体外循环期间Apelin-36、NO和TNF-α的变化和意义

吴德华 张晓峰 常昕 徐凌峰 张卫 李欣 徐美英

(上海交通大学附属胸科医院1麻醉科，2体外循环室，3心外科，上海 200030)

Apelin是血管紧张素受体-1相关受体蛋白(putative receptor protein related to the angiotensin receptor AT1，APJ)的配体，在心、肺组织中的表达水平较高。Apelin通过与受体APJ结合对心血管系统发挥重要的生理调节作用，包括促进一氧化氮(NO)释放[1-2]、扩张血管[3]；增强心肌收缩力、改善心功能[4]；Apelin还具有保护心肌细胞、血管内皮细胞[5-6]以及抗炎抗氧化等作用。内源性NO在体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)期间具有心肺保护功能[7-8]。肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是CPB诱导炎性反应的重要因子[9]。本研究以直视心脏手术的患者作为研究对象，探讨CPB期间血浆Apelin-36、NO和TNF-α的变化，为揭示CPB期间Apelin参与病理生理调节提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2012年10月—2013年3月在我院行直视下心脏手术的患者17例，其中男性5例、女性12例；年龄23～75岁，平均年龄(52.76±16.45)岁；体质量50～67 kg；美国麻醉医师协会(ASA)分级Ⅱ～Ⅲ级，心功能Ⅱ～Ⅲ级。17例的手术方式为二尖瓣替换术3例，二尖瓣替换术+三尖瓣成形术2例，二尖瓣替换术+三尖瓣成形术+射频消融术1例，主动脉瓣置换术3例，二尖瓣替换术+主动脉瓣置换术2例，二尖瓣替换术+主动脉瓣置换术+射频消融术1例，二尖瓣替换术+主动脉瓣置换术+三尖瓣成形术+射频消融术1例，主动脉瓣置换术+三尖瓣成形术+射频消融术2例，房间隔缺损修补术+二尖瓣成形术+三尖瓣成形术1例，Ebstein畸形纠治术1例。排除术前合并中度及以上肺高压，心衰，肝、肾功能异常，接受类固醇类激素、硝普钠或硝酸甘油治疗的患者。本研究经上海交通大学附属胸科医院伦理委员会许可，所有患者术前均签署知情同意书。

1.2 麻醉方法和体外循环的建立 所有患者术前禁食，无术前用药。入手术室后监测心电图(ECG)、脉搏氧饱和度(SpO2)及无创血压(NIBP)。局麻下行桡动脉穿刺、置管，监测有创动脉压(ABP)。麻醉诱导采用咪达唑仑0.1～0.2 mg/kg、舒芬太尼0.8～1.2 μg/kg、罗库溴铵0.6～0.9 mg/kg，气管插管前静脉注射地塞米松10 mg。气管插管后行机械通气，通气参数设置：FiO260%、Vt 8 mL/kg、f 12 次/min、维持呼气末CO2分压(PETCO2)为35～45 mmHg，根据血气分析结果调整呼吸参数。麻醉诱导后行右颈内静脉穿刺，置入三腔静脉导管。麻醉维持采用异丙酚4～8 μg/(kg·h)、间断静脉注射舒芬太尼和罗库溴铵维持麻醉，舒芬太尼总量达3～4 μg/kg。必要时辅助吸入七氟烷。脑电双频指数(BIS)；控制在40～60，CPB期间维持在30～40。胸骨锯开后给予肝素3 mg/kg，当活化凝血时间(activated clotting time，ACT)大于480 s后开始CPB。CPB期间采用浅低温，鼻咽温度维持在31～34℃，主动脉阻断期间采用非搏动灌注模式，流量为2.2～2.4 L/(m2·min)，所有患者均应用4∶1含血停搏液(温血和高钾晶体停搏液按4∶1比例混合)保护心肌。主动脉开放后并行循环，当满足以下条件时停机：心率80～100次/min(或起搏心律)、节律规整或窦性心律、心肌收缩有力和舒张正常、SBP≥90 mmHg、复温至37℃。CPB开始即静脉持续泵入硝酸甘油0.3～0.5 μg/(kg·min)，主动脉开放后调整硝酸甘油至1～2 μg/(kg·min)；视心肌收缩幅度给予多巴胺3～5 μg/(kg·min)持续静脉泵注。CPB结束后用鱼精蛋白中和肝素，根据ACT值追加鱼精蛋白量，直到ACT<150 s。CPB设备采用德国Maquet公司JOSTRA-HL20型人工心肺机，美国美敦力公司TRILLIUM AFFINITY-541T 模式氧合器，国产CPB管道、24F主动脉直插管(上海祥盛医疗器械厂，上海)。

1.3 标本采集和指标的测定 分别在手术开始前(T0)、主动脉开放后即刻(T1)、主动脉开放后10 min(T2)和停机后即刻(T3)4个时间点抽取动脉和静脉血各3 mL，置于EDTA抗凝管中。血样经3000 r/min离心10 min，各管离心后取上清液1～1.5 mL，分别装入3个Ependorf管中，每管0.3～0.5 mL，-80 ℃冰箱保存，分别用于测定Apelin-36、NO和TNF-α。人Apelin-36、人NO和人TNF-α的ELISA试剂盒均购自上海西唐生物科技有限公司。操作按照说明书进行。

为了避免CPB对血液稀释的影响，需对T1～3 3个时间点的Apelin-36、NO和TNF-α测定值进行校正，校正值=实测值×转流前红细胞比容(HcT)值/转流后HcT值。

2 结 果

2.1 患者术中的主要特征 所有患者停CPB顺利，血流动力学指标满意，手术顺利。患者的年龄、性别、体质量指数、手术时间、CPB时间以及CPB期间HcT值见表1。

表1 患者的一般资料、手术时间、CPB时间、HcT值和术中硝酸甘油消耗量(n=17)

2.2 CPB对Apelin-36、NO和TNF-α浓度的影响 与T0比较，T1、T2和T3动脉血Apelin-36浓度升高(P<0.01或P<0.05)；静脉血中Apelin-36浓度在T1和T2也显著高于T0(P<0.01)。与T0比较，动静脉血液中NO浓度在CPB期增加，其中动脉血在T1和静脉血在T3的增加具有统计学意义(P<0.01或P<0.05)。与T0比较，动静脉血TNF-α浓度在CPB期增加，其中动脉血在T1和T3以及静脉血在T3的增加具有统计学意义(P<0.01)。见表2。

表2 患者CPB期间动静脉血浆中Apelin-36、NO和TNF-α检测值比较

3 讨 论

Apelin前蛋白原在不同的组织中被蛋白酶水解生成分别含36、17、13个氨基酸的活性多肽[10]，在组织中主要的存在形式为Apelin-36和Apelin-13[11]。本研究检测了CPB期间主动脉开放即刻、开放后10 min以及停机后动静脉血中Apelin-36的含量，结果显示，与手术开始前比较，主动脉开放后Apelin-36的含量明显增加。本研究显示，CPB后Apelin-36的增加可能是心血管系统发挥自我保护的重要调节机制。Aydin等[12]对CPB下行冠脉旁路移植术的患者进行的研究显示，与CPB前比较，CPB过程中血浆Apelin-36浓度呈轻微降低，并没有出现较大幅度的波动，其中主动脉开放前5 min达到最低，主动脉开放后血浆Apelin-36水平轻度升高，到重症监护室后有较显著增高，术后48 h和72 h仍然处于升高状态。本研究同时检测了动脉和静脉血Apelin-36水平，结果显示各时间点静脉血Apelin-36水平均略高于动脉血，但差异无统计学意义，值得进一步研究。

本研究还检测了CPB期间血浆NO和TNF-α的水平，结果显示，主动脉开放后即刻到停机期间血浆NO和TNF-α均较术前明显升高，而主动脉开放即刻、开放后10 min以及停机后的各时间点动静脉血NO和TNF-α浓度无显著差别。本研究测定了CPB期间从主动脉开放后到停机较短时间的NO浓度，考虑NO浓度的升高主要与以下因素有关：体外循环期间心肺缺血再灌注损伤直接或间接诱导血管内皮细胞eNOS表达增加，从而增加了NO产量。TNF-α是CPB中诱发炎性反应的主要因素，在炎性反应瀑布级连反应中起核心作用，是CPB炎性反应过程中最早同时也是最重要的炎性反应介质之一。因此，TNF-α常常被用来监测CPB对炎性因子的影响。

Apelin-36、NO和TNF-α在CPB前后的变化反映出CPB在诱导全身炎性反应等伤害性影响的同时启动了保护性机制。从而推断，Apelin-36作为心血管系统保护性多肽可能在CPB期间发挥了重要的调节作用。

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