Influences of nicardipine pretreatment on myocardial lactate，glucose and oxygen metabolism during perioperative period of cardiac surgery<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

王天龙　于德水　张京范

WANG Tianlong，YU Deshui，ZHANG Jingf an1 Department of A nesthesiology，Beijing University People’s Hospital，Beijing 100044

Abstract：

　　Objective：To assess the influences of cardiopulmonary bypass （CPB） on energy matabolism and the effect of nicardipine pretreatment.

　　Methods：Sixteen patients with valvlar heart disease undergoing valve replacement were chosen and randomly allocated into control group （group C，n ＝ 8） and nicardipine pretreatment group （ group N，n ＝ 8） . In group N，nicardipine 0.5μg / kg  /min  was continuously infused after induction of anesthesia and terminated before CPB. The total dose given was 0.5mg/kg . If the total dose was not reached before CPB，the rest dose was given immediately after the beginning of CPB.Arterial and coronary sinus blood samples were taken immediately before CPB，at 5，30min after the aortic declamping，the end of operation，6 and 18h after operation. Blood lactate and glucose concentrations were measured. Blood gas was checked simultaneously. Then myocardial lactate extraction rate （LER） and myocardial glucose extraction rate （GER） and myocardial oxygen extractionindex （MOEI） were calculated.

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　　Results：In group C GER and L ER decreased signficantly after aortic declamping as compared with those before CPB（P<0.05）and did not recover at 6h after operation. In group N GER did not change significantly after aortic declamping and was significantly higher than that in group C（P<0.01）. L ER decreased obviously but was still higher than that in group C （P<0.05）. MOEI decreased signficantly only at 5min after aortic declamping but recovered afterwards in both groups.

　　Conclusions：CPB adversely affect myocardial lactate and glucose metabolism. Low dose nicardipine is effective in improving myocardial lactate and glucose metabolism after CPB.

　　Key Words：Cardiopulmonary bypass；Myocardium；Energy metabolism；Nicardipine

　　体外循环（CPB）对心肌能量代谢的影响将涉及转流后心功能的恢复。本研究通过主动脉开放后至术后18h，心肌乳酸代谢、葡萄糖代谢和心肌氧代谢的变化，以观察CPB对心肌能量代谢的影响，并在CPB前给予小剂量尼卡地平，以说明能否为心肌能量代谢提供有益的作用。

资料与方法

　　一般资料

　　选择行心脏瓣膜手术病人16例，随机分为空白对照组与尼卡地平治疗组，每组8例。对照组实施的手术种类包括二尖瓣或主动脉瓣置换3例，二尖瓣置换加三尖瓣成形4例，二尖瓣加主动脉瓣置换1例；尼卡地平组二尖瓣或主动脉瓣置换2例，二尖瓣置换加三尖瓣成形3例，二尖瓣加主动脉瓣置换3例。麻醉方法与体外循环　两组病人的术前用药为吗啡和东莨菪碱，麻醉方法采用全静脉麻醉，麻醉诱导与麻醉维持采用推注咪达唑仑（0.05～0.01mg／kg）、哌库溴铵和大剂量芬太尼（10～30μg／kg）完成。麻醉监测采用标准的心脏外科病人监测方法。CPB采用德国S型心肺机，Medt roinc膜肺，中度低温（26℃～28℃），平均转流率2.2～216L／m²，中度血液稀释（Hct20％～24％），管道预充晶胶体液（1∶1）2000～2500ml，经主动脉根部灌注高钾冷停跳液实施心肌保护，每30min或出现室颤追加灌注冷停跳液。麻醉诱导完成后，经中心静脉通路滴注尼卡地平（0.5μg／kg／min）至转机前，维持MAP在70～80mmHg，总剂量为0.05mg／kg；转机前给药不足者，转机后即刻补足。同时，经右颈内静脉放置入静脉导管达右房内。在主动脉开放前，由手术者将该导管放置入冠状窦内3～5cm，以备采血。CPB前即刻采集动脉血，分别测定血乳酸、血糖含量并查血气，在CPB开始后，腔静脉阻断后、升主动脉阻断前，采集右房血测查上述指标；在主动脉开放后5min、30min，术毕，术后6h、18h，同时采集动脉血和冠状窦血测查上述指标，根据上述指标计算：心肌乳酸摄取率（L ER）＝（动脉血乳酸含量－冠状窦血乳酸含量）／动脉血乳酸含量（％），心肌血糖摄取率（GER）＝（动脉血糖含量－冠状窦血糖含量）/动脉血糖含量（％），心肌摄氧指数（MOEI）＝（SaO₂－ScsO₂）／SaO₂（％）。同时记录围术期使用的多巴胺用量。乳酸和血糖采用乳酸血糖分析仪（生化法）测定。

　　统计学分析

　　采用SPSS统计学软件包，一般资料和CPB前资料采用团体t检验，组内资料采用配对t检验，组间比较采用多因素方差分析。P<0.05认为有显著性差异。

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结果

　　手术均由同一组心外科医生完成。两组病人一般资料间没有显著的统计学差异（表1）。空白对照组主动脉阻断时间为：（71±21）min，尼卡地平组（99±41）min。两组病人的心肌乳酸代谢变化见表2，心肌糖代谢与氧代谢变化见表3。两组病人转后多巴胺用量见表4。

讨论

　　在正常生理条件下，血液内的游离脂肪酸（freefattyacid）是心肌首选的供能物质^[1]，心肌70％的能量底物来源于此。但在运动或严重应激的情况下，乳酸氧化将成为ATP产生的主要来源^[2]，而在进食碳水化合物后，葡萄糖将成为心肌主要的能量底物来源。缺血心肌再灌注后，心肌摄取脂肪酸后的氧耗量要显著高于葡萄糖^[3]，因此推测在心肌摄氧受损的情况下，葡萄糖和乳酸作为心肌的能量底物可能更为合适，而脂肪酸可能是有害的^[4]。我们所观察的临床结果表明，心肌摄氧指数在心肌血流恢复后恢复缓慢，至术后6h才基本恢复到CPB前水平，说明发生在线粒体内的氧化磷酸化过程在延迟性心肌缺血状态下会受到影响^[5]。Schoder H等^[6]在离体心脏上的研究表明，缺血后心肌细胞内丙酮酸脱氢酶活性（PDH）抑制可导致糖酵解和葡萄糖氧化脱耦连及心脏效率降低，缺血再灌注后会导致代谢异常，且这种异常与PDH的抑制表现相一致。因此在心肌缺血期间，糖酵解对维护缺血的心肌细胞内钙内稳态及缺血后心肌细胞功能的恢复至关重要^[7]。通过糖酵解提供的可用ATP，保持了缺血心肌细胞内线粒体的膜电位，有助于再灌注后氧化磷酸化功能的恢复，但糖酵解提供ATP的能力与缺血的持续时间有关，一旦耗竭，将导致线粒体的功能与结构的改变，导致再灌注后线粒体的氧化磷酸化过程受损及恢复迟缓^[8]。我们的临床结果表明，缺血心肌再灌注后，心肌葡萄糖摄取发生障碍，心肌对乳酸的摄取也明显下降，推测心肌细胞内的有氧代谢过程可能受损。有研究表明，冠状动脉搭桥手术病人CPB前和术后6h，心肌的主要能量底物为乳酸和游离脂肪酸，而在CPB后1h，心肌的主要能量底物为葡萄糖，所以心肌对葡萄糖的摄取情况是反应转流后心肌能量代谢的重要指标^[9]。从本研究结果可看出，尼卡地平对转流后心肌葡萄糖摄取具有保护作用，而且心肌对乳酸的摄取率也要显著高于对照组，而对照组病人，转流后心肌对乳酸虽有一定摄取，但对葡萄糖没有摄取，且存在心肌细胞内糖原的分解现象，这可能与心肌再灌注损伤后应激反应的增强有关。从转流后心肌的能量底物来源推测，对照组病人转流后主要的供能底物可能为乳酸，而尼卡地平组葡萄糖和乳酸均可同时作为转流后心肌主要的底物。由于尼卡地平治疗组病人对心肌乳酸和葡萄糖的保护作用，进一步改善了转流后病人的心功能状态，推测转流后多巴胺的用量减少可能与此保护作用有关。尼卡地平对心肌能量代谢的有益作用可能与它能减慢心肌缺血期间心肌细胞内ATP的耗竭速度有关^[10]，由于心肌细胞内能量物质ATP耗竭的延缓，减轻了缺血期间与心肌能量底物代谢有关的酶活性改变，从而有益于CPB后心肌能量代谢的恢复。本研究组间比较采用了多因素方差分析，是考虑到两组间升主动脉阻断时间（心肌缺血时间）间存在差异，而这种差异会直接影响试验的结果，为了保持两组间数据统计的可比性，采用了此种统计方法。从本研究结果的分析推测，CPB可导致转后病人心肌的乳酸与葡萄糖代谢受损，能量底物代谢受损不利于转流后及术后病人心功能的的恢复；小剂量尼卡地平（0.05mg/kg）预治疗对再灌注后心肌的乳酸与葡萄糖代谢具有一定的保护作用，但由于研究病例较少，还需要作进一步探索，以证实其作用效果。

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参考文献

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