CPB期間血氧分壓在60和170 mmHg的心內(nèi)直視手術(shù)患者心肝腎損傷、炎癥、氧化應(yīng)激指標(biāo)觀察

柳磊，李召彬，李濱，徐貫杰，王園園，宋萬軍

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院，石家莊 050051)

CPB期間血氧分壓在60和170 mmHg的心內(nèi)直視手術(shù)患者心肝腎損傷、炎癥、氧化應(yīng)激指標(biāo)觀察

柳磊，李召彬，李濱，徐貫杰，王園園，宋萬軍

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院，石家莊 050051)

目的 比較體外循環(huán)(CPB)期間血氧分壓控制在60、170 mmHg的心內(nèi)直視手術(shù)患者心肝腎損傷指標(biāo)、炎癥因子、氧化應(yīng)激指標(biāo)變化。方法 80例擇期行心內(nèi)直視手術(shù)患者隨機(jī)分為低氧組和高氧組各40例，低氧組、高氧組在CPB期間血氧分壓分別控制在60、170 mmHg。分別于術(shù)前及開主動脈后30 min、2 h、6 h、24 h(T0～T4)抽取患者靜脈血，采用全自動生化分析儀檢測血清谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、堿性磷酸酶(ALP)、肌酐(Cr)、尿素氮(UN)、尿酸(UA)，ELISA法檢測血清心肌肌鈣蛋白(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)，采用試劑盒檢測血清活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)。結(jié)果 與同組T0時點(diǎn)比較，兩組T1～T4時點(diǎn)cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平升高(P均<0.05)；與高氧組比較，低氧組T2～T4時點(diǎn)cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平降低(P均<0.05)。與同組T0時點(diǎn)比較，兩組T1～T4時點(diǎn)CRP、TNF-α、IL-6水平升高(P均<0.05)；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點(diǎn)CRP、TNF-α、IL-6水平降低(P均<0.05)。與同組T0時點(diǎn)比較，兩組T1～T4時點(diǎn)ROS、MDA水平升高(P均<0.05)；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點(diǎn)ROS、MDA水平降低(P均<0.05)。結(jié)論 相對于高血氧分壓，心內(nèi)直視手術(shù)患者CPB期間采用低血氧分壓能夠顯著降低由CPB引發(fā)的心肝腎損傷、炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激。

體外循環(huán)；血氧分壓；心內(nèi)直視手術(shù)；心肝腎損傷；炎癥因子；氧化應(yīng)激

體外循環(huán)(CPB)是利用一系列特殊人工裝置將回信靜脈血引流到體外，經(jīng)過人工進(jìn)行溫度調(diào)解、氣體交換和過濾等處理后，輸回體內(nèi)動脈系統(tǒng)的生命支持技術(shù)[1]。CPB的目的是在實(shí)施心中直視手術(shù)時，維持全身組織器官的血液供應(yīng)[2]。隨著臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展，CPB應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，在心、肝、腎、肺等大血管手術(shù)中獲得應(yīng)用。CPB技術(shù)大大降低了心臟病患者病死率，改善了患者的生活質(zhì)量[3]。CPB過程中充足的氧合是患者生命安全的保證，但是過高的血氧分壓可啟動體內(nèi)的再氧合損傷，而再氧合損傷可能誘發(fā)機(jī)體內(nèi)心肝腎損傷、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激[4～6]。本研究通過觀察CPB期間不同血氧分壓控制對心內(nèi)直視手術(shù)患者心肝腎損傷指標(biāo)、炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)的影響，旨在為臨床上應(yīng)用CPB行心內(nèi)直視手術(shù)期間血氧分壓的選擇提供理論基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2014年12月～2016年12月河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院收治的擇期行心臟病心內(nèi)直視手術(shù)患者80例。納入標(biāo)準(zhǔn)[7]：①符合心臟病診斷標(biāo)準(zhǔn)且為ASA Ⅱ～Ⅲ級；②術(shù)前肝功能正常；③無長期明顯肝功能損害藥物服用史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前肝功能異常；②各種急性肝炎以及慢性乙型肝炎活動期的患者；③合并糖尿病、高血壓、腫瘤等疾病的心臟病患者；④治療過程中使用有明確肝功能損害的藥物者。經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)及患者家屬簽字同意。所有患者隨機(jī)分為兩組各40例。低氧組男24例，女16例；年齡(47.53±17.67)歲；體質(zhì)量(61.33±5.31)kg。高氧組男23例，女17例；年齡(46.71±18.41)歲；體質(zhì)量(59.18±5.61)kg。

1.2 CPB及血氧分壓控制 采用靜吸復(fù)合氣管插管麻醉，連接CPB管路，肝素化后采用體外循環(huán)機(jī)建立CPB。CPB過程兩組均保持灌注流量(Q)2.2～2.4 L/(min·m2)，維持MAP 50～80 mmHg，CVP<0 cmH20，血流降溫使鼻咽溫在32～35 ℃，保持降溫速度0.5～1 ℃/min，穩(wěn)態(tài)管理血?dú)?，動脈血pH值維持在7.35～7.45。低氧組在CPB轉(zhuǎn)流中控制血氧分壓在60 mmHg左右，高氧組在CPB轉(zhuǎn)流中控制血氧分壓在170 mmHg左右。

1.3 血清心肝腎損傷指標(biāo)、炎癥因子及氧化應(yīng)激指標(biāo)檢測 分別于手術(shù)前(T0)及開主動脈后30 min(T1)、2 h(T2)、6 h(T3)、24 h(T4)抽取患者頸內(nèi)靜脈置管中的血漿，離心取血清。采用全自動生化分析儀檢測血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、堿性磷酸酶(ALP)、肌酐(Cr)、尿素氮(UN)、尿酸(UA)；采用ELISA法檢測血清心肌肌鈣蛋白(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)；采用試劑盒檢測血清活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)。

2 結(jié)果

2.1 兩組不同時點(diǎn)血清心肌損傷指標(biāo)比較 結(jié)果見表1。

表1 兩組不同時點(diǎn)血清心肌損傷指標(biāo)比較

注：與同組T0時點(diǎn)比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

2.2 兩組不同時點(diǎn)血清肝功能損傷指標(biāo)比較 結(jié)果見表2。

2.3 兩組不同時點(diǎn)血清腎功能損傷指標(biāo)比較 結(jié)果見表3。

表2 兩組不同時點(diǎn)血清肝功能損傷指標(biāo)比較

注：與同組T0時點(diǎn)比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

表3 兩組不同時點(diǎn)血清腎功能損傷指標(biāo)比較

注：與同組T0時點(diǎn)比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

2.4 兩組不同時點(diǎn)血清炎癥因子水平比較 結(jié)果見表4。

表4 兩組不同時點(diǎn)血清炎癥因子水平比較

注：與同組T0時點(diǎn)比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

2.5 兩組不同時點(diǎn)血清氧化應(yīng)激指標(biāo)比較 結(jié)果見表5。

3 討論

CPB技術(shù)在心臟手術(shù)中廣泛應(yīng)用，展現(xiàn)出較高的應(yīng)用前景，但CPB會暫時阻斷心臟冠狀動脈循環(huán)、稀釋血液，導(dǎo)致紅細(xì)胞壓積下降，降低血液溫度，引起細(xì)胞腫脹及血管擴(kuò)張，缺血再灌注，抑制血管分泌血管緊張素、腎素、醛固酮等物質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致患者心、肝、腎等損傷，重者可引發(fā)心肝腎衰竭而危及生命安全[8～11]。

表5 兩組不同時點(diǎn)血清氧化應(yīng)激指標(biāo)比較

注：與同組T0時點(diǎn)比較，*P<0.05；與高氧組比較，△P<0.05。

血清學(xué)有多種指標(biāo)能夠反映器官功能，其中CK-MB、cTnI是反映心臟功能的常用指標(biāo)，血清cTnI水平與心肌缺血損傷的程度呈正相關(guān)；AST、ALT、ALP是臨床上常用的反映肝功能的血清學(xué)指標(biāo)，其水平能夠反映肝細(xì)胞的完整性；Cr、UN、UA是臨床常用的反映腎功能的血清學(xué)指標(biāo)，其中Cr是肌酸的代謝產(chǎn)物，UN是蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物，血清Cr、UN水平則反映腎小球的濾過功能，血清UA水平反映腎小管損傷程度[12～15]。本研究顯示，與同組T0時點(diǎn)比較，兩組T1～T4時點(diǎn)cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平升高；與高氧組比較，低氧組T2～T4時點(diǎn)cTnI、CK-MB、AST、ALT、ALP、Cr、UN、UA水平降低。上述結(jié)果表明，在心內(nèi)直視手術(shù)上，CPB能夠顯著引發(fā)患者的心肝腎功能損傷，但低血氧分壓較高血氧分壓能夠顯著降低由CPB引發(fā)的心肝腎損傷。

CPB過程誘發(fā)這些功能損傷的因素有多種，如心肌缺氧、血液與人工物質(zhì)的表面接觸、手術(shù)本身創(chuàng)傷、再灌注損傷、高氧血癥等[16,17]，其中由于高血氧分壓引發(fā)的高氧血是誘發(fā)機(jī)體器官損傷的主要因素。一方面，高氧血能夠激活機(jī)體中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞，使其釋放炎癥細(xì)胞因子，進(jìn)而引發(fā)全身性炎癥反應(yīng)綜合征，其中炎癥因子如CRP、IL-6、TNF-α是參與炎癥反應(yīng)的重要因子，其血清水平在CPB后顯著升高。CRP是機(jī)體受到微生物入侵或組織損傷等炎癥性刺激時肝細(xì)胞合成的急性相蛋白，其在炎癥開始數(shù)小時就升高，是反映機(jī)體炎癥反應(yīng)的重要因子；IL-6能夠作用于機(jī)體多種炎癥細(xì)胞，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，是反映炎癥反應(yīng)強(qiáng)弱的最主要細(xì)胞因子；TNF-α也是重要的促炎因子，當(dāng)機(jī)體發(fā)生炎癥反應(yīng)時，其水平顯著升高，且CPB后其升高速度比其他炎癥因子更快[18～20]。另一方面，高氧血由于氧氣水平較高導(dǎo)致高氧自由基，高氧自由基能夠引發(fā)缺血再灌注損傷；此外，氧自由基能夠進(jìn)一步血管內(nèi)皮細(xì)胞等釋放NO等氧化物質(zhì)，引發(fā)機(jī)體的氧化應(yīng)激。ROS、MDA水平是反映氧化應(yīng)激水平的關(guān)鍵指標(biāo)，研究[21,22]表明CPB后患者體內(nèi)ROS、MDA水平升高。本研究顯示，與同組T0時點(diǎn)比較，兩組T1～T4時點(diǎn)CRP、TNF-α、IL-6水平升高；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點(diǎn)CRP、TNF-α、IL-6水平降低。與同組T0時點(diǎn)比較，兩組T1～T4時點(diǎn)ROS、MDA水平升高；與高氧組比較，低氧組T1～T4時點(diǎn)ROS、MDA水平降低。上述結(jié)果提示，在心內(nèi)直視手術(shù)上，CPB能夠顯著引發(fā)患者的氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)，但低血氧分壓較高血氧分壓能夠顯著降低由CPB引發(fā)的氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)。

總之，CPB能夠引發(fā)機(jī)體心肝腎損傷、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激，但低血氧分壓較高血氧分壓能夠顯著降低CPB引發(fā)的心肝腎損傷、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激。

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Observation of parameters of organ damage, inflammation, and oxidative stress in patients undergoing open-heart surgery during cardiopulmonary bypass with oxygen tension controlled at 60 and 170 mmHg

LIULei,LIZhaobin,LIBin,XUGuanjie,WANGYuanyuan,SONGWanjun

(TheThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050051,China)

Objective To compare the parameter changes of organ damage, inflammation, and oxidative stress in patients undergoing open-heart surgery during cardiopulmonary bypass with oxygen tension controlled at 60 and 170 mmHg. Methods Eighty patients undergoing open-heart surgery were randomly divided into the low oxygen tension group and high oxygen tension group with 40 patients in each. The oxygen tension in the low oxygen tension group and high oxygen tension group was 60 mmHg and 170 mmHg, respectively. The plasma was collected before surgery and at 30 min, 2 h, 6 h, 24 h after aortic declamping (T0-T4). The levels of glutamic-pyruvic transaminase (ALT), glutamic oxalacetic transaminase (AST), alkaline phosphatase (ALP), creatinine (Cr), urea nitrogen (UN), uric acid (UA) in the plasma were measured by fully automatic biochemical analyser; the levels of cardiac troponin (cTnI), creatine kinase isoenzyme (CK-MB), C-reactive protein (CRP), interleukin 6 (IL-6), tumor necrosis factor-α (TNF-α) in the plasma were measured by ELISA; reactive oxygen (ROS), malonaldehyde (MDA) in the plasma were measured by kits.Results The levels of cTnI, CK-MB, ALT, AST, ALP, Cr, UN, and UA in the plasma of both groups increased significantly at T1-T4as compared with those of the same group at T0(allP<0.05); compared with the high oxygen tension group, the levels of cTnI, CK-MB, AST, ALT, ALP, Cr, UN, and UA in the low oxygen tension group at T2-T4decreased significantly (allP<0.05). The levels of CRP, TNF-α and IL-6 increased significantly at T1-T4as compared with those of the same group at T0(allP<0.05); compared with the high oxygen tension group, the levels of CRP, TNF-α and IL-6 in the low oxygen tension group at T1-T4decreased significantly (allP<0.05). The levels of ROS and MDA in both groups at T1-T4increased significantly as compared with those of the same group at T0(allP<0.05); compared with the high oxygen tension group, the levels of ROS and MDA in the low oxygen tension group at T1-T4decreased significantly (allP<0.05). Conclusion Compared with the high oxygen tension, using low oxygen tension during CPB in open-heart surgery can reduce CPB-induced organ damage, inflammation, and oxidative stress significantly.

cardiopulmonary bypass; oxygen tension; open-heart surgery; Heart, liver and kidney damage; inflammation; oxidative stress

河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點(diǎn)課題(20150731)。

柳磊(1981-)，男，副主任醫(yī)師，博士，主要研究方向?yàn)樾难芡饪苹A(chǔ)與臨床。E-mail: keu2239@163.com

李召彬(1984-)，男，碩士，主要研究方向?yàn)樾难芡饪苹A(chǔ)與臨床。E-mail: 1059988676@qq.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.31.006

R54

A

1002-266X(2017)31-0021-04

2017-03-28)