围手术期磷酸肌酸钠对心脏的保护机制与影响

巩 超 张小霓

（福建医科大学附属第一医院麻醉科，福建 福州 350005）

围手术期发生的心血管急症是导致麻醉意外的主要原因，各种因素会导致心脏供血，供氧，供能的平衡紊乱和影响离子通道功能以致心脏传导系统功能紊乱。这也使得围手术期心脏的保护作用的探寻成为研究的热点。

有关磷酸肌酸钠对心脏的保护机制与影响的研究取得一些进展，现综述如下。

1 磷酸肌酸钠对心脏的保护机制

磷酸肌酸钠是近几年临床中主要的外源性功能药物，越来越多地被应用在心脏保护当中。其对心脏的保护作用机制可以从下几个方面加以说明。

1.1 磷酸肌酸钠对心脏的供能作用

心脏是维持生命的重要器官，心肌细胞也是人体内消耗能量最多的细胞之一，由于其自身组织特点对能量的储备能力有限，使得心脏在缺血后短时间内心肌能量代谢将会发生明显改变并导致功能减低。

1.1.1 直接供能

心肌细胞在生命活动过程中要消耗大量ATP，所耗ATP的补充要靠磷酸肌酸（PCr）转化，其次PCr也是这些细胞的能量从产生部位向消耗部位转移的载体。冠状动脉血流阻断后当缺血组织内氧合血红蛋白被消耗后，能量代谢即从线粒体的有氧氧化转变为以糖酵解为主，PCr作为一种主要的高能磷酸化合物的储备会迅速减低[1]，外源性PCr的补充可增加缺血心肌细胞的ATP生成，为其直接供能。

1.1.2 维持心肌细胞的高能磷酸水平

高能磷酸水平的维持除了直接供能外，还是细胞维持正常生理功能的必要条件。在肌酸激酶同工酶的作用下通过“磷酸肌酸穿梭”来实现细胞内的能量传递。外源性PCr具有对抗ADP对磷酸核糖焦磷酸合成酶抑制作用的能力，增加了腺嘌呤核苷酸的新合成[2]。故外源性磷酸肌酸钠的使用有利于ATP的储存和转运及AMP和腺嘌呤核苷酸的水平的维持。

1.2 磷酸肌酸钠对心脏中离子通道的影响

心肌细胞中的离子通道是维持细胞正常生理功能的基础，尤其是传导系统细胞中的离子通道是维持正常心肌电生理的基础。机体在缺血，缺氧，酸中毒等病理生理状况下，会对心肌细胞的离子通道产生明显影响，从而影响心脏电生理导致各种心律失常危及生命。

1.2.1 磷酸肌酸钠对心脏中钙离子通道的影响

L型钙通道（ICaL）在介导心肌细胞兴奋收缩耦联方面发挥重要作用。外源性PCr通过保护和维持腺嘌呤核苷酸池，保护线粒体，改善缺血以及酸中毒所带来的肌浆网Ca2+泵，Na+-K+ATP酶功能的降低，抑制Na+/H+、Na+/Ca2+交换，进而减轻细胞内钙超载，酸中毒，解除其对ICaL通道的抑制，促进了兴奋收缩耦联[3-5]。

1.2.2 磷酸肌酸钠对心脏中钠离子通道的影响

钠通道（INa）是心肌细胞上形成动作电位的上升支并决定动作电位的传导速度。缺血可引起细胞外K+聚集，使细胞产生部分去极化，在一定程度上抑制INa通道；抑制Na+-K+ATP酶，通过Na+/H+交换，造成细胞内钠超载；造成细胞膜毒性产物LCAC等生成增加，以上均可对INa通道产生抑制。外源性PCr通过多种机制促进了ATP的合成及转化，改善以上对INa通道开放的抑制。增加了缺血心室肌细胞0相的除极速度与幅度，抑制了折返形成，从而有效减少缺血性心脏病患者恶性心律失常的发生[6]。

1.2.3 磷酸肌酸钠对心脏中钾离子通道的影响

瞬间外向钾电流（Ito）是形成动作电位1相及平台期早期的重要离子流，外源性PCr促进了ATP的合成及转化，进而恢复静息电位水平，减轻酸中毒，改善因缺血，酸中毒，缺氧对Ito通道的抑制。PCr通过促进心外膜心肌细胞Ito通道开放，恢复动作电位复极1相以及初始平台期，减低心室壁不同层面的复极离散度，抑制了2相折返[7,8]。

上述几点均表明，在机体存在缺血，缺氧，酸中毒等病理生理状况下磷酸肌酸钠对心肌细胞的钙离子通道，钠离子通道，钾离子通道的功能稳定性起重要作用，从而维持了心脏正常的电生理活动。

1.3 磷酸肌酸钠对心脏细胞膜系统的保护作用

细胞的各种膜结构：细胞膜、核膜及膜性细胞器（线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等）组成了在结构和功能上有一定关系的统一整体，即细胞膜系统。膜系统的稳定是维持正常细胞功能的重要因素。在缺血缺氧对心肌细胞造成的方方面面的损伤中，膜的损伤是先导性的。磷酸肌酸钠对心脏的保护作用还在于其对细胞系统中最重要的细胞膜、线粒体膜、肌浆网膜的影响。

1.3.1 磷酸肌酸钠对心肌细胞膜的保护作用

细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。PCr能够抑制细胞膜中磷脂酶A2活性，从而抑制膜磷脂中导致心律失常的磷脂代谢中间产物溶血性磷酸甘油的升高，保护了肌纤膜结构的完整性，增加了缺血心肌电位变化的稳定性，可抗心律失常[9-11]。

1.3.2 磷酸肌酸钠对心脏线粒体膜的保护作用

线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所。PCr能部分减低氧化应激状态下心肌线粒体膜电位的下降，维持线粒体膜结构完整及正常氧化磷酸化功能，并且抑制膜通透改变所引起线粒体膜电位崩解、呼吸链断裂，能量代谢障碍，减少细胞色素C、凋亡诱导因子等有害因子的生成，从而减少了心肌细胞凋亡[12,13]。

1.3.3 磷酸肌酸钠对心脏肌浆网的作用

PCr使肌浆网上的钙ATP酶活性恢复，钙离子可顺利进入肌浆网，避免钙负荷所致收缩蛋白间牢固结合引起的心肌僵直挛缩，从而促进心肌收缩力的恢复。同时避免了过多的钙离子激活黄嘌呤去氢酶为黄氧化酶，使氧自由基的产生减少，心肌过氧化损害减轻。

总之，磷酸肌酸钠通过对稳定各种生物膜（包括细胞膜、线粒体膜、肌浆网膜）的作用，稳定心肌细胞膜系统性，从而维持心肌细胞正常生理功能。

2 磷酸肌酸钠对心脏的影响

磷酸肌酸钠不但对心肌细胞的生化供能、离子通道、细胞膜系统等微观方面产生影响而对心脏起到保护作用，更能从对心肌电生理、心脏功能及心脏微循环等方面的影响实现对心脏的保护作用。

2.1 磷酸肌酸钠对心脏的电生理影响

心脏有节律性的收缩-舒张是维持机体血液循环的基础，其原因是心脏正常电生理的活动。PCr 对正常心肌组织有类III类抗心律失常药物的作用，使缺血区周围的正常心肌也出现单向传导阻滞，消除缺血区与正常心肌之间的折返。PCr对缺血心肌则通过减轻钙超载所引起的后除极，发挥抗心律失常作用。PCr能够抑制快钠离子及慢钙离子内流，具有类Ⅰ类和Ⅳ类抗心律失常药物的作用。PCr的抗心律失常作用还与其对细胞膜的稳定有关，其可以抑制磷脂酶和5’-核苷酸酶的活性，使LPG浓度下降，磷脂膜稳定，增加自主心律，减少细胞内酶的漏出[13]。这些均说明磷酸肌酸钠通过维持机体正常心电活动，减少心律失常的发生。

2.2 磷酸肌酸钠对心功能的影响

心脏是人体内的泵血器官，它的功能在于通过收缩-舒张运动维持机体稳定、正常的血液运输，为组织、器官提供源源不断的氧气和营养物质，同时运送产生的废料。心脏收缩-舒张运动的维持主要是通过心肌兴奋-收缩耦联实现的。心肌细胞内充足的ATP合成是心肌兴奋-收缩耦联的基础，PCr是ATP的储存和转运形式，在肌酸激酶同工酶的作用下通过“磷酸肌酸穿梭”来实现细胞内的能量传递。心肌细胞内一定浓度的PCr是维持正常心功能的必要条件。

2.3 磷酸肌酸钠对心脏微循环的影响

心脏的微循环主要是指冠状动脉系统，心脏是维持生命的重要器官，其营养依靠冠状动脉循环供应。PCr通过改善血管上皮细胞的生理状况，使血小板从凝聚状态变成松散状态，增加缺氧红血球的可塑性及在血液中的流动性，提高血红细胞的渗透阻力[14]。通过这些方面，磷酸肌酸钠改善心脏的微循环系统，保证正常的血流灌注。

综上所述，作者综合国内外近年来对磷酸肌酸钠的研究文献资料，分别通过微观方面，诸如心肌细胞的生化供能、离子通道、细胞膜系统等；宏观方面，又如电生理、心功能、心脏微循环等角度，阐述PCr对心脏的保护作用及其机制，也揭示磷酸肌酸钠作为一种外源能量物质直接施用于人体可对心脏起到保护作用。

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