肺動脈灌注肺保護液對體外循環相關性炎癥反應影響的實驗研究

林柏松,張秀和,張柏民,姜亦忠,李 哲

(吉林大學中日聯誼醫院心臟外科,吉林長春 130033)

肺動脈灌注肺保護液對體外循環相關性炎癥反應影響的實驗研究

林柏松,張秀和,張柏民,姜亦忠,李 哲

(吉林大學中日聯誼醫院心臟外科,吉林長春 130033)

目的探討肺動脈灌注低溫肺保護液對體外循環相關性炎癥反應的影響。方法將20只雜種犬隨機分為對照組和實驗組。實驗組在阻斷升主動脈后經肺動脈灌注低溫肺保護液,對照組則行常規體外循環、不灌注肺保護液,分別于誘導前(T1),轉流1h(T2),停機1h(T3),停機2h(T4)抽取動脈血,測定血漿腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素-6(IL-6)和白細胞介素-10(IL-10)濃度。結果兩組實驗犬血漿TNF-α、IL-6和IL-10的濃度,在T2-T4各時點與體外循環前比較均明顯增加(P＜0.05);T2-T4時點實驗組血漿TNF-α和IL-6濃度明顯低于對照組(P＜0.01),IL-10濃度明顯高于對照組(P＜0.05)。結論體外循環期間經肺動脈灌注低溫肺保護液可抑制體外循環過程中促炎細胞因子TNF-α和IL-6的釋放,促進抗炎細胞因子IL-10的釋放,從而減輕體外循環引起的全身炎癥反應。

肺保護液;體外循環;炎癥反應

(Chin J Lab Diagn,2010,14:0194)

體外循環的機械剪切、血液與體外循環的人工材料表面接觸,可啟動并激活中性粒細胞,引起全身炎癥反應綜合征[1-4],進一步引起心、肺等重要器官的損傷,其已成為術后死亡的主要原因之一。本研究使用含抗炎劑及肺保護劑的低溫肺動脈灌注液,觀察其對體外循環相關性炎癥反應的抑制作用。

1 材料與方法

1.1 實驗分組 雜種犬20只,體重17-22 kg(19.8±0.7 kg),隨機分為 2組,每組10只,實驗組:肺動脈灌注低溫肺保護液,對照組不經肺動脈灌注肺保護液。

1.2 材料 冷晶體心肌保護液為St.ThomasⅡ停跳液。肺保護液:氧合機器血250 ml,葡萄糖25 g,胰島素4 U,氯化鉀0.75 g,甘露醇1.25 g,NaH2PO40.3 g,低分子右旋糖苷15 g,還原型谷胱苷肽200 mg,L-精氨酸1.25 g,山莨菪堿30 mg,抑肽酶500 000 kIU,沐舒坦30 mg,加乳酸林格氏液至500 ml。

1.3 方法 實驗犬以苯巴比妥鈉25 mg?kg-1誘導麻醉后,氣管內插管,人工呼吸機容量控制模式輔助呼吸,吸入氧濃度100%(FiO2=1.0),靜注潘可羅寧0.3 μ g?kg-1,芬太尼 100 μ g?kg-1,靜點芬太尼(50 μ g?kg-1?h-1)維持麻醉。心電監護,右側股動脈置入測壓管,股靜脈置入Swan-ganz導管。胸部正中切口,顯露心臟。肝素化,經升主動脈插入動脈管,經上、下腔靜脈插入靜脈管,建立體外循環。在鼻溫降至25℃時阻斷上、下腔靜脈及升主動脈,經主動脈根部灌注冷晶體心肌停跳液,實驗組同時經肺動脈根部灌注肺保護液,首次30 ml?kg-1體重,灌注壓30 mmHg(4.0kPa),每30 min以首量的1/2重復灌注,灌注液通過左心房回收,對照組未行肺灌注。心臟阻斷90 min,開放上、下腔靜脈、升主動脈、左肺動脈。當鼻溫達到36.5℃、心跳有力、平均動脈壓在60 mmHg(8.0 kPa)時,停體外循環機。

1.4 檢測指標

分別于誘導前(T1),轉流1 h(T2),停機1 h(T3),停機2 h(T4)四個時點抽取動脈血3 ml,用酶聯免疫吸附(ELISA)法測定血漿TNF-α、IL-6及IL-10的濃度。為排除體外循環時血液稀釋對測定值的影響,所有數據都按下列公式進行矯正,矯正值=實測值×(術前HCT/采樣時HCT)。

1.5 統計學分析

以SPSS11.0軟件對兩組所有數據均進行統計學處理,組間比較使用 t檢驗,結果以±s表示,P＜0.05時認為有顯著性差異。

2 結果

實驗組與對照組的組內比較TNF-α、IL-6和IL-10的濃度在 T2、T3、T4時點均明顯高于T1時點(P＜0.05);其中實驗組的TNF-α和IL-6的濃度在T4時點明顯回落但仍高于手術前水平(P＜0.05)。兩組間比較,TNF-α、IL-6和IL-10的濃度在麻醉前無明顯差異,但在T2、T3、T4各時點實驗組TNF-α和IL-6的濃度明顯低于對照組(P＜0.01),而IL-10濃度明顯高于對照組(P＜0.05),見表1。

表1 實驗組與對照組的不同時間點TNF-α IL-6、IL-10結果

3 討論

體外循環(CPB)經數十年的探索與改進,技術日益成熟,其安全性得以明顯增加,使得重癥和復雜心臟直視手術死亡率和并發癥明顯下降。但CPB后的全身炎癥反應仍然是心血管外科患者的一個主要并發癥,已成為目前心血管外科的重要研究課題。

鑒于肺臟缺血-再灌注損傷和CPB觸發的炎癥反應是造成CPB后肺功能嚴重受損的主要原因,本研究經肺動脈灌注含氧合血及抗炎劑的保護液,理論上既減輕了肺臟缺血-再灌注損傷又減輕了肺臟的局部炎癥反應。本研究觀察到實驗組TNF-α和IL-6雖然在體外循環期間及體外循環后都有明顯增加,但各時點值均明顯低于對照組(P＜0.01);實驗組抗炎細胞因子IL-10的值在體外循環期間及體外循環后各時點明顯高于對照組(P＜0.05),這說明經肺動脈灌注低溫肺保護液不僅可以有效抑制體外循環期間促炎細胞因子TNF-α和IL-6的釋放,還促進抗炎細胞因子IL-10的釋放,從而起到調節促炎因子和抗炎因子間的平衡的作用,可以下調體外循環期間的急性期反應,有效降低由體外循環引發的全身炎癥反應。經肺動脈灌注低溫肺保護液在體外循環中調節炎性細胞因子釋放的作用可能與其抑制體內廣泛分布的絲氨酸蛋白酶活性、抑制血細胞激活和白細胞跨內皮遷移、減少炎細胞浸潤及組織毒性物質釋放等作用有關。

總之,本研究結果提示,經肺動脈灌注低溫肺保護液能夠抑制體外循環手術引起的促炎細胞因子TNF-α和IL-6以及促進抗炎細胞因子IL-10的釋放,調節促炎因子和抗炎因子之間的平衡,減輕體外循環引起的炎癥反應。

[1]Gu YJ,Boonstra PW,Graaff R,et al.Pressure drop,shear stress,and activation of leukocytes during cardiopulmonary bypass:a comparison between hollow fiber and flat sheet membrane oxygenators[J].Artif Organs,2000,24(1):43.

[2]Tanita T,Song C,Kubo H,et al.Superoxide anion mediates pulmonary vascular permeability caused by neutrophils in cardiopulmonary bypass[J].Surg Today,1999,29(4):755.

[3]Carney DE,Lutz CJ,Picone AL,et al.Matrix metalloproteinase inhibitor prevents acute lung injury after cardiopulmonary bypass[J].Circulation,1999,100(3):400.

[4]C.Umeadi,F.Kandeel,I.H.Al-Abdullah.Ulinastatin Is a Novel Protease Inhibitor and Neutral Protease Activator[J].Transplantation Proceedings,2008,40(5);387.

The effect of pulmonary artery perfusion with hypothermic lung-protective solution on cardio-pulmonary bypass relative in-flammatory response

LIN Bai-song,ZHANG Xiu-he,ZHANG Bai-min,et al.(China-Japan Union Hospital of Jilin University,Changchun130033,China)

ObjectiveTo determine the effect of pulmonary perfusion with hypothermic protective solution on inflammatory response during cardiopulmonary bypass(CPB).MethodsTwenty adult mongrel dogs were randomly divided into two groups.During CPB,the study groupwere perfused with4℃protective solution,control groupwere not.The blood samples were collected at the same time point of preoperation(T1),60 min of cardiopulmonary bypass(T2),and 1 hour(T3),2 hour(T4)after cardiopulmonary bypass.Plasma concentration of IL-6,IL-10,TNF-αwere detected with ELISA.ResultsThe plasma levels of IL-6,IL-10,TNF-α in each group were significantly increased at T2,T3,T4.The plasma levels of IL-6 and TNF-α in study groupwere significantly lower than control group atT2,T3,T4.The plasma levels of IL-10were significantly higher than control group at T2,T3,T4.ConclusionThis study demonstrated that pulmonary artery perfusion with the hypothermic protective solution can obviously reduce cardio-pulmonary bypass relative inflammatory response.

Pulmonary artery Perfusion;Cardiopulmonary bypass;Inflammatory response

R332;R654.1

A

1007-4287(2010)02-0194-02

吉林省科技廳科技發展計劃基金資助課題(200505157)

2009-05-17)