彭朝陽 馮 旭 謝曉勇 黃柳柳 畢笑寒 楊勝壯

(廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心胸外科，南寧市 530021)

小兒非紫紺型先心病心臟停跳與非停跳體外循環(huán)下圍手術期的能量代謝研究▲

彭朝陽 馮 旭*謝曉勇 黃柳柳 畢笑寒 楊勝壯

(廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心胸外科，南寧市 530021)

目的研究先心病心臟停跳與非停跳體外循環(huán)下圍手術期的能量代謝變化。方法符合研究標準的患者36例，隨機分為實驗組(心臟非停跳下)、對照組(心臟停跳組下)各18例，采取圍手術期8個時間點(T1～T8)少量血液，依次離心獲得血漿，應用NMR代謝組學分析及數(shù)據(jù)處理獲取血漿相關代謝物指標，如ATP濃度、肌酸濃度、乳酸濃度。結果血漿ATP濃度、肌酸濃度、乳酸濃度在圍手術期呈現(xiàn)一定時間內規(guī)律變化，二組數(shù)據(jù)比較，T4～T7時間點兩組ATP濃度和肌酸濃度差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；T4～T8時間點兩組乳酸濃度差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。結論兩組患者ATP濃度、肌酸濃度、乳酸濃度在體外循環(huán)(CPB)過程中的機體組織代謝呈現(xiàn)出一定規(guī)律性改變，而實驗組與對照組相關數(shù)據(jù)比較，存在顯著差異性，表明在CPB手術過程中，心臟非停跳狀態(tài)可以較好地保持機體能量代謝平衡狀態(tài)。

心臟停跳或非停跳下；體外循環(huán)(CPB)；能量代謝；ATP；肌酸；乳酸

先心病為常見先天性畸形中的一類，發(fā)病率約占20%～30%，手術治療為目前最為有效的措施，特別是心內直視下手術。因此，需要更深層次地了解圍手術期機體各方面影響因素。本研究通過心臟停跳與心臟非停跳下兩種不同的非生理性狀態(tài)下了解ATP、肌酸、乳酸變化，進一步探討兩組患者在不同狀態(tài)下對機體能量代謝的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 研究對象為2010年至2012年在廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院住院的患兒共計36例，隨機分為實驗組和對照組，術前經詳細詢問病史，完善胸片、心電圖、超聲心動圖，必要時行心臟CT或心導管等檢查，明確診斷先心病，EF值>50%，心功能Ⅰ～Ⅱ級。排除紫紺型先心病、血糖異常、血脂異常、甲狀腺功能異常、家族遺傳性組織代謝病、全身結締組織疾病等影響因素。兩組患兒基本情況見表1。

表1 兩組患兒術前一般資料情況

1.2 實驗方法 分別在下列8個時間點采集靜脈血4 mL：手術前動脈穿刺成功后(T1)、麻醉誘導成功后(T2)、CPB降溫至32℃～33℃(T3)、CPB結束時(T4)、CPB結束后3 h(T5)、24 h(T6)及48 h(T7)、72 h(T8)，其中CPB前、CPB結束后3 h、24 h、48 h及72 h各時間點每1 mL血樣標本中加入肝素10U，其他時間點不額外添加肝素，4℃離心(4 000 r/min，10 min)，取上層血漿分裝3份，-80℃凍存供檢測血漿代謝物濃度。

1.3 血漿ATP濃度檢測 使用高效液相色譜-紫外線檢測法[1，2](high performance liquid chromatography-ultraviolet，HPLC-UV)測定血漿中三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)含量。

1.4 血漿肌酸濃度、乳酸濃度檢測 通過核磁共振譜采集1HNMR譜[4]、NMR譜處理與PCA模式識別分析[2，3]，利用VNMR 6.1C軟件分析指標及積分值，進一步使用SIMCA-P 10.5軟件(Umetrics AB，Umea，Sweden)將歸一化的1HNMR積分值進行模式識別分析，進一步獲取血漿肌酸、乳酸的定性和定量值。

1.5 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差(x±s)表示，統(tǒng)計檢驗使用方差分析和t檢驗，計數(shù)資料使用χ2檢驗，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 血漿ATP濃度 兩組血漿代謝數(shù)據(jù)中ATP濃度圍手術期T3時間點開始慢慢減小，對照組直至T7尚未恢復到T1水平(P<0.05)，而實驗組圍手術期T3～T6較T1減少(P<0.05)，T7已恢復到T1水平(P>0.05)。兩組數(shù)據(jù)比較，T4～T7時間點二組ATP濃度差異有統(tǒng)計學意義，實驗組ATP濃度在T4～T7時高于對照組(P<0.05)。見表2。

表2 兩組血漿ATP濃度變化 (μmol/L，x±s)

2.2 血漿肌酸濃度 兩組肌酸濃度圍手術期T3時間點逐漸升高，對照組直至T7尚未恢復到T1水平(P<0.05)，而實驗組圍手術期T3～T6較T1增多(P<0.05)，T7已基本恢復到T1水平(P>0.05)。兩組數(shù)據(jù)比較，T3～T7時間點兩組肌酸濃度差異有統(tǒng)計學意義，實驗組肌酸濃度在T4～T7時低于對照組(P<0.05)。見表3。

表3 兩組血漿肌酸濃度變化 (μmol/L，x±s)

2.3 血漿乳酸濃度 兩組乳酸濃度圍手術期T3時間點逐漸升高，對照組直至T8尚未恢復到T1水平(P<0.05)，而實驗組圍手術期T3～T6較T1增多(P<0.05)，T8已基本恢復到T1水平(P>0.05)。兩組數(shù)據(jù)比較，T3～T8時間點兩組乳酸濃度差異有統(tǒng)計學意義，實驗組乳酸濃度在T4～T8時低于對照組(P<0.05)。見表4。

表4 兩組血漿乳酸濃度變化 (μmol/L，x±s)

組別nT5T6T7T8對照組1858．739±3．22868．221±4．72659．247±3．63236．735±2．776實驗組1852．274±3．06450．198±2．97541．236±2．73927．279±2．642

3 討 論

新陳代謝是機體生命活動的基本特征，包括物質代謝和能量代謝，以糖代謝、脂代謝、氨基酸代謝為主。在各類物質代謝過程中，物質變化與能量代謝是聯(lián)系緊密、密不可分的，機體物質代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉移和利用等，稱之為能量代謝。正常生理狀態(tài)下機體主要以糖類物質有氧氧化生成ATP供能，而心內直視下手術的非生理性狀態(tài)下組織存在一定缺血缺氧及缺血-灌注再損傷，此時機體合成ATP能力下降，代償性無氧代謝激發(fā)肌酸、乳酸生成增多，提示著能量代謝障礙，間接預示著不管在實驗組還是對照組機體均以無氧代謝為主，機體無氧代謝生理意義體現(xiàn)著立即滿足供能，滿足機體在手術應激過程中不良反應；不過可能也跟胰島素受體抵抗有關。因此我們通過檢測乳酸和肌酸可以間接了解到無氧氧化供能過程，也就是說糖酵解。

CBP為開展心臟手術的最基本橋梁。在CBP過程中，心肌保護、心內排氣以及全身性組織或器官的損傷均困擾著心外科醫(yī)師。至今以來，心臟手術的相關影響因素研究甚多，目前大量研究已表明CBP過程中所致缺血-再灌注損傷，并且增加心肌耗氧量[4，5]；機體可產生大量能力消耗、活性氧自由基產生以及細胞內鈣超載，三者成為惡性循環(huán)[6]，最終導致線粒體功能障礙，甚至出現(xiàn)不可逆性病理改變，如細胞壞死、凋亡[7，8]。然而系統(tǒng)性研究在CBP下操作心內直視手術對全身組織代謝影響仍不多，Haisjacki等[9]研究證實了CPB可以導致全身血液的乳酸增高，故我們可深入研究，以了解全身組織損傷情況，這樣進一步認識手術后機體代償性體系，在圍手術期預防和治療過程中提供一定理論支持[7]。非生理血流過程無疑會給機體帶來一定負面效應。

近年以來，開展淺低溫心臟非停跳CBP心內直視手術為心臟外科一種新的手術方式，國內這方面研究甚多。研究表明，心臟非停跳CBP心內畸形矯治可降低心肌損傷[10]、心內直視手術對心肌損傷的恢復等等[7，10，11]。因此進行系統(tǒng)性監(jiān)測能量代謝甚有必要，可間接評估手術對全身性組織或器官代謝影響，從而更好地體現(xiàn)手術的優(yōu)越性。

心臟停跳與心臟非停跳下CBP手術過程中，二者對全身性組織或器官能量代謝的影響無法避免。通過數(shù)據(jù)比較分析，心臟非停跳組占有明顯優(yōu)勢，對能量代謝影響相對較小并且恢復較快。這可能與心臟停跳組和心臟非停跳組幾處不同有著直接關系，比如CBP灌注壓、主動脈阻斷、溫度變化及CBP時間。心臟停跳組灌注壓相對較低，這樣機體組織或器官會存在一定缺血、缺氧，甚至缺血再灌注損傷，機體合成ATP減少，并且組織恢復到原來狀態(tài)所需時間相對較長。也有文獻證明冷灌液可導致心肌損傷[12]，心臟停跳組是在低溫下完成手術，而心臟非停跳組在淺低溫下溫度相差約10℃，低溫可能會影響到機體內酶的活性。另外細胞內線粒體破壞(自由基生成增多)[8]、鈣超載等等因素，也會促進機體能量的合成，甚至因為ATP供能不足引起組織壞死或凋亡。

ATP為機體直接供能物質，最為客觀地反映機體能量代謝異同。當機體ATP供能不足時，機體會啟動代償機制，促使磷酸肌酸分解ATP供能，同時釋放肌酸，然而肌酸濃度升高可以間接反映機體ATP的缺乏。另外機體代償性生成乳酸增多，這可能來源于無氧氧化合成ATP過程中的生成，也可能是機體氧供減少、組織或器官血流灌注壓偏低所致，二組數(shù)據(jù)可直接反映出機體微循環(huán)障礙，也可間接意味著代謝障礙，但是實驗組乳酸恢復快，在圍手術期T8已恢復，更好的體現(xiàn)出實驗組在能量代謝影響較對照組偏低。

另外，機體組織或器官的能量代謝障礙可直接影響到ATP的合成，ATP的合成減少也會嚴重影響到細胞內外離子通道，比如Na-K-ATP泵、Ca通道等，這樣全身機體各組織的電生理活動存在一定程度障礙，因此圍手術期易出現(xiàn)心律失常、神經肌肉電生理恢復慢等。

總之，CBP下心內直視開展先心病手術會給患者帶來能量合成障礙，只是淺低溫下對能量代謝影響相對性較小。本次研究只是單純從機體組織糖代謝入手，可能存在一定缺陷。也可單方面上體現(xiàn)了心內直視下手術造成機體組織或器官能量代謝障礙為可逆性改變，但是選擇手術方式異同對機體能量代謝影響不一樣，淺低溫心臟非停跳CBP下心內直視手術對能量代謝的影響相對較少，組織或器官的能量代謝障礙時間短暫，相對恢復快，從而更好地說明心臟非停跳CBP下心內直視手術對維持機體圍手術期能量代謝相對較平穩(wěn)。

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Studyofperioperativemetabolismincardiopulmonarybypassforbeatingheartsurgeryandnon-beatingheartsurgeryintreatmentofNon-CyanoticCongenitalHeartDiseaseChildren

PENGZhaoyang,FENGXu,XIEXiaoyong,HUANGLiuliu,BIXiaohan,YANGShengzhuang(DepartmentofCardiacSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofGuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,China)

ObjectiveTo study metabolic changes in Cardio-Pulmonary Bypass (CPB) for beating heart surgery and non-beating heart surgery in treatment of Non-Cyanotic Congenital Heart Disease.Methods36 cases were enrolled in the study and were randomly divided into experimental group (beating heart surgery) and control group (non-beating heart surgery). Perioperative blood specimens of 8 different timings (T1～T8) were collected , followed by centrifuged to obtain blood plasma. NMR was used to detect metabolism-related substances such as ATP concentration, creatine concentration and lactate concentration.ResultsPlasma ATP, creatinine and lactate concentration were changed regularly during the perioperative time. Ther were significant differences in ATP and creatinine concentration at the timings of T4～T7, so were lactate concentration at the timings of T4～T8.ConclusionThe plasma concentrations of ATP, creatinine and lactate vary periodically during CPB process. The balance of energy metabolism may be maintained during CPB for beating heart surgery.

Non Beating and Beating heart surgery; cardio-Pulmonary Bypass; Metabolism, ATP; Creatinine; Lactate

廣西自然科學基金(合同號：2012GXNSFAA053-108)

彭朝陽(1983～)，男，碩士，醫(yī)生，研究方向：淺低溫心臟不停跳手術進程中內環(huán)境的代謝。

R 654.1

A

1673-6575(2014)06-0685-04

10.11864/j.issn.1673.2014.06.04

2014-09-13

2014-11-16)

*通訊作者