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            心脏停搏液的研究现状及进展

            文章分类:医药学 - 医学 发表时间:2013-7-26 7:38:42 作者:姜俊海 王涛

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            自上世纪50年代起,在心血管外科术中应用心脏停搏液使心脏达到电机械停搏状态,不仅可获得清晰的术野,有利于术者操作,更重要的是可减轻心肌缺血-再灌注损伤。此后,心脏停搏液与心肌缺血再灌注损伤一直是人们研究的热点。目前,心脏停搏液已发展至800多种,并成为心血管外科手术中最常用的重要的心肌保护措施之一。本文就心脏停搏液的应用现状及进展进行综述。
            【关键词】 缺血再灌注损伤 心肌保护 心脏停搏液
            1 心脏停搏液的温度
            1.1低温停搏技术
            心脏的能量消耗主要由机械作功、维持室壁张力和心肌细胞的代谢三部分组成,前两者约占90 %,后者约占10 %。心脏停搏液可使心肌于舒张期停跳,电机械活动停止,因此,在心脏停搏期间,心肌能量消耗完全用于心肌细胞的代谢,而低温最直接的作用是降低心肌细胞的能量代谢,据报道,将心肌温度自37℃降至11℃时,心肌细胞代谢氧耗量可由10%减少至5 %。
            心血管外科刚刚起步不久,低温技术便开始应用于心血管外科手术中,现已成为最常用的心肌保护方法之一,方法是间断灌注适量冷停搏液(4℃),同时将冰屑或冰生理盐水置于心包腔使心脏温度降低。目前,4~10℃ 的低温是多数心血管外科中停搏液灌注的首选温度。低温对停搏心肌的益处主要有[1]:①降低心肌组织在缺血期间的代谢率和氧耗量,延长心肌缺血耐受时间;②抑制心肌细胞在缺血期间的电机械活动;③减缓受损心肌细胞的坏死和凋亡过程;④低温条件下允许在心肌停跳期间间断灌注停搏液,可提供清晰无血的术野,便于术者操作。因此,低温心脏停搏液作为对心肌的重要保护措施在心血管外科手术中普遍应用,其保护效果已被大量的实验和临床实践所肯定[2]。
            但低温对心肌也有一定副作用:①降低体内酶活性,ATP生成减少,导致心肌细胞内钠、钙积聚;②细胞膜脆性增加,损害细胞膜稳定性;③低温可使心肌产生挛缩[3];④损伤冠脉内皮细胞;⑤导致含血停搏液中细胞成分受损、堵塞毛细血管等[4]。
            1.2温血停搏技术
            鉴于低温对心肌的副作用,自上世纪80年代,温心外科(warm heart surgery)技术逐渐受到人们的关注,越来越多的学者报道了有关温血停搏液的基础研究及临床应用。温血停搏液使心肌停跳于常温有氧状态下, 温血携带和运输氧,心肌细胞在最小氧需下得到最大的氧供,而且温血缓冲pH值、提供适当的渗透压和代谢底物的功能也处于最佳状态[5],大大缩短了心肌的缺血期,限制了再灌注期,消除了低温的有害反应。随着研究的深入,人们发现常温灌注在心肌保护中存在诸多缺点:①所需管道多,操作复杂;②灌流量大,回心血量多,影响手术术野,同时大量吸引可造成血液有形成分的破坏;③当心肌灌注绝对流量不足时,可造成心肌非人为缺血(unintentional ischemia);④温血可使中性粒细胞及补体激活,组胺释放增加,外周血管扩张;⑤还可引发中枢神经系统的损害[6]及高钾血症。
            1.3冷停搏液与温血停搏液联合应用 有人提出温血与冷血联合应用,发挥优势互补、扬长避短的心肌保护及全身各脏器保护的效果,并出现了以三种联合方式:①温血诱导:温血停搏液诱导灌注后,冷晶体或冷血停博液间断灌注;②温血复苏:在冷血停搏液灌注后,主动脉开放前温血灌注;③“温冷温”方式:温血诱导与温血复苏联合应用。Li S等[7]采用常温含血停跳液诱导灌注,并以低温含血停跳液间断灌注,从临床效果、心肌生化及形态学检查等方面与单纯低温含血停跳液进行比较,具有明显优越的心肌保护效果。Allen等[8]回顾性分析567 例儿童心脏外科手术,认为“温冷温”含血停跳液灌注模式对心肌保护效果最好。
            2 心脏停搏液的种类
            2.1 冷晶体停搏液
            冷晶体心脏停搏液是以含高浓度钾停搏液灌注心肌,使心脏停搏于舒张期,心肌电-机械活动静止[9]。同时冷晶体停搏液要求低温,灌注后使心脏完全处于低温,可降低心肌组织在缺血期间的代谢率和氧耗量,心肌缺血耐受能力增强。冷晶体停搏液配置简单、使用方便,间断灌注停搏液,可获得清晰的术野,利于术者操作,心肌保护确实[10]。但晶体停搏液不能为心肌提供氧和营养物质,缺乏酸碱平衡的缓冲,易导致代谢性酸中毒;晶体液不含胶体成分,易导致心肌水肿;高钾可以造成冠状动脉内皮细胞的损伤。冷晶体停搏液有多种,St. Thomas’Ⅱ停搏液是St.Thomas液的改良液,目前在国内应用较广泛。
            2.2 HTK液
            临床应用的组氨酸-色氨酸- 酮戊二酸(Histidine-Tryptophan-Ketoglutarate, HTK)停搏液又称Bretschneider液,是一种以细胞内液电解质为基础的心脏停搏液,是依靠低钠微钙的平衡作用使心脏停搏。文献报道, HTK液具有良好的心肌保护效果[11、12]。这主要与HTK液中的具有强大酸碱缓冲能力的组氨酸有关。研究[13]认为:ATP、ADP、AMP是有极性的分子,在酸性环境下,易从细胞膜中穿出,再灌注时被冲走,致ATP合成前体丢失。而组氨酸能较好地由毛细血管渗透到组织间隙,抑制H +堆积,保持组织pH接近正常水平,既解除对糖酵解的抑制,又能防止核苷丢失,保证较大的ATP生成速率。α- 酮戊二酸是三羧酸循环的中间产物,再灌注时可提供更多的能量。甘露醇和色氨酸可以减轻心肌缺血引起的细胞水肿、清除氧自由基和稳定细胞膜。
            HTK液只需一次性灌注即可对长时间缺血心肌获得满意的保护效果,但一次性灌注的量较大(30~40 ml/kg) ,易造成血液稀释,术后应注意监测血电解质和适当补钙,在应用于婴幼儿时,灌注液应尽量吸走或在体外循环结束后进行超滤。Arslan A等[14]对21例冠心病患者使用低剂量HTK液(10~15 ml/kg),结果显示对于短时间缺血的心肌起到较好的保护作用。目前,HTK停搏液在国外已广泛应用,在国内应用也在逐渐增多。
            2.3 超极化停搏液
            超极化停搏(Hyper-polarized cardiac arrest)是用ATP敏感的K+通道开放剂、Na+通道阻滞剂等使K+通道在静息电位时开放,细胞内钾溢出,跨膜电位差减小,避免钙内流,使动作电位不能形成,从而使心肌自然静息于超极化停搏状态。超极化停搏能减少离子泵启动时对ATP的需求,减少细胞内钙离子,减轻钙超载引起的心肌缺血再灌注损伤,研究显示[15、16],对心功能恢复优于去极化心脏停搏液。
            王玺胜等[17]应用含不同浓度的尼可地尔(Nicorandil)超极化心脏停搏液灌注未成熟兔离体心脏,血流动力学及心肌酶学等结果显示,对未成熟心肌的有明显保护作用,并优于单纯晶

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