移植肺過度膨脹對肺循環血液動力學的影響

洪文娟 楊林珠 洪志鵬 張 璟尹小川 太 祥 黃 韜 余慶鶴

移植器官的大小匹配是選擇肺供體的重要標準之一，我國肺移植的發展一直受器官短缺的限制，很多患者在等待合適的移植器官中死亡。因此，對供體和受體器官大小不相稱的探索，必將給肺移植手術的質和量帶來深遠影響［1-9］。本研究以低容積肺過度膨脹進行實驗，觀察肺循環血液動力學的變化，為移植肺的匹配模式提供理想的處理方法。

材料和方法

一、實驗對象

實驗用雜種犬16只，隨機分為對照組和實驗組，每組8只(昆明醫科大學動物實驗中心提供)，體質量10～15 kg，雌雄不限。

二、實驗方法

1.肺過度膨脹基礎模型建立:實驗前動物禁食10 h，肌注戊巴比妥鈉30 mg/kg，氣管插管，維持正常呼吸，解剖右股動脈和股靜脈，股動脈插管監測血壓，股靜脈插管輸液和監測中心靜脈壓。取右側臥位，于左側第五肋間開胸，切除左中、上肺葉，從左上肺動脈的殘端插入Swan-Ganz導管，進入左肺動脈并連于心電監護儀。增大呼吸機潮氣量，通過負壓吸引保持胸膜腔負壓在20 cmH2O左右，使肺過度膨脹。實驗組經股靜脈給予PGE-1(30 ng·kg-1·min-1)，對照組保持肺過度膨脹，不給予PGE1。

2.觀察指標

(1)持續觀察股動脈壓及肺動脈壓的變化情況。

(2)肺組織濕/干重比值(W/D)測定:6 h后，取肺組織標本，Sartorius BP121S型電子天平稱取濕重，然后放入電熱恒溫干燥箱中，80℃烘烤24 h至恒重后，測干重質量，計算W/D。

(3)支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中蛋白含量的檢測:將支氣管鏡前端嵌入犬左肺中葉的段或亞段支氣管中，灌注生理鹽水(1 ml/kg)，分3次進行肺泡灌洗，后立即回收BALF，反復3次。測定回收液總量，計算BALF回收率，在4000 r/mim的轉速下離心10 min，留取上清液。采用BCATMProtein Assay Kit對BALF進行蛋白定量。

(4)計算公式:肺通透指數(lung penetration index，LPI)=BALF總蛋白/血漿總蛋白;肺組織含水量(%)=(肺濕質量-肺干質量)/肺濕質量×100%

3.統計學處理:采用SPSS 13.0統計軟件包作統計學分析，計量資料采用表示，組間先進行方差齊性檢驗，在方差齊的基礎上進行配對t檢驗，方差不齊采用t'檢驗;組內采用成組t檢驗，若方差不齊采用秩和檢驗，α=0.05，P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

一、過度膨脹肺對肺組織W/D的影響

對照組肺組織W/D比明顯高于實驗組(P＜0.05)，見表1。

表1 對照組與實驗組肺組織W/D的比較()Table 1 Comparison of W/D of lung tissue in control group and experimental group()

表1 對照組與實驗組肺組織W/D的比較()Table 1 Comparison of W/D of lung tissue in control group and experimental group()

組 別 樣本數(只) 肺組織W/D t值 P值5.85 ±1.43實驗組對照組884.27 ±1.132.446 0.028

二、過度膨脹肺的BALF中蛋白含量

BALF中蛋白含量對照組明顯高于實驗組(P＜0.05)，見表2。

表2 兩組BALF中蛋白含量比較()Table 2 Comparison of protein of BALF in two groups()

表2 兩組BALF中蛋白含量比較()Table 2 Comparison of protein of BALF in two groups()

組 別 樣本數(只) BALF中蛋白含量(g/L) t值 P值2.12 ±0.82實驗組對照組881.32 ±0.552.295 0.038

三、過膨脹肺對血流動力學的影響

兩組術后肺動脈壓經短暫的下降后逐漸升高，對照組為28.63±5.73 mm Hg，試驗組22.25±5.34 mm Hg，t=2.302，P=0.037，對照組肺動脈壓明顯高于實驗組，對照組肺動脈壓升高的幅度也明顯高于實驗組(P＜0.05)。兩組體動脈壓及中心靜脈壓升高幅度無明顯差異(P＞0.05)，見表3。

表3 術后兩組肺動脈壓、體循環動脈壓及中心靜脈壓變化的比較()Table 3 Comparison of pulmonary artery pressure，systemic arterial pressure，central venous pressure after surgery in two groups()

表3 術后兩組肺動脈壓、體循環動脈壓及中心靜脈壓變化的比較()Table 3 Comparison of pulmonary artery pressure，systemic arterial pressure，central venous pressure after surgery in two groups()

組 別 肺動脈壓的變化(mm Hg)體循環動脈壓的變化(mm Hg)中心靜脈壓的變化(cmH2O)13.13 ±3.12 -10.13 ±3.87 2.74 ±0.95試驗組 9.00 ±3.55 -12.50 ±3.66 2.24 ±0.58 t值 2.465 1.260 1.272 P值對照組0.027 0.228 0.224

討 論

肺過度膨脹是呼氣阻力增加或呼氣時間不足的表現，常見于嚴重阻塞性肺部疾病與呼吸急促的急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)［10-11］。在肺移植中肺過度膨脹的情況見于胸腔容積大于肺容積，即接受肺移植患者的胸廓與供肺之間發生了空間上的不匹配。當肺移植供體與受者胸腔大小存在較大的差異時，會導致術后肺損傷［1］。如果供肺容積小于受者胸腔容積，通常發生移植肺葉可能出現肺動態過度膨脹;如果供肺容積大于受者胸腔容積，患者可能發生肺膨脹不全而導致肺不張。本研究首次成功地建立了肺過度膨脹的動物模型，通過肺葉切除使胸腔容積空間增大，肺容積減小，結合胸腔閉式引流產生胸膜腔內負壓和肺內正壓，調節呼吸機吸呼比，為研究肺過度膨脹創造了條件，本模型可用于肺移植或活體肺葉移植中保護肺的基礎研究。

活體肺葉移植的研究表明，當術后胸膜腔內負壓＞20 cmH2O時可致移植肺過度膨脹和血液動力學損害［12］。本實驗證實，肺循環血液動力學狀態的改變，及對照組肺動脈壓顯著高于實驗組，說明肺過度膨脹，肺血管外周阻力升高，使肺循環內壓力升高。通過比較還可看出，實驗組的結果歸結為前列腺素E1對肺血管的擴張作用。理論上，持續肺過度膨脹時，肺泡毛細血管膜相應過度擴張，結果造成血管通透性增高和管腔狹窄，致使紅細胞通過困難、變形、破壞，碎片與滲入肺泡腔中的血漿蛋白引起中性粒細胞和肺泡巨噬細胞聚集與活化，釋放自由基和磷脂酶等產物引起肺組織的損傷、組織缺氧和低氧性血管收縮，從而加重肺循環受阻，肺動脈壓力增高。肺過度膨脹使肺泡組織壓迫肺微血管系統(pulmonary microvasculature)，使右心射血阻抗增加，引發右心功能不全，產生血壓下降，靜脈回心血量減少，早期可見肺動脈壓降低，這與我們實驗中觀察到的模型建立后一過性的體循環與肺循環壓力降低結果相似［12］。

肺微血管除了參與氣體交換以外，還參與液體交換。本研究中肺組織W/D對照組明顯高于實驗組，亦提示前者肺微血管通透性增高程度較后者為重。通透性的變化是過度膨脹性肺損傷的基本病理改變之一。由于通透性增高，血管內滲出增多，液體離開毛細血管后，進到肺泡壁組織間隙和血管、支氣管周邊的空間，形成肺組織間隙水腫。液體透過肺泡上皮，到達肺泡，如果液體交換障礙，Na+-K+-ATP酶泵的主動運輸不暢，也可致使肺泡腔充滿液體，喪失或阻礙氣體的交換功能。有研究表明肺組織W/D與水通道蛋白AQP1，5(aquaporin1，5)的含量呈顯著正相關［13］。實驗組中前列腺素E1緩沖了肺過度膨脹導致的肺微血管通透性增高，并減少了肺毛細血管滲出和血管外含水量，改善了肺內彌散和動脈氧合，從而對肺起到了一定的保護作用。

本研究中BALF總蛋白含量對照組明顯高于實驗組，BALF中的蛋白質含量增多是肺損傷的標志，因此實驗組的肺損傷在一定程度上輕于對照組。有人將BALF檢查稱之為“液性肺活檢”，說明它的有用性。本實驗將BALF作為觀察犬肺損傷情況的判斷指標，是因為肺過度膨脹所引起急性肺損傷時肺泡上皮細胞與肺血管內皮細胞受損，通透性增高致血漿及蛋白成分外滲，同樣產生肺間質和肺泡水腫。所以，BALF在某種程度上可以反映肺組織損傷的程度。在動物和人體研究顯示急性肺損傷可因機械通氣而惡化，大潮氣量通氣可導致急性肺損傷加重［14］。因而對肺損傷患者采用呼吸機治療時，正常肺組織區域可因機械通氣的過度充氣而受損，肺不張部分隨機械通氣而周期性開合，即所謂“募集和去募集現象”，過度充氣和募集(去募集)均可導致炎癥。臨床上，給予低潮氣量通氣時，體循環和肺內炎性細胞因子水平降低，炎癥反應改善，這與本課題的研究結論相似。

肺循環紊亂是肺移植后的不良表現之一，肺膨脹的狀態是體外與體內肺保護不容忽視的重要環節，尤其是胸/肺匹配差異較大者［15］。事實上，肺微循環被氣體環繞，肺過度膨脹對肺循環血液動力學造成了有害影響，這種影響的機制包括肺泡內壓力超過肺毛細血管內壓力時，導致的肺泡血管壓縮和肺泡外血管擴張，肺循環阻力增加;機械力對肺泡上皮和血管內皮損傷;Na+-K+-ATP酶泵功能下調和AQP1，5表達增強等。在本研究的基礎上我們認為肺移植供受體選擇時必須比較供體與受體胸廓的大小，比較供體與受體肺的體積，依據受體肺部疾病的性質和移植方式而定。

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