肺动脉灌注肺保护液对体外循环相关性炎症反应影响的实验研究

林柏松,张秀和,张柏民,姜亦忠,李 哲

(吉林大学中日联谊医院心脏外科,吉林长春 130033)

肺动脉灌注肺保护液对体外循环相关性炎症反应影响的实验研究

林柏松,张秀和,张柏民,姜亦忠,李 哲

(吉林大学中日联谊医院心脏外科,吉林长春 130033)

目的探讨肺动脉灌注低温肺保护液对体外循环相关性炎症反应的影响。方法将20只杂种犬随机分为对照组和实验组。实验组在阻断升主动脉后经肺动脉灌注低温肺保护液,对照组则行常规体外循环、不灌注肺保护液,分别于诱导前(T1),转流1h(T2),停机1h(T3),停机2h(T4)抽取动脉血,测定血浆肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-10(IL-10)浓度。结果两组实验犬血浆TNF-α、IL-6和IL-10的浓度,在T2-T4各时点与体外循环前比较均明显增加(P＜0.05);T2-T4时点实验组血浆TNF-α和IL-6浓度明显低于对照组(P＜0.01),IL-10浓度明显高于对照组(P＜0.05)。结论体外循环期间经肺动脉灌注低温肺保护液可抑制体外循环过程中促炎细胞因子TNF-α和IL-6的释放,促进抗炎细胞因子IL-10的释放,从而减轻体外循环引起的全身炎症反应。

肺保护液;体外循环;炎症反应

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

体外循环的机械剪切、血液与体外循环的人工材料表面接触,可启动并激活中性粒细胞,引起全身炎症反应综合征[1-4],进一步引起心、肺等重要器官的损伤,其已成为术后死亡的主要原因之一。本研究使用含抗炎剂及肺保护剂的低温肺动脉灌注液,观察其对体外循环相关性炎症反应的抑制作用。

1 材料与方法

1.1 实验分组 杂种犬20只,体重17-22 kg(19.8±0.7 kg),随机分为 2组,每组10只,实验组:肺动脉灌注低温肺保护液,对照组不经肺动脉灌注肺保护液。

1.2 材料 冷晶体心肌保护液为St.ThomasⅡ停跳液。肺保护液:氧合机器血250 ml,葡萄糖25 g,胰岛素4 U,氯化钾0.75 g,甘露醇1.25 g,NaH2PO40.3 g,低分子右旋糖苷15 g,还原型谷胱苷肽200 mg,L-精氨酸1.25 g,山莨菪碱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 实验犬以苯巴比妥钠25 mg◦kg-1诱导麻醉后,气管内插管,人工呼吸机容量控制模式辅助呼吸,吸入氧浓度100%(FiO2=1.0),静注潘可罗宁0.3 μ g◦kg-1,芬太尼 100 μ g◦kg-1,静点芬太尼(50 μ g◦kg-1◦h-1)维持麻醉。心电监护,右侧股动脉置入测压管,股静脉置入Swan-ganz导管。胸部正中切口,显露心脏。肝素化,经升主动脉插入动脉管,经上、下腔静脉插入静脉管,建立体外循环。在鼻温降至25℃时阻断上、下腔静脉及升主动脉,经主动脉根部灌注冷晶体心肌停跳液,实验组同时经肺动脉根部灌注肺保护液,首次30 ml◦kg-1体重,灌注压30 mmHg(4.0kPa),每30 min以首量的1/2重复灌注,灌注液通过左心房回收,对照组未行肺灌注。心脏阻断90 min,开放上、下腔静脉、升主动脉、左肺动脉。当鼻温达到36.5℃、心跳有力、平均动脉压在60 mmHg(8.0 kPa)时,停体外循环机。

1.4 检测指标

分别于诱导前(T1),转流1 h(T2),停机1 h(T3),停机2 h(T4)四个时点抽取动脉血3 ml,用酶联免疫吸附(ELISA)法测定血浆TNF-α、IL-6及IL-10的浓度。为排除体外循环时血液稀释对测定值的影响,所有数据都按下列公式进行矫正,矫正值=实测值×(术前HCT/采样时HCT)。

1.5 统计学分析

以SPSS11.0软件对两组所有数据均进行统计学处理,组间比较使用 t检验,结果以±s表示,P＜0.05时认为有显著性差异。

2 结果

实验组与对照组的组内比较TNF-α、IL-6和IL-10的浓度在 T2、T3、T4时点均明显高于T1时点(P＜0.05);其中实验组的TNF-α和IL-6的浓度在T4时点明显回落但仍高于手术前水平(P＜0.05)。两组间比较,TNF-α、IL-6和IL-10的浓度在麻醉前无明显差异,但在T2、T3、T4各时点实验组TNF-α和IL-6的浓度明显低于对照组(P＜0.01),而IL-10浓度明显高于对照组(P＜0.05),见表1。

表1 实验组与对照组的不同时间点TNF-α IL-6、IL-10结果

3 讨论

体外循环(CPB)经数十年的探索与改进,技术日益成熟,其安全性得以明显增加,使得重症和复杂心脏直视手术死亡率和并发症明显下降。但CPB后的全身炎症反应仍然是心血管外科患者的一个主要并发症,已成为目前心血管外科的重要研究课题。

鉴于肺脏缺血-再灌注损伤和CPB触发的炎症反应是造成CPB后肺功能严重受损的主要原因,本研究经肺动脉灌注含氧合血及抗炎剂的保护液,理论上既减轻了肺脏缺血-再灌注损伤又减轻了肺脏的局部炎症反应。本研究观察到实验组TNF-α和IL-6虽然在体外循环期间及体外循环后都有明显增加,但各时点值均明显低于对照组(P＜0.01);实验组抗炎细胞因子IL-10的值在体外循环期间及体外循环后各时点明显高于对照组(P＜0.05),这说明经肺动脉灌注低温肺保护液不仅可以有效抑制体外循环期间促炎细胞因子TNF-α和IL-6的释放,还促进抗炎细胞因子IL-10的释放,从而起到调节促炎因子和抗炎因子间的平衡的作用,可以下调体外循环期间的急性期反应,有效降低由体外循环引发的全身炎症反应。经肺动脉灌注低温肺保护液在体外循环中调节炎性细胞因子释放的作用可能与其抑制体内广泛分布的丝氨酸蛋白酶活性、抑制血细胞激活和白细胞跨内皮迁移、减少炎细胞浸润及组织毒性物质释放等作用有关。

总之,本研究结果提示,经肺动脉灌注低温肺保护液能够抑制体外循环手术引起的促炎细胞因子TNF-α和IL-6以及促进抗炎细胞因子IL-10的释放,调节促炎因子和抗炎因子之间的平衡,减轻体外循环引起的炎症反应。

[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

吉林省科技厅科技发展计划基金资助课题(200505157)

2009-05-17)