三种不同心肌保护液在胎羊体外循环中对心肌保护作用的比较

温树生，郭颜芳，雷迪斯，何标川，李晓华，梁杰贤，张 勇

［广东省心血管病研究所心外科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州510100］

三种不同心肌保护液在胎羊体外循环中对心肌保护作用的比较

温树生，郭颜芳，雷迪斯，何标川，李晓华，梁杰贤，张 勇

［广东省心血管病研究所心外科广东省人民医院（广东省医学科学院），广州510100］

目的 探讨St.Thomas液，1∶4含血灌注液以及HTK液在胎羊体外循环中对心肌的保护作用。方法 孕羊24只，随机分为4组：仅体外循环对照组（A组）；加入St.Thomas液组（B组）；加入1∶4含血灌注液组（C组）；加入HTK液组（D组）。在转流前、转流30 min、停止体外循环后30 min、60 min和120 min记录胎羊的血压，抽血检测血氧、血二氧化碳、酸碱平衡以及磷酸肌酸激酶同工酶（creatine kinase isoenzyme MB，CKMB）和心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）浓度。结果 体外循环结束120 min，B组血氧分压显著低于A组，差异有统计学意义（P<0.05）；B、C组血二氧化碳分压明显高于A组，pH明显低于A组，差异有统计学意义（均P<0.05）；且相对于D组，B组血二氧化碳分压明显升高，pH降低，差异有统计学意义（均P<0.05）。体外循环结束60 min时，B组血压明显低于A组，差异有统计学意义（P<0.05）。在体外循环时及结束后，B、C、D组磷酸CKMB浓度明显高于A组，且在停止循环60 min及120 min时，B组CKMB浓度显著高于D组，差异有统计学意义（均P<0.05）。体外循环时，B、C、D组cTnI浓度明显高于A组，差异有统计学意义（P<0.05）。在体外循环结束120 min，B、C组cTnI浓度明显高于A组，B组显著高于D组，差异有统计学意义（均P<0.05）。结论 在胎羊体外循环中，1∶4含血灌注液与HTK液能良好地保护胎羊心肌，效果明显优于St.Thomas液，且HTK液心肌保护作用略好于1∶4含血灌注液。

胎羊；体外循环；St.Thomas液；1∶4含血灌注液；HTK液

近20年来，小儿心脏外科治疗取得令人瞩目的进展，但是仍然有一些复杂心脏畸形（如左心室发育不良综合征，肺动脉闭锁等），会导致胎儿在宫内死亡或出生后较高的病死率以及并发症发生率。如果这些畸形在胎儿期得到确诊并且进行有效的干预，就可以使病变部位得到良好的矫正及促进其发育［1］。胎儿心脏外科手术的发展与体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）密不可分，目前胎儿CPB的研究处于动物实验阶段，多以胎羊为模型动物。在胎儿心脏外科手术中，对心肌保护的要求非常高，目前国内、外对这方面的研究甚少。本文利用胎羊建立CPB，比较St.Thomas液，1∶4含血灌注液以及HTK液这3种心肌保护液的保护作用，为临床提供有用的实验依据。

1 材料和方法

1.1 实验动物

孕羊24只，孕120～140 d，体质量（23.7±2.9）kg，随机分为仅CPB（A）组、St.Thomas液（B）组、1∶4含血灌注液（C）组、HTK液（D）组，每组6只。

1.2 外科手术方法

孕羊禁食24 h，应用氯氨酮，地西泮诱导麻醉后进行气管插管，用2%异氟醚维持麻醉。监测母羊血压、心率、温度。母羊腹部正中切口20 cm，暴露子宫角，确定胎羊的头部，操作前用氯氨酮对胎羊进行肌注麻醉，正中切开子宫（小切口），提出胎羊头部及颈部，避免羊水漏出。放置食道温度探头（或鼻咽温探头），胎羊心率检测；再于子宫壁下方切开一小口，进行股动脉插管（记录血压，抽取胎羊血标本）。小心把胎羊头部重新放入子宫内，缝合子宫切口，关闭腹部切口。

1.3 体外循环

在暴露胎羊颈部时，游离出颈动脉和颈静脉，动脉选用Bio-Medicus 6F-8F插管（Medtronic Mine⁃apolis，Minn），静脉选择Bio-Medicus 10F-12F插管（Medtronic Mineapolis，Minn），应用便携式B超仪探查静脉插管的位置是否在最佳位置上。滚轴泵，1/4管道，尽可能缩短CPB的回路长度，减少预充量，负压辅助静脉引流。预先在一头非怀孕羊身上抽血储备，进行有血预充，胎羊血液HCT控制在25%以上。不用任何氧合器，胎盘作为唯一的血氧交换器。转流前对预充液进行加温，实验台下铺设变温毯，维持CPB过程在恒定37℃左右。CPB开始并持续转流30 min，流量维持200～250 mL·min-1·kg-1之间，A组无需进行后面处理。待胎羊血流动力学稳定后，阻断升主动脉，根据不同分组，其根部分别灌注3种不同的心肌保护液，维持心脏缺血时间20 min，开放升主动脉阻断，恢复心脏血流后30 min停止CPB。

1.4 观测指标

分别记录4组转流前、转流30 min、停止CPB后30 min、60 min和120 min胎羊的血压，抽血标本检测血氧，血二氧化碳，酸碱平衡以及磷酸肌酸激酶同工酶（creatine kinase isoenzyme MB，CKMB）和心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）浓度。

1.5 统计学分析

采用SPSS 19.0进行分析比较，计数资料均采用（）表述，组间比较采用配对t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 各组不同时间点胎羊血氧分压比较

CPB结束后120 min，A组血氧分压相对于转流前有所下降，加入St.Thomas液组（B组）血氧分压明显低于A组，差异有统计学意义（P<0.05）。1∶4含血灌注液（C组）及加入HTK液组（D组）血氧分压与A组比较，差异无统计学意义（P>0.05）；B组显著低于D组，差异有统计学意义（P<0.05）；C和D两组相近，详见表1。

2.2 各组不同时间点胎羊血二氧化碳分压比较

CPB结束后，胎羊血二氧化碳分压上升，在结束60 min时，B和C组血二氧化碳分压显著高于A组，差异有统计学意义（P<0.05）；B组血二氧化碳分压明显高于D组，差异有统计学意义（P<0.05）；在结束120 min时，各组血二氧化碳分压情况与60 min时一致，详见表2。

表1 各组不同时间点胎羊氧气分压变化比较 ［n=6，mmHg，±s］

表1 各组不同时间点胎羊氧气分压变化比较 ［n=6，mmHg，±s］

注：与A组同时间点比较，*P<0.05；与B组同时间点比较，1）*P<0.05；1 mmHg=0.133 kPa

组别A组B组C组D组转流前25.3±4.0 25.2±4.0 25.3±4.1 25.3±4.0 CPB 30 min 26.8±4.1 27.1±4.3 27.4±4.0 26.9±4.2停止CPB后30 min 26.2±4.2 26.4±4.1 26.5±4.1 26.1±4.0停止CPB后60 min 25.3±3.9 25.4±4.0 25.9±3.7 25.5±3.8停止CPB后120 min 22.3±3.9 17.1±4.0*20.2±4.1 21.3±4.01)*

表2 各组不同时间点胎羊二氧化碳分压变化 ［n=6，mmHg，±s］

表2 各组不同时间点胎羊二氧化碳分压变化 ［n=6，mmHg，±s］

注：与A组同时间点比较，*P<0.05；与B组同时间点比较，1）*P<0.05

组别A组B组C组D组转流前48.2±1.8 48.2±1.8 48.3±1.7 48.3±1.5 CPB 30 min 47.5±1.7 47.1±1.5 46.4±1.6 46.5±1.2停止CPB后30 min 56.1±1.8 59.4±1.2 56.2±1.1 56.1±1.3停止CPB后60 min 64.5±1.9 78.3±1.9*73.3±1.7*65.9±1.81)*停止CPB后120 min 69.2±1.6 89.1±2.9*78.2±1.8*73.3±4.01)*

2.3 各组不同时间点胎羊血pH值比较

胎羊CPB结束后，胎羊血pH呈下降趋势，在结束60 min，B组pH显著低于A组，差异有统计学意义（P<0.05）；而C和D组与A组比较，则差异无统计学意义（P>0.05）。转流结束120 min时，B、C两组pH显著低于A组，且B组显著降于D组，差异有统计学意义（均P<0.05），详见表3。

表3 各组不同时间点胎羊血液pH值变化 ［n=6，±s］

表3 各组不同时间点胎羊血液pH值变化 ［n=6，±s］

注：与A组同时间点比较，*P<0.05；与B组同时间点比较，1）*P<0.05

组别A组B组C组D组转流前7.39±0.08 7.38±0.07 7.37±0.08 7.39±0.06 CPB 30 min 7.35±0.07 7.36±0.05 7.34±0.04 7.35±0.06停止CPB后30 min 7.28±0.05 7.26±0.02 7.27±0.05 7.28±0.07停止CPB后60 min 7.21±0.09 7.03±0.04*7.17±0.07 7.19±0.081)*停止CPB后120 min 7.14±0.06 6.92±0.03*7.06±0.04*7.10±0.051)*

2.4 各组不同时间点胎羊血压比较

CPB对胎羊的血气及血压有一定的影响，但都接近生理范围，影响不是很大。而在CPB时阻断升主动脉，加入St.Thomas液组（A组）出现了一定的低氧、高碳酸血症及酸中毒，但是加入1∶4含血灌注液（C组）及加入HTK液组（D组）情况明显好于A组，而B组则略次于D组。如表4所示，各组胎羊CPB时血压稳定，在CPB结束后，血压下降。随着时间的延长，下降越明显。在结束60 min时，B组血压明显低于A组，差异有统计学意义（P<0.05），结束120 min时，加入保护液组低于A组，但差异无统计学意义（P>0.05）。

表4 各组不同时间点胎羊血压比较 ［n=6，mmHg，±s］

表4 各组不同时间点胎羊血压比较 ［n=6，mmHg，±s］

注：与A组同时间点比较，*P<0.05

组别A组B组C组D组转流前53.1±6.8 53.2±6.8 53.3±6.1 53.3±6.6 CPB 30 min 55.5±5.7 55.4±5.5 56.4±5.8 56.1±5.7停止CPB后30 min 52.1±4.8 49.4±4.2 51.2±4.1 51.1±3.7停止CPB后60 min 44.5±3.9 37.3±3.9*38.9±3.7 40.5±3.8停止CPB后120 min 35.9±3.6 30.1±3.9 32.2±3.1 33.3±4.0

2.5 各组不同时间点胎羊磷酸肌酸激酶浓度比较

CPB未阻断升主动脉，CKMB浓度也有一定的上升。CPB时，B、C、D组CKMB浓度显著高于A组，差异有统计学意义（均P<0.05）。在CPB结束后，加入心肌保护液的B、C和D组CKMB浓度显著高于A组，差异有统计学意义（均P<0.05）。在结束60 min和120 min时，加入St.Thomas液的B组CKMB浓度显著高于D组，差异有统计学意义（P<0.05），C和D组比较，差异无统计学意义（P>0.05），详见表5。

表5 各组不同时间点胎羊CKMB浓度比较 ［n=6，U/L，±s］

表5 各组不同时间点胎羊CKMB浓度比较 ［n=6，U/L，±s］

注：与A组同时间点比较，*P<0.05；与B组同时间点比较，1）*P<0.05

组别A组B组C组D组转流前4.2±1.1 4.1±1.0 4.3±1.2 4.1±1.0 CPB 30 min 17.5±3.7 30.1±3.5*26.4±4.0*25.5±4.2*停止CPB后30 min 27.1±4.8 38.4±4.2*35.2±4.1*32.1±3.7*停止CPB后60 min 39.5±5.9 68.3±5.9*53.9±5.7*47.5±5.8*,1)*停止CPB后120 min 54.2±6.6 95.1±5.9*80.2±5.1*74.3±5.0*,1)*

2.5 各组不同时间点胎羊心肌肌钙蛋白I浓度比较

如表6结果显示，CPB结束30 min时，B组cTnI浓度明显高于A组，差异有统计学意义（P<0.05）。在60 min时，B、C组cTnI浓度明显高于于A组，且B组cTnI浓度显著高于D组，差异有统计学意义（均P<0.05）。120 min时，B、C组cTnI浓度明显高于A组，B组显著高于D组，差异有统计学意义（均P<0.05）；C组cTnI浓度略高于D组，差异无统计学意义（P>0.05）。

表6 各组不同时间点胎羊cTnI浓度比较 ［n=6，μg/L，±s］

表6 各组不同时间点胎羊cTnI浓度比较 ［n=6，μg/L，±s］

注：与A组同时间点比较，*P<0.05；与B组同时间点比较，1）*P<0.05

组别A组B组C组D组转流前0.41±0.2 0.42±0.1 0.40±0.1 0.41±0.1 CPB 30 min 2.65±1.7 5.12±1.5*4.84±1.2*4.58±1.2*停止CPB后30 min 8.1±3.8 16.4±2.2*10.29±1.1 9.54±1.7停止CPB后60 min 13.3±5.9 27.3±3.9*20.9±2.7*17.5±2.81)*停止CPB后120 min 30.2±6.6 49.1±5.9*38.2±3.1*35.3±2.91)*

3 讨论

临床上常用的心肌保护液St.Thomas液属于高钾停搏液，它虽能有效减轻心肌缺血再灌注损伤，但是仍有不足之处［2］，术后部分患者可能会出现可逆性的心肌收缩功能低下或心肌顿抑［3］。含血停搏液能携带氧和代谢底物，又具有一定的酸碱缓冲和氧自由基清除能力，较多的基础和临床研究表明，其心肌保护效果明显优于单纯的晶体停搏液。然而，含血停搏液含有大量的红细胞，在低温下其黏滞性显著增加，影响了其对心肌有效、均匀的灌注［4］。另外，被CPB所激活的白细胞，后者是引起CPB所致炎症反应综合征的主要因素之一，也是心肌缺血再灌注损伤的罪魁祸［5］。相对于这两种心肌保护液，HTK液有其明显的优势。

HTK液具有以下特点：（1）低钠微钙，使得细胞外液Na+下降，保持心肌细胞内、外离子平衡，从而使心脏在较低的钾离子浓度下停搏在舒张期；（2）拥有强大的组氨酸/组氨酸盐缓冲系统，能较好地由毛细血管渗透到组织间隙发挥作用，可以防止内皮细胞肿胀，有效避免心肌组织发生细胞内和胞外的酸中毒；（3）α-戊酮二酸和色氨酸可以通过三羧酸循环、呼吸链及氧化磷酸化最终产生三磷酸腺苷，为缺血的心肌提供能量［6-8］。目前，对于这3种心肌保护液在胎儿中作用尚无报道。

本研究利用胎羊建立CPB，比较3种心肌保护液的作用效果。结果发现，在胎羊CPB过程中，血氧、二氧化碳、pH、血压均处于生理水平，基本与循环前状态一样，在CPB结束后，有所变化，但都接近生理范围，表明成功建立胎羊CPB。而在CPB中阻断升主动脉，血氧分压、血二氧化碳分压、pH、血压均出现明显的变化，存在低氧、高碳酸血症和酸中毒现象，这可能是由于CPB过程中，阻断升主动脉，使心肌缺血从而出现损伤。在加如上3种心肌保护液的胎羊组中，加入1∶4含血灌注液与HTK液情况明显好于St.Thomas液组，且HTK液低氧、高碳酸血症及酸中毒最不明显，提示心肌损伤可能最小。

cTnI具有反映心肌损伤的高特异性和灵敏性，并且其浓度的变化与心肌缺血程度呈正相关，是目前特异性最强的心肌损伤标志物［9-11］。心肌酶是心肌细胞损伤的重要指标并与预后密切相关［12］。本文利用CKMB评价心肌损伤程度。实验结果显示，阻断升主动脉，cTnI和CKMB浓度增加，损伤心肌，尽管加入心肌保护液，仍明显高于未阻断组，其中在3种心肌保护液中，B组cTnI和CKMB浓度显著高于C和D组，差异有统计学意义（P<0.05），表明含血灌注液及HTK液心肌保护作用明显优于St.Thomas液，结果与在成人心脏手术中研究一致［13］。利用含血灌注液及HTK液的心肌损伤程度大大降低，与行主动脉阻断组无明显差异。本研究结果还表明HTK液心肌保护作用略好于含血灌注液。

本研究表明，在常温建立胎羊CPB中阻断升主动脉，1∶4含血灌注液与HTK液能良好地保护心肌，效果明显优于St.Thomas液，且HTK液心肌保护作用略好于1∶4含血灌注液，为在胎儿常温CPB下进行宫内心脏介入手术提供实验基础。

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A comparative study of three kinds of cardioplegias on myocardial preservation in fetal lambs during cardiopulmonary bypass

WEN Shu-sheng，GUO Yan-fang，LEI Di-si，HE Biao-chuan，LI Xiao-hua，LIANG Jie-xian，ZHANG Yong
（Department of Cardiac Surgery，Guangdong Cardiovascular Institute，Guangdong General Hospital，Guangdong Academy of Medical Sciences，Guangzhou 510100，China）

Objectives To elevate the effect of St.Thomas solution，blood cardioplegia solution and HTK solution in myocardial preservation in fetal lambs during cardiopulmonary bypass（CPB）.MethodsTwenty four ewes were divided into four groups randomly：control group（A group），St.Thomas solution group（B group），blood cardioplegia solution（C group）and HTK solution group（D group）.Blood pressure，blood oxygen，blood carbon dioxide，pH，creatine kinase isoenzyme MB（CKMB）and cardiac troponin I（cTnI）before CPB，at CPB for 30 min，30 min，60 min and 120 min after CPB were detected respectively.ResultsAt 120 min after CPB，pressure of oxygen in B group was significantly lower than that in A group（P<0.05），pressure of carbon dioxide in both B and C group were much higher than that in A group（P<0.05），and pH value were significantly lower than that in A group（P<0.05）.Compared with D group，pressure of carbon dioxide in B group was higher and pH value was lower outstandingly（P<0.05）.At 60 min after CPB，blood pressure in B group was lower than that in A group remarkably（P<0.05）.During and after CPB，concentration of CKMB in B，C and D group were much higher than in A group.Additionally，60 min and 120 min after CPB，concentrations of CKMB in B group were significantly higher than those in D group（P<0.05）.During CPB，concentrations of cTnI in B，C and D group were higher than that in A group（P<0.05）.And 120 min after CPB，concentrations of cTnI in B and C group were much higher than that in A group（P<0.05）.Besides，concentration ofcTnI in B group was higher than that in D group （P<0.05）.ConclusionsDuring CPB in fetal lambs，blood cardioplegia solution and HTK solution could protect myocardial excellently and the effects are both superior to St.Thomas solution remarkably.In addition，the myocardial preservation of HTK solution is slightly better than blood cardioplegia solution.

fetal lambs；cardiopulmonary bypass；St.Thomas solution；blood cardioplegia solution；HTK solution

R654.1

A

1007-9688（2017）03-0322-05

10.3969/j.issn.1007-9688.2017.03.20

2016-07-12）

温树生（1973-），男，副主任医师，研究方向为先天性心脏病外科治疗。