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《胸外科学》

门冬氨酸钾镁在冠状动脉旁路移植术中对心肌的保护作用

发表时间:2009-06-29  浏览次数:641次

作者:刘明政,吉冰洋,王古岩

作者单位:中国医学科学院阜外心血管病研究所阜外心血管病医院,1.麻醉科;2.体外循环科;3.心脏外科,北京,100037

     【摘要】  目的 研究在体外循环(extracorporeal circulation,ECC)下行冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass graft, CABG)中应用门冬氨酸钾镁(potassium magnesium aspartate, PMA)对缺血心肌的保护作用。方法 将40例CABG患者随机分成两组(n=20),心肌保护液的温度均为4℃;A组:停跳液中加入50ml PMA替代常规停跳液中的部分氯化钾,维持心肌保护液中的K+浓度为18 mmol/L,Mg2+浓度为8 mmol/L;B组:应用常规的阜外医院冷血停跳液配方,心肌保护液中的K+浓度为28 mmol/L,Mg2+浓度为4 mmol/L。监测所有患者的临床效果和术后心律失常的发生率;并在诱导前、ECC后、术后6 h、24 h、72 h和术后6 d间断监测心肌肌钙蛋白I (cTnI)和肌酸激酶同工酶(CKMB)的水平。结果 A组的自动复跳率明显高于B组(P<0.05);两组cTnI 和CKMB水平从术后6 h开始升高(P<0.05),在术后24~72 h达到峰值,在术后第6天恢复。A组术后6 h、24 h和72 h的血浆cTnI 和CKMB水平较B组明显降低 (P<0.01),且在脱离ECC后心律失常的发生率较B组明显降低(P<0.05)。结论 CABG中应用PMA有利于缺血心肌的保护并可降低术后心律失常的发生率。

【关键词】  门冬氨酸钾镁;心肌保护;冠状动脉旁路移植术;体外循环

    The Protective Effect of Potassium  Magnesium Aspartate

    on Myocardium during Coronary Artery Bypass Graft

    LIU Ming-zheng1,JI Bing-yang2,WANG Gu-yan1,LV Feng3,LI Li-huan1

    (1.Department of Anaesthesiology,2.Department of Cardiopulmonary Bypass,

    3.Department of Cardiac Surgery,Cardiovascular Institute and FuWai Hospital,

    CAMS and PUMC,Beijing 100037,China)

    Abstract: OBJECTIVE   To investigate whether the supplement of potassium magnesium aspartate (PMA) to cardioplegic solutions improves myocardial protection during coronary artery bypass graft (CABG) . METHODS  Forty patients underwent CABG were divided into two groups randomly (n=20):group A and group B,and the temperature of cardioplegia was maintained to 4℃. The cardioplegia in group A was added with 50ml PMA and the level of potassium and magnesium were maintained around 18mmol/L and 8mmol/L,respectively. Patients in group B received routine cool blood cardioplegia, and the level of potassium and magnesium were maintained around 28mmol/L and 4mmol/L,respectively.The effect of myocardium protection in these two groups was evaluated by clinical outcome, the differences of cTnI and CKMB. Serial venous blood samples were obtained before induction,after extracorporeal circulation (ECC),postoperative 6 h,24h,72h and 6th day,respectively. RESULTS  The rate of re-beating in group A was higher than that in group B (P<0.05).The plasma cTnI and CKMB level of two groups increased at postoperative 6h(P<0.05),reached peak at postoperative 24h-72h and recovered at postoperative 6th day. Compared to group B,the plasma concentration of cTnI and CKMB in group A were significantly lower at postoperative 6h,24h and 72h (P<0.01). CONCLUSION  The supplement of PMA to cardioplegic solutions can provide more myocardium protective effect for CABG patients.

 Key words:  Potassium magnesium aspartate;Myocardial protection;Coronary artery bypass graft;Extracorporeal circulation

    心肌保护液是心脏外科手术中一项重要的心肌保护措施。从经典的St-Thomas停跳液到各种改良的St-Thomas心肌停跳液都在临床上进行了广泛的应用和研究。门冬氨酸钾镁(潘南金,potassium magnesium aspartate, PMA)是一种门冬氨酸钾盐和门冬氨酸镁盐的混合物同时也是一种与细胞有高度亲和力的氨基酸,能和金属离子K+ 和Mg2+结合成牢固盐。本研究通过应用PMA来替代St-Thomas心肌停跳液中的部分氯化钾观察PMA对缺血心肌的保护作用。

    1  资料与方法

    1.1  临床资料  本组患者共40例,其中男性27例,女性13例。均为稳定心绞痛的单纯冠心病(CAD)患者,所有患者均为三支病变,左室射血分数高于35%,近期内无心肌梗死发生,且不合并有室壁瘤、其他瓣膜病及肾功能不全。40例患者随机分成两组:PMA组(A组)和常规停跳液组(B组),每组各20例。

    1.2  麻醉和体外循环(extracorporeal circulation,ECC)  应用Stockert-Ⅲ型人工心肺机和Jostra膜式氧合器。采用芬太尼、异氟烷和恩氟烷的静吸复合麻醉。心肌保护应用冷血高钾停博液,晶体与氧合血的比例为1∶4。停博液的温度维持在4℃。A组:将50ml PMA替代1.5g氯化钾加入常规停跳液中,保持停跳液的钾离子浓度18 mmol/L;Mg2+浓度为8mmol/L。B组:钾离子浓度为28 mmol/L,Mg2+ 离子浓度为4 mmol/L。主动脉开放前不给予利多卡因。灌注量:首次为20ml/kg,每间隔30 min重复灌注一次(首次的半量)。

    1.3  观察指标和测定方法  于转流前、术毕、术后6 h、24 h、72 h和6 d分别抽取静脉血10 ml,测定血浆中肌酸激酶同工酶(CKMB)、心肌肌钙蛋白I (cTnI)的水平。CKMB:用Beckman X-4自动生化分析仪和Encore-自动生化分析仪测定。cTnI:采用德国Boehringer Mannheim公司4010分光光度计和一步夹心法测试。临床观察:两组患者均记录心肺转流时间、主动脉阻断时间,观察心脏复跳情况,术后正性肌力药物辅助情况。监测术后患者心律失常发生率。

    1.4  统计学处理  采用SPSS8.0统计软件包对组间差异比较采用配对t检验,计量资料皆以均数±标准差(±s )表示。P<0.05为有显著性差异。

    2  结  果

    患者全部痊愈出院。一般临床资料见表1。A组的自动复跳率(100%)明显高于 B组(58.3%)(P<0.05);术后所有患者的血浆中cTnI 和CKMB的水平均升高。cTnI 和CKMB的水平从术后6 h开始升高(P<0.05),在24~72 h达到峰值,在术后第6天恢复。与 B组比较,A组在术后6 h、24 h和72 h的血浆cTnI 和CKMB水平明显降低 (P<0.01)。术后心律失常发生率A组明显低于B组(P<0.05)。见表2、3。表1  临床资料注:*与B组比较P<0.05

    3  讨  论

    PMA制剂的商品名为潘南金,是门冬氨酸钾盐和门冬氨酸镁盐的混合物。门冬氨酸作为镁、钾的载体使其极易进入细胞内,同时钾离子为心肌细胞极化状态必不可少的阳离子,是天然L型钙离子通道的阻断剂,可以抑制钙离子内流从而减轻钙超载,镁离子能激活ATP酶系统,参与体内多种代谢过程,且二者有协同作用[1-2]。门冬氨酸为草酰乙酸的前体,在三羧酸循环中起重要作用可以提供大量ATP。在本实验中我们应用cTnI和CKMB作为心肌损伤的评价指标,因为在我们前面一系列有关心肌保护的研究验证cTnI是一种比较特异和敏感的心肌损伤评价指标[3-5]。

  在本实验中将50 ml PMA加入心肌保护液中维持钾、镁的浓度分别是18 mmol/L 和8 mmol/L。从实验的结果可以看出: cTnI 和CKMB的水平从术后6 h开始升高(P<0.05),提示在两组的手术过程 表2  两组患者的cTnI在围体外循环期的不同时点的变化注:组间相比较**P<0.01;与术前基础值相比较#P<0.05表3  两组患者的CKMB在围体外循环期的不同时点的变化注:组间相比较**P<0.01;与术前基础值相比较#P<0.05

    中均存在心肌细胞的损伤,并在24~72 h达到峰值,在术后第6 d恢复。与B组比较,A组在术后6 h、24h和72 h的血浆cTnI 和CKMB的水平明显降低(P<0.01)。可能的机制:门冬氨酸本身作为体内草酰乙酸的前体,参与心肌细胞特有的苹果酸穿梭系统产生ATP,提供给心肌细胞能量,可以一定程度上缓解由于心肌血流阻断下大量酸性代谢产物的蓄积而引起的心肌细胞舒缩功能的下降[6]。

    Mg2+是细胞内的重要阳离子,主要存在于线粒体及肌原纤维中。它是组成高能磷酸盐的重要成分及细胞酶系统的一个辅因子,又是各种ATP酶的激活剂。在细胞膜上它与钙离子具有共同的通道,故可与Ca2+竞争而防止Ca2+内流。Mg2+同样在心肌保护液起重要作用[7]。在缺血及再灌注时缺镁会影响ATP的合成。并且较高浓度的镁离子对于改善缺血再灌注后的心律失常以及心室机能的恢复有明显的作用;实验组A组的自动复跳率(100%)明显高于B组(58.3%)(P<0.05);术后心律失常发生率A组明显低于B组(P<0.05)。表明镁具有保护心肌细胞并增加能量利用的作用,同时还可以降低氧耗,减少心肌折返激动的发生。细胞外Mg2+和Ca2+共同竞争结合肌膜-糖被膜复合体的Ca2+结合位点和L-型钙通道结合位点。较高的Mg2+浓度可竞争性抑制Ca2+进入细胞内[8]。因此,适当提高细胞外Mg2+浓度可减少缺血再灌注致细胞内Ca2+的聚积,保护心肌细胞超微结构的完整,防止心肌顿抑的发生,促进术后心功能的迅速恢复[9],减少术后心律失常以及CABG术后心梗的发生。

    因此可以看出应用PMA作为心肌保护液中的一种能量底物成分对缺血心肌起到了保护作用,且安全有效,值得在临床推广使用。

 

【参考文献】  [1] Ataka K, Chen D, McCully J, et al. Magnesium cardioplegia prevents accumulation of cytosolic calcium in the ischemic myocardium [J]. J Mol Cell Cardiol,1993,25(12):1387-1390.

[2] Dichtl A, Vierling W. Inhibition by magnesium of calcium inward current in heart ventricular muscle [J]. Eur J Pharmacol,1991,204(3):243-248.

[3] Lu F, Ji BY, Liu JP,et al. Passive graft perfusion in off-pump coronary artery bypass grafting [J]. Chin Med J (Engl), 2007, 120(3):192-196.

[4] Ji B, Liu M, Lu F,et al. Warm induction cardioplegia and reperfusion dose influence the occurrence of the post CABG TnI level [J]. Interact Cardiovasc Thorac Surg, 2006,5(1):67-70.

[5] Ji B, Liu M, Liu J,et al. Evaluation by cardiac troponin I: the effect of ischemic preconditioning as an adjunct to intermittent blood cardioplegia on coronary artery bypass grafting [J]. J Card Surg, 2007, 22(5): 394-400.

[6] McCully JD, Levitsky S.Mechanisms of in vitro cardioprotective action of magnesium on the aging myocardium [J]. Magnes Res, 1997,10(2): 157-168.

[7] Shakerinia T, Ali IM, Sullivan JA. Magnesium in cardioplegia: is it necessary [J]? Can J Surg, 1996, 39(5): 397-400.

[8] Kronon M, Bolling KS, Allen BS,et al. The relationship between calcium and magnesium in pediatric myocardial protection [J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 1997, 114(6): 1010-1019.

[9] Ji B, Feng Z, Liu J, et al. Myocardial protection related to magnesium content of cold blood hyperkalemic cardioplegic solutions in CABG [J]. J Extra Corpor Technol, 2002, 34(2): 107-110.

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