液混合，灌注量15～20 mL/kg，此后每隔20～25 min灌注半剂量。C组：首剂灌注高浓度温血心停搏液以后持续灌注低浓度温血心停搏液，灌注流量为70～100 mL/min，温度维持在34～37℃。升主动脉阻断(ACC)120 min，开放主动脉(CCR)，并行循环30 min，终止体外循环。
, http://www.100md.com
3.观测指标。①心电活动情况。②分别于ACC前及CCR后30 min取动脉血及冠状静脉窦血测定CK-MB，LDH含量。③分别于ACC前，ACC 120 min,CCR 30 min取心肌组织测定丙二醛(MDA)、ATP及钙离子含量，光镜、电镜观察心肌组织形态学改变。④测定ACC前及CCR后30 min冠脉静脉窦流量(CSF)、氧摄取率(MRO)，钾浓度，记录灌注的晶体液总量。
结 果
1.心电活动。三组心停搏时间及复跳时间均无统计学差异。三组均为自动复跳，呈窦性心律。
2.ACC前及CCR后三组CSF，MRO均无明显改变。
3.CK-MB，LDH的含量如图1、图2所示。A、B组CK-MB及LDH在CCR后30 min均较ACC前显著增高(P<0.05或P<0.01)，而C组则无明显改变，且均明显低于A、B两组(P<0.05)。
, http://www.100md.com
图1 各组CK-MB含量变化
图2 各组LDH含量变化
4.MDA (mmol/100 mg MC)含量在ACC 120 min时无明显变化，CCR后30 min A、B组均较ACC前、ACC120 min明显升高(93.7±4.3) vs (48.5±3.0)；(75.5±2.1) vs (50.7±3.5)(P<0.01)，而C组无明显升高。CCR后30 min A、B组MDA含量均明显高于C组(P<0.05)。
5.心肌组织ATP的含量见图3。结果显示A、B两组ATP含量在ACC 120 min、CCR 30 min均较ACC前显著降低(P<0.05或 P<0.01)，而C组ATP含量虽有所降低，但与ACC前比较差别无显著性(P>0.05)。组间比较显示ACC 120 min，A组ATP含量明显低于B、C组(P<0.05)。B、C组则无明显差别。CCR 30 min A、B组ATP含量均低于C组(P<0.05)。
, 百拇医药
6.A、B两组CCR后30 min钙离子含量均高于ACC前(P<0.01)，而C组则无明显差别(P>0.05)。CCR 30 min，C组钙离子含量低于A、B组(P<0.05)。
图3 各组ATP含量变化
7.CCR后30 min C 组的血钾浓度(mmol/L)为(7.93±0.84)，明显高于A组(2.89±0.2)及B组(4.73±0.71) (P<0.05)。灌注晶体液的总量C组为(1 296.0±200.8) mL，A、B组分别为(802.0±167.0) mL，(266.0±52.7) mL，C组明显高于A、B组(P<0.05)。
8.光镜下见三组心肌组织在ACC 120 min、CCR 30 min，细胞结构无明显变化，仅可见细胞间质轻度水肿，胞浆嗜酸性增强。电镜显示在ACC 120 min时，A组线粒体肿胀基质减少，肌膜下可见少许囊泡形成，肌原纤维排列整齐，部分肌节呈收缩状态，糖原颗粒消失。B组线粒体略为肿胀，基质略为减少，嵴尚密集，排列尚齐，无肿胀，无肌浆网扩张，糖原颗粒减少。C组的改变与B组相近。CCR 30 min与ACC 120 min基本相同。
, 百拇医药
讨 论
本实验发现在缺血和再灌注期间持续灌注温血心停搏液组(C组)的CK-MB、LDH、MDA及钙离子含量无明显升高，ATP含量无明显降低，结果明显优于A、B两组。其可能的解释是：升主动脉阻断后，含钾有氧温血持续灌注，可保证心肌的血供，从而增加心肌的能量储备。温血中含有足量的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)，使过氧化氢质(氧自由基)还原而被清除，因而，作为脂质过氧化反应
产物的MDA生成减少。由于心肌细胞内保持了一定的能量，维持了细胞膜的通透性及Na+ -Ca++交换，也使心肌细胞内的钙离子保持相对稳定。本实验C组中CCR后CK-MB、LDH的含量较ACC前、ACC 120 min无明显升高，且均明显低于A、B两组，说明C组心肌损伤致酶的释放较少。电镜的结果也显示C组的线粒体膜无破裂，无明显缺血性损伤表现。阐明了三种心肌保护方法效果差异的机制。
, http://www.100md.com
持续灌注温血含钾心停搏液使晶体液和钾进入体内增多。晶体液摄入过多有可能引起脑及其它器官细胞水肿，血钾浓度过高可影响心脏的复跳。临床应用时应注意避免发生这两种情况。有作者[5]舍弃晶体停搏液而只采用氯化钾与温血分别灌注，这样可避免大量晶体进入体内，还可对钾、温血的输入速度分别控制，以尽量低的钾浓度维持心脏在停跳状态。持续灌注含钾温血心停搏液使机体摄入钾增多，但此时机体对钾的处理能力亦增强，配合应用利尿剂、碱性药物及胰岛素，可避免高血钾。本实验的结果显示温血心停搏液持续灌注心肌保护的效果良好，为临床推广应用此种心肌保护方法提供了一定的理论依据。
*本课题为广东省卫生厅资助项目
参考文献
1 Lichtenstein SV,Salerno TA, slutsky AS. Warm continuous cardioplegia is preferable to intermittent hypothermic cardioplegia for myocardial protection during cardiopulmonary bypass.J Cardiothorac Anesth,1990,4: 279～282
, http://www.100md.com
2 Lichtenstein SV,Ashe KA, Dalati HE, et al. Warm heart surgery. J Thorac Cardiovasc Surg,1991,101:269～274
3 Victor A. Retrograde continuous warm blood cardioplegia.Ann Thorac Surg,1992,53: 352～355
4 Samuel VL,Abel JG, Salerno TA. Warm heart surgery and results of operation for recent myocardial infarction.Ann Thorac Surg,1991,52: 455～458
5 田家政，吴良洪，孙耀光，等. 单纯钾停跳氧合血持续灌注不降温心脏直视手术(附160例报告). 中华胸心血管外科杂志，1997，13： 277～279
, http://www.100md.com