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。

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 British Journal of Anaesthesia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（700 mg×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。

除了依赖于NOS生成NO外，还可以通过还原无机阴离子硝酸盐和亚硝酸盐生成NO和其他活性氮氧化物。口服硝酸盐的生物利用度几乎可达到100%。有趣的是，循环中25%的硝酸盐在唾液腺中被主动吸收并通过唾液排出，之后口腔细菌将硝酸盐转化为亚硝酸盐。亚硝酸盐再通过几种途径进一步还原为具有生物活性的NO。这种硝酸盐-亚硝酸盐-NO途径在低氧和低PH条件下会增强，与在上述情况下表现不佳的 NOS 形成对比。硝酸盐的一个重要来源是通过我们的饮食，其中绿叶蔬菜天然富含这种阴离子。

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

所有计划进行体外循环冠状动脉搭桥术的冠心病患者均进行了资格筛查。年龄在18至80岁之间的患者均可参加。排除标准为妊娠、再次手术、持续心绞痛或术前48小时内肌钙蛋白释放超过 45 ng· L-1 、预期心脏瓣膜或联合手术、术前24 h内使用有机硝酸盐/亚硝酸盐、格列本脲、类固醇药物或严重的肾脏、肺或肝脏疾病。一般来说，患者可能同时患有其他心血管疾病，如高血压、糖尿病、高脂血症，在某些情况下还会合并心力衰竭（表1）。几乎所有患者都持续接受阿司匹林治疗直至手术当天。安慰剂组和硝酸盐治疗组分别有7名患者接受氯吡格雷治疗，但至少在手术前5天停药。

随机化和干预

符合入选标准并提供书面知情同意书的患者被随机分配到干预组或安慰剂组。安慰剂组的受试者接受两剂口服氯化钠（NaCl，700 mg）治疗，第一剂在手术前一天晚上，第二剂在麻醉开始前3小时。硝酸盐组的受试者在同一时间点口服硝酸钠（NaNO3，700mg）。受试者、主麻医师、收集数据的人员和评估结果的人员对试验分组均不知情。

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 40 μg· kg -1 ）、芬太尼（约 7 μg· kg -1 ）和丙泊酚（1.5 mg·kg -1 ）麻醉诱导，阿曲库铵（0.5 mg·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（ 0.8~1.2 MAC）维持麻醉，直到体外循环开始，此时转为输注丙泊酚（4~6 mg· 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>10 mmol·L-1 的受试者接受短效胰岛素输注治疗，使血糖保持在 5~10 mmol· 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hsCRP C、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 200 ng· L -1，为达到>90%的效力、250 ng·L -1的标准差、双侧5%的显著性，每组至少需要 40 名受试者。

使用Mann-Whitney非参数检验比较两组间差异。使用Fisher精确概率法分析分类变量。在随时间重复测量的情况下，我们使用混合模型分析来比较组内和组间相对于基线的变化。Pearson相关系数用来测试硝酸盐和亚硝酸盐与肌钙蛋白T之间的关联。IBM SPSS Statistics 27 版（IBM，纽约，美国）用于数据处理和统计分析，对于图像和一些分析，我们使用GraphPad Prism 8（GraphPad软件，圣地亚哥，美国）。 

结果

试验人群和基线特征

我们总共筛查了631名患者，其中536名患者因不符合纳入标准或缺乏知情同意而被排除（图1）。共95名患者被随机分至干预组或安慰剂组，之后安慰剂组和硝酸盐组分别有42名和40名患者完成了研究方案。如表1所示，两组患者在基线特征、用药情况和随后的围手术期参数（包括阻断时间、CPB时间和 Higgins 评分）方面没有差异。 

  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ManneWhitney U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。

  图2.麻醉诱导后和体外循环结束时安慰剂组和硝酸盐组中的血浆硝酸盐（a）和亚硝酸盐（b）。* P <0.001。      

心脏生物标志物

两组的主要结果参数肌钙蛋白T在术后72小时内均显著增加（图3），在CPB后12小时达到峰值，硝酸盐组的中位数为203（138~300）ng· L-1，安慰剂组为230（177~305) ng ·L-1 ( P = 0.37)。72 小时期间的混合模型分析未显示组间肌钙蛋白 T 释放有任何差异（ P = 0.19）。血浆硝酸盐或亚硝酸盐与肌钙蛋白T总释放量之间无相关性（硝酸盐为r=0.026，P=0.87，亚硝酸盐为r=0.22，P=0.17）。无论采取何种干预措施，CK-MB和pro-BNP 在两组中都以类似的方式增加（图3）。

  图3.围手术期72小时心脏生物标志物肌钙蛋白T、肌酸磷酸激酶同工酶（CK-MB）和脑利钠肽前体（pro-BNP）。0=基线。数据以中位数和四分位数间距 (IQR) 显示。Ane，麻醉开始；CPB，体外循环结束。  

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）。 

  图4.围手术期72小时的神经元特异烯醇化酶（NSE）、S100B蛋白（S100B）和高敏C反应蛋白（hsCRP）。0=基线。数据以中位数和四分位数间距 (IQR) 显示。Ane，麻醉开始；CPB，体外循环结束。   

 补充图1. 围手术期72小时的肾脏和肝脏生物标志物、肌酐、胱抑素C、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、碱性磷酸酶（ALP）和胆红素。0=基线。Ane=麻醉开始；CPB=体外循环结束。数据以中位数和四分位数间距 (IQR) 显示。      

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）。

  补充图2. 围手术期 24 小时的循环参数和实验室值。SAP=动脉收缩压。0=基线。Ane=麻醉开始；CPB=体外循环结束；ICU=重症监护病房。数据以中位数和四分位数间距 (IQR) 显示。  

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。 

  图5.    接受安慰剂或硝酸盐的受试者围手术期（Perop）出血量 、术后（Postop）出血量和总失血量（Total），以中位数和四分位数间距显示。∗ P <0.05，∗∗P <0.01。      

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。

基于先前在IR损伤动物模型和急性心肌梗死患者中的研究结果显示无机硝酸盐或亚硝酸盐具有良好的保护作用，因此我们设计了这项研究。基于“概念性研究”，我们选择 CABG 手术模拟人体 IR损伤，允许术前施用硝酸盐。我们选择血浆肌钙蛋白 T 作为主要结局指标，因为它是心肌损伤的既定标志物，并且与 CABG 后的发病率和死亡率相关。

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。

我们在本研究中没有看到任何有益作用可能有几个原因。尽管此处使用的剂量以及血浆硝酸盐和亚硝酸盐的增加与已证明的诱发心血管和代谢效应相当，但在这种特定情况下可能仍然太低而无法发挥作用。一些研究表明，更长时间的给药可能会增加膳食硝酸盐补充剂的功效。另一种可能性是这些阴离子在CPB期间被清除，但这似乎不太可能，因为根据这些阴离子的已知半衰期，体外循环结束时的血浆浓度仅略有降低。一个有趣的观察是，即使患者被气管插管并处于麻醉状态，理论上这会损害硝酸盐向亚硝酸盐的口腔转化和含亚硝酸盐的唾液的吞咽，但在手术后几个小时内，血浆亚硝酸盐仍然升高。这可能意味着硝酸盐可以在口腔外的身体其他地方转化为亚硝酸盐。事实上，哺乳动物肝脏和小肠细菌中的硝酸还原酶可以减少硝酸盐。

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。

缺乏保护的另一个原因可能是研究中的大多数患者由于心血管和代谢疾病而服用多种药物。在这些药物中，血管紧张素转化酶 （ACE） 抑制剂和血管紧张素受体阻滞剂特别受关注，因为它们会降低血管紧张素II （ANG II）的作用。在后者作用中，这种激素会刺激NOX活性和ROS的产生。有趣的是，一些研究表明无机硝酸盐可以抑制 NOX 活性，下调 AT 受体并减少 IR 损伤期间超氧化物的产生。由于硝酸盐和血管紧张素Ⅱ信号抑制剂具有相似的机制，硝酸盐可能不会产生额外的作用。二甲双胍也有类似的推论，二甲双胍的代谢作用机制与硝酸盐相似，因此可以减弱硝酸盐的任何作用。

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。

这项研究有一些局限性。样本量的限制使得我们无法进行任何关于性别、剂量与体重还有其他方面的亚组分析。如前所述，患者仅使用了两剂硝酸盐（手术前一天晚上和手术当天早上），增加剂量或延长预处理时间是否会产生另一种结果有待验证。此外，我们没有对患者进行长期随访，以调查对心脏主要心血管不良事件等参数的影响。然而，由于我们没有发现硝酸盐和安慰剂在损伤生物标志物和早期不良事件方面有任何差异，我们认为不太可能在更长期的观察指标上有任何影响。

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。

参考文献：

Effects of inorganic nitrate on ischaemia-reperfusion injury after coronary artery bypass surgery: a randomised controlled trial.

Br J Anaesth. 2021 Oct;127(4):547-555. doi: 10.1016/j.bja.2021.06.046. Epub 2021 Aug 14.

【本文来源】健康界

【原文链接】https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20211117/content-1285669.html

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