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心肌保护临床研究和应用进展【摘要】 心肌保护近年来的发展多注重基础研究紧密联系临床，积极转化为临床实践，心肌保护液的添加成分、减轻炎症反应的策略、缺血预调在临床方面的应用都是学者们高度关注的重要部分，能够转化到临床，成为有效的心肌保护措施。 【关键词】 心肌保护；缺血预调；炎症反应 【Abstract】 Recent years，the development of myocardial protection emphasized in what can provide tight junction between fundamental research and clinicalpay highly attention to the elements added to cardioplegia，strategy to reduce inflammatory reaction，the application of ischemic preconditioning in clinical practice，which can be translate into clinical and become efficiently strategy for myocardial protection. 【Key words】 myocardial protection；ischemic preconditioning；inflammatory reaction 尽管心肌保护已经发展了多年，但在急性心梗的治疗及心脏手术的临床应用当中，心肌保护的方法和效果有待于进一步开拓。近年来在心肌保护液的添加成分、控制全身炎症反应、缺血预调等方面有些新的观点及进展，本文就此综述如下。 1 心肌保护液的进展 受体阻滞剂的应用 受体阻滞剂能减轻缺血再灌注损伤的程度，减少氧耗，稳定细胞膜1。大剂量的受体阻滞剂会影响心肌收缩力，而超短效的选择性受体阻滞剂艾司洛尔(Esmolol)分布半衰期只有2min，它的负性收缩力副作用在灌注停止后不久便消失。临床研究显示艾司洛尔在持续性常温灌注冠脉时具有心肌保护的效果，几乎无负性肌力的副作用2。最近一项动物实验表明，在家兔氧合心肌保护液内加入大剂量的艾司洛尔诱导心脏停搏，能提供良好的心肌保护效果，能加强心肌氧的供需平衡，增加缺血区域的血流量3。艾司洛尔作为心肌保护液的添加剂有望成为心肌保护的标准化技术，当然还需要进一步的实验证实。 葡萄糖胰岛素(G-I)心肌保护液 葡萄糖胰岛素钾(G-I-K)液可以防治心肌缺血，改善缺血心肌的代谢状态，已经应用于临床。Rao等4随机分配56例冠脉搭桥(CABG)患者进入4组，停搏液里按不同浓度的葡萄糖(42mmol/L或者84mmol/L)，同时含或不含胰岛素10u/L，测定术后心肌的代谢状况及左室功能，在此试验中G-I心肌保护液被证明具有良好的心肌保护效果，42mmol/L组具有更好的代谢及左室功能的恢复。但是最近的一项在高危急诊CABG患者当中进行的G-I心肌保护液的试验却没有取得显着的心肌保护效果5，关于G-I心肌保护液仍然有待于进一步研究。 含L-精氨酸的心肌保护液 一氧化氮能够舒张血管，抑制细胞凋亡，减轻缺血再灌注损伤，其心肌保护作用早已被证实，因此NO的供体L-精氨酸受到了学者们的关注6。有一系列研究7表明，心肌保护液中加入L-精氨酸可以增加NO的释放，转而提高心肌保护的效果，更好地促进心脏功能的恢复。Wallace在一次小样本的随机化试验当中发现：从移植的大隐静脉灌注含有L-精氨酸的心肌保护液，会导致冠状动脉阻力减小，血流量增加，而且，这一组CABG患者血浆的L-瓜氨酸含量增加，提示是由于L-精氨酸生成NO增多所致，成为NO心肌保护作用的证据8。一项前瞻性的随机化试验9表明，采用富含L-精氨酸的含血心肌保护液诱导心脏停搏的CABG组患者术后肌钙蛋白T释放明显低于对照组，而TnT是心肌损伤最为敏感的标志物，其释放程度同心肌损伤的程度呈正相关，因此证明了富含L-精氨酸的含血心肌保护液的临床效果。 2 控制全身炎症反应综合征(SIRS)的策略 众所周知，心脏手术体外循环过程中血液直接接触异物表面、手术创伤，器官缺血再灌注导致白细胞与内皮细胞激活、体温变化、肠道内毒素释放等均可引发全身炎症反应综合征(SIRS)，炎性细胞因子、补体、中性粒细胞相继被激活，造成术后心功能受损，全身重要器官功能不良，严重影响患者的恢复10。因此控制全身炎症反应有利于心肌保护。 类固醇类药物 Giomarelli等11进行了一项类固醇类药物干预试验，20例体外循环CABG患者分为两组，试验组术前静脉注射1g甲基强的松龙，体外循环后静脉注射125mg，进入ICU后每隔6h注射125mg，共4次，对照组静脉注射生理盐水。结果表明甲基强的松龙可降低体外循环期间的补体激活，增强血管灌注血流、稳定细胞内溶酶体膜、防止细胞分解死亡、减少炎性细胞因子如白介素6、白介素8(IL-8)的释放，提高白介素10(IL-10)的水平，在抑制体外循环炎症反应的同时也能减轻心肌及肺脏的缺血再灌注损伤。 多培沙明(Dopexamine) 对心脏收缩力及血管扩张均有影响，它作用于心肌2受体和外周多培沙明受体，能扩张肾脏及其他内脏血管的微循环和对肠道黏膜屏障产生保护作用，可减轻体外循环缺血再灌注引起的内毒素及炎症反应12。 H2(组胺)受体拮抗剂 组胺由人体肥大细胞合成，是急性炎症反应中的一种重要介质，它通过与细胞H受体结合发挥其效应。心脏手术中鱼精蛋白肝素复合物可导致变态反应，其机制之一就是组胺的释放，这也就是H2受体拮抗剂的潜在抗炎机制。体外循环过程中应用西咪替丁可减轻鱼精蛋白引起的血流动力学不稳定状态，还可降低血浆IL-8水平和减少中性粒细胞弹性蛋白酶的释放13。 血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI) 不仅通过降低血管紧张素的血浆浓度和利尿作用来降低血压，降低心肌梗死和心血管病死亡危险，而且也有着直接的抗感染作用，可以使体外循环心脏术后的IL-6水平降低。而IL-6是一种炎性因子，同术后心肌损伤有着密切关系，它的降低提示着全身炎症反应的减轻14。 乌斯他丁蛋白酶抑制剂 能有效抑制中性粒细胞激活的产物中性粒细胞蛋白酶，而且间接抑制补体C3a和炎性因子IL-8的产生，由于大量的中性粒细胞蛋白酶会降低体外循环后肺脏气体交换的功能，故乌斯他丁有降低再灌注后肺损伤的作用15。 抑肽酶 抑肽酶是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，能减少CPB中失血和输血用量，抑制激肽释放酶和纤溶酶，抑制补体C5a、中性粒细胞整合素的表达和选择素的脱落，降低炎性因子IL-8的水平和弹性蛋白酶的活性，还能够抑制中性粒细胞在肺内的聚集，促进术后肺功能的恢复，临床上表现为毛细血管渗漏减少，周围血管阻力和血压稳定，缺血后心肺功能改善16。 免疫药物 肿瘤坏死因子具有加重心肌缺血再灌注损伤的作用，应用肿瘤坏死因子抗体也可以减少与之有关的系统炎症反应，从而减轻心肌损伤17。在一项关于补体抑制剂治疗的临床研究中，Fitch在体外循环前用人工重组的C5单链抗体经由静脉给药，显着减轻了术后的炎性反应及心肌损伤18。 肝素涂层体外循环管道(heparin-coated circuits，HCC) HCC能够对抗全身炎症反应，起到一定的心肌保护作用。抗炎机制有：(1)肝素涂层改变了体外循环管道的表面，使补体片段C3b不易与管道表面结合，导致H因子和因子对C3b的裂解增加，从而抑制补体激活的替代途径。(2)补体激活的一些成分被吸附在HCC表面，降低了补体的激活；(3)HCC应用后肝素用量明显降低，肝素-鱼精蛋白复合物水平相应降低，从而使激活的补体降低。(4)应用HCC能明显抑制促炎性细胞因子IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子(TNF-)等释放，增加抗炎因子IL-10的水平，降低中性粒细胞与心肌细胞及内皮细胞之间的黏附，降低炎症反应19。 白细胞滤器 可在一定程度上消除因白细胞过度聚集引发的一系列病理过程，从而减轻在此基础上的炎症反应的过度激活，白细胞滤器在缺血再灌注的早期应用能提供良好的心肌保护，促进心肌细胞的功能恢复及减轻内皮细胞的损害20，在慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者经历体外循环心脏手术时的应用能够提供更好的氧合指数，缩短入住ICU时间21。 超滤 指应用对流的原理将血浆中的水分和低分子物质滤出的过程，因为体外循环在儿科病例中造成的血液稀释最明显，所以超滤可能对小儿心脏手术效果最显着，这项技术的应用与术中术后血流动力学的稳定和节段性心肌功能的提高明显相关22。 自体肺作为氧合器 Drew-Anderson技术是以病人自体肺组织为氧合器建立体外循环，这样就可以完全避免使用人工氧合器，其操作方法为：经右心房和肺动脉插管建立右心转流，经左心房和主动脉插管建立左心转流，形成双泵灌注。该技术可以明显抑制炎性因子的产生，对肺功能起到保护作用，同时也起到良好的心肌保护作用，减轻了炎性损伤对心功能的影响。目前此技术已经被用于冠状动脉搭桥术中，有着广阔的应用前景23。 3 Na+-H+交换抑制剂 研究表明，Na+-H+交换抑制剂在调制细胞内Na+、Ca2+、pH值、渗透压、防治缺血再灌注损伤方面起着关键作用24。缺血再灌注时H+堆积，与Na+交换增加，在能量不足的情况下细胞内Na+的清除不能完全依靠钠钾泵，还通过Na+Ca2+交换，从而导致细胞内Ca2+超载，加重心肌损伤，采用Na+-H+交换抑制剂如HOE-642、二甲基阿米洛利(DMA)可以抑制Ca2+超载，减轻细胞水肿，抑制心肌细胞凋亡，减轻心肌损伤的程度，加快心脏功能恢复及再灌注后离子动态平衡的恢复25。Theroux26等在有关Na+-H+交换抑制剂的一次大宗研究中入选了11590个不稳定心绞痛或者无ST段抬高的心梗患者以及高危心血管外科手术的患者，随机化给予安慰剂或者3种不同剂量的Na+-H+交换抑制剂HOE-642，虽然试验结果在死亡率、心肌损伤程度方面用药组与安慰剂组相比并无明显优势，但是数据分析表明大剂量HOE-642组的CABG患者术后有着显着降低的致残率。这些初步临床试验结果是令人鼓舞的，有必要对与此有关的临床研究方面进行深入的探讨研究，为Na+-H+交换抑制剂的进一步临床应用奠定基础。 4 心肌缺血预调(ischemic preconditioning，IP) 阻断血流的IP 缺血预调是强有力的心肌保护方式，是内源性的对心肌缺血的预适应过程，其保护作用可分为两个时相，即早期和延迟时相，早期时相可以从几分钟到23h不等，延迟时相一般在预调后1224h27。Kallner等研究28证明，CABG时阻断冠状动脉左前降支23min，复灌45min，可以对心脏产生心肌保护。其机制与降钙素基因相关肽的释放有关，从而在人体上证实了局部心肌IP可以对全心缺血再灌注损伤产生心肌保护作用，有利于CABG患者术后心室功能的恢复。 药物IP 经典的缺血预调在临床应用当中需要暂时阻断血流，只适合于心外科病人，不适用于心内科病人，为了弥补上述不足，人们更加着眼于药物诱导缺血预调的方法。 腺苷IP Wei等29将30例CABG患者随机分为试验组及对照组，在试验组患者体外循环开始前经由Swan-Ganz导管连接上腔静脉管口按650g/kg的剂量，100g速度注射腺苷，而后开始体外循环，对照组不用药，结果显示，应用腺苷进行缺血预调后CK-MB的释放减少，心脏指数上升，有利于心肌功能恢复；但Belhomme在一项随机化的研究30中采用腺苷预调CABG患者，发现肌钙蛋白I释放的峰值组间差异无显着性，而ecto-5核苷酸酶在预调组显着升高，提示腺苷可以激活蛋白激酶C的预调通路，但难以获得令人满意的心肌保护效果，而且腺苷激动剂还可能引起低血压、心脏骤停、肾血管收缩，对疼痛敏感等不良反应。但是在有关急性心肌梗死(AMI)的临床研究中，腺苷的心肌保护效果是令人鼓舞的31，32，AMI患者由静脉给予腺苷预调后行再灌注治疗(溶栓或者PTCA)，可以减轻前壁心梗的程度。在腺苷的二期临床试验31当中，腺苷组AMI发生率、6个月后死亡率及心衰事件的发生率均降低，虽然和对照组相比没有显着的统计学意义，据分析可能与有些患者心肌没有得到充分的再灌注有关。 麻醉药物IP 近来的研究证实，挥发性麻醉药物包括七氟烷、异氟烷也能提供心肌保护作用33，34，这种保护作用定义为麻醉药诱导的预调，类似于缺血预调，但机制尚未阐明，可能和ATP敏感的钾离子通道有关。De Hert33认为采用七氟烷麻醉同采用异丙酚麻醉的CABG患者相比较，前者心肌酶释放减少，术后心脏功能恢复提高。这些临床的初步证据提示麻醉药诱导的预调对人体心肌的保护作用，尽管有待大宗临床研究验证，但的确为临床预防心肌缺血提供了新的方向。 IP信号转导机制 Karck35在离体兔心上评价D-Ala2-D-Leu5脑啡肽(DADLE)(阿片受体激动剂)预调的心肌保护效果，显示阿片受体激活后的保护效果等同于经典的缺血预调，对于缺血后心功能的恢复有益处，而且此效果可被纳洛酮所逆转，充分提示了缺血预调有着阿片类受体的调制。线粒体的ATP敏感的钾离子通道也参与了缺血预调的信号转导，但是对于钾离子通道开放剂的效果仍然众说纷纭，各执一词，有的研究36提示，其功效与线粒体内Ca2+显着减少及膜电压变化有关，而另外的研究37报道则表明几乎没有膜电压的变化，也没有Ca2+及生物能学的变化。Loubani等38认为线粒体ATP敏感的钾离子通道并不是缺血预调所致心肌保护的最终效应器，而p38分裂素激活的蛋白激酶可能是缺血预调信号转导途径的一个重要角色，然而，目前多数研究认为，如果对其阻断，则会减轻缺血预调的心肌保护作用，并且认为其在调节反应性氧化产物(ROS)，促进氧化磷酸化及Ca2+的稳态方面有着重要作用，单纯的应用某种钾通道阻滞剂或开放剂进行研究得出某种论断的方法对于结果的解释通常缺乏说服力，仍有待于进一步深入研究39。 IP同细胞凋亡 Zhao等研究40表明，IP可上调Bcl-2和下调p53基因的表达，改变抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白的平衡，抑制心肌细胞的凋亡而发挥保护作用。然而Wu等41研究结果表明，IP的心肌保护效果同心肌细胞的凋亡并没有关系，最近Okubo等42证明，IP效应可以减少心肌细胞凋亡，而且认为D阿片受体(delta-opioid receptor，DOR)起着IP信号传导的重要作用，看来IP在心肌细胞凋亡方面是有一定效果，但和不同IP的方式、作用机制、实验方法等密切相关，目前尚未完全明了，有关IP同凋亡的研究仍有待于进一步深入。 IP结语 IP调动内源性保护机制，通过各种信号转导途径，进而触发信号分子事件的连锁反应，激活转录因子，介导保护性蛋白的基因表达从而降低细胞的氧化应激和炎症反应，提高心肌细胞自身对缺血、缺氧的耐受能力，为心肌保护提供了一个新的途径。随着对IP机制研究不断地深入及临床实施IP方法的不断改进，IP在心肌保护方面的效应将会更加明显。【参考文献】 1 Khandoudi N，Percevault-Albadine J，Brileffects of carvedilol and metoprolol on cardiac ischemia-reperfusionCardiovasc Pharmacol，1998，32(3)：443-451. 2 Kuhn-Regnier F，Natour E，Dhein S，etversus Buckberg blood cardioplegia in coronary bypassJ Cardiothorac Surg，1999，15(1)：67-74. 3 Bessho R，Chambersprotection with oxygenated esmolol cardioplegia during prolonged normothermi c ischemia in theThorac Cardiovasc Surg，2002，124(2)：340-351. 4 Rao V，Borger MA，Weisel RD，etcardioplegia for elective coronary bypassThorac Cardiovasc Surg，2000，119 (6)：1176-1184. 5 Rao V，Christakis GT，Weisel RD，etInsulin Cardioplegia Trial：myocardial protection for urgent coronary artery bypassThorac Cardiovasc Surg，2002，123(5)：928-935. 6 Engelman DT，Watanabe M，Maulik N，etreduces endothelial inflammation and myocardial stunning during ischemia/ Thorac Surg，1995，60(5)：1275-1281. 7 Mizuno A，Baretti R，Buckberg GD，etstunning and myocyte recovery after reperfusion of jeopardized muscle：a role of L-arginine bloodThorac Cardiovasc Surg，1997，113(2)：379-389. 8 Wallace AW，Ratcliffe MB，Galindez D，etinfusion dilates coronary vasculature in patients undergoing coronary artery bypass ，1999，90(6)：1577-1586. 9 Carrier M，Pellerin M，Perrault LP，etarrest with L-arginine improves myocardial protection：results of a prospective randomized clinicalThorac Surg，2002，73(3)：837-842. 10 Asimakopoulosof the systemic inflammatory ，1999，14(4)：269-277. 11 Giomarelli P，Sabino S，Borrelli E，etand lung injury after cardiopulmonary bypass：role of interleukin (IL)- Thorac Surg，2003，76(1)：117-123. 12 Bach F，Grundmann U，Bauer M，etof the inflammatory response to cardiopulmonary bypass by dopexamine and epiduralAnaesthesiol Scand，2002，46(10)：1227-1235. 13 Tayama E，Hayashida N，Fukunaga S，etcimetidine reduces proinflammatory reaction after cardiac surgery with cardiopulmonaryThorac Surg，2001，72(6)：1945-1949. 14 Brull DJ，Sanders J，Rumley A，etof angiotensin converting enzyme inhibition on post-coronary artery bypass interleukin 6 ，2002，87(3)：252-255. 15 徐康清，孙培吾，黄文起，等.乌司他丁对体外循环心脏手术后肺功能的影响.中华心血管外科杂志，2004，20(1)：7-9. 16 Mojcik CF，Levyand the systemic inflammatory response after cardiopulmonaryThorac Surg，2001，71(2)：745-754. 17 Li D，Zhao L，Liu M，etof tumor necrosis factor alpha in plasma and the cardioprotective effect of a monoclonal antibody to tumor necrosis factor alpha in acute myocardialHeart J，1999，137(6)：1145-1152. 18 Fitch JC，Rollins S，Matis L，etand biological efficacy of a recombinant，humanized，single-chain antibody C5 complement inhibitor in patients undergoing coronary artery bypass graft surgery with cardiopulmonary ，1999，100 (25)：2499-2506. 19 Grossi EA，Kallenbach K，Chau S，etof heparin bonding on pediatric cardiopulmonary bypass： a prospective randomizedThorac Surg，2000，70(1)：191-196. 20 Palatianos GM，Balentine G，Papadakis EG，etdepletion reduces myocardial reperfusionThorac Surg，2004，77(3)：956-961. 21 Karaiskos TE，Palatianos GM，Triantafillou CD，eteffectiveness of Leukocyte filtration during cardiopulmonary bypass in patients with chronic obstructive pulmonaryThorac Surg，2004，78(4)：1339-1344. 22 Yndaard S，Andersen LW，Andersen C，eteffect of modified ultrafiltrution on the amount of circulating endotoxins in children undergoing cardiopulmonarycardiothorac Vasc Anesth，2000，14(4)：399-401. 23 Richter JA，Meisner H，Tassani P，ettechnique attenuates systemic inflammatory response syndrome and improve s respiratory function after coronary artery bypassThorac Surg，2000，69(1)：77-83. 24 Yellon DM，Baxterexchange in myocardial reperfusion ，2000，356(9229)：522-523. 25 Goldberg SP，Digerness SB，Skinner JL，etpreconditioning and Na+/H+ exchange inhibition improve reperfusion ionThorac Surg，2002，73(2)：569-574. 26 Theroux P，Chaitman BR，Danchin N，etof the sodium-hydrogen exchanger with cariporide to prevent myocardial infarction in high-risk ischemicresults of the GUARDIAN trial，Guard during ischemia against necrosis (GUARDIAN) ，2000，102(25)：3032-3038. 27 BolliLate Phase ofRes，2000，87(11)：972-983. 28 Kallner G，Owall A，Franco-Cereced A，etoutflow CGRP in relation to rnetabollc stress during coronary artery bypass grafting without cardiopulmonaryThorac Cardlovasc Surg，1999，117(3)：447-453. 29 Wei M，Kuukasjarvi P，Laurikka J，eteffect of adenosine pre-treatment in coronary artery bypass ，2001，120(3)：860-865. 30 Belhomme D，Peynet J，Florens E，etadenosine preconditioning truly cardioprotective in coronary artery bypass surgery? Ann Thorac Surg，2000，70(2)：590-594. 31 Ross A，Gibbons R，Kloner RA，etmyocardial infarction study with adenosine (AMISTAD II).J Am Coll Cardiol，2002，39(2 Suppl)：338-340. 32 Marzilli M，Orsini E，Marraccini P，eteffects of intracoronary adenosine as an adjunct to primary angioplasty in acute myocardial ，2000，101 (18)：2154-2159. 33 De Hert SG，Cromheecke S，Ten Broecke PW，etbut not propofol preserves myocardial function in coronary surgery ，2002，97(1)：42-49. 34 Toller WG，Kersten JR，Gross ER，etpreconditions myocardium against infarction via activation of inhibitory guanine nucleotide binding ，2000，92(5)：1400-1407. 35 Karck M，Tanaka S，Bolling SF，etprotection by ischemic preconditioning and -opioid receptor activation in the isolated working ratThorac Cardiovasc Surg，2001，122(5)：986-992. 36 Liu Y，Sato T，Seharaseyon J，et ATP-dependent potassiumcandidate effectors of ischemicNY Acad Sci，1999，874：27-37. 37 Kowaltowski AJ，Seetharaman S，Paucek P，etconsequences of opening the ATP-sensitive K+ channel of heartJ Physiol Heart Circ Physiol，2001，280(2)：649-657. 38 Loubani M，Galinanesand ischemic preconditioning of the human myocardium：mito KATP channels are upstream and p38MAPK is downstream ofPhysiol，2002，2(1)：10-23. 39 ORourkefor mitochondrial K+ channels and their role inRes，2004，94(4)：420-432. 40 Zhao ZQ，Vinten-Johansenapoptosis and ischemicCardio Res，2002，55(3)：438-455. 41 Wu ZK，Laurikka J，Saraste A，etapoptosis and ischemic preconditioning in open heartThorac Surg，2003，76(2)：528-534. 42 Okubo S，Tanabe Y，Takeda K，etpreconditioning and morphine attenuate myocardial apoptosis and infarction after ischemia-reperfusion in rabbits：role of delta-opioidJ Physiol Heart Circ Physiol，2004，287(4)：1786-1791.