烏司他丁在嬰幼兒體外循環時的抗炎和肺功能的保護作用

曾慶玲 ，唐培佳，徐月秀，梁勇升

烏司他丁在嬰幼兒體外循環時的抗炎和肺功能的保護作用

曾慶玲 ，唐培佳，徐月秀，梁勇升

目的：探討烏司他丁對嬰幼兒體外循環時的抗炎和肺功能保護作用及其機制。

烏司他?。粙胗變?；體外循環；抗炎；肺功能

(Chinese Circulation Journal, 2014,29:819.)

患兒體外循環過程中血液接觸非生物相容性材料和心肌缺血再灌注損傷等因素的影響，能夠誘發機體產生全身炎癥反應，導致重要器官如心肺的不同程度的損傷，延遲了患兒的術后康復，嚴重者可導致患兒多器官衰竭，甚至死亡[1,2]。有報道稱烏司他?。║TI）是目前廣泛應用急性循環衰竭和急性胰腺炎等疾病的一種蛋白酶抑制劑。最近的研究發現：烏司他丁能夠影響T淋巴細胞和巨噬細胞的分化，從而抑制炎癥反應，減輕肺損傷[3]。但小兒心臟手術中尚少見相關的研究報道。本研究探討烏司他丁對嬰幼兒體外循環時的抗炎和肺功能的保護作用。

1 材料和方法

資料：選取2008-01至2012-12我院行心內直視手術的室間隔缺損患兒38例，平均年齡（2.70±1.28）歲，平均體重（15.69±3.94）kg。入選標準：無肝腎功能異常、未使用免疫抑制劑、無呼吸道感染。38例患兒隨機分為兩組：烏司他丁組（n=20）， 將20 000 U/kg劑量的烏司他丁溶解在10 ml生理鹽水，在主動脈插管前經外周靜脈推注半量，剩余部分加入預充液；對照組（n=18），給予等量生理鹽水者。本研究通過我院倫理委員會批準。

麻醉和體外循環方式：靜吸復合麻醉，在體外循環支持下行室間隔缺損修補術，術中采用淺低溫和中低溫體外循環，經主動脈根部順行灌注低溫高鉀的含血心臟停搏液，所有氧合器均為膜式氧合器，等待血液肝素化后插入腔靜脈插管和主動脈插管，手術結束后給予魚精蛋白中和肝素，術后進術后重癥監護室（ICU），維持患兒生命體征的穩定直至拔管。

標本的收集和檢測指標：38例患者 ① 炎癥因子水平即血清腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細胞介素-2（IL-2）和白細胞介素-10（IL-10）水平的檢測：在切皮前 5 min（T1）、主動脈開放時（T2）、術后4 h（T3）、術后24 h（T4） 四個時間點，經中心靜脈導管抽取3 ml的靜脈血，離心后取上清液置于-80℃冰箱保存，以備檢測并觀察四個時間點炎癥因子的變化。 ②呼吸指數和氧合指數[4]的檢測：計算肺泡動脈氧分壓差與動脈氧分壓之比、動脈血氧分壓與吸入氧濃度之比，并觀察四個時間點呼吸指數和氧合指數的變化。③CD4+CD45+ T細胞水平和調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）水平的檢測： 術后24 h抽取外周血1 ml至檢驗科行流式細胞儀檢測。

統計學處理：采用SPSS 19.0統計軟件進行分析，分類變量資料及構成比的比較應用χ2檢驗，計量資料采用均數±標準差表示，兩組比較采用單獨樣本t檢驗，以P＜0.05差異為有統計學意義。

2 結果

兩組患兒一般臨床資料及術中、術后基本情況的比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。 表1

表1 兩組患兒一般臨床資料和術中及術后基本資料的比較

表1 兩組患兒一般臨床資料和術中及術后基本資料的比較

注：ICU：術后重癥監護病房

對照組 (n=18) 烏司他丁組 (n=20) P值一般臨床資料年齡 (歲) 2.76±1.38 2.62±1.24 0.74性別 (男/女) 8/10 11/9 0.52體重 (kg) 16.28±4.28 15.27±3.75 0.44術中基本情況阻斷時間 (min) 33.71±8.83 35.89±10.63 0.50體外循環時間 (min) 65.76±14.28 66.23±11.92 0.91術后基本情況ICU住院時間 (h) 23.64±10.56 22.47±8.24 0.70術后第1天引流量 (ml) 98.27±38.43 92.54±35.68 0.64術后第2天引流量 (ml) 57.45±23.74 53.26±19.86 0.56

兩組患兒四個時間點的炎癥因子水平的比較：兩組患兒的TNF-α、IL-2和IL-10水平在 T1時間點相比差異均無統計學意義（P＞0.05）。 烏司他丁組的TNF-α、IL-2水平在T2、T3和T4三個時間點明顯低于對照組，烏司他丁組的IL-10水平在T2、T3和T4三個時間點明顯高于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.01）。表2

兩組患兒的四個時間點的呼吸指數和氧合指數的比較：兩組患兒的氧合指數與呼吸指數在T1時間點相比差異無統計學意義（P＞0.05）。烏司他丁組在T2、T3和T4三個時間點的氧合指數明顯高于對照組，呼吸指數明顯低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。表3

表2 兩組患兒的不同時間點的炎癥因子的比較 ( pg/ml，

表2 兩組患兒的不同時間點的炎癥因子的比較 ( pg/ml，

注： 與對照組比較*P＜0.05 **P＜0.01。 T1：切皮前5 min T2：主動脈開放時 T3：術后4 h T4：術后24 h

對照組 (n=18) 烏司他丁組 (n=20)血清腫瘤壞死因子α T1 190.23±45.87 197.45±50.92 T2 362.65±57.98 305.87±46.09**T3 305.24±50.48 245.76±34.68**T4 270.59±54.27 208.34±32.15**白細胞介素-2 T1 20.08±6.54 22.43±9.19 T2 95.61±20.43 62.97±34.86**T3 87.97±29.25 61.09±21.32**T4 62.48±25.31 42.25±18.60**白細胞介素-10 T1 48.28±12.97 51.64±14.26 T2 89.21±34.28 108.32±22.16*T3 72.87±30.12 116.84±48.21**T4 56.92±27.47 95.26±44.38**

表3 兩組患兒的不同時間點的氧合指數和呼吸指數的比較

表3 兩組患兒的不同時間點的氧合指數和呼吸指數的比較

注：與對照組比較*P＜0.05 **P＜0.01。1 mmHg=0.133 Pka。余注見表2

對照組 (n=18) 烏司他丁組 (n=20)氧合指數（mmHg）T1 451.76±72.78 449.26±67.02 T2 298.82±82.15 378.01±69.26**T3 324.87±58.09 374.52±58.03*T4 316.71±49.74 369.03±38.75**呼吸指數T1 0.22±0.14 0.24±0.17 T2 2.15±0.44 1.68±0.25**T3 1.85±0.43 1.27±0.32**T4 1.76±0.63 1.04±0.37**

兩組患兒的CD4+CD45+ T細胞與調節性T細胞CD4+Foxp3+ T表達的比較：烏司他丁組的患兒的CD4+CD45+ T細胞所占淋巴細胞的百分比[（35.98±3.67）%]較對照組[（41.94±4.56）%]降低，差異有統計學意義（P＜0.05）（圖1）；烏司他丁組患兒的調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T） 所占淋巴細胞的百分[（19.65±3.45）%]較對照組 [（6.45±1.47）%]升高，差異有統計學意義（P＜0.01）。 圖2、3

圖1 兩組患兒的淋巴細胞中CD4+CD45+ T細胞的表達水平

圖2 兩組患兒的淋巴細胞中調節性T細胞(CD4+Foxp3+ T）的表達水平

圖3 兩組患兒的CD4+CD45+ T細胞與調節性T細胞(CD4+Foxp3+ T）所占淋巴細胞百分比的比較

3 討論

體外循環心臟直視手術中，血液與非生物相容性的物質接觸以及主動脈開放后的心肌缺血再灌注損傷等因素的影響，會引起機體單核細胞和巨噬細胞的大量激活，釋放過量的TNF-α等炎癥因子[4]。這些因子除了對機體造成直接的損傷外，它們還能夠促進T淋巴細胞的大量活化，形成一種正性反饋作用，最終導致機體產生以心血管系統和肺功能為主要改變的全身的炎癥反應，機體出現促炎的炎癥因子（TNF-α、IL-2、IL-6等）和抑炎的炎癥因子（IL-4、IL-10和TGF-beta等）表達的失衡，造成患兒各器官不同程度的損傷[5,6]。烏司他丁是一種能夠抑制多種蛋白水解酶活性的廣譜蛋白酶抑制劑，能夠抑制糜蛋白酶、胰蛋白酶、纖溶酶和透明質酸酶等，因而廣泛應用于急性胰腺炎的治療[7-9]。最新的的研究發現烏司他丁能夠抑制多型核粒細胞彈性蛋白酶的活性，對肺功能起保護性作用，但目前關于烏司他丁能否抑制嬰幼兒體外循環過程中產生的炎癥反應及對肺功能有無保護性作用尚需深入的研究[10,11]。

本研究結果發現：烏司他丁對患兒的相關臨床指標無明顯的影響（P＞0.05），提示烏司他丁對患兒機體無明顯的副作用及不良反應研究；它的應用能夠減少T2、T3和T4三個時間點TNF-α、IL-2的表達，而增加具有抗炎作用的IL-10的表達（P＜0.05），提示烏司他丁有較好的抗炎效果，體外循環時機體血液與異物接觸和缺血再灌注對機體產生明顯的損傷，正常情況下機體產生一定的炎癥反應對機體是一種保護性調控，但體外循環過程中機體的免疫系統過度激活，產生過量的炎癥因子，對機體產生損傷，而應用烏司他丁后能夠顯著下調機體的炎癥反應，改善患兒的預后。Nishise等[12]研究發現應用烏司他丁對患兒無明顯毒副作用，它能夠增加機體具有抗炎效果的IL-10水平的表達，對機體起保護性作用。shen等[13]在一項動物研究中發現類似的結果，其研究發現烏司他丁能夠減少血液中相關粘附分子和炎癥因子的表達，對急性損傷的肺起保護作用，這些結果與本研究基本一致。

體外循環后的肺功能的損傷非常普遍，輕者表現為咳嗽、咳痰、呼吸淺快費力和低氧血癥等，進一步可發展為肺不張、肺炎和胸膜腔積液，嚴重者甚至出現術后急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征[10]。因嬰幼兒特殊的生理狀態和解剖特點，代償能力較差，更容易出現肺損傷，肺損傷會明顯延長嬰幼兒機械通氣時間和ICU住院時間，嚴重者還會因急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的發生而增加嬰幼兒患兒的死亡率[14]。因此體外循環后的肺損傷的保護也是目前心外科手術領域的研究重點。我們的研究發現：應用烏司他丁增加了T2、T3和T4三個時間點的氧合指數，而降低呼吸指數（P＜0.05），提示烏司他丁能夠改善體外循環后的肺功能，有較好的肺功能保護作用。Noguchi等[15]發現烏司他丁能夠降低術后肺損傷程度，改善重癥患兒的呼吸功能，與本研究結果相符。這可能與減少肺內中性粒細胞的聚集、抑制透明質酸酶和纖溶酶的活性有關。目前最新的研究發現表達叉頭/翼狀螺旋轉錄因子（ Foxp3） 的調節性T細胞（Treg細胞）與機體自身的免疫平衡密切相關，主要表達于CD4+CD45+ T細胞，其在抑制炎癥的過程中發揮重要作用[4,6]。本研究采用細胞內熒光染色的流式細胞檢測體外循環嬰幼兒術后24h的外周血CD4+CD45+ T細胞和調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）表達情況，結果發現烏司他丁增加調節性T細胞（CD4+Foxp3+T）的表達，降低CD4+CD45+ T細胞的表達（P＜0.05），提示其能夠通過增加具有抗炎作用的調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）的表達而發揮抗炎作用，最近也有報道稱烏司他丁能夠促進CD4+CD45+ T細胞的分化，增加調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）的表達來抑制機體的炎癥反應，與本研究的結果相一致[16]。

嬰幼兒體外循環時應用烏司他丁能夠促進CD4+CD45+ T細胞向調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）的分化，下調機體的炎癥水平，從而對患兒的肺功能起保護性作用。

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Effect of Ulinastatin on Anti-inflammation and Pulmonary Function Protection for Infants at Cardiopulmonary Bypass Surgery

ZENG Qing-ling, TANG Pei-jia, XU Yue-xiu, LIANG Yong-sheng.
Department of Anesthesiology, Sixth Aff i liated Hospital of Guangxi Medical University, Yulin (537000), Guangxi, China Corresponding Author: TANG Pei-jia, Email: mzktpj@163.com

Objective: To explore the effect of ulinastatin on anti-inflammation and pulmonary function protection with its mechanism for infants at cardiopulmonary bypass surgery.Methods: A total of 38 infants with ventricular septal defect undergoing cardiac operation were randomly divided into 2 groups. Ulinastatin group, the patients received uliastatin 20 000 U/kg, n=20 and Control group, the patients received the same volume of normal saline, n=18. The serum levels of TNF-α, IL-2, IL-l0 were examined at 4 time points: 5 min before skin incision (T1), immediate opening of aorta (T2), 4 hours after operation (T3) and 24 hours after operation (T4). The expressions of CD4+CD45+ T cells and CD4+Foxp3+ T cells were measured at T4. The respiratory index and oxygenation index at 4 time points were compared between 2 groups.Results: Compared with Control group, Ulinastatin group had the lower levels of TNF-α, IL-2 and higher level of IL-l0 at T2, T3, T4; Ulinastatin group also had the higher oxygenation index and lower respiratory index at T2, T3, T4, all P＜0.05. Ulinastatin group had less expression of CD4+CD45+ T cells (35.98 ± 3.67)% than Control group (41.94 ± 4.56)% , and more expression of CD4+Foxp3+ T cells (19.65 ± 3.45)% than Control group (6.45 ± 1.47)%, P＜0.05-P＜0.01.Conclusion: Ulinastatin may improve the differentiation from CD4+CD45+ T cell to Foxp3+CD4+ T cell, downregulating inf l ammatory response and protecting pulmonary function for infants at cardiopulmonary bypass surgery.

Ulinastatin; Infants; Cardiopulmonary bypass; Anti-inf l ammation; Pulmonary function

2013-12-04）

（助理編輯：曹洪紅）

537000 廣西壯族自治區，玉林市第一人民醫院 麻醉科

曾慶玲 主治醫師 學士 主要研究方向為心血管麻醉和體外循環 Email: 1476625757@qq.com 通訊作者：唐培佳 Email:mzktpj@163.com

R541

A

1000-3614（2014）10-0819-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.10.015

方法：選取嬰幼兒心內直視手術的室間隔缺損患兒38例，隨機分為兩組，給予20 000 U/kg劑量的烏司他丁者為烏司他丁組（n=20）和給予等量生理鹽水者為對照組（n=18）。觀察患兒的臨床相關指標，檢測切皮前5min（T1）、主動脈開放時（T2）、術后4 h（T3）和術后24 h（T4）四個時間點血清腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細胞介素-2（IL-2）和白細胞介素-10（IL-10）水平，術后24 h患兒的CD4+CD45+ T細胞水平和調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）水平，并對患兒的四個時間點的呼吸指數和氧合指數四個時間點進行比較。

結果：烏司他丁組在T2、T3和T4三個時間點的TNF-α、IL-2水平明顯低于對照組，IL-10水平明顯高于對照組；烏司他丁組在T2、T3和T4三個時間點的氧合指數明顯高于對照組，呼吸指數明顯低于對照組；烏司他丁組的患兒的CD4+CD45+ T細胞所占淋巴細胞的百分比[（35.98±3.67）%]較對照組[（41.94±4.56）%]降低，調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）所占淋巴細胞的百分[（19.65±3.45）%]較對照組[（6.45±1.47）%]升高。上述比較差異均有統計學意義（P＜0.05～P＜0.01）。

結論：嬰幼兒體外循環時應用烏司他丁會促進CD4+CD45+ T細胞向調節性T細胞（CD4+Foxp3+ T）的分化，從而下調機體的炎癥水平，對患兒的肺功能起保護性作用。