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Perioperative Hyperglycemia and Blood Glucose Control Xu-lei Cui and Xiang-yang Guo Department of Anesthesiology, PUMC Hospital, CAMS & PUMC, Beijing 100730, China ABSTRACT Increasing evidences suggest that in critically ill patients as well as surgical patients with and without diabetes, the presence of hyperglycemia is associated with poorer clinical outcomes and aggressive blood glucose control positively impacts morbidity and mortality. This paper reviews the pathophysiology of perioperative hyperglycemia, and discusses the potential benefits as well as the practice of preoperative blood glucose control. Key Words: Hyperglycemia;Surgery; Outcome assessment;Perioperative care Corresponding author: Xiang-yang Guo; xyg42@yahoo.com.cn 大量研究证实,无论患者是否合并糖尿病,围术期高血糖是导致患者预后不佳的独立危险因素,而严格控制血糖则可有效改善其预后。麻醉医生在控制围术期血糖、改善患者预后方面起着至关重要的作用,因此有必要对导致围术期高血糖的因素、围术期高血糖与预后以及如何进行围术期血糖控制进行深入了解。 1 导致围术期高血糖的因素 1.1 手术因素 手术创伤引起的应激反应可促使应激激素(包括儿茶酚胺、皮质醇、胰高血糖素和生长激素)分泌增加和炎性细胞因子(包括TNF-α、IL-1β、IL-6)的大量释放。这些改变可促进分解代谢(包括糖原分解、肝糖原异生、蛋白质分解、脂解和生酮作用等),抑制胰岛素释放,降低组织对胰岛素的敏感性,从而导致组织糖利用下降、肝糖输出增多,引起血糖升高。此外,脂解作用增加可致血浆游离脂肪酸增多(free fatty acid,FFA),增高的FFA可致糖尿病或非糖尿病患者产生剂量依赖性胰岛素抵抗,并可抑制糖利用和糖原合成[1] 。手术期间机体的代谢变化与2型糖尿病患者代谢变化极为相似,固有学者称之为“损伤性糖尿病”[2]。 除手术创伤外,与手术的相关其它因素也会影响升糖反应强度。例如心脏手术(特别是需心肺转流的心脏手术)期间,低体温对胰岛素释放的抑制作用、拟肾上腺素类药物的促升糖作用和对胰岛素的抑制作用等[3]因素,均可致该类手术升糖反应增强。 1.2 麻醉因素 全麻引起的升糖反应较局麻和硬膜外麻醉明显。全麻期间患者儿茶酚胺、类固醇、胰高血糖素均升高。硬膜外麻醉则可抑制儿茶酚胺和皮质醇分泌,因此血糖并不升高。低位腰麻则还可保存胰岛素对单次大剂量葡萄糖的反应。研究显示,胸段硬膜外患者行冠脉旁路移植术(coronry artery bypass graft,CABG),术中血糖无显著变化,应激反应受到抑制并持续至术后24小时[4]。 吸入麻醉药抑制胰岛素分泌、增加肝糖输出。静脉麻醉药中氯胺酮、吗啡可引起血糖升高。大剂量苯二氮卓类药物可刺激生长激素分泌,但可抑制促肾上腺皮质激素的释放并降低交感神经兴奋性,总体效果是降低手术引起的升糖反应。大剂量阿片类药物可抑制交感神经系统和垂体-下丘脑轴,可减弱升糖反应。重复剂量的依托咪酯可抑制肾上腺功能,减弱升糖反应。异丙酚与舒芬太尼联合麻醉可预防手术期间糖皮质激素和儿茶酚胺升高,减弱升糖反应。但是,联合应用芬太尼和咪唑安定时患者血糖升高,可能与整体血糖清除率下降有关[1,3]。 1.3 患者因素 3.1 降低免疫力 高血糖可通过抑制中性粒细胞的黏附、趋化、吞噬作用,降低其细胞杀伤力,从而降低宿主对感染的抵抗力。急性、短期高血糖可产生促中性粒细胞呼吸爆发作用,减少超氧化物生成,抑制磷脂酶D的活性并改变补体功能,从而削弱免疫系统功能。通过胰岛素治疗,降低血糖可改善白细胞的功能、减少炎症介质释放,并降低局部和全身感染发生率。 3.2 降低伤口愈合力 高血糖还被证实可抑制胶原蛋白合成,抑制损伤部位新生血管形成并降低毛细血管容量,从而降低血糖控制不佳的糖尿病患者的伤口愈合能力。在糖尿病患者可有高级糖基化终产物蓄积,并可能对细胞外基质的生成、细胞因子生成以及细胞功能产生负面影响,从而阻止伤口愈合。 3.3 致内皮细胞功能紊乱 高血糖致血浆FFA升高是导致内皮细胞功能紊乱的主要原因[1]。FFA急性增加可通过以下途径影响内皮细胞功能的:①激活在调节血管张力和血管平滑肌细胞增生机制中起重要作用的蛋白激酶C(protine kinase C,PKC),②抑制氧化亚氮合成酶的活性,降低了氧化亚氮的内皮细胞舒张作用,③诱导线粒体产生活性氧簇(reactive oxygen specie, ROS),进而激活细胞外信号调节酶(signal-regulated kinase,ERK)并抑制DNA合成,导致内皮细胞功能降低,④激活核因子Κb,诱导产生炎症细胞因子和超氧化物,对内皮细胞造成炎症损伤。冠脉内皮细胞功能障碍可加重心肌缺血再灌注损伤[15];脑血管内皮细胞功能障碍可增加血脑屏障通透性,促进出血性脑梗塞的发展[16]。 3.4 增强氧化应激 研究显示ROS在促进细胞凋亡和组织缺血再灌注损伤中起重要作用。氧化应激增强是导致机体ROS生成增多的原因之一。持续高血糖可致氧化应激增强,而后者也被认为是各种糖尿病并发症发生机制的共同通路。最新研究还发现,无论是否存在慢性持续高血糖状态,血糖的波动可独立的特异性的激活氧化应激[18]。 3.5 其它 高血糖还可加重缺血脑细胞内酸中毒,从而加剧缺血性脑损伤;升高的FFA可增加心肌需氧量和钙离子负荷,从而导致心率失常和心功能降低等。 总之,高血糖导致预后不佳是由多种因素造成的。而关于血糖波动与预后的研究提示,在高血糖的背后可能存在更为重要的导致预后不佳的潜在机制;是高血糖自身导致了机体的各种损伤,还是高血糖仅是机体受损严重程度的指标之一,尚待进一步研究[18]。 17.Gentile NT, Seftchick MW, Huynh T , et al. Decreased mortality by normalizing blood glucose after acute ischemic stroke. Acad Emerg Med,2006, 13(2):174-180. 18.Monnier L,Mas E,Ginet C, et al. Activation of oxidative stress by acute glucose fluctuations compared with sustained chronic hyperglycemia in patients with type 2 diabetes.JAMA,2006;295(14):1681-1687. 19.Furnary AP, Zerr KJ, Grunkemeier GL, et al. Continuous intravenous insulin infusion reduces the incidence of deep sternal wound infection in diabetic patients after cardiac surgical procedures.Ann Thorac Surg.,1999,67(2):352-60; discussion 360-2. 20.Lazar HL, Chipkin SR, Fitzgerald CA, et al. Tight glycemic control in diabetic coronary artery bypass graft patients improves perioperative outcomes and decreases recurrent ischemic events. Circulation,2004,109(12):1497-1502. 21.Ouattara A, Lecomte P, Le Manach Y, et al. Poor intraoperative blood glucose control is associated with a worsened hospital outcome after cardiac surgery in diabetic patients.Anesthesiology,2005,103(4):687-694. 22.Smith CE, Styn NR, Kalhan S, et al. Intraoperative glucose control in diabetic and nondiabetic patients during cardiac surgery.J Cardiothorac Vasc Anesth, 2005, 19(2):201-208. 23.Garber AJ, Moghissi ES, Bransome ED Jr, et al. American College of Endocrinology position statement on inpatient diabetes and metabolic control.Endocr Pract. 2004,10( Suppl 2):4-9. 24. Van den Berghe G, Wilmer A, Hermans G, et al. Intensive insulin therapy in the medical ICU.N Engl J Med,2006,354(5):449-461. 25. Inzucchi SE,Rosenstock J. Counterpoint: Inpatient glucose management: a premature call to arms? Diabetes Care,2005,28(4):976-979. 26. Miriam A ,Korula G. A simple glucose insulin regimen for perioperative blood glucose control: the Vellore regimen. Anesth Analg,2004,99(2):598-602. |
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