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首页合作平台在线期刊中华实用医药杂志2004年第4卷第13期综述

体外循环心脏手术后心钠素改变研究进展

来源:INTERNET
摘要:心钠素主要是由心房分泌的一种含有28个氨基酸并由二硫键结合的一环形肽分子,具有强大的利钠、利尿、扩血管等作用。众多实验证明在体外循环心脏手术前后血浆心钠素水平发生了变化,并探讨了心钠素水平变化的机制,甚至提出了心钠素生成代谢及生理作用等方面新的意义。笔者就近年来体外循环心脏手术后心钠素改变及其机制研......

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心钠素主要是由心房分泌的一种含有28个氨基酸并由二硫键结合的一环形肽分子,具有强大的利钠、利尿、扩血管等作用。众多实验证明在体外循环心脏手术前后血浆心钠素水平发生了变化,并探讨了心钠素水平变化的机制,甚至提出了心钠素生成代谢及生理作用等方面新的意义。笔者就近年来体外循环心脏手术后心钠素改变及其机制研究的进展综述如下。

1 心钠素产生、代谢及调节

在人体编码心钠素的基因包括3个外显子、2个内含子和5′调节终端。该5′调节终端为一2.5kb的区域,为心房特异表达的起始位点。心钠素在人体内主要有3种亚型:α-ANP、β-ANP、γ-ANP,其中α-ANP是心钠素的主要活性形式,由28个氨基酸组成;β-ANP由2条相互倒置的α-ANP链经2条二硫键并联而成;γ-ANP是心钠素的前体,由152个氨基酸组成。体内生成的心钠素主要来源于心肌纤维,但脑、肾、肺、肾上腺等器官、组织也能表达,不过产生及分泌的方式却有差异。心肌产生的心钠素释放入血,作用于全身;脑、肾、肺、肾上腺等器官、组织则以自分泌或旁分泌的形式产生心钠素。血中的心钠素主要由位于肾、肺及血中的蛋白酶系水解,其中肺水解的心钠素占总量的19.4%~24%。心钠素在血中的半衰期仅为2~3min。心钠素产生、分泌的调节机制较为复杂。临床中在心功能衰竭、心瓣膜疾病及心房纤颤的病人可以观察到血浆心钠素水平的升高。多数实验目前认为心钠素产生及分泌最主要的调节因素是心房的跨壁压力差。在狗心房内置入水球,将左房的压力增高0.80~0.93kPa,可使血浆心钠素水平上升1~3倍。其他一些缩血管因子,如:去甲肾上腺素、内皮素、血管紧张素等,也可以增加心钠素的产生分泌。但与心钠素具有相似生理功能的肾上腺素却可以抑制心钠素的生物合成。

2 不同心脏手术术式中血浆心钠素水平变化情况及可能机制

2.1 简单房间隔和室间隔缺损修补术后心钠素的改变 早期关于体外循环心脏手术术后心钠素的变化主要集中于对左向右分流的简单房室间隔缺损的病例。术前单纯房间隔缺损的病例其血浆心钠素增高,并与肺/体血流比(Qp/Qs)相关,故其升高考虑与右房容量负荷的增加有关;而室间隔缺损的病例血浆心钠素水平与左房压、肺动脉压显著相关,与右房压不相关,其心钠素升高原因考虑与左房的受扩张刺激相关。而在合并有肺动脉高压的简单先天性心脏病病例,肺血管的扩张刺激肺动脉及心脏上神经调节心钠素释放的感受器,通过神经调节使心钠素的水平上升。

国内关于简单房间隔缺损修补术的研究结果提示,在体外循环心脏手术中血浆心钠素的水平在心脏复跳后5min达峰值,术后早期心钠素的水平往往高于术前水平,可能与早期心肌细胞的损伤、急性容量的扩张以及心脏手术术中情况相关,如:体外循环中的降温、心温的牵拉、修补术后心脏血液动力学的改善可以减低心钠素的分泌和产量;至术后4~10天血浆心钠素水平开始呈下降趋势,但仍高于正常水平,其原因可能为术后早期血液动力学的不稳定、扩大的心房及受损的心功能仍不能恢复正常;至术后2个月,血浆心钠素水平逐渐恢复正常水平。Seghaye等[1] 研究了13例先天性室间隔缺损及房间隔缺损合并心功能衰竭及肺动脉高压幼儿,行缺损修补术后,观察到术后2h、4h时,其心钠素水平与肺动脉压力相关。

2.2 风湿性心脏病行二尖瓣或主动脉瓣置换术后心钠素的改变 风湿性心脏病行手术治疗前通常已经出现了一定程度的心功能损害,而引起心房压力的增加。文献报道对于心功能Ⅰ~Ⅱ级(NYHA分类)的病人,血浆心钠素有轻度的增加;对于Ⅲ~Ⅳ级的病人,血浆心钠素水平可超过正常的100倍。而在风湿性心脏病伴有心房纤颤的病例,其血浆心钠素水平则较正常有明显得增高。在近期发生的房颤或持续时间较短的房颤,血浆心钠素上升比较明显;持续性房颤或房颤病程较久者,其血浆心钠素水平偏低。Vandenberg及其同事研究表明:在左室射血分数LEVF>0.25时,心钠素水平与房颤时间正相关;左室射血分数LEVF<0.25时,心钠素水平与房颤时间负相关。其机制可能为心房分泌颗粒的退行性变影响了心钠素的分泌。

国内宋吉贵等 [2] 测定换瓣术前后心钠素变化,结果提示:体外循环期间各点心钠素水平低于其术前水平,其中在体外循环转机60min达到波谷;在主动脉开放后5min心钠素水平再次上升并达到峰值,停体外循环后恢复至体外循环前水平,以后再逐渐降低。Nobuhiko等[3] 研究则认为体外循环心脏手术中血浆心钠素的水平在心脏复跳后5min达到峰值。同时他们在分析体外循环下瓣膜置换手术后血浆心钠素水平与心房压力、心脏的前负荷以及肺动脉压关系时,发现在心脏手术后早期血浆心钠素水平与右房压、肺动脉压力及右房地扩张程度无明显相关关系,从而提出体外循环心脏手术中心钠素的分泌及产量受体外循环的影响。通过研究心钠素与其信号传导通路中cGMP水平比值。Nobunhiko及其同事发现在体外循环心脏手术中不管心钠素是否增加,cGMP/心钠素的摩尔比均明显下降,可能机制包括:由于cGMP的转运系统为温度依赖性的,体外循环中的降温影响cGMP的外流;同时低于30℃的降温减低心钠素与膜鸟苷酸环化酶心钠素受体的联系,从而导致了激素一刺激反应的动态平衡失调。Nobuhiko及其同事提出了心钠素生物学活性指数的概念,即心钠素生物学活性指数=cGMP/心钠素的摩尔比;并认为体外循环改变了心钠素的生物学活性,亦即改变了心钠素对心房压力的反应性,从而提出心脏术后早期心钠素的水平不能直接反映病人充血的严重程度。尽管Georgia Kostopanagiotou等 [4] 的研究也证实主动脉瓣置换术、二尖瓣置换术后心纳素的改变与左房充盈压的无相关关系,但其数据却认为血浆心钠素水平在麻醉诱导期间、体外循环转机期间及术后差异无显著性,并指出其可能原因如下:(1)体外循环机致冠状动脉等持续灌注,及时将心房分泌的心钠素带至心脏静脉并经血液回收入全身循环中;(2)除了心脏以外的其他部位分泌心钠素;(3)心钠素的分解代谢呈温度依赖性,而体外循环时的 低温减少了心钠素的分解;(4)肺在心钠素的分解代谢中扮演一重要的角色,达到心钠素分解总量的19.4%~24%;而体外循环时全身的血液经体外氧合器氧合,而逃过了肺循环,减少了心钠素的分解。

2.3 冠状动脉搭桥手术后心钠素的改变 冠状动脉粥样硬化性心脏病发生急性心肌梗死和心绞痛时,由于急性或慢性心肌缺血,部分心肌功能丧失或减退,致使心肌的舒缩功能不一致,心室的顺应性下降,左室等容舒张时压力弛缓减低,而左房压力升高,促进心钠素的释放。此外冠状动脉粥样硬化性心脏病常合并有高血压。而在高血压患者中都可以观察到心钠素的高表达。

对于体外循环下冠状动脉搭桥手术围术期血中钠素水平的研究报道较少,且结果不太一致。Piper等 [5] 研究了对比了3组冠状动脉搭桥手术中心钠素变化的情况。3组冠状动脉搭桥手术(包括体外循环转机时间超过60min组、体外循环转机时间少于60min组和不使用体外循环组)术中、术后均可以观察到心钠素的显著增加,但3组之间差异无显著性,从而认为体外循环对心钠素分泌无明显影响。Roth-Isigkeit等 [6] 研究了体外循环下冠状动脉搭桥手术围术期血中心钠素、内皮素、皮质醇及ACTH的水平。通过对照无术后并发症组与术后合并并发症组的心钠素、内皮素、皮质醇及ACTH的水平,发现:在术后的第2天,术后合并并发症组的心钠素水平显著高于术后无并发症组;且心钠素水平的升高可影响皮质醇及ACTH的水平。

2.4 体外循环下其他术式后心钠素的改变 Takeshi Hiramatsu及其同事 [7] 测定Fontan手术前、术后3h血浆心钠素的情况。术后3h血浆心钠素水平显著高于术前;且不论术前还是术后3h,血浆心钠素水平均与中心静脉压呈正性相关,其原因可能为Fontan术后突然增加的右房压力。国内尹宗涛等 [8] 研究了全腔静脉肺动脉连接术后心钠素变化的情况,结果显示行TCPC术后早期血浆心钠素水平一过性增高,在术后10天及以后随访中又慢慢减低。他们认为正常生理状态下,心钠素与肾素-血管紧张素-醛固醇系统(RAAS)保持一定的稳定;而体外循环手术创伤作为一种应激反应,改变心钠素产量对抗RAAS系统,即表现为术后早期的一过性升高。以后由于TCPC术后完全旷置右心,右房的张力减弱,同时腔静脉压的逐渐适应并减弱、RAAS系统活性恢复正常,血浆心钠素水平也逐渐下降。

综上所述,心钠素在体外循环心脏手术后的变化因不同的术式而有所差异。特别是术后早期心钠素水平的变化及其机制,到底是因为单纯的血液动力学的改变所引起的心房张力的变化、体外循环所致心钠素活性的降低,还是机体自身对其他系统如RAAS等的一种应激调节,目前尚没有定论。此外,有证据提示心钠素可能作为一种炎性介质的调节剂,而导致了术后心钠素水平难以解释的改变。如:Alexandra等 [9] 观察到心钠素则能降低肿瘤坏死因子TNFα诱导的人髂静脉内皮细胞中细胞粘附分子ICAM-1、E-selectin、mRNA的表达,并与心钠素的剂量相关;Kiemer等 [10] 发现巨噬细胞可以产生心钠素,在激活的巨噬细胞中甚至可以观察到心钠素的高表达;同时巨噬细胞可以见到利尿钠肽三种受体的表达,暗示巨噬细胞可能是利尿钠肽的靶细胞。而深入研究心钠素在体外循环心脏手术后改变机制,有可能为临床疾病的治疗及预后判供提供依据。

参考文献

1 Seghaye.Endogenous nitric oxide production and atrial natriuretic peptide biological activity in infants undergoing cardiac operations,Crit Care Med,1997,25(6):1063-1070.

2 宋吉贵.心脏瓣膜置换术病人体外循环期间血浆内皮素、房钠利尿多肽和血流动力学变化,第一军医大学学报,2000,20(6):543-546.

3 Nobuhiko Hayashida.Biological activity of endogeneous atrial natriuretic peptide during caridiopulmonary bypass. Artif Organs,2000,24(10):833-838.

4 Georgia Kost

作者: 胡义杰(综述) 范士志(审校)等 2005-8-2
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