013心肌保护.docx
- 文档编号:2843536
- 上传时间:2022-11-15
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:35.37KB
013心肌保护.docx
《013心肌保护.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《013心肌保护.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
013心肌保护
013.心肌保护
《心血管麻醉及体外循环》胡小琴主编
发表日期:
2006-10-269:
40:
56 浏览数:
4
第十三章 心肌保护
徐守春
在心脏外科手术过程中,部分外科医生喜欢术野无血,便于手术,就需要将升主动脉钳夹,阻断冠状动脉的血运,这就使心肌处于缺血缺氧的状态。
很多病人手术矫正畸形很成功,但术后发生低心排综合症,严重者导致死亡,病理检查的结果发现心肌坏死。
许多报道证明心脏手术后很多并发症和死亡率与心肌受损害的程度有密切关系。
目前需要纠正的心脏畸形或病变日趋复杂,故在术野无血的要求下要使心脏在手术后不受严重的损害,除外科医生尽量缩短手术时间外,手术中如何保护好心肌以减少缺血缺氧所造成的损害是心脏外科一项必须解决的课题。
另一部分外科医生则采用另外一种方案,即术中不阻断冠状血运,不产生缺血缺氧状态,但他必须付出术野有血,手术困难的代价。
第一节 心肌代谢
正常情况下心肌从血液中摄取葡萄糖、乳酸、丙酮酸、脂肪酸、丙酮及氨基酸等代谢底物经过有氧代谢而合成高能磷酸盐ATP及CP,以提供心肌收缩时所需能量。
正常情况下葡萄糖及其它碳水化合物氧化后约提供心肌总耗能量的18%。
如动脉血中葡萄糖含量小于60mg/dl时则心肌细胞不能摄取。
心肌细胞总耗能量的约67%由血液中的脂肪酸及乳酸所提供。
如摄取大量脂肪时则占比重更大,此时葡萄糖分解代谢被抑制而转变为合成糖元。
氨基酸及丙酮则分别提供总能量的6%及4%,心肌的耗氧量很高,正常跳动的心脏约耗氧10ml/100mg/min,冠状动脉血流量平均约80ml/100mg/min,其中75%的氧被摄取利用。
一、脂肪酸代谢
在正常有氧代谢的情况下,心肌能量总需量的60%~90%由自由脂肪酸(FFA)氧化所提供。
它在细胞内形成脂酯及巯基辅酶A(COA-SH)。
心肌优先利用脂肪酸主要依靠几个酶系统的活动,其中包括巯基辅酶A肉毒碱转移酶系统。
该酶系统抑制乳酸在细胞内积聚,并促进细胞液向线粒体内持续输送巯基辅酶A。
在有氧代谢情况下,巯基辅酶A在线粒体内被氧化分解成含有2个C的乙酰辅酶A(acyl-COA),然后参加三羧酸循环,继续氧化分解成CO2与水。
分解时产生的能量以电子转移方式将ADP磷酸化合成为ATP。
当脂肪酸被氧化提供足够的底物乙酰辅酶A时,它抑制了丙酮酸去氢酶,从而抑制了葡萄糖分解,转为合成糖元。
当心肌缺血时,氧供减少抑制了β-氧化,如缺氧时间较长,则巯基肉毒碱转移酶的活性受到抑制,该酶是将细胞液中巯基辅酶A输送入线粒体内进行氧化所必需的。
结果线粒体内缺乏足够的巯基辅酶A来合成ATP,另一方面巯基辅酶A则大量积聚在细胞液中而产生了有害的作用,因它的积聚抑制了腺嘌呤核苷酸转位酶的活性,而后者又是将线粒体内ATP输送到细胞液中时线粒体膜上所必需的酶。
结果线粒体内ATP的合成减少了,已合成的ATP也输送不出来,使细胞液中ATP供应衰竭,为了提供急需的ATP,细胞液中肌酸催化酶将贮备的磷酸肌酸(CP)分解成肌酸与高能磷化物,后者将ADP磷酸化合物合成ATP,直至CP完全衰竭为止。
二、碳水化合物代谢
葡萄糖在胰岛素的作用下进入心肌细胞,经过已糖激酶的作用成为6-磷酸葡萄糖,然后经过磷酸果糖酶的作用转为1-6-磷酸果糖,再经过醛缩酶的作用而分解为磷酸丙糖,继续分解成为丙酮酸。
这过程是无氧代谢,在分解过程中1克分子葡萄糖产生了4克分子ATP,但各酶系统消耗掉2个克分子,结果净剩2个克分子ATP。
丙酮酸在丙酮酸去氢酶的作用下分解为乙酰辅酶A。
进入线粒体参加三羧酸循环氧化分解成CO2与水。
此过程为有氧代谢,在此分解过程中1克分子葡萄糖又产生36克分子ATP,故在供氧充分时1克分子葡萄糖总共可产生38克分子ATP,而在缺氧时三羧酸循环不能进行,1克分子葡萄糖只能产生2克分子ATP(图13-1)。
图13-1
缺氧开始后由于6-磷酸葡萄糖消耗过快而含量下降,消除了对已糖酶的抑制,草酸盐及ATP的含量下降,消除了对磷酸果糖酶(PFK)的抑制,无机磷酸盐、ADP及AMP的积聚而激活了PFK。
结果心肌细胞加强葡萄糖的摄取并磷酸化,促使酵解过程加快进行以产生足够的ATP供细胞所需。
缺氧也使有氧代谢时无活性的磷酸化酶b转化为有活性的磷酸化酶a而促使糖元加速分解。
此后磷酸化酶b又被积聚的AMP及6-磷酸葡萄糖的抑制被解除而激活。
糖元的加快分解及葡萄糖的加速酵解提供了心肌细胞维持生存急需的ATP,但所提供的ATP量是有限的。
当心肌由于供血不足而继续缺氧时,心肌的代谢产物不能被充分清除,丙酮酸不能参与三羧酸循环而转为乳酸而积聚在细胞内。
pH下降及其他代谢产物的积聚抑制了PFK及磷酸-3-甘油醛去氢酶,结果抑制了葡萄糖的酵解过程。
在缺血心肌中最初引起的葡萄糖分解活性的增强很快被限制,高能磷酸盐贮备很快下降。
第二节 缺血及缺血后再灌注引起的病理生理变化
缺血后ATP及CP的产生迅速下降,心肌细胞仍需利用高能磷酸盐维持电机械及基础代谢活动。
主动脉钳夹后引起了缺血性停搏,此期间心肌收缩力发生了变化,开始时心肌主动收缩张力迅速下降而静止张力并不上升。
接着静止张力逐渐上升形成一高台状态。
如缺血时间继续延长则可引起严重的心肌挛缩,形成不可逆的变化,这主要是由于心肌过分消耗掉高能磷酸盐及细胞内Ca2+的积聚有关。
心肌细胞液中Ca2+的细微变化控制着以高能磷酸盐形式存在的化学能转变为以张力形式出现的机械能。
Ca2+随着其电位及浓度梯度的差异通过细胞膜上的通道进入细胞内,其进入量的大小是根据其电位及高能磷酸盐有关的闸门机制而定的。
细胞膜动作电位高台期间Ca2+从细胞外通过慢通道进入细胞内,触发了肌浆网及线粒体中Ca2+的释放。
释放出的游离Ca2+增强了心肌收缩力而过分地消耗了高能磷酸盐。
当心肌舒张时Ca2+主动返流入肌浆网及线粒体中时亦需消耗高能磷酸盐。
为了维持细胞内持久的Ca2+平衡仍需将细胞内Ca2+泵出细胞外以维持正常的浓度梯度。
避免细胞内Ca2+的积聚主要是依靠Na+-Ca2+交换机制,交换运动方向主要看细胞内外Na+的相对浓度如何,要维持一个细胞外-内Na+高浓度比及Ca2+外流亦需消耗能量。
如上述机制衰竭则细胞内游离Ca2+保持很高,结果使蛋白间形成牢固的结合。
能量继续消耗而无补充则Ca2+及H+激发释放带有破坏性的脂蛋白酶,结果引起细胞结构的破坏及功能的丧失(图13-2)。
图13-2
1972年Shen及Jennings报道心脏在缺血一段时间后恢复氧合血再灌注时心肌的损害会更严重。
轻及中度的缺血性损害影响了血管内膜及细胞膜的完整性,细胞发生水肿,线粒体变形,线粒体嵴破裂。
这种程度的损害是可逆的,再灌注后可以恢复。
如缺血时间长,损害严重,引起了肌原纤维Z带的变形,肌原纤维的破裂,线粒体内脂质积存,表明其特发膜已丧失。
在这种情况下再灌注不能使损害恢复反而使其迅速扩大损害范围。
其表现常为线粒体破裂,出现Ca包含物,肌原纤维收缩形成收缩带或破裂以及细胞膜崩解。
细胞不再能利用氧,氧反而恶化上述状态。
再灌注损伤的原因之一是高能磷酸盐的前体缺乏,结果细胞无力合成ATP。
当缺血时,线粒体内氧化过程完全停止,AMP再磷酸化成ADP及ATP受到抑制,结果AMP积聚在心肌内,不能弥散的AMP便分解成腺甙、肌甙及次黄嘌呤,它们均从细胞内弥散至细胞外,在再灌注时被冲掉。
结果使ATP不能恢复至正常水平,缺血后心肌功能的恢复与ATP的水平密切相关。
近年来许多学者认为ATP耗竭后所以能破坏细胞结构主要由于再灌注时释放出O2--自由基,它使聚非饱和脂过氧化而引起细胞破坏。
其机制是当缺血期ATP耗尽后,细胞就无法维持正常的跨膜离子梯度,结果引起了Ca2+的重分布,胞浆内增高的Ca2+激活大部组织内含有的黄嘌呤去氢酶转变为黄嘌呤氧化酶。
后者使次黄嘌呤与再灌注时血内丰富的氧作用产生O2--自由基,其中包括超氧阴离子O2-、H2O2及羟自由基(·OH)。
在正常情况下,心肌细胞内线粒体中电子转移反应也会产生O2--自由基,但在生理条件下产生的O2-、H2O2及脂质过氧化物被体内过氧化物歧化酶、过氧化氢酶及过氧化物酶所分解,同时维生素E、C及谷胱甘肽等内生性清除自由基物质也能清除掉一部分。
此外辅酶Q10也有抗氧化剂性质,在线粒体膜上有对抗脂质过氧化的作用。
但在缺血后再灌注时大量自由基涌入时,内生性自由基清除物则不敷所需而产生细胞损害。
自由基产生机制见图13-3。
图13-3
再灌注后心肌细胞内另一重要现象就是Ca2+超负荷,早先以为Ca2+的大量内流是由于Ca2+通道开放的缘故,但应用Ca2+通道阻滞剂的效果并不好,近来的研究认为Ca2+的大量内流主要由于H+-Na+及Na+-Ca2+交换所致。
心肌在长期的缺血缺氧后心肌细胞内聚集了大量的H+,再灌注时首先引起H+-Na+交换,Na+大量进入细胞内,细胞内Na+的增加激活了细胞质膜上的Na+-Ca2+交换蛋白使Ca2+大量内流,比缺血时增加了6~12倍。
正常情况下肌浆网释放出Ca2+,在Ca2+的作用下使肌凝蛋白与肌动蛋白耦联而产生收缩,当Ca2+被泵回肌浆网使其脱耦联时便产生舒张。
但当ATP衰竭时无力将过量的Ca2+泵回肌浆网及泵出细胞外,耦联不能脱开而心肌产生挛缩,临床的表现即为“石头心”。
此外,Ca2+又激活膜磷脂酶A2,使膜磷脂分解,细胞质膜及细胞器膜均受损。
看来氧自由基的产生和细胞内Ca2+超负荷均是由于ATP的衰竭所引起,因此避免心肌缺血再灌注的损伤的关键还在于防止ATP的耗竭。
第三节 体外循环中缺血缺氧的因素及防治措施
体外循环中容易引起心肌缺血缺氧的因素是很多的。
最常见的有以下六种。
一、体外循环时灌注血液成份的不正常
体外循环时血液被各种液体所稀释,在运转过程中血液与各种异物相接触,其成分及物理化学性质均发生明显的变化。
血液中游离脂肪酸。
变性的血浆蛋白及血管活性物质等明显增多,这些物质对心肌细胞有毒性作用。
血液肝素化后血沉加快使血球淤滞在毛细血管中。
体外循环中常产生大量的气栓及固体或油粒栓阻塞冠状动脉而引起缺血,此外水肿也加重阻碍组织的灌注。
由于血液成份的变化在体外循环过程中难以控制,故原则上体外循环时间应尽可能缩短为要。
二、心室纤颤
心室纤颤可使心室壁张力升高,心肌氧耗量增大及心内膜下血流减少。
如同时合并有心室过胀,低灌注压,冠状血管狭窄及心室肥厚即极易造成心肌缺血性损害。
提高灌注压,采用搏动血流及低温可减轻心内膜下缺血。
术中尽量减少室颤时间,钳夹升主动脉时应立即使心脏停搏,开放升主动脉前应先调整好灌注压、灌注血液温度、pH、氧含量及K+浓度等,争取不发生室颤或减少室颤时间。
三、心室过胀
心室被血液撑胀使室壁张力增加而增加了心肌氧耗量,室壁压力增高压迫了心内膜下血管使血流减少而引起缺血。
体外循环时可能引起心室过胀的因素有:
(1)体外循环静脉回路引流受阻;
(2)主动脉瓣关闭不全或存在动脉导管未闭;(3)心室纤颤;(4)灌注的停搏液未能引出心脏;(5)肺静脉及非冠状动脉侧枝循环的血运过多,如法乐氏四联症;(6)术后发生心衰等。
上述这些因素如注意检查均可避免发生。
四、心室空瘪
空瘪的搏动心脏亦会造成心肌损害。
静脉回流或左心引流过多时可使心脏空瘪,此时有效血容量不足,冠状血管灌注压过低,由于心室几何形状的特点,心肌收缩时压迫了冠状血运使心内膜下缺血,特别是中心性肥厚型小心腔的心室更易发生(如主动脉瓣狭窄的心脏)。
同时心肌缺血区的冠状侧枝血运亦受到阻碍。
心肌缺血的情况可从心电图ST段的变化上显示出来。
调整静脉回流及左心引流可以调整心室充盈,充盈满意时可见心电图得到改善。
五、冠状血管
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 013 心肌 保护