體外循環期間Apelin-36、NO和TNF-α的變化和意義

吳德華 張曉峰 常昕 徐凌峰 張衛 李欣 徐美英

(上海交通大學附屬胸科醫院1麻醉科，2體外循環室，3心外科，上海 200030)

Apelin是血管緊張素受體-1相關受體蛋白(putative receptor protein related to the angiotensin receptor AT1，APJ)的配體，在心、肺組織中的表達水平較高。Apelin通過與受體APJ結合對心血管系統發揮重要的生理調節作用，包括促進一氧化氮(NO)釋放[1-2]、擴張血管[3]；增強心肌收縮力、改善心功能[4]；Apelin還具有保護心肌細胞、血管內皮細胞[5-6]以及抗炎抗氧化等作用。內源性NO在體外循環(cardiopulmonary bypass，CPB)期間具有心肺保護功能[7-8]。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)是CPB誘導炎性反應的重要因子[9]。本研究以直視心臟手術的患者作為研究對象，探討CPB期間血漿Apelin-36、NO和TNF-α的變化，為揭示CPB期間Apelin參與病理生理調節提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2012年10月—2013年3月在我院行直視下心臟手術的患者17例，其中男性5例、女性12例；年齡23～75歲，平均年齡(52.76±16.45)歲；體質量50～67 kg；美國麻醉醫師協會(ASA)分級Ⅱ～Ⅲ級，心功能Ⅱ～Ⅲ級。17例的手術方式為二尖瓣替換術3例，二尖瓣替換術+三尖瓣成形術2例，二尖瓣替換術+三尖瓣成形術+射頻消融術1例，主動脈瓣置換術3例，二尖瓣替換術+主動脈瓣置換術2例，二尖瓣替換術+主動脈瓣置換術+射頻消融術1例，二尖瓣替換術+主動脈瓣置換術+三尖瓣成形術+射頻消融術1例，主動脈瓣置換術+三尖瓣成形術+射頻消融術2例，房間隔缺損修補術+二尖瓣成形術+三尖瓣成形術1例，Ebstein畸形糾治術1例。排除術前合并中度及以上肺高壓，心衰，肝、腎功能異常，接受類固醇類激素、硝普鈉或硝酸甘油治療的患者。本研究經上海交通大學附屬胸科醫院倫理委員會許可，所有患者術前均簽署知情同意書。

1.2 麻醉方法和體外循環的建立 所有患者術前禁食，無術前用藥。入手術室后監測心電圖(ECG)、脈搏氧飽和度(SpO2)及無創血壓(NIBP)。局麻下行橈動脈穿刺、置管，監測有創動脈壓(ABP)。麻醉誘導采用咪達唑侖0.1～0.2 mg/kg、舒芬太尼0.8～1.2 μg/kg、羅庫溴銨0.6～0.9 mg/kg，氣管插管前靜脈注射地塞米松10 mg。氣管插管后行機械通氣，通氣參數設置：FiO260%、Vt 8 mL/kg、f 12 次/min、維持呼氣末CO2分壓(PETCO2)為35～45 mmHg，根據血氣分析結果調整呼吸參數。麻醉誘導后行右頸內靜脈穿刺，置入三腔靜脈導管。麻醉維持采用異丙酚4～8 μg/(kg·h)、間斷靜脈注射舒芬太尼和羅庫溴銨維持麻醉，舒芬太尼總量達3～4 μg/kg。必要時輔助吸入七氟烷。腦電雙頻指數(BIS)；控制在40～60，CPB期間維持在30～40。胸骨鋸開后給予肝素3 mg/kg，當活化凝血時間(activated clotting time，ACT)大于480 s后開始CPB。CPB期間采用淺低溫，鼻咽溫度維持在31～34℃，主動脈阻斷期間采用非搏動灌注模式，流量為2.2～2.4 L/(m2·min)，所有患者均應用4∶1含血停搏液(溫血和高鉀晶體停搏液按4∶1比例混合)保護心肌。主動脈開放后并行循環，當滿足以下條件時停機：心率80～100次/min(或起搏心律)、節律規整或竇性心律、心肌收縮有力和舒張正常、SBP≥90 mmHg、復溫至37℃。CPB開始即靜脈持續泵入硝酸甘油0.3～0.5 μg/(kg·min)，主動脈開放后調整硝酸甘油至1～2 μg/(kg·min)；視心肌收縮幅度給予多巴胺3～5 μg/(kg·min)持續靜脈泵注。CPB結束后用魚精蛋白中和肝素，根據ACT值追加魚精蛋白量，直到ACT<150 s。CPB設備采用德國Maquet公司JOSTRA-HL20型人工心肺機，美國美敦力公司TRILLIUM AFFINITY-541T 模式氧合器，國產CPB管道、24F主動脈直插管(上海祥盛醫療器械廠，上海)。

1.3 標本采集和指標的測定 分別在手術開始前(T0)、主動脈開放后即刻(T1)、主動脈開放后10 min(T2)和停機后即刻(T3)4個時間點抽取動脈和靜脈血各3 mL，置于EDTA抗凝管中。血樣經3000 r/min離心10 min，各管離心后取上清液1～1.5 mL，分別裝入3個Ependorf管中，每管0.3～0.5 mL，-80 ℃冰箱保存，分別用于測定Apelin-36、NO和TNF-α。人Apelin-36、人NO和人TNF-α的ELISA試劑盒均購自上海西唐生物科技有限公司。操作按照說明書進行。

為了避免CPB對血液稀釋的影響，需對T1～3 3個時間點的Apelin-36、NO和TNF-α測定值進行校正，校正值=實測值×轉流前紅細胞比容(HcT)值/轉流后HcT值。

2 結 果

2.1 患者術中的主要特征 所有患者停CPB順利，血流動力學指標滿意，手術順利?；颊叩哪挲g、性別、體質量指數、手術時間、CPB時間以及CPB期間HcT值見表1。

表1 患者的一般資料、手術時間、CPB時間、HcT值和術中硝酸甘油消耗量(n=17)

2.2 CPB對Apelin-36、NO和TNF-α濃度的影響 與T0比較，T1、T2和T3動脈血Apelin-36濃度升高(P<0.01或P<0.05)；靜脈血中Apelin-36濃度在T1和T2也顯著高于T0(P<0.01)。與T0比較，動靜脈血液中NO濃度在CPB期增加，其中動脈血在T1和靜脈血在T3的增加具有統計學意義(P<0.01或P<0.05)。與T0比較，動靜脈血TNF-α濃度在CPB期增加，其中動脈血在T1和T3以及靜脈血在T3的增加具有統計學意義(P<0.01)。見表2。

表2 患者CPB期間動靜脈血漿中Apelin-36、NO和TNF-α檢測值比較

3 討 論

Apelin前蛋白原在不同的組織中被蛋白酶水解生成分別含36、17、13個氨基酸的活性多肽[10]，在組織中主要的存在形式為Apelin-36和Apelin-13[11]。本研究檢測了CPB期間主動脈開放即刻、開放后10 min以及停機后動靜脈血中Apelin-36的含量，結果顯示，與手術開始前比較，主動脈開放后Apelin-36的含量明顯增加。本研究顯示，CPB后Apelin-36的增加可能是心血管系統發揮自我保護的重要調節機制。Aydin等[12]對CPB下行冠脈旁路移植術的患者進行的研究顯示，與CPB前比較，CPB過程中血漿Apelin-36濃度呈輕微降低，并沒有出現較大幅度的波動，其中主動脈開放前5 min達到最低，主動脈開放后血漿Apelin-36水平輕度升高，到重癥監護室后有較顯著增高，術后48 h和72 h仍然處于升高狀態。本研究同時檢測了動脈和靜脈血Apelin-36水平，結果顯示各時間點靜脈血Apelin-36水平均略高于動脈血，但差異無統計學意義，值得進一步研究。

本研究還檢測了CPB期間血漿NO和TNF-α的水平，結果顯示，主動脈開放后即刻到停機期間血漿NO和TNF-α均較術前明顯升高，而主動脈開放即刻、開放后10 min以及停機后的各時間點動靜脈血NO和TNF-α濃度無顯著差別。本研究測定了CPB期間從主動脈開放后到停機較短時間的NO濃度，考慮NO濃度的升高主要與以下因素有關：體外循環期間心肺缺血再灌注損傷直接或間接誘導血管內皮細胞eNOS表達增加，從而增加了NO產量。TNF-α是CPB中誘發炎性反應的主要因素，在炎性反應瀑布級連反應中起核心作用，是CPB炎性反應過程中最早同時也是最重要的炎性反應介質之一。因此，TNF-α常常被用來監測CPB對炎性因子的影響。

Apelin-36、NO和TNF-α在CPB前后的變化反映出CPB在誘導全身炎性反應等傷害性影響的同時啟動了保護性機制。從而推斷，Apelin-36作為心血管系統保護性多肽可能在CPB期間發揮了重要的調節作用。

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