陳彤云,王贊鑫,毛用敏,徐美林,張玉蘭,魏民新

心臟外科手術(shù)后心肌營養(yǎng)素-1的變化及意義＊

陳彤云,王贊鑫,毛用敏,徐美林,張玉蘭,魏民新＊

目的：檢測心臟外科手術(shù)對于外周血中心肌營養(yǎng)素-1(CT-1)表達的影響和圍術(shù)期心肌中CT-1的表達變化,并探討其在心臟外科的臨床應用價值。

方法：①50例非體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術(shù)(OPCABG)患者,于術(shù)前、術(shù)后 6小時、術(shù)后 3天、術(shù)后 1周取外周靜脈血測定 CT-1濃度,術(shù)后 10個月隨訪再次檢測,并記錄心功能臨床指標進行比較。②15例體外循環(huán)心臟手術(shù)患者,于術(shù)前、術(shù)后 6小時、術(shù)后 3天、術(shù)后1周監(jiān)測外周血CT-1濃度;并分別于體外循環(huán)開始和結(jié)束時,取右心耳心肌組織活檢,免疫組化測定CT-1蛋白表達水平。

結(jié)果：①50例OPCABG患者隨訪率 63.3%。外周血CT-1水平在圍術(shù)期沒有明顯變化,10個月后復查值高于其術(shù)前基礎(chǔ)值。術(shù)前外周血 CT-1水平與紐約心臟病協(xié)會心功能(NYHA)分級呈正相關(guān),與左心室舒張末期直徑呈正相關(guān);與左心室射血分數(shù)呈負相關(guān)。術(shù)后 10個月復查結(jié)果CT-1水平與NYHA分級、左心室舒張末期直徑、左心室射血分數(shù)等無明顯相關(guān)性。②15例體外循環(huán)心臟手術(shù)心肌缺血時間(49±10)min,圍術(shù)期外周血CT-1濃度無明顯變化,手術(shù)主動脈阻斷時間(即心肌缺血時間)48(43～54)min。心肌中 CT-1蛋白水平缺血后[28.90(26.39～31.08)%]較缺血前[24.25(20.08～29.25)%]升高(P=0.006),差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié)論：缺血刺激心肌分泌CT-1的增加。心臟外科手術(shù)可導致外周血CT-1長期表達的升高。術(shù)前外周血 CT-1水平可一定程度反映心功能狀況。

心肌營養(yǎng)素-1;體外循環(huán);冠狀動脈旁路移植術(shù)

心肌營養(yǎng)素-1(CT-1)由 Pennica等[1]1995年自小鼠胚胎干細胞的胚狀體培養(yǎng)液中分離獲得,屬于白細胞介素-6家族中的一種細胞因子,因具有很強的促進心肌細胞肥大的作用,故而被命名為 CT-1。近年來CT-1在評價心肌損傷的程度、判斷心功能變化、指導臨床預后評估等方面受到越來越多的關(guān)注[2]。在心臟外科領(lǐng)域,目前對于 CT-1圍術(shù)期的監(jiān)測以及術(shù)后長期與心功能變化的關(guān)系,文獻報道還比較少。本研究在心臟外科手術(shù)前后進行 CT-1檢測,并于術(shù)后長期隨訪,以進一步探索其在心臟外科的臨床應用價值。

1 材料與方法

2005-09至2006-11選取天津市胸科醫(yī)院 50例擇期非體外循環(huán)冠狀動脈旁路移植術(shù)(off-pump coronary artery bypassgrafting,OPCABG)患者和 15例體外循環(huán)心臟手術(shù)患者,以下病例之一不在選取范圍之內(nèi)：4周內(nèi)有急性心肌梗死,左心室射血分數(shù) ＜0.35,使用激素,肺、肝、腎功能不全,術(shù)前合并各種不同類型的感染者。

全部患者分別于術(shù)前,術(shù)后 6小時、3天、1周及50例 OPCABG患者 10個月隨訪抽取外周靜脈血樣4ml,3 000 min/r離心分離血漿,酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法檢測血樣中 CT-1濃度,ELISA檢測試劑“Human Cardiotrophin-1 ELISA”由 Bio Vender Laboratory Inc(捷克)生產(chǎn)。

手術(shù)前及手術(shù)后 10個月隨訪記錄患者紐約心臟病協(xié)會心功能(NYHA)分級、左心室舒張末期直徑、左心室射血分數(shù)等臨床指標,并在隨訪中統(tǒng)計術(shù)后心臟病事件發(fā)生情況,分析與 CT-1的相關(guān)關(guān)系。

15例體外循環(huán)心臟手術(shù)患者,分別于手術(shù)建立體外循環(huán)進行上腔靜脈插管及手術(shù)結(jié)束后拔除上腔靜脈插管時,自右心耳取活檢心肌約 200 mg,中性福爾馬林溶液中固定后蠟封、切片,進行心肌免疫組化檢測。CT-1免疫組化一抗：Troponin1(Clone 2D5)Mouse Monoclonal Antibody(Labvision,美國);免疫組化二抗：Superpicture HRP Polymer(Labvision/NeoMarkers,美國);染色劑：DAB染色劑(Labvision/NeoMarkers,美國)。染色完成后,光學顯微鏡(×400)下觀察,隨機選取 6個視野,通過 IDA-2000數(shù)字醫(yī)學圖像分析系統(tǒng)記錄視野圖像,并以二值分割圖像自動分析 CT-1染色蛋白占所選取視野區(qū)域百分比,作為蛋白表達水平檢測結(jié)果,記錄并進行相關(guān)統(tǒng)計學運算。

統(tǒng)計學處理：根據(jù)各類數(shù)據(jù)特點,正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用均數(shù) ±標準差表示,非正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用中位數(shù)[四分位數(shù)]表示。SPSS 13.0 forWindows統(tǒng)計學軟件進行分析,對于非正態(tài)分布的數(shù)據(jù),進行非參數(shù)秩和檢驗,兩組間比較采用 Wilcoxon檢驗,多組間比較用Friedman檢驗。組間相關(guān)分析采用 Spearman等級相關(guān)系數(shù)分析,P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 非體外循環(huán)心臟手術(shù)后心肌營養(yǎng)素-1變化

50例 OPCABG患者,男性 35例,女性 15例,平均年齡(63.4±7.3)歲。1例患者術(shù)中因心力衰竭、心室顫動死亡,從實驗中去除,其余均完成實驗,圍術(shù)期無心肌梗死、腦血管意外、肝腎功能不全等并發(fā)癥。術(shù)后隨訪31例,10個月隨訪率 63.3%(31/49),其中 1例因心臟病事件于術(shù)后第 17周死亡。10個月內(nèi)發(fā)生心臟病事件7例。術(shù)前、術(shù)后 1周、術(shù)后 10個月臨床心功能情況比較差異均無統(tǒng)計學意義(P均 ＞0.05)。(表 1)

表 1 術(shù)前、術(shù)后 1周、術(shù)后 10個月臨床心功能情況比較

圍術(shù)期外周血 CT-1濃度[術(shù)前 3.5(2.9～6.3)pg/ml,術(shù)后 6小時 4.5(3.4～9.9)pg/ml,術(shù)后 3天6.7(3.4～13.2)pg/ml,術(shù)后 1周 6.0(3.6～14.2)pg/ml]比較差異均無統(tǒng)計學意義(P均 ＞0.05);術(shù)后10個月[8.0(5.0～17.0)pg/ml]高于其術(shù)前值(P=0.012),差異有統(tǒng)計學意義。

術(shù)前外周血 CT-1濃度與 NYHA分級呈正相關(guān)(r=0.31,P=0.017),與左心室舒張末期直徑呈正相關(guān)(r=0.37,P=0.010),與左心室射血分數(shù)呈負相關(guān)(r=-0.45,P=0.001)。

術(shù)后 10個月復查結(jié)果外周血 CT-1濃度與 NYHA分級、左心室舒張末期直徑、左心室射血分數(shù)、心臟病事件發(fā)生率未觀察到明顯相關(guān)。1例術(shù)后第 17周死亡患者術(shù)前外周血 CT-1濃度與其他患者比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

2.2 體外循環(huán)心臟手術(shù)后心肌營養(yǎng)素-1變化

15例體外循環(huán)心臟手術(shù)患者,男性 11例,女性 4例;平均年齡(58.0±9.8)歲。其中冠狀動脈旁路移植術(shù) 8例,瓣膜替換術(shù) 4例,冠狀動脈旁路移植術(shù) +瓣膜替換術(shù) 3例。全部患者術(shù)后均順利出院,無呼吸衰竭、肝腎功能衰竭等并發(fā)癥發(fā)生。

圍術(shù)期外周血 CT-1濃度：術(shù)前 7.80(6.63～18.23)pg/m l,術(shù)后 6小時 7.65(4.90～9.20)pg/ml,術(shù)后 3天 7.20(4.67～9.95)pg/ml,術(shù)后 1周 15.95(7.80～32.23)pg/m l。外周血中 CT-1濃度比較差異均無統(tǒng)計學意義(P均 ＞0.05)。

手術(shù)主動脈阻斷時間(即心肌缺血時間)48(43～54)min。心肌中 CT-1蛋白水平缺血后[28.90(26.39～31.08)%]較缺血前 [24.25(20.08～29.25)%]升高(P=0.006),差異有統(tǒng)計學意義。缺血前后心肌中 CT-1蛋白免疫組化染色見圖 1。

圖 1 心肌營養(yǎng)素-1免疫組化染色光鏡照片(×400)圖中箭頭所指黃色深染區(qū)域為蛋白染色陽性區(qū)域 A：缺血前 B：缺血后

心肌缺血前后,CT-1在心肌中蛋白水平與外周血中濃度無明顯相關(guān)性(P均＞0.05),差異均無統(tǒng)計學意義。

3 討論

研究表明,心肌缺血、缺血后再灌注損傷以及張力負荷改變等均會引起一系列系統(tǒng)性炎癥反應,諸多炎癥因子的釋放與心肌細胞損害有密切關(guān)系,其中 CT-1因在評價損傷程度、判斷心功能變化、評估預后等方面的應用價值,一直是近年來研究的熱點。在心臟外科領(lǐng)域,針對體外循環(huán)手術(shù)和非體外循環(huán)手術(shù)兩種不同類型手術(shù),于手術(shù)前后對 CT-1的水平變化進行研究,有助于進一步了解其產(chǎn)生和表達的過程,從而探討其在指導臨床方面的作用。

Talwar等[3]曾報道急性心肌梗死患者 CT-1濃度在住院期間無明顯變化,出院后第一次復查(1～2個月)升高。本實驗結(jié)果與此類似,50例 OPCABG患者與 15例體外循環(huán)手術(shù)患者外周血 CT-1濃度在圍術(shù)期均沒有明顯變化,術(shù)后 10個月 OPCABG患者 CT-1水平增加。體外循環(huán)手術(shù)有對心肌的切開或操作,但OPCABG手術(shù)并沒有對于心肌的直接損傷,提示血漿中 CT-1的升高并非由心肌細胞直接破壞釋放入血所致,而可能與術(shù)中操作造成的心肌缺血或牽拉損傷有關(guān)。心肌受到刺激后,CT-1作為誘導心肌細胞肥大發(fā)生機制的容量負荷啟動因子,引起與心肌肥厚有關(guān)蛋白質(zhì)的過度表達,致使肌小節(jié)數(shù)量增加并呈縱向排列,心肌細胞變長,心室腔容量增大,室壁相對變薄[4]。心室重塑為一緩慢的過程,CT-1會在心肌刺激后長期持續(xù)分泌以保持對心室肌穩(wěn)定的作用[5],故 10個月復查值高于其圍術(shù)期水平。

Potter等[6]報道狗心室肌為 CT-1主要合成場所,不同室壁區(qū)域表達量不同。也有實驗通過觀察大鼠心肌,提出心房組織與心室組織均有 CT-1表達,且心房組織CT-1水平高于心室組織[7]。本實驗在人心房肌中明顯檢測到 CT-1蛋白的分布,免疫組化染色陽性蛋白分布于心肌細胞胞漿內(nèi),提示人心房肌同樣具有分泌 CT-1的功能。CT-1蛋白陽性區(qū)域術(shù)后相比術(shù)前分布更為不均勻,考慮為不同心肌細胞合成 CT-1蛋白能力不同所致。

在本實驗結(jié)果中,手術(shù)前后 CT-1血漿濃度與心肌內(nèi)蛋白表達均無明顯相關(guān),外周血中 CT-1水平并不能很好地反應心肌中表達情況。目前尚無 CT-1心肌表達與血漿濃度關(guān)系的報道,可能的原因為 CT-1心肌合成量較少,釋放入血稀釋后造成血中濃度變化不大。

已有實驗提出,CT-1血漿濃度與左心室質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān),與左心室射血分數(shù)呈負相關(guān)[8]。本實驗通過將血漿中的檢測結(jié)果與 NYHA分級、超聲心動圖等數(shù)據(jù)進行典型相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),術(shù)前外周血 CT-1濃度與NYHA分級呈正相關(guān)(r=0.31,P=0.017),與左心室舒張末期直徑呈正相關(guān)(r=0.37,P=0.010),與左心室射血分數(shù)呈負相關(guān)(r=-0.45,P=0.001)。說明術(shù)前血漿中 CT-1水平對左心收縮功能有較好的反映,對于評價心臟外科患者術(shù)前心功能狀態(tài)具有一定的參考價值。但 50例OPCABG術(shù)后 10個月復查結(jié)果CT-1濃度與常規(guī)臨床指標無明顯相關(guān)性,考慮 CT-1作為心臟術(shù)后長期心肌重構(gòu)的始動因素[5],10個月心肌重塑尚未完全完成,如延長觀察周期,可能會發(fā)現(xiàn) CT-1在左心室功能恢復評價上的新的作用。

Khan等[9]追蹤 291例急性心肌梗死后患者,27例死亡,19例心肌梗死后心力衰竭,血漿 CT-1表現(xiàn)為獨立相關(guān)因素,不受年齡、性別、既往心肌梗死、血清肌酐水平和心功能 Killip分級的影響。但本實驗中未發(fā)現(xiàn) CT-1與術(shù)后的并發(fā)癥、死亡等情況相關(guān)。與 Khan實驗相比,本實驗例數(shù)較少,今后的研究中,如能加大樣本量,增加隨訪監(jiān)測時間點,CT-1在心臟外科手術(shù)預后判斷的作用將會被進一步探明,從而在指導術(shù)后用藥、確定患者最佳復查周期等方面更好地體現(xiàn)其臨床應用價值。

[1] Pennica D,King KL,Shaw KJ,et al.Expression cloning of cardiotrophin-1,a cytokine that induces cardiac myocyte hypertrophy.Proc Natl Acad Sci USA,1995,92(4)：1142-1146.

[2] CalabròP,Limongelli G,Riegler L,etal.Novel insights into the role of cardiotrophin-1 in cardiovascular diseases.J Mol Cell Cardiol,2009,46(2)：142-148.

[3] Talwar S,Squire IB,O'brien RJ,et al.Plasma cardiotrophin-1 fol-lowing acute myocardial infarction：relationship with left ventricular systolic dysfunction.Clin Sci(Lond),2002,102(1)：9-14.

[4] Yamauchi-Takihara K,Kishimoto T.Cytokine and their receptors in cardiovascular disease role of gp130 signalling pathway in cardiac myocyte growth and maintenance.Int JExp Pathol,2000,81(1)：1-16.

[5] Freed DH,Moon MC,Borowiec AM,eta1.Cardiotrophin-1：expression in experimentalmyocardial infarction and potential role in post-MI wound healing.Mol Cell Biochem,2003,254(1-2)：247-256.

[6] Potter DD,Araoz PA,Ng LL,et al.Cardiotropin-1 and myocardial strain change heterogeneously in cardiomyopathy.JSurg Res,2007,141(2)：277-283.

[7] Pemberton CJ,Raudsepp SD,Yandle TG,et al.Plasma cardiotrophin-1 is elevated in human hypertension and stimulated by ventricular stretch.Cardiovasc Res,2005,68(1)：109-117.

[8] López B,González A,Querejeta R,et al.Association of plasma cardiotrophin-1 with stage C heart failure in hypertensivepatients：potential diagnostic implications.JHypertens,2009,27(2)：418-424.

[9] Khan SQ,Kelly D,Quinn P,et al.Cardiotrophin-1 predicts death or heart failure following acutemyocardial infarction.JCard Fail,2006,12(8)：635-640.

(編輯：漆利萍)

Changes and Meaning of Cardiotrophin-1 Upon Cardiac Surgery

CHEN Tong-yun,WANG Zan-xin,MAO Yong-min,XU Mei-lin,ZHANG Yu-lan,WEIMin-xin.
Department of Cardiovascular Surgery,The General Hospital of Tianjin Medical University,Tianjin(300051),China Corresponding Author：WEIMin-xin.Email：minxinw@126.com

Objective：To investigate the changes and themeaning of peripheral cardiotrophin-1(CT-1)in patients with cardiac surgery,and to compare themyocardial tissue CT-1 protein expression before and after the ischemia reperfusion injury in surgical procedures.

Methods：Our work included two groups of patients.Group①,50 patients with off-pump coronary artery bypass grafting(OPCABG),their peripheral CT-1 wasmeasured with ELIZA before the operation,and 6 hours,72 hours,1 week and 10 months after the operation.The patients'cardiac function was also recorded and compared.Group②,15 patients with extracorporeal circulation cardiac surgery,the patients'peripheral CT-1was examined the same as in Group①.In addition,a pieceof right auricle tissue was taken before and after the extracorporeal circulation respectively and the protein level of CT-1 was detected by immunohistochemistry.

Resu lts： In Group①,63.3%of patients were followed-up for the average of 43weeks.Peripheral CT-1had no significant changes at perioperative period of time,while itwas obviously higher than the baseline 10months after OPCABG.CT-1was positively correlated with NYHA rank and left ventricular end-diastolic dimension(LVEDD),butwas negatively correlated with left ventricular ejection fraction(LVEF)before the operation.No correlation was found 10months after OPCABG in CT-1with NYHA rank,LVEED or LVEF.In Group②,the expression of CT-1 protein in myocardial tissue increased after the cardiac ischemia(P=0.006).However the peripheral CT-1 level had no obvious changes during the peri-operative period of time.

Conclusion： Peripheral CT-1m ight be ab le to reflect the heart function at certain pointbefore the cardiac surgery,cardiac ischem ia could increase the level of peripheral CT-1.

Cardiotrophin-1;Extracorporeal circulation;Coronary artery bypass grafting(Chinese Circu lation Journal,2010,25：468.)

＊ 天津市科委自然科學基金課題(基金編號：06YFJMJC08700)

300051 天津市,天津醫(yī)科大學總醫(yī)院 心血管外科(陳彤云、王贊鑫、魏民新);天津市心血管疾病研究所(毛用敏);天津胸科醫(yī)院 病理科(徐美林),超聲科 (張玉蘭) 本論文為天津醫(yī)科大學總醫(yī)院心血管外科與天津胸科醫(yī)院心臟外科合作完成

陳彤云 住院醫(yī)師 博士研究生 主要研究方向為心臟病的外科治療 Email：leftcure@163.com通訊作者：魏民新 Email：minxinw@126.com

R605

A

1000-3614(2010)06-0468-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2010.06.018

2010-01-04)

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