聚乙二醇牛血紅蛋白停搏液對(duì)離體心臟功能和超微結(jié)構(gòu)的影響

1、聚乙二醇牛血紅蛋白停搏液對(duì)離體心臟功能和超微結(jié)構(gòu)的影響【摘要】 目的 觀察含聚乙二醇牛血紅蛋白（polyethylene glycol-bovine hemoglobin, PEG-bHb）的心臟停搏液對(duì)離體心臟功能的影響。 方法 32只成年雄性S-D大鼠根據(jù)停搏液不同隨機(jī)分為4組，麻醉后開胸取心，建立Langendorff離體心臟灌注模型，平衡20 min后灌注冷St. Thomas液或三種不同濃度的PEG-bHb停搏液，30保持60 min后恢復(fù)灌注。記錄各組左室發(fā)展壓（LVDP）、左心室內(nèi)壓最大變化速率（±dp/dtmax）和冠脈流出量（CF）等血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，并行超微結(jié)構(gòu)觀察

2、。 結(jié)果 恢復(fù)灌注后，三個(gè)PEG-bHb組的LDVP、±dp/dtmax及CF均顯著高于St.Thomas液組（P<0.05），超微結(jié)構(gòu)也得到較好的保護(hù)。三個(gè)PEG-bHb組之間除CF外，其余指標(biāo)均無明顯差異（P>0.05）。 結(jié)論 以PEG-bHb制成的含血停搏液可以改善離體心臟的血流動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)和超微結(jié)構(gòu)。 【關(guān)鍵詞】 聚乙二醇牛血紅蛋白 停搏液 心臟功能 血流動(dòng)力學(xué) 超微結(jié)構(gòu) Abstract: OBJECTIVE To evaluate the effect of polyethylene glycol-bovine hemoglobin (PEG-

3、bHb)-containing cardioplegic solution on cardiac function in isolated animal hearts. METHODS The hearts of 32 male S-D rats were harvested and transferred to langendorff circuit. They were divided into 4 groups according to cardioplegia: St.Thomas or 3 different concentrations of PEG-bHb in St.Thoma

4、s solution. After 20 min balance period, hearts were perfused with cold (4) cardioplegic solutions, and preserved at 30 for 60 min, then reperfused. RESULTS After reperfusion, left ventricular developed pressure (LVDP), derivative of pressure (±dp/dtmax) and coronary flow (CF) were higher in PE

5、G-bHb groups (P<0.05). Ultrastructures were better preserved in PEG-bHb groups. There was no difference among 3 PEG-bHb groups except CF. CONCLUSION PEG-bHb in cardioplegic solutions can improve hemodynamic values and ultrastrctures in hearts after ischemia. Key words： Polyethylene glycol-bov

6、ine hemoglobin; Cardioplegic solution;Myocardial function;Hemodynamics;Ultrastructure 70年代晶體停搏液成功用于心臟手術(shù)，隨后Follette等1提出了含血心臟停搏液。大量的研究表明含血停搏液的心肌保護(hù)效果優(yōu)于晶體停搏液，并且已廣泛應(yīng)用到成人體外循環(huán)心臟手術(shù)。聚乙二醇牛血紅蛋白（Polyethylene Glycol-bovine Hemoglobin, PEG-bHb）是一種可以攜氧的人工血液代用品2。本實(shí)驗(yàn)將聚乙二醇牛血紅蛋白加入St. Thomas停搏液中，制成“含血停搏液”，觀察其對(duì)離體心臟功能和超微

7、結(jié)構(gòu)的影響。 1 材料與方法 1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和試劑 32只成年雄性SD大鼠（阜外心血管病醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供），體重350400 g，根據(jù)使用停搏液的不同，隨機(jī)分為4組，每組8只。A組：使用St. Thomas液，B組、C組、D組：分別使用12、 14、18 PEG-bHb停搏液。 PEG-bHb溶液含血紅蛋白5560 g/L，純度99.9%，膠體滲透壓為110160 mmHg（北京凱正生物工程發(fā)展有限責(zé)任公司提供）。12（或14或18）PEG-bHb是指：PEG-bHb溶液中加入15KCl 10 ml/L，然后與St. Thomas液按12（或14或18）混合，配成不同濃度的“含血停搏液”

8、，并吹入O2氧合。測(cè)定其膠滲壓依次為13 mmHg，7mmHg，1.2 mmHg。 1.2 實(shí)驗(yàn)方法 大鼠稱重后，用戊巴比妥鈉（50mg/kg）腹腔注射麻醉，仰臥固定，經(jīng)股靜脈注入肝素300 IU/kg，迅速開胸，于主動(dòng)脈和右鎖骨下動(dòng)脈交界處離斷主動(dòng)脈，取出心臟快速轉(zhuǎn)移并固定于Langendorff灌流裝置上，用Krebs-Henseleit(K-H)液經(jīng)主動(dòng)脈恒壓（80cmH2O）灌注，溫度保持37，K-H液用95O25CO2飽和。肺動(dòng)脈根部切開，充分引流冠脈流出液。切開左心耳，將有壓力傳感器的球囊送入左心室，球囊內(nèi)注入生理鹽水，使左室舒張末期壓維持在10 mmHg，傳感器與信號(hào)采集系統(tǒng)連接

9、。在此狀態(tài)下平衡20 min。隨后停止灌流，并灌注4停搏液20 ml，灌注時(shí)間約3 min，灌注壓力約80 mmHg。心臟停跳后，浸于30K-H液中保存60 min，然后重新用37K-H液灌流，觀察60 min結(jié)束。取平衡20 min時(shí)，及復(fù)灌20min、30 min、40 min、50 min、60min時(shí)測(cè)定左室發(fā)展壓（LDVP），左心室內(nèi)壓最大變化速率（±dp/dtmax）及冠脈流出量（CF）。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，切取左室游離壁心肌行電鏡病理檢查。 1.3 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS13.0軟件處理，所有數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示?；A(chǔ)值（平衡20min時(shí)）的比較

10、采用單因素方差分析，復(fù)灌后血流動(dòng)力學(xué)恢復(fù)率的組間差異采用重復(fù)測(cè)量資料的方差分析。P<0.05為有顯著性差異。 2 結(jié) 果 2.1 血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo) 四組血流動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)值（平衡20 min時(shí)）無顯著性差異（P>0.05）（見表1）。復(fù)灌后血流動(dòng)力學(xué)恢復(fù)率均值見圖14。B組、C組、D組的LVDP、+dp/dtmax、-dp/dtmax均明顯高于A組（P<0.01），B組、C組、D組之間無明顯差異（P>0.05）。C組的CF均明顯高于B組、D組及A組（P<0.01），B組、D組之間CF無明顯差異（P>0.05）且明顯高

11、于A組（P<0.05）。 2.2 超微結(jié)構(gòu)觀察 A組：心肌纖維疏松，局灶性肌溶解，細(xì)胞間質(zhì)明顯水腫；線粒體明顯腫脹，嵴排列紊亂，可見空泡變性（圖5-A）。B組：心肌結(jié)構(gòu)清晰，肌纖維排列尚整齊，心肌細(xì)胞間質(zhì)輕度水腫；線粒體無明顯水腫（圖5-B）。C組：心肌結(jié)構(gòu)清晰，肌纖維排列整齊，肌節(jié)清晰；線粒體無明顯水腫（圖5-C）。D組：心肌纖維疏松，細(xì)胞間質(zhì)水腫；線粒體腫脹，基質(zhì)變淺，線粒體嵴有破壞（圖5-D）。表1 血流動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)值 3 討 論 心肌保護(hù)在心臟手術(shù)中具有重要意義。心肌保護(hù)的逐步改進(jìn)推動(dòng)了心臟外科手術(shù)的發(fā)展。隨著手術(shù)技術(shù)的進(jìn)步，患者群體的構(gòu)成也在發(fā)生變化，高齡和新生兒患者增多

12、，心臟病變嚴(yán)重、心功能差者增多，復(fù)雜手術(shù)增多，這就對(duì)心肌保護(hù)提出了更高的要求。因此，心肌保護(hù)措施仍有改進(jìn)的意義和空間。大量的研究顯示含血停搏液優(yōu)于晶體停搏液3，主要是由于其具有攜氧功能，可以使心臟停搏于有氧環(huán)境，減少ATP的消耗；另外，還具有一定的緩沖能力和抗氧化能力，并具有較接近生理的滲透壓4。 如今含血停搏液已廣泛用于體外循環(huán)心臟手術(shù)中。與晶體停搏液相比，含血停搏液的灌注裝置增加了體外循環(huán)管路的預(yù)充量，一部分患者可能需要應(yīng)用庫血才能維持足夠的血細(xì)胞壓積。然而輸血具有并發(fā)癥5，并且血源日趨緊張，特殊血型（如Rh陰性）者更有可能在需要時(shí)得不到用血。減少預(yù)充量對(duì)特殊血型及血細(xì)胞壓積或血容量不高的

13、患者非常有意義。將PEG-bHb作為攜氧劑配成含血停搏液可以免去停搏液灌注裝置對(duì)循環(huán)血量的分流，減少預(yù)充量，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用血。 本實(shí)驗(yàn)所用6PEG-bHb溶液含血紅蛋白5560 g/L，分子量110140 kDa，滲透壓300360mOsm/L，膠體滲透壓為110160 mmHg，P50值1014mmHg。PEG經(jīng)修飾后，牛血紅蛋白周圍形成水化膜，遮蔽了抗原位點(diǎn)，其抗原性和免疫源性降低到一定標(biāo)準(zhǔn)，因此不會(huì)產(chǎn)生過敏反應(yīng)6。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與晶體停搏液比較，含PEG-bHb停搏液使復(fù)灌后血流動(dòng)力學(xué)明顯改善：心肌收縮功能（LDVP）及順應(yīng)性（±dp/dtmax）較好，冠脈循環(huán)（CF）較通暢。說明

14、與自體氧合血停搏液相似，含PEG-bHb停搏液也比晶體停搏液具有優(yōu)勢(shì)，它使心臟停搏于有氧環(huán)境，避免停搏短時(shí)間內(nèi)的電機(jī)械活動(dòng)對(duì)ATP的消耗，使有氧氧化得以進(jìn)行，無氧酵解降低到最低程度，從而大大降低了心肌細(xì)胞的缺氧損傷，較容易償還缺血期間的氧債，改善再灌注后的心功能。Carlucci等7比較了Celsior液及含4%人血紅蛋白、4%牛血紅蛋白、8%牛血紅蛋白Celsior液對(duì)大鼠心臟的保存效果：6 h之內(nèi)4及8牛血紅蛋白組的心肌組織的高能磷酸化合物水平顯著高于另外兩組，提示了其較好的供氧效果。Serna等8采用持續(xù)灌注保存液的方法，對(duì)離體兔心經(jīng)主動(dòng)脈根部持續(xù)灌注3%PEG-bHb溶液或晶體液，8

15、h后測(cè)定心臟功能顯示：PEG-bHb組要優(yōu)于晶體液組，因此認(rèn)為原因在于PEG-bHb溶液具有攜氧和膠體滲透壓的作用。 由于6PEG-bHb膠體滲透壓非常高，本實(shí)驗(yàn)將6PEG-bHb稀釋至三種濃度，K濃度均保持20mmol/L；膠體滲透壓依次為13 mmHg，7 mmHg，1.2 mmHg；血紅蛋白濃度分別為2%，1.2%，0.7%。B組、C組、D三組的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)均優(yōu)于A組；另外，C組的CF還高于B組、D組，提示其再灌注后的無復(fù)流現(xiàn)象較輕，心肌灌注較好。因此，將6%PEG-bHb與St. Thomas液按14配制的濃度較為適宜，既足以攜氧、減輕缺血損傷，又有較低的粘滯度、保持微循環(huán)通暢。 在

16、本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可將PEG-bHb停搏液與自體血停搏液比較，進(jìn)一步評(píng)估其效果；另外，可試驗(yàn)于未成熟心肌，為其應(yīng)用于小兒（應(yīng)用庫血的重要群體）提供依據(jù)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】 1 Follette DM, Steed DL, Foglia R, et al. Advantages of intermittent blood cardioplegia over intermittent ischemia during prolonged hypothermic aortic clamping J. Circulation, 1978, 58(3 Pt 2) :I200-1209.2 Anbari KK, G

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