心脏病合并糖尿病患者围术期自噬微管相关蛋白轻链3抗体Ⅱ水平变化及其与炎性因子水平、心肌缺血再灌注损伤的相关性研究

谢恒韬，夏中元，王娟，贾强，贾一帆

据最新全球流行病学调查显示，2型糖尿病是常见且高发的慢性疾病之一，其较难治愈并易引起并发症发生［1］。目前，全球约4.25亿糖尿病患者，糖尿病发病率约为9%［2］，我国是全世界糖尿病发病大国，患病人数约1.1亿，城镇糖尿病患者约为农村的2倍，预计到21世纪中叶，患病人数将增加至1.2亿人，且呈年轻化趋势［3-4］。2017年一项统计结果显示，全球约400万人死于糖尿病（我国约100万人），其病死率位居全球死因前列，已成为威胁我国居民乃至全球公共卫生健康的主要疾病种类［5］。

糖尿病并发症主要为全身血管病变，包括局部微血管及大血管病变，也是导致患者致残或致死的病因。研究表明，我国糖尿病合并心血管疾病患者约占糖尿病患者总数的15%，且糖尿病引起全身代谢紊乱更增加了大血管疾病发病风险［6-7］。有研究证实，细胞自噬在心肌缺血再灌注损伤过程及2型糖尿病发生发展过程中发挥着重要作用，且适量细胞自噬能有效保护心肌，而过度细胞自噬则会加重心肌损伤［8］。细胞自噬还可通过炎性反应而影响患者术中心肌缺血再灌注损伤［9］。本研究旨在探讨心脏病合并糖尿病患者围术期自噬微管相关蛋白轻链3抗体Ⅱ（LC3Ⅱ）水平变化及其与炎性因子水平、心肌缺血再灌注损伤的相关性，以期为提高围术期心脏病合并糖尿病患者心肌保护效果提供参考。

表1 两组患者一般资料及术中体外循环时间、主动脉阻断时间及体外循环辅助时间比较Table 1 Comparisons of general information，intraoperative duration of cardiopulmonary bypass，aortic cross clamping and auxiliary of cardiopulmonary bypass between the two groups

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016—2017年武汉大学人民医院心胸外科收治的心脏病合并糖尿病患者64例作为观察组，均经心脏超声、临床体征、冠状动脉CT造影确诊；均符合糖尿病诊断标准［3］。同期选取未合并糖尿病的心脏病患者64例作为对照组。纳入标准：（1）手术均在心脏停搏下进行；（2）首次心脏手术者；（3）年龄20～80岁；（4）无肿瘤、神经系统疾病者；（5）血糖控制良好者；（6）无肝、肾功能不全者。排除标准：（1）伴有凝血功能障碍者；（2）合并免疫系统疾病者；（3）住院前两周无感染者；（4）住院前使用免疫抑制剂者。两组患者年龄、性别、高血压发生率、心脏疾病类型、术中体外循环时间、术中主动脉阻断时间及术中体外循环辅助时间比较，差异无统计学意义（P＞0.05，见表1），具有可比性。本研究经武汉大学人民医院医学伦理委员会审核批准，所有患者对本研究知情并签署知情同意书。

1.2 手术方法 两组患者根据冠状动脉、瓣膜及血管病变情况选择相应手术方法，术中给予高钾晶体停跳液联合血液（晶 ∶血 =1∶4）15～20 ml/kg，采用经典ST THOMAS法自制停搏液：500 ml复方氯化钠溶液、25%硫酸镁20 ml，10%氯化钾30.75 ml，5%碳酸氢钠40 ml，2%利多卡因10 ml；根据手术方式选择根部顺行灌注和经冠状动脉开口直接灌注，同时在心脏放置冰屑进行心脏保护，待心内操作完成后，逐步减少体外循环流量，直至脱离体外循环。

1.3 LC3Ⅱ水平及炎性因子检测 分别于手术前后抽取两组患者清晨空腹外周静脉血6～8 ml，加入抗凝试管，3 000 r/min 离心 10 min（离心半径 10 cm），留取上清液并置于-80 ℃冰箱中保存待测，采用酶联免疫吸附法检测LC3Ⅱ、白介素6（IL-6）及白介素8（IL-8）水平，试剂盒均购自湖北黄石研科生物科技有限公司，严格按照试剂盒说明书进行操作。

1.4 乳酸脱氢酶（LDH）、心肌肌钙蛋白T（cTnT）及肌酸激酶同工酶（CK-MB）水平检测 两组患者于术后24 h后抽取静脉血，采用免疫化学发光法检测LDH、cTnT及CK-MB水平。

1.5 统计学方法 采用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析，计量资料以（±s）表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料比较分析采用χ2检验；LC3Ⅱ水平与围术期心脏病合并糖尿病患者IL-6、IL-8、LDH、cTnT、CK-MB水平的相关性分析采用Pearson相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者手术前后LC3Ⅱ及炎性因子水平比较 两组患者术前LC3Ⅱ、IL-6、IL-8水平比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；术后观察组患者LC3Ⅱ、IL-6、IL-8水平高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表2）。

2.2 两组患者术后24 h LDH、cTnT、CK-MB水平比较术后24 h观察组患者LDH、cTnT、CK-MB水平高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05，见表3）。

2.3 相关性分析 Pearson相关分析结果显示，LC3Ⅱ水平与围术期心脏病合并糖尿病患者IL-6（r=0.955）、IL-8（r=0.962）、LDH（r=0.981）、cTnT（r=0.964）、CK-MB（r=0.969）水平呈正相关（P＜0.01，见图1）。

表2 两组患者手术前后LC3Ⅱ及炎性因子水平比较（±s，ng/L）Table 2 Comparison of LC3 Ⅱ and inflammatory cytokines between the two groups before and after operation

表2 两组患者手术前后LC3Ⅱ及炎性因子水平比较（±s，ng/L）Table 2 Comparison of LC3 Ⅱ and inflammatory cytokines between the two groups before and after operation

注：LC3Ⅱ=自噬微管相关蛋白轻链3抗体Ⅱ，IL-6=白介素6，IL-8=白介素8

组别 例数 LC3Ⅱ IL-6 IL-8术前 术后 术前 术后 术前 术后对照组 64 43.3±3.1 56.7±6.1 14.2±2.2 27.7±3.5 7.9±1.2 16.7±2.3观察组 64 44.3±2.9 72.4±5.7 14.8±2.1 38.7±3.8 8.0±1.3 21.2±2.1 t值 1.751 15.019 1.460 17.167 0.616 4.450 P 值 0.082 ＜0.01 0.147 ＜0.01 0.539 ＜0.01

表3 两组患者术后24 h LDH、cTnT、CK-MB水平比较（±s）Table 3 Comparison of LDH，cTnT and CK-MB levels at 24 h after surgery

表3 两组患者术后24 h LDH、cTnT、CK-MB水平比较（±s）Table 3 Comparison of LDH，cTnT and CK-MB levels at 24 h after surgery

注：LDH=乳酸脱氢酶，cTnT=心肌肌钙蛋白T，CK-MB=肌酸激酶同工酶

组别 例数 LDH（U/L） cTnT（μg/L） CK-MB（U/L）对照组 64 437.9±23.8 0.8±0.3 1 000.5±110.3观察组 64 723.5±25.9 1.7±0.3 1 264.6±150.0 t值 105.67 13.324 134.87 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

图1 LC3Ⅱ水平与围术期心脏病合并糖尿病患者IL-6、IL-8、LDH、cTnT、CK-MB水平相关性的散点图Figure 1 Scatter diagramfor correlations of LC3 Ⅱwith IL-6，IL-8，LDH，cTnT，CK-MB in perioperative heart disease patients merged with diabetes

3 讨论

糖尿病是一类以血糖及胰岛素增高为临床表现的代谢性疾病，长期高血糖可使机体各组织产生大量自由基，进而激发过度氧化应激反应，最终加重心脏缺血再灌注损伤［10-12］。研究表明，2型糖尿病患者心脏术后心肌再灌注损伤是非糖尿病患者的5倍［13］，且术后病情危重，预后不佳，因此积极探讨围术期心脏病合并糖尿病患者自噬作用具有重要意义［14］。

研究表明，细胞自噬在心肌缺血再灌注损伤中的主要机制是细胞回收细胞质、处理多余或存在缺陷细胞器过程并转化能量供应，对缓和心肌缺血缺氧损伤具有重要作用，但过度细胞自噬会导致细胞损伤［15-17］。LC3Ⅱ是细胞自噬的代表蛋白之一。本研究结果显示，术后观察组患者LC3Ⅱ水平高于对照组，提示围术期心脏病合并糖尿病患者的自噬作用高于心脏病合并非糖尿病患者，与既往研究结果一致［18］；分析其发生病理机制可能是：糖尿病患者细胞发生无氧代谢引起细胞表面膜蛋白、突触蛋白、信号激酶及细胞凋亡因子和促炎因子等异常改变，自噬作用增强，进而影响细胞稳态，破坏细胞器正常功能，从而触发线粒体细胞凋亡通路，引起细胞能量代谢，最终加重细胞损伤。细胞自噬还可抑制中性粒细胞功能，加重心肌缺血再灌注早期炎性反应。本研究结果显示，术后观察组患者IL-6、IL-8水平高于对照组，且LC3Ⅱ水平与围术期心脏病合并糖尿病患者IL-6、IL-8水平呈正相关，提示心脏病合并糖尿病患者围术期过度的自噬作用会增加机体炎性因子水平［19］。

LDH、cTnT、CK-MB是评估心脏损伤的主要标志物。本研究结果显示，观察组患者术后24 h LDH、cTnT、CK-MB水平高于对照组，且LC3Ⅱ水平与围术期心脏病合并糖尿病患者LDH、cTnT、CK-MB水平呈正相关，提示与心脏病合并非糖尿病患者相比，心脏病合并糖尿病患者术后心肌缺血再灌注损伤程度较重，且与过度自噬作用有关［20］；分析其发生机制可能是由于糖尿病加重机体的自噬作用，而过度自噬又会损伤内皮细胞而加重炎性反应，进而加重患者心脏缺血再灌注损伤［21-22］。

综上所述，心脏病合并糖尿病患者围术期LC3Ⅱ水平较高，且LC3Ⅱ水平与炎性因子水平及心肌缺血再灌注损伤有关；但本研究为单中心研究，且样本量较小，未来仍需联合多中心、扩大样本量进一步研究自噬作用在心脏病合并糖尿病患者中的作用机制。

作者贡献：谢恒韬进行试验设计与实施、资料收集整理、撰写论文并对文章负责；王娟、贾强、贾一帆进行试验实施、评估、资料收集；夏中元进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。