体外循环围术期血浆降钙素基因相关肽变化的研究
http://www.100md.com
体外循环杂志 2000年第5期第2卷
李忻；陈张根；贾兵
关键词：体外循环；降钙素基因相关肽；心肌保护
摘要：
目的
目的：研究体外循环围术期血浆降钙素基因相关肽(CGRP)的变化规律。
方法：1建立猪体外循环心肌缺血再灌注模型12例。应用放射免疫法分别于体外循环前后六个时间点测定冠状静脉血浆CGRP含量，并同时记录心率、血压、左室收缩和舒张末压。2应用放射免疫法分别对36例先天性心脏病心内直视手术患者在体外循环前后七个时间点测定其冠状静脉血浆CGRP含量。
结果：冠状静脉血浆CGRP含量在体外循环开始后与体外循环前相比无统计学差别。再灌注后，CGRP显著升高，随再灌注时间的延长逐渐上升，持续至术后4～24小时。心脏再灌注早期CGRP的升高早于血流动力学指标的改善，提示术后早期血浆高水平的CGRP有利于心功能的恢复。
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结论：内源性CGRP对体外循环缺血-再灌注心肌具有代偿性的保护作用。
材料与方法动物
模型的建立实验用小型猪(上海农科院畜牧兽医研究所提供)12头，体重20～25kg，雌雄不拘。5%戊巴比妥钠40～60mg/kg腹腔麻醉(手术期间以1%戊巴比妥钠静脉间歇给药)，气管切开并插管，接Bird呼吸机通气，潮气量15mkkg，呼吸频率30次分；建立静脉输液通路，颈动脉插管监测血压，同时监测心电图，记录心率。胸部正中切口开胸，暴露心脏，经心尖部置左室测压管连接监护仪。作冠状静脉窦插管，并阻断左上腔静脉。分别作主动脉和上下腔静脉插管，建立标准体外循环，灌注流量100ml/kg。体外循环开始后10分钟阻断升主动脉，同时主动脉根部灌注冷晶体心肌麻痹液(改良St. Thomas液)15ml/kg，使心脏松弛停跳。45分钟后开放升主动脉阻断钳使心脏复跳，辅助循环15～30分钟(平均22分钟)后停止转流。主动脉开放120分钟后处死动物。
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体外循环机为Sarns7000型(美国)。氧合器为复旦-16膜式氧合器。
分别于开胸后、体外循环开始10分钟(即心脏停跳前)、主动脉开放后5、30、60和120分钟等六个时间点，经冠状静脉窦插管采血2mk测定CGRP含量，并同时记录心率(HR)、颈动脉收缩压(BP)、左室收缩末压(LVESP)和左室舒张末压(LVEDP)。
一般资料：36例心内直视手术患者，男24例，女12例，年龄3.47±2.48岁(5月～11岁)，体重12.2±7.5(5.5～27)公斤。病种为：单纯室间隔缺损14例，室间隔缺损伴轻、中度肺动脉高压8例，房间隔缺损7例，法乐氏四联征3例，室间隔缺损伴房间隔缺损2例，肺动脉瓣狭窄1例，右心室双出口1例。
采用氯胺酮、芬太尼及肌松剂诱导插管，接麻醉呼吸机(NAD2B型)行控制呼吸，呼吸频率20～26次分，潮气量10～15mkkg，术中以静吸(氨氟醚)复合麻醉维持。体外循环应用StockertⅡ型体外循环机(德国)，Medtronic膜式氧合器。灌注流量106±15mk·kg-1·min-1，转流期间动脉血压47±6.8mmHg(1mmHg＝0.133kPa)，最低鼻咽温度1.2±3.4℃，血球压积23±3.1%。
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胸部正中切口开胸，建立标准体外循环。主动脉阻断前经右房(由颈内静脉插管作冠状静脉窦插管、固定并保留至术后24小时作采血用。主动脉阻断时间33.5±16.6分钟。主动脉开放后辅助循环时间20.1±8.6分钟。术后转入ICU，接Bear1000型或NewportWaveE200型呼吸机，辅助通气时间4.3±2.6小时。
术前经股静脉采血2mk，此外分别于开胸后(转流前)、体外循环开始后主动脉阻断前、主动脉开放5、30分钟、术后4、24小时等六个时间点抽取冠状静脉血2mk。
所有标本采集后均置于含10%EDTA二钠和抑肽酶的试管内，4℃离心3000rpm后取血浆，-20℃保存备测。采用放射免疫法测定血浆CGRP含量。CGRP药盒由东压免疫技术研究所提供，我院同位素室采用SN-682型放射免疫γ计数器(上海核福光电仪器有限公司)检测。结果以均数±标准差(x±s)表示，采用方差分析作统计显著性检验。
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结 果
动物实验中，体外循环围术期CGRP及血流动力学参数的变化见表1。
表1 猪体外循环围术期CGRP及血流动力学参数的变化(n＝12)
转流前
停跳前
开放5'
开放30'
开放60'
开放120'
CGRP(pg/ml)
98.8±13.2
, 百拇医药
89.5±14.1
115.6±18.7*
134.3±20.2**
143.5±18.3**
135.7±47.9**
HR(次/分)
121.7±11.3
117.3±11.7
149.4±22.0**
143.6±19.7**
134.3±13.4*
, 百拇医药
125.5±13.1
BP(mmHg)
106.6±27.8
83.6±14.0
34.3±7.3**
61.6±7.5**
70.4±9.2*
88.4±10.0
LVESP(mmHg)
108.8±28.6
85.7±13.6
, 百拇医药 43.6±7.2**
62.6±5.9**
71.9±8.2*
90.2±9.1
LVEDP(mmHg)
0.6±2.0
1.0±1.5
13.1±4.0**
12.2±4.1**
9.1±3.9**
3.1±2.3
各时间点与转流前相比:*ρ<0.05, **ρ<0.01
, 百拇医药
体外循环开始后10分钟心脏阻断之前，血浆CGRP浓度较转流前下降，但未显示有统计学差别(p>0.05)，其下降可能与血液稀释有关。当主动脉开放5分钟时，CGRP水平较转流前明显增高，并随开放时间的延长进一步升高，至开放60分钟达最高水平，开放120分钟时仍维持较高水平。
血流动力学参数测定显示，心脏再灌注早期心率明显增快，并逐渐减慢，再灌注120分钟时虽仍快于缺血前，但无统计学意义。再灌注早期，外周血压和左室收缩末压呈低水平，左室舒张末压显著增高。随再灌注时间的延长，至再灌注120分钟时，上述指标已逐渐恢复至接近正常水平。
先心病患者体外循环围术期CGRP的变化见表2。
表2 先心病患者体外循环围术期CGRP(pg/mk)的变化(n＝36)
术前
, 百拇医药
转流前
停跳前
开放5'
开放30'
术后4h
术后24h
87.2±11.1
85.0±16.4
79.8±9.0
95.4±20.9*
106.7±17.9**
117.0±12.6**
, 百拇医药
105.7±18.2**
各时间点与转流前相比：p<0.055，p0.05<001
体外循环开始后心脏阻断之前，可能因血液稀释使CGRP浓度较转流前和术前下降，但无统计学差别(p>0.05)。主动脉开放后，CGRP水平显著增高，术后4小时达最高水平，术后24小时仍维持较高水平。
讨 论
CGRP是1983年Rosenfekd等应用基因重组技术发现的一种含有37个氨基酸残基的神经多肽[1]，它是迄今为止已知的人体内最强的舒血管物质。含CGRP的神经纤维广泛分布于心血管系统，其特异性受体除中枢、外周神经系统外，遍布心脏所有区域，主要是冠状血管，而且以小冠脉分布显著[2]。研究表明，CGRP对冠状动脉有强大的扩张作用，其作用比硝酸甘油、硝普钠强240倍，亦远强于P物质、心钠素、血管活性肠肽、异丙肾上腺素、组胺等。
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本实验通过采集回流自心脏循环的冠状静脉血，观察其血浆CGRP浓度在体外循环心肌再灌注前后的变化，结果显示，冠状静脉血浆CGRP浓度在主动脉开放后持续升高，并在术后24小时仍维持较高水平，与国内其它作者的报道结果一致[3]。CGRP持续增高可能基于下列原因：1.主动脉阻断时，尽管已给予心肌麻痹液和低温，但心肌细胞仍有较低的代谢活动，因而处于相对缺血缺氧状态；主动脉开放心肌再灌注时，尽管冠状动脉的血流得以恢复，但由于内皮细胞肿胀，微血管痉挛，血流瘀滞，白细胞和血小板聚集等因素，冠状微血管仍然呈低灌流状态，进一步加重了心肌细胞的缺血缺氧，微血管痉挛和心肌细胞缺血缺氧刺激了含有CGRP神经纤维的大量分泌，导致冠状静脉血浆CGRP浓度的增高。2.主动脉开放后随着复温和心功能的逐步改善，心脏和全身血管床的代谢增强，CGRP生成增多及储存于这些组织内的CGRP释放入血增多。3.主动脉开放后随着循环的改善，尿液排出，血液浓缩，CGRP的浓度也相应增高。
基础研究表明，CGRP对缺血心肌具有很强的心肌保护作用，它对心肌具有正性变力、变时作用，并可减少心肌再灌注后的丙二醛(MDA)含量，抑制脂质过氧化，稳定心肌细胞膜，减少心律失常的发生[4]；同时，CGRP通过其强大的扩张冠状动脉的作用，可增加缺血后心肌的血流，改善心肌血供[5]；此外，已证实内皮素(ET)在心肌再灌注后的生成增多是导致再灌注损伤的重要因素，CGRP对ET具有拮抗作用，可有效地减轻ET引起的心肌细胞损伤和冠状微循环障碍[6]。离体实验证明，给缺血后的心脏灌注CGRP后，冠脉流量明显增加，心肌收缩力增强，心输出量增加，MDA生成和乳酸脱氢酶漏出减少。
, 百拇医药
体外循环心脏直视手术中，由于主动脉阻断和开放导致心肌缺血-再灌注损伤，术后出现心肌收缩力减弱(心肌顿抑)、心律失常、冠状血管微循环障碍等；此时，内源性CGRP生成增多对于减轻再灌注损伤，促进心功能的恢复具有积极的意义。从本研究的结果中可以看到，主动脉开放后5分钟，CGRP的浓度即有显著增高，此时外周血压尚呈较低水平，心肌收缩和舒张功能尚较差，30分钟后逐渐恢复；临床病例组中可见术后24～48小时，心功能尚处于恢复当中，而此时CGRP仍维持较高水平，提示体外循环心内直视术后早期血浆高水平的CGRP有利于心功能的恢复。CGRP对体外循环缺血-再灌注心肌具有代偿性的保护作用。
CGRP作为心血管系统的一种重要的调节多肽，目前已可通过基因工程表达或全化学合成而得到，预计外源性CGRP有可能成为一种新的、强有效的心肌保
护剂。
参考文献
, http://www.100md.com
Brain SD, Williams TJ, Tippins JR, et al. Calcitonin gene-related eptide is a potent vasodilator. Nature, 1985, 313:54-56. Gulbenkian S, Saetrum O, Ekman N, et al. Peptidergic innervation of human epicardial coronay arteries. Circ Res, 1993, 73:579-588. 王维新，解士牲，仲京，等。降钙素基因相关肽在先心病体外循环心脏手术变化的初步研究，心肺血管病杂志，1998, 17:191-192. 汤健，徐东，唐朝枢，等。北京医科大学学报，1988，20：453。 David E, Francisco RML, David SG, et al. Calcitonin generelated peptide:a potent modulator of coronary flow. Eur J Pharmacol, 1987, 137:101-105. Peng CF, Li YJ, Deng Hw, et al. The protective f\effects of ischemic and calcitonin gene-related peptide-induced preconditioning on myocardial injury by endothelin-1 in the isolated perfused rat heart. Lif Sci, 1996, 59:1507-1514., http://www.100md.com
关键词：体外循环；降钙素基因相关肽；心肌保护
摘要：
目的
目的：研究体外循环围术期血浆降钙素基因相关肽(CGRP)的变化规律。
方法：1建立猪体外循环心肌缺血再灌注模型12例。应用放射免疫法分别于体外循环前后六个时间点测定冠状静脉血浆CGRP含量，并同时记录心率、血压、左室收缩和舒张末压。2应用放射免疫法分别对36例先天性心脏病心内直视手术患者在体外循环前后七个时间点测定其冠状静脉血浆CGRP含量。
结果：冠状静脉血浆CGRP含量在体外循环开始后与体外循环前相比无统计学差别。再灌注后，CGRP显著升高，随再灌注时间的延长逐渐上升，持续至术后4～24小时。心脏再灌注早期CGRP的升高早于血流动力学指标的改善，提示术后早期血浆高水平的CGRP有利于心功能的恢复。
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结论：内源性CGRP对体外循环缺血-再灌注心肌具有代偿性的保护作用。
材料与方法动物
模型的建立实验用小型猪(上海农科院畜牧兽医研究所提供)12头，体重20～25kg，雌雄不拘。5%戊巴比妥钠40～60mg/kg腹腔麻醉(手术期间以1%戊巴比妥钠静脉间歇给药)，气管切开并插管，接Bird呼吸机通气，潮气量15mkkg，呼吸频率30次分；建立静脉输液通路，颈动脉插管监测血压，同时监测心电图，记录心率。胸部正中切口开胸，暴露心脏，经心尖部置左室测压管连接监护仪。作冠状静脉窦插管，并阻断左上腔静脉。分别作主动脉和上下腔静脉插管，建立标准体外循环，灌注流量100ml/kg。体外循环开始后10分钟阻断升主动脉，同时主动脉根部灌注冷晶体心肌麻痹液(改良St. Thomas液)15ml/kg，使心脏松弛停跳。45分钟后开放升主动脉阻断钳使心脏复跳，辅助循环15～30分钟(平均22分钟)后停止转流。主动脉开放120分钟后处死动物。
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体外循环机为Sarns7000型(美国)。氧合器为复旦-16膜式氧合器。
分别于开胸后、体外循环开始10分钟(即心脏停跳前)、主动脉开放后5、30、60和120分钟等六个时间点，经冠状静脉窦插管采血2mk测定CGRP含量，并同时记录心率(HR)、颈动脉收缩压(BP)、左室收缩末压(LVESP)和左室舒张末压(LVEDP)。
一般资料：36例心内直视手术患者，男24例，女12例，年龄3.47±2.48岁(5月～11岁)，体重12.2±7.5(5.5～27)公斤。病种为：单纯室间隔缺损14例，室间隔缺损伴轻、中度肺动脉高压8例，房间隔缺损7例，法乐氏四联征3例，室间隔缺损伴房间隔缺损2例，肺动脉瓣狭窄1例，右心室双出口1例。
采用氯胺酮、芬太尼及肌松剂诱导插管，接麻醉呼吸机(NAD2B型)行控制呼吸，呼吸频率20～26次分，潮气量10～15mkkg，术中以静吸(氨氟醚)复合麻醉维持。体外循环应用StockertⅡ型体外循环机(德国)，Medtronic膜式氧合器。灌注流量106±15mk·kg-1·min-1，转流期间动脉血压47±6.8mmHg(1mmHg＝0.133kPa)，最低鼻咽温度1.2±3.4℃，血球压积23±3.1%。
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胸部正中切口开胸，建立标准体外循环。主动脉阻断前经右房(由颈内静脉插管作冠状静脉窦插管、固定并保留至术后24小时作采血用。主动脉阻断时间33.5±16.6分钟。主动脉开放后辅助循环时间20.1±8.6分钟。术后转入ICU，接Bear1000型或NewportWaveE200型呼吸机，辅助通气时间4.3±2.6小时。
术前经股静脉采血2mk，此外分别于开胸后(转流前)、体外循环开始后主动脉阻断前、主动脉开放5、30分钟、术后4、24小时等六个时间点抽取冠状静脉血2mk。
所有标本采集后均置于含10%EDTA二钠和抑肽酶的试管内，4℃离心3000rpm后取血浆，-20℃保存备测。采用放射免疫法测定血浆CGRP含量。CGRP药盒由东压免疫技术研究所提供，我院同位素室采用SN-682型放射免疫γ计数器(上海核福光电仪器有限公司)检测。结果以均数±标准差(x±s)表示，采用方差分析作统计显著性检验。
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结 果
动物实验中，体外循环围术期CGRP及血流动力学参数的变化见表1。
表1 猪体外循环围术期CGRP及血流动力学参数的变化(n＝12)
转流前
停跳前
开放5'
开放30'
开放60'
开放120'
CGRP(pg/ml)
98.8±13.2
, 百拇医药
89.5±14.1
115.6±18.7*
134.3±20.2**
143.5±18.3**
135.7±47.9**
HR(次/分)
121.7±11.3
117.3±11.7
149.4±22.0**
143.6±19.7**
134.3±13.4*
, 百拇医药
125.5±13.1
BP(mmHg)
106.6±27.8
83.6±14.0
34.3±7.3**
61.6±7.5**
70.4±9.2*
88.4±10.0
LVESP(mmHg)
108.8±28.6
85.7±13.6
, 百拇医药 43.6±7.2**
62.6±5.9**
71.9±8.2*
90.2±9.1
LVEDP(mmHg)
0.6±2.0
1.0±1.5
13.1±4.0**
12.2±4.1**
9.1±3.9**
3.1±2.3
各时间点与转流前相比:*ρ<0.05, **ρ<0.01
, 百拇医药
体外循环开始后10分钟心脏阻断之前，血浆CGRP浓度较转流前下降，但未显示有统计学差别(p>0.05)，其下降可能与血液稀释有关。当主动脉开放5分钟时，CGRP水平较转流前明显增高，并随开放时间的延长进一步升高，至开放60分钟达最高水平，开放120分钟时仍维持较高水平。
血流动力学参数测定显示，心脏再灌注早期心率明显增快，并逐渐减慢，再灌注120分钟时虽仍快于缺血前，但无统计学意义。再灌注早期，外周血压和左室收缩末压呈低水平，左室舒张末压显著增高。随再灌注时间的延长，至再灌注120分钟时，上述指标已逐渐恢复至接近正常水平。
先心病患者体外循环围术期CGRP的变化见表2。
表2 先心病患者体外循环围术期CGRP(pg/mk)的变化(n＝36)
术前
, 百拇医药
转流前
停跳前
开放5'
开放30'
术后4h
术后24h
87.2±11.1
85.0±16.4
79.8±9.0
95.4±20.9*
106.7±17.9**
117.0±12.6**
, 百拇医药
105.7±18.2**
各时间点与转流前相比：p<0.055，p0.05<001
体外循环开始后心脏阻断之前，可能因血液稀释使CGRP浓度较转流前和术前下降，但无统计学差别(p>0.05)。主动脉开放后，CGRP水平显著增高，术后4小时达最高水平，术后24小时仍维持较高水平。
讨 论
CGRP是1983年Rosenfekd等应用基因重组技术发现的一种含有37个氨基酸残基的神经多肽[1]，它是迄今为止已知的人体内最强的舒血管物质。含CGRP的神经纤维广泛分布于心血管系统，其特异性受体除中枢、外周神经系统外，遍布心脏所有区域，主要是冠状血管，而且以小冠脉分布显著[2]。研究表明，CGRP对冠状动脉有强大的扩张作用，其作用比硝酸甘油、硝普钠强240倍，亦远强于P物质、心钠素、血管活性肠肽、异丙肾上腺素、组胺等。
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本实验通过采集回流自心脏循环的冠状静脉血，观察其血浆CGRP浓度在体外循环心肌再灌注前后的变化，结果显示，冠状静脉血浆CGRP浓度在主动脉开放后持续升高，并在术后24小时仍维持较高水平，与国内其它作者的报道结果一致[3]。CGRP持续增高可能基于下列原因：1.主动脉阻断时，尽管已给予心肌麻痹液和低温，但心肌细胞仍有较低的代谢活动，因而处于相对缺血缺氧状态；主动脉开放心肌再灌注时，尽管冠状动脉的血流得以恢复，但由于内皮细胞肿胀，微血管痉挛，血流瘀滞，白细胞和血小板聚集等因素，冠状微血管仍然呈低灌流状态，进一步加重了心肌细胞的缺血缺氧，微血管痉挛和心肌细胞缺血缺氧刺激了含有CGRP神经纤维的大量分泌，导致冠状静脉血浆CGRP浓度的增高。2.主动脉开放后随着复温和心功能的逐步改善，心脏和全身血管床的代谢增强，CGRP生成增多及储存于这些组织内的CGRP释放入血增多。3.主动脉开放后随着循环的改善，尿液排出，血液浓缩，CGRP的浓度也相应增高。
基础研究表明，CGRP对缺血心肌具有很强的心肌保护作用，它对心肌具有正性变力、变时作用，并可减少心肌再灌注后的丙二醛(MDA)含量，抑制脂质过氧化，稳定心肌细胞膜，减少心律失常的发生[4]；同时，CGRP通过其强大的扩张冠状动脉的作用，可增加缺血后心肌的血流，改善心肌血供[5]；此外，已证实内皮素(ET)在心肌再灌注后的生成增多是导致再灌注损伤的重要因素，CGRP对ET具有拮抗作用，可有效地减轻ET引起的心肌细胞损伤和冠状微循环障碍[6]。离体实验证明，给缺血后的心脏灌注CGRP后，冠脉流量明显增加，心肌收缩力增强，心输出量增加，MDA生成和乳酸脱氢酶漏出减少。
, 百拇医药
体外循环心脏直视手术中，由于主动脉阻断和开放导致心肌缺血-再灌注损伤，术后出现心肌收缩力减弱(心肌顿抑)、心律失常、冠状血管微循环障碍等；此时，内源性CGRP生成增多对于减轻再灌注损伤，促进心功能的恢复具有积极的意义。从本研究的结果中可以看到，主动脉开放后5分钟，CGRP的浓度即有显著增高，此时外周血压尚呈较低水平，心肌收缩和舒张功能尚较差，30分钟后逐渐恢复；临床病例组中可见术后24～48小时，心功能尚处于恢复当中，而此时CGRP仍维持较高水平，提示体外循环心内直视术后早期血浆高水平的CGRP有利于心功能的恢复。CGRP对体外循环缺血-再灌注心肌具有代偿性的保护作用。
CGRP作为心血管系统的一种重要的调节多肽，目前已可通过基因工程表达或全化学合成而得到，预计外源性CGRP有可能成为一种新的、强有效的心肌保
护剂。
参考文献
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Brain SD, Williams TJ, Tippins JR, et al. Calcitonin gene-related eptide is a potent vasodilator. Nature, 1985, 313:54-56. Gulbenkian S, Saetrum O, Ekman N, et al. Peptidergic innervation of human epicardial coronay arteries. Circ Res, 1993, 73:579-588. 王维新，解士牲，仲京，等。降钙素基因相关肽在先心病体外循环心脏手术变化的初步研究，心肺血管病杂志，1998, 17:191-192. 汤健，徐东，唐朝枢，等。北京医科大学学报，1988，20：453。 David E, Francisco RML, David SG, et al. Calcitonin generelated peptide:a potent modulator of coronary flow. Eur J Pharmacol, 1987, 137:101-105. Peng CF, Li YJ, Deng Hw, et al. The protective f\effects of ischemic and calcitonin gene-related peptide-induced preconditioning on myocardial injury by endothelin-1 in the isolated perfused rat heart. Lif Sci, 1996, 59:1507-1514., http://www.100md.com