尽管许多临床前研究表明硝酸盐或亚硝酸盐对IR损伤有保护作用，但对接受CPB的CABG患者进行膳食硝酸盐预处理并不能降低IR损伤的心脏生物标志物的增加。
陆惠捷译；邱郁薇吴镜湘校
上海交通大学附属胸科医院麻醉科
一氧化氮（NO）是心血管系统中的重要信号分子，对缺血-再灌注损伤具有保护作用。无机硝酸盐是内源性NO的一种氧化产物，存在于日常饮食中，可被再循环产生具有生物活性的NO。先前在缺血再灌注损伤的动物模型和急性心肌梗死患者中发现无机硝酸盐或亚硝酸盐具有良好的保护作用，然而这种保护作用尚未在接受心脏手术、术中存在缺血再灌注损伤的人体试验中得到证实。最新一项临床研究探索了在接受心脏手术的患者中，术前给予硝酸盐是否可以减少肌钙蛋白T的释放以及对心脏、肝脏、肾脏和大脑损伤的其他血浆标志物的影响，其结果发表在BritishJournalofAnaesthesia杂志。
摘要
背景：一氧化氮（NO）是心血管系统中的重要信号分子，对缺血-再灌注损伤具有保护作用。无机硝酸盐是内源性NO的一种氧化产物，存在于日常饮食中，可被再循环产生具有生物活性的NO。我们研究了在接受心脏手术的患者中，术前给予无机硝酸盐是否可以减少肌钙蛋白T的释放以及对心脏、肝脏、肾脏和大脑损伤的其他血浆标志物的影响。
方法：这项单中心、随机、双盲、安慰剂对照试验纳入82名接受体外循环冠状动脉搭桥手术的患者。随机分为术前口服硝酸钠（700mg×2）组或安慰剂（NaCl）组。在手术前和手术后72小时内收集缺血再灌注损伤的生物标志物和血浆硝酸盐及亚硝酸盐水平。肌钙蛋白T的释放是我们预先确定的主要研究终点，而肾脏、肝脏和脑损伤的生物标志物则是次要终点。
结果：与安慰剂组相比，硝酸盐治疗组患者的血浆硝酸盐和亚硝酸盐浓度升高。术后72小时肌钙蛋白T的释放没有组间差异。其他器官损伤的血浆生物标志物在组间也相似。尽管失血量并不是预定的研究指标，但与对照组相比，硝酸盐治疗患者的围手术期出血减少了18%。
结论：术前给予无机硝酸盐不影响心脏手术中肌钙蛋白T的释放或其他器官损伤的血浆生物标志物。
对于减少冠状动脉旁路移植术（CABG）后的心肌缺血再灌注（IR）损伤，尽管目前已有各种各样的药理学和机械措施，但效果仍然有限。目前临床上常通过监测生物标志物诸如肌钙蛋白T和肌酸磷酸激酶同工酶（CK-MB）的释放来监测心肌损伤；循环血中肌钙蛋白浓度升高与心脏事件和死亡率增加有关。
一氧化氮（NO）是一种多功能的信号分子，在心血管系统中广泛存在，通过血管舒张、抗血小板聚集和抗粘附作用维持体内平衡。NO的生成是通过特殊的NO合成酶（NOS）实现的，但在衰老和许多心血管疾病中，NO的生物利用度会降低。在各种IR损伤的实验模型中，NO具有保护作用，但临床研究较少。心血管药物中使用的有机硝酸盐，如硝酸甘油酯（硝酸甘油，GTN），通过产生NO发挥作用，但使用过程中由于产生耐受性和可能导致内皮功能障碍，因此受到一定限制。硝酸甘油在CABG围手术期的使用已进行了多项研究，但最近的一项荟萃分析发现其保护作用非常有限。尽管如此，评估CABG中硝酸甘油的新研究仍在进行中。
目前有几项动物研究显示硝酸盐和亚硝酸盐对心脏IR损伤模型具有保护作用。亚硝酸盐可作为缺血预处理模拟物有助于远程缺血预处理。由于硝酸盐的半衰期（5~6h）比亚硝酸盐（20~30min）长得多，硝酸盐可以作为一种前体药物，促进血液和组织中亚硝酸盐含量增加、时效延长。从机理上看，细胞保护作用可能归因于线粒体呼吸链中复合物I的S-亚硝化作用，导致活性氧（ROS）形成减少和细胞色素C释放减少。硝酸盐和亚硝酸盐在IR损伤病理生理学中的其他可能有益作用包括血管舒张、抑制血小板聚集、抗白细胞粘附、改善内皮功能以及抑制ROS的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NADPH）生成。
两项人体试验探索了在接受经皮冠状动脉介入治疗的急性心肌梗塞患者中静脉注射或冠状动脉内注射亚硝酸盐的效果。虽然静脉注射缺乏保护作用，但冠状动脉内注射亚硝酸盐对急性心律失常和一年后的主要不良心脏事件产生积极影响。在最近的一项研究中，在院外心脏骤停复苏期间静脉注射亚硝酸盐并没有提高住院患者的存活率。
在本研究中，我们假设术前口服无机硝酸盐可以减少心脏手术患者肌钙蛋白T的释放以及心脏、肾脏、肝脏和脑损伤的其他生物标志物。
方法
试验设计
冠状动脉搭桥术中硝酸盐口服补充（CABANOS）试验是一项单中心、随机、安慰剂对照、双盲研究。该试验已获得瑞典斯德哥尔摩的伦理审查机构批准。计划进行体外循环（CPB）的CABG患者，均提供了书面知情同意书。
研究人群
随机化和干预
流程
入组受试者在手术前一晚接受标准化的低硝酸盐膳食（每份15[5]μmol硝酸盐）。所有受试者均以标准化方式进行麻醉和监测。所有患者均在诱导前进行心电图、脉搏血氧饱和度和有创血压测量。采用咪达唑仑（约40μg·kg-1）、芬太尼（约7μg·kg-1）和丙泊酚（1.5mg·kg-1）麻醉诱导，阿曲库铵（0.5mg·kg-1）肌肉松弛后经口插管。所有患者均经右颈内静脉置入中心静脉导管，并接受经食道超声心动图检查。使用七氟烷（0.8~1.2MAC）维持麻醉，直到体外循环开始，此时转为输注丙泊酚（4~6mg·kg-1·h-1）。所有受试者围手术期均接受抗纤维蛋白溶解药物氨甲环酸和预防性氯唑西林治疗。血糖>10mmol·L-1的受试者接受短效胰岛素输注治疗，使血糖保持在5~10mmol·L-1之间。
冠状动脉搭桥手术通过胸骨正中切开进行。标准解剖左乳内动脉作为动脉移植物，标准解剖大隐静脉作为静脉移植物。肝素化后通过升主动脉行动脉插管、右心房静脉插管开始CPB。全身温度保持在36°C~37°C之间。随后钳夹阻断主动脉，每15分钟给予一次顺行含血冷停搏液灌注。使用鱼精蛋白逆转肝素的作用。监测围术期出血量。术后，患者转移到心胸ICU（CICU）继续观察，根据情况决定撤离机械通气，拔除气管导管。大多数受试者在转入病房前需要在CICU进行夜间监护。收集的胸腔引流液量纳入术后出血量。一些受试者患有呼吸衰竭、心房颤动和感染等并发症（补充表S1）。这些受试者在CICU进行长期支持，并根据需要接受治疗。围手术期和术后72小时内收集生理参数和血浆样本。从麻醉开始和体外循环结束时采集的样本中分析血浆硝酸盐和亚硝酸盐。
生化分析
由卡罗林斯卡医院认可的化学实验室对肌钙蛋白T、肌酸磷酸激酶同工酶（CK-MB）、NT-proB型利钠肽（BNP前体）、肌酐、胱抑素C、丙氨酸转氨酶（ALT），天冬氨酸转氨酶（AST）、胆红素、高敏C反应蛋白（hsCRP）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）和S100B蛋白（S100B）进行分析。
如前所述，在还原裂解和随后将NO释放到气相中后，通过化学发光确定所供应餐点中的硝酸盐浓度。对于血浆样本中硝酸盐和亚硝酸盐的测量，使用高效液相色谱（HPLC）系统（ENO-20）和自动采样器（840，EiCom，京都，日本），它使用反相色谱法分离亚硝酸盐和硝酸盐，然后硝酸盐在还原柱内通过与镉和还原铜的反应还原为亚硝酸盐。
研究终点
预定义的主要研究终点是围手术期72小时内肌钙蛋白T的释放。次要研究终点是术后24小时内肌钙蛋白T的释放以及围手术期72小时内以下测量值的变化：CK-MB、NT-proB、肌酐、胱抑素C、AST、ALT、ALP、胆红素和hsCRPC、NSE和S100B。此外，我们还观察并记录了围手术期重要参数、围手术期和术后出血量（总结为总出血量）以及即将发生的任何类型的并发症。
统计分析
正态分布的数据（如循环参数）以平均值和标准偏差（SD）表示，其他数据则以中位数和四分位数间距表示。
基于其他干预研究，我们预计两各组之间血浆肌钙蛋白T的差异为200ng·L-1，为达到>90%的效力、250ng·L-1的标准差、双侧5%的显著性，每组至少需要40名受试者。
结果
试验人群和基线特征
图1.CABANOS试验的入组和随机化。在冠状动脉搭桥手术前，患者被随机分成接受硝酸钠或氯化钠（安慰剂）干预组。
表1.受试者基线特征、用药情况、围手术期因素和评分。数据显示为中位数（四分位间距）和数字（%）。使用ManneWhitneyU检验和Fisher精确概率法进行组间比较。ACE，血管及紧张素转换酶；BMI，体重指数；CPB，体外循环；EF，射血分数。
血浆硝酸盐和亚硝酸盐
为了确保硝酸盐治疗的受试者遵循治疗，我们分析了其硝酸盐和亚硝酸盐的血浆浓度（图2）。硝酸盐治疗组患者的血浆硝酸盐含量较高，峰值中位数为302（274~362）μM，而安慰剂组为14（11~20）μM。相应的亚硝酸盐值分别为245（161~389）nM和98（72~127）nM。在硝酸盐治疗的受试者中，两种阴离子在手术期间均有减少，但仍高于安慰剂组。
心脏生物标志物
肾脏、肝脏、脑和炎症生物标志物
在手术前和术后测定肾脏和肝脏生物标志物。硝酸盐治疗组和安慰剂组之间没有差异（补充图S1）。此外，脑损伤生物标志物NSE和S100B在两组变化的趋势相似（图4）。
两组的炎症标志物hsCRP均升高，在体外循环（ECC）后72h时达到峰值（图4）。硝酸盐治疗组患者的数值在48h和72h略有下降趋势，但在混合模型分析中差异不显著（P=0.08）。
围手术期心血管参数和失血量
围手术期麻醉、体外循环和术后重症监护对患者的血液动力学参数产生了影响，而此试验的干预措施未产生影响（补充图S2）。两组患者术后血红蛋白和血乳酸浓度相同。由于术后并发症的关系，一些患者需要在ICU延长观察期，这在两组间没有差异（补充表S1）。
与安慰剂相比，硝酸盐治疗组的围手术期总失血量较低（P=0.03，图5）。这种差异主要归因于接受硝酸盐治疗的受试者在术后期间失血较少。各组之间输注浓缩红细胞（RBC）的次数没有差异，但安慰剂组的患者需要输注更多的血小板（安慰剂组：79[199]ml，硝酸盐组：8[47]ml，P=0.03）和血浆（安慰剂组：66[207]ml，硝酸盐组：0ml，P=0.025）。安慰剂组有2名患者因出血而再次手术，硝酸盐组则无。
讨论
在这项研究中，我们比较了术前给予硝酸盐对暴露于体外循环CABG的患者器官损伤生物标志物的影响。尽管治疗组血浆硝酸盐和亚硝酸盐显著增加，但我们没有观察到对肌钙蛋白T的释放或心脏、肾脏、肝脏或大脑的其他损伤生物标志物有任何保护作用。虽然出血量不是预先设定的研究结果参数，但硝酸盐治疗的受试者围手术期出血显著减少。
一些人体研究表明，膳食中硝酸盐对心血管和代谢有益，包括降低血压、改善内皮功能、降低静息代谢率和提高运动期间的有氧效率。在动物研究中，硝酸盐和亚硝酸盐可以保护心脏、肝脏、肾脏和大脑免受IR损伤。一些人体研究表明，补充硝酸盐对血管IR损伤有保护作用，但本研究是首次对人体心脏IR损伤进行硝酸盐试验。
本研究手术期间使用的挥发性麻醉剂、阿片类药物、肾上腺素能药物和胰岛素在心脏手术期间通过多种机制提供心脏保护作用，包括钾ATP（KATP）通道、线粒体通透性转换孔（mPTP）、ROS产生，以及通过细胞保护性Akt和细胞外信号激酶（ERK）途径。其中一些机制也归因于硝酸盐和亚硝酸盐，这可以解释本研究中硝酸盐对心脏IR损伤没有产生影响的部分原因。
在本研究中对心肌IR损伤影响两组无差异的另一个有趣之处可能是因为红细胞。最近的研究表明，在缺氧条件下，红细胞可以通过增加NO生物活性在心肌缺血再灌注损伤模型中发挥保护作用。这种NO生物活性增加的可能机制是通过脱氧血红蛋白，它可以作为亚硝酸盐还原酶，产生NO和其他活性氮。在我们的患者中，心脏灌注了混有心脏停搏液的含氧血液。任何依赖红细胞（RBC）的亚硝酸盐还原为NO，都可能在心脏停搏液期间输送的含氧血液中受到严重损害。与这一解释相反的是，亚硝酸盐在实验模型中已被证明具有预处理效应，并且还被建议传达远程预处理的效果。此外，肾脏和肝脏的IR损伤并不严重，我们也没观察到硝酸盐对其生物标记物有任何影响。
失血量并不是预先设定的结果参数，但我们发现，与安慰剂相比，接受硝酸盐治疗的患者围手术期出血显着著减少，并且这些患者接受的血浆和血小板输注更少。血小板由主治医师和不知情的麻醉医师根据出血的临床体征而非血小板计数进行给药。我们对这些发现没有明确的解释，但我们推测硝酸盐可能对体外循环中的血小板活化和沉积有保护作用。血小板丢失和血小板功能受损被认为是CPB凝血障碍的原因。亚硝酸盐和NO抑制血小板对各种刺激引起的聚集，因此可能抑制了体外循环中血小板的激活、聚集和沉积。早期使用NO气体改善CPB期间血小板活化的研究相互矛盾，使用NO气体或NO供体并未在临床被常规采纳。值得注意的是，硝酸盐不仅会产生NO，还会产生其他活性氮产物，这使得与以前使用NO气体的研究不能同等比较。我们没有以标准化的方式对术后血小板计数进行随访，CPB期间硝酸盐可能具有血小板保护作用的假设需要进一步的研究来验证。术后出血的差异也可能取决于心血管参数（如：血压）的差异。然而，我们在这些参数中没有找到任何可以解释我们研究发现的差异。
总而言之，尽管许多临床前研究表明硝酸盐或亚硝酸盐对IR损伤有保护作用，但对接受CPB的CABG患者进行膳食硝酸盐预处理并不能降低IR损伤的心脏生物标志物的增加。围手术期失血减少的观察结果令人感兴趣，但需要进一步研究证实。
陆惠捷译邱郁薇吴镜湘校
参考文献：
Effectsofinorganicnitrateonischaemia-reperfusioninjuryaftercoronaryarterybypasssurgery:arandomisedcontrolledtrial.
BrJAnaesth.2021Oct;127(4):547-555.doi:10.1016/j.bja.2021.06.046.Epub2021Aug14.
（仅供医学专业人士参考）
不感兴趣
看过了
取消
人点赞
人收藏
打赏
我有话说
0/500
同步到新浪微博
您的申请提交成功
您已认证成功，可享专属会员优惠，买1年送3个月！开通会员，资料、课程、直播、报告等海量内容免费看！