N-乙酰半胱氨酸对冠状动脉旁路移植术后早期再灌注损伤的影响*

王涵 冯艳 伍志超 袁卫国 刘仕强 王永杰

(南充市中心医院1.麻醉科；2.心胸外科，四川 南充 637000)

随着医疗技术的进步和人口预期寿命的提高，冠状动脉疾病 (Coronary artery disease,CAD)发病率逐年攀升[1]。据统计，美国每年大约有40万例冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting,CABG)患者，我国每年大约有4万例，且以每年10%的速度递增[2]。CABG期间心肌必然经历缺血再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)。在大多数情况下，I/R可以帮助器官和组织自我修复。然而有时I/R也可能对其造成损害，对恢复构成严重威胁，这种现象称为缺血再灌注损伤[3]。在体外循环中，由于心肌自由基清除功能受到破坏，导致心肌活性氧含量过度升高，使心肌对氧化应激和炎症反应高度敏感进而引起I/R损伤[4]。CABG相关的心肌I/R和随后的I/R损伤可能对患者预后产生诸多不利影响[5]。N-乙酰半胱氨酸(NAC)是谷胱甘肽的前体，能通过多种相关机制调控氧化稳态、神经元传递和炎症反应。动物实验已证明NAC可以减轻氧化应激和炎症反应，对心肌I/R损伤有潜在的保护作用[6-7]。但目前对NAC的临床研究结果尚缺乏一致性：Shafiei 等[8]研究发现NAC能减轻CABG相关的心脏损伤和氧化应激；而El-Hamamsy 等[9]研究表明使用NAC的CABG患者并未降低心肌损伤相关指标。最新的研究[10]表明对于急性心肌梗死患者，静脉注射NAC能安全有效地减少心肌梗死面积。为研究NAC能否通过减轻氧化应激和炎症反应减轻心肌再灌注损伤，我们观察了术前应用NAC对CABG患者术后早期再灌注损伤的影响，以便为临床安全、有效用药提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究经南充市中心医院医学伦理委员会批准(2016年审068号)，患者及家属均签署知情同意书。选择2016年1月～2019年12月行CABG的患者90例。纳入标准：年龄42～75岁，BMI20～30，ASAⅡ～Ⅲ级，心功能Ⅱ～Ⅲ级，经冠状动脉造影诊断为CAD，多支病变的患者。排除标准：急诊手术，左室射血分数(EF)<40%，合并严重的心脏瓣膜疾病和严重心律失常，一个月内有心肌梗死，糖尿病，有内分泌、代谢和神经系统病史。采用随机数字表法将患者分为NAC组(N组，n=45)和对照组(C组，n=45)。N组患者术前5天连续静脉给予2400 mg的NAC治疗，NAC加入10%葡萄糖注射液250 mL稀释滴注。C组患者术前5天连续静脉给予等量的10%葡萄糖注射液。

1.2 麻醉方法 患者术前禁食、禁饮8 h，入手术室后局麻下左侧桡动脉置入20G穿刺针连续监测动脉血压，右侧颈内静脉穿刺置入7F的导管输注醋酸林格氏液5～10 mL/kg/h。麻醉诱导采用静脉快速顺序诱导：咪达唑仑0.05 mg/kg、依托咪酯0.2 mg/kg、舒芬太尼0.6 μg/kg和顺阿曲库胺0.2 mg/kg。麻醉维持：舒芬太尼(1～2 μg/kg/h)和丙泊酚(2～4 μg/kg/h)持续泵入，间断推注顺阿曲库胺维持肌肉松弛。术中采用间歇正压通气(IPPV)，潮气量为6～8 mL/kg，呼吸频率为10～12 次/min，吸呼比为1∶2，维持呼气末二氧化碳分压(PetCO2)在35～45 mmHg。术中监测包括5导联心电图、桡动脉压、中心静脉压、脉搏血氧饱和度、呼气末二氧化碳浓度(PetCO2)、脑电双频指数(Bispectral index,BIS)、鼻咽温度、直肠温度和尿量。维持BIS在40～60。术中通过使用血管活性药物(多巴胺或硝酸甘油)维持患者血流动力学稳定。

1.3 观察时间 在患者给予NAC或生理盐水前为T0、手术结束时为T1、手术结束1小时后为T2、手术结束6小时后为T3以及手术结束12小时后为T4。

1.4 观察指标和标本采集 在以上5个时间点分别抽取桡动脉血后离心(4000转/分)15 min，分离血清。使用Roche Cobas e602全自动电化学发光分析仪及其配套的检测试剂测定cTnT、肌红蛋白和CK-MB的含量。采用BioVision的K667-100D试剂盒检测血清乳酸水平，用改进的硫代巴比妥酸反应物(TBARS)法测定MDA水平，采用EIA Kit(Enzo Life Sciences International INC) 检测试剂盒测定TNF-α水平。手术后所有患者带气管导管到重症监护病房(ICU)进行监护治疗，在手术主管医师指导下决定患者气管导管拔出和转出ICU的时机。记录患者术后机械通气时间(手术结束到停止机械通气的时间)和气管导管拔出时间(手术结束到拔出气管导管的时间)，ICU停留时间(ICULoS)和住院时间(HLoS)。

2 结果

2.1 两组患者一般资料比较 两组患者年龄、性别、BMI、病程、心功能分级和体外循环时间比较差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

2.2 两组患者血清cTnI、肌红蛋白和CK-MB水平比较 两组患者T0时的血清cTnI、肌红蛋白和CK-MB水平比较差异无统计学意义(P>0.05)，而在T1至T4时间点比较差异均有统计学意义，且N组患者的血清cTnI，肌红蛋白和CK-MB显著低于对照组(P<0.05)，见表2。

表1 两组患者一般资料比较

表2 两组患者各时间点血清cTnI，Myo，CK-Mbmass水平比较

2.3 两组患者血清乳酸、MDA和TNF-α水平比较 两组患者T0时的血清乳酸和TNF-α水平比较差异无统计学意义(P>0.05)，但在T1至T4时间点比较差异均有统计学意义，且T1至T4时N组患者的血清乳酸和TNF-α水平显著低于对照组(P<0.05)；T0、T1和T2时两组患者的血清MDA比较差异无统计学意义(P>0.05)，而在T3、T4时比较差异具有统计学意义，且N组患者比C组患者降低更明显(P<0.05)，见表3。

表3 两组患者各时间点血清cTnI，Myo，CK-Mbmass水平比较

2.4 两组患者拔管和机械通气时间，ICULoS和HLoS比较 两组患者的气管拔管和机械通气时间差异有统计学意义，且N组比C组时间更短(P<0.05)；两组患者ICULoS和HLoS比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表4。

表4 两组患者机械通气、拔管时间、ICULoS和HLoS比较

3 讨论

冠状动脉疾病(CAD)是世界范围内最常见的死亡原因之一，预计在未来20年内仍将是最常见的死亡原因[11-12]。CABG能改善重症CAD患者的心肌灌注，缓解患者的症状并降低其死亡率[13]。CABG引起氧化应激和炎症通路激活使心肌I/R损伤风险增加[14]。在体外循环期间，细胞内三磷酸腺苷耗尽，次黄嘌呤的降解引发缺血性损伤[15]。I/R引发一系列生化反应，心肌细胞内产生大量活性氧(ROS)，对细胞分子(如脂质、蛋白质和DNA)造成严重损伤[16]。尽管对心肌I/R损伤的研究取得了许多重大进展，但其机制仍是一个尚未解决的问题[17]。临床上预防心肌I/R损伤存在很多困难，首先任何以预防心肌I/R损伤为导向的治疗都必须在心肌再灌注之前进行；其次预防治疗的剂量应足够高，以抵消再灌注后快速大量产生的ROS[18]。心肌I/R损伤与无复流、心肌顿抑、再灌注心律失常等多种并发症有关[19]。如何减轻心肌I/R损伤是心脏外科一直以来的研究热点。目前调节氧化应激和炎症等反应被认为是降低CABG术后并发症和死亡率的有效方法[20]。

NAC是一种黏液溶解剂，由氨基酸半胱氨酸E与氮连接的乙酰基组成，其巯基具有直接的抗氧化功能，而产生的谷胱甘肽(GSH)有助于提高内源性抗氧化能力[21]。GSH是活性巯基的载体，以半胱氨酸残留物的形式存在，作为各种酶的辅助因子发挥抗氧化作用。细胞抗氧化能力的丧失与GSH和/或其前体半胱氨酸的减少有关[22]。NAC不良反应率较低、安全性好，但在临床上使用较大剂量时可能会引起咳呛、支气管痉挛、恶心呕吐、瘙痒等不良反应[23]。为了确保试验参与者的安全，我们参考了Atkuri等[24]研究的NAC静脉注射剂量。本研究中所有患者使用NAC后均未发生不良反应，说明术前静脉使用NAC是安全可靠的。

血清cTnI、肌红蛋白和CK-MB对心肌损伤的特异性与灵敏度均比较高，可反应心脏损伤的程度[25]。血清乳酸一定程度上可作为反映心肌损伤的指标，MDA是评价人体氧化应激最常用的指标，而TNF-α是炎性标志物，一般认为氧化应激与炎症反应密切相关，加重了心脏的损伤和重构[26]。以往的研究[27]表明NAC可以扩张血管，防止氧化损伤，提高免疫力，抑制细胞凋亡和炎症反应，促进细胞内谷胱甘肽的合成。Abe 等[28]研究表明使用大鼠心肌I/R损伤模型，在阻断前30 min开始输注NAC(150 mg/kg/h)，持续2 h，与对照相组比可显著减少心肌梗塞及减少氧化物导致的GSH水平下降。最近的研究[29]表明NAC可改善心肌细胞的收缩功能，抗心肌细胞凋亡，保护心室重构和血管重构，提高血清中一氧化氮含量，从而改善血管内皮功能。我们观察到在患者使用NAC后，其心肌损伤标志物和炎症标志物与对照组相比降低，进一步证实了术前使用NAC能减轻接受CABG的患者术后缺血再灌注损伤，其机制可能是NAC抑制了氧化应激，炎症和细胞凋亡。与对照组相比，N组患者的气管导管拔出时间、机械通气时间均显著降低，可能是NAC抗氧化和心肌保护作用改善了再灌注损伤，降低了患者带管时间和机械通气时间。本研究中，我们观察到N组患者的血清cTnI，Myo和CK-MB，乳酸和TNF-α水平在T1至T4时间点相比于对照组降低更明显，而血清MDA在T3和T4时间点也显著降低，表明术前使用NAC能显著降低CABG相关的心脏损伤以及氧化应激和炎症标志物。本研究中心肌损伤以及氧化应激和炎症标志物降低与Shafiei 等[8]的研究结果一致，而与El-Hamamsy等[9]的研究结果不一致，差异可能是由于NAC剂量不同或不同程度的心脏损伤亦或是患者对干预反应的多变性所致。另一方面，我们的研究结果显示N组患者ICU停留时间和总住院时间并未缩短，这一结果可能是我们心脏外科医师参考了其他相关因素后决定患者的ICU停留时间和住院时间。本研究尚存在一定的局限性：①本研究为单中心研究。②我们的观察时间为术后12 h，未能对对术后心肌I/R损伤进行更长时间的研究。需要在后续进一步开展多中心、大样本量的高质量临床研究。

4 结论

NAC能用于CABG患者，其术前使用可减轻患者术后心肌早期缺血再灌注损伤，具有临床推广价值。