移植肺过度膨胀对肺循环血液动力学的影响

洪文娟 杨林珠 洪志鹏 张 璟尹小川 太 祥 黄 韬 余庆鹤

移植器官的大小匹配是选择肺供体的重要标准之一，我国肺移植的发展一直受器官短缺的限制，很多患者在等待合适的移植器官中死亡。因此，对供体和受体器官大小不相称的探索，必将给肺移植手术的质和量带来深远影响［1-9］。本研究以低容积肺过度膨胀进行实验，观察肺循环血液动力学的变化，为移植肺的匹配模式提供理想的处理方法。

材料和方法

一、实验对象

实验用杂种犬16只，随机分为对照组和实验组，每组8只(昆明医科大学动物实验中心提供)，体质量10～15 kg，雌雄不限。

二、实验方法

1.肺过度膨胀基础模型建立:实验前动物禁食10 h，肌注戊巴比妥钠30 mg/kg，气管插管，维持正常呼吸，解剖右股动脉和股静脉，股动脉插管监测血压，股静脉插管输液和监测中心静脉压。取右侧卧位，于左侧第五肋间开胸，切除左中、上肺叶，从左上肺动脉的残端插入Swan-Ganz导管，进入左肺动脉并连于心电监护仪。增大呼吸机潮气量，通过负压吸引保持胸膜腔负压在20 cmH2O左右，使肺过度膨胀。实验组经股静脉给予PGE-1(30 ng·kg-1·min-1)，对照组保持肺过度膨胀，不给予PGE1。

2.观察指标

(1)持续观察股动脉压及肺动脉压的变化情况。

(2)肺组织湿/干重比值(W/D)测定:6 h后，取肺组织标本，Sartorius BP121S型电子天平称取湿重，然后放入电热恒温干燥箱中，80℃烘烤24 h至恒重后，测干重质量，计算W/D。

(3)支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中蛋白含量的检测:将支气管镜前端嵌入犬左肺中叶的段或亚段支气管中，灌注生理盐水(1 ml/kg)，分3次进行肺泡灌洗，后立即回收BALF，反复3次。测定回收液总量，计算BALF回收率，在4000 r/mim的转速下离心10 min，留取上清液。采用BCATMProtein Assay Kit对BALF进行蛋白定量。

(4)计算公式:肺通透指数(lung penetration index，LPI)=BALF总蛋白/血浆总蛋白;肺组织含水量(%)=(肺湿质量-肺干质量)/肺湿质量×100%

3.统计学处理:采用SPSS 13.0统计软件包作统计学分析，计量资料采用表示，组间先进行方差齐性检验，在方差齐的基础上进行配对t检验，方差不齐采用t'检验;组内采用成组t检验，若方差不齐采用秩和检验，α=0.05，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、过度膨胀肺对肺组织W/D的影响

对照组肺组织W/D比明显高于实验组(P＜0.05)，见表1。

表1 对照组与实验组肺组织W/D的比较()Table 1 Comparison of W/D of lung tissue in control group and experimental group()

表1 对照组与实验组肺组织W/D的比较()Table 1 Comparison of W/D of lung tissue in control group and experimental group()

组 别 样本数(只) 肺组织W/D t值 P值5.85 ±1.43实验组对照组884.27 ±1.132.446 0.028

二、过度膨胀肺的BALF中蛋白含量

BALF中蛋白含量对照组明显高于实验组(P＜0.05)，见表2。

表2 两组BALF中蛋白含量比较()Table 2 Comparison of protein of BALF in two groups()

表2 两组BALF中蛋白含量比较()Table 2 Comparison of protein of BALF in two groups()

组 别 样本数(只) BALF中蛋白含量(g/L) t值 P值2.12 ±0.82实验组对照组881.32 ±0.552.295 0.038

三、过膨胀肺对血流动力学的影响

两组术后肺动脉压经短暂的下降后逐渐升高，对照组为28.63±5.73 mm Hg，试验组22.25±5.34 mm Hg，t=2.302，P=0.037，对照组肺动脉压明显高于实验组，对照组肺动脉压升高的幅度也明显高于实验组(P＜0.05)。两组体动脉压及中心静脉压升高幅度无明显差异(P＞0.05)，见表3。

表3 术后两组肺动脉压、体循环动脉压及中心静脉压变化的比较()Table 3 Comparison of pulmonary artery pressure，systemic arterial pressure，central venous pressure after surgery in two groups()

表3 术后两组肺动脉压、体循环动脉压及中心静脉压变化的比较()Table 3 Comparison of pulmonary artery pressure，systemic arterial pressure，central venous pressure after surgery in two groups()

组 别 肺动脉压的变化(mm Hg)体循环动脉压的变化(mm Hg)中心静脉压的变化(cmH2O)13.13 ±3.12 -10.13 ±3.87 2.74 ±0.95试验组 9.00 ±3.55 -12.50 ±3.66 2.24 ±0.58 t值 2.465 1.260 1.272 P值对照组0.027 0.228 0.224

讨 论

肺过度膨胀是呼气阻力增加或呼气时间不足的表现，常见于严重阻塞性肺部疾病与呼吸急促的急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)［10-11］。在肺移植中肺过度膨胀的情况见于胸腔容积大于肺容积，即接受肺移植患者的胸廓与供肺之间发生了空间上的不匹配。当肺移植供体与受者胸腔大小存在较大的差异时，会导致术后肺损伤［1］。如果供肺容积小于受者胸腔容积，通常发生移植肺叶可能出现肺动态过度膨胀;如果供肺容积大于受者胸腔容积，患者可能发生肺膨胀不全而导致肺不张。本研究首次成功地建立了肺过度膨胀的动物模型，通过肺叶切除使胸腔容积空间增大，肺容积减小，结合胸腔闭式引流产生胸膜腔内负压和肺内正压，调节呼吸机吸呼比，为研究肺过度膨胀创造了条件，本模型可用于肺移植或活体肺叶移植中保护肺的基础研究。

活体肺叶移植的研究表明，当术后胸膜腔内负压＞20 cmH2O时可致移植肺过度膨胀和血液动力学损害［12］。本实验证实，肺循环血液动力学状态的改变，及对照组肺动脉压显著高于实验组，说明肺过度膨胀，肺血管外周阻力升高，使肺循环内压力升高。通过比较还可看出，实验组的结果归结为前列腺素E1对肺血管的扩张作用。理论上，持续肺过度膨胀时，肺泡毛细血管膜相应过度扩张，结果造成血管通透性增高和管腔狭窄，致使红细胞通过困难、变形、破坏，碎片与渗入肺泡腔中的血浆蛋白引起中性粒细胞和肺泡巨噬细胞聚集与活化，释放自由基和磷脂酶等产物引起肺组织的损伤、组织缺氧和低氧性血管收缩，从而加重肺循环受阻，肺动脉压力增高。肺过度膨胀使肺泡组织压迫肺微血管系统(pulmonary microvasculature)，使右心射血阻抗增加，引发右心功能不全，产生血压下降，静脉回心血量减少，早期可见肺动脉压降低，这与我们实验中观察到的模型建立后一过性的体循环与肺循环压力降低结果相似［12］。

肺微血管除了参与气体交换以外，还参与液体交换。本研究中肺组织W/D对照组明显高于实验组，亦提示前者肺微血管通透性增高程度较后者为重。通透性的变化是过度膨胀性肺损伤的基本病理改变之一。由于通透性增高，血管内渗出增多，液体离开毛细血管后，进到肺泡壁组织间隙和血管、支气管周边的空间，形成肺组织间隙水肿。液体透过肺泡上皮，到达肺泡，如果液体交换障碍，Na+-K+-ATP酶泵的主动运输不畅，也可致使肺泡腔充满液体，丧失或阻碍气体的交换功能。有研究表明肺组织W/D与水通道蛋白AQP1，5(aquaporin1，5)的含量呈显著正相关［13］。实验组中前列腺素E1缓冲了肺过度膨胀导致的肺微血管通透性增高，并减少了肺毛细血管渗出和血管外含水量，改善了肺内弥散和动脉氧合，从而对肺起到了一定的保护作用。

本研究中BALF总蛋白含量对照组明显高于实验组，BALF中的蛋白质含量增多是肺损伤的标志，因此实验组的肺损伤在一定程度上轻于对照组。有人将BALF检查称之为“液性肺活检”，说明它的有用性。本实验将BALF作为观察犬肺损伤情况的判断指标，是因为肺过度膨胀所引起急性肺损伤时肺泡上皮细胞与肺血管内皮细胞受损，通透性增高致血浆及蛋白成分外渗，同样产生肺间质和肺泡水肿。所以，BALF在某种程度上可以反映肺组织损伤的程度。在动物和人体研究显示急性肺损伤可因机械通气而恶化，大潮气量通气可导致急性肺损伤加重［14］。因而对肺损伤患者采用呼吸机治疗时，正常肺组织区域可因机械通气的过度充气而受损，肺不张部分随机械通气而周期性开合，即所谓“募集和去募集现象”，过度充气和募集(去募集)均可导致炎症。临床上，给予低潮气量通气时，体循环和肺内炎性细胞因子水平降低，炎症反应改善，这与本课题的研究结论相似。

肺循环紊乱是肺移植后的不良表现之一，肺膨胀的状态是体外与体内肺保护不容忽视的重要环节，尤其是胸/肺匹配差异较大者［15］。事实上，肺微循环被气体环绕，肺过度膨胀对肺循环血液动力学造成了有害影响，这种影响的机制包括肺泡内压力超过肺毛细血管内压力时，导致的肺泡血管压缩和肺泡外血管扩张，肺循环阻力增加;机械力对肺泡上皮和血管内皮损伤;Na+-K+-ATP酶泵功能下调和AQP1，5表达增强等。在本研究的基础上我们认为肺移植供受体选择时必须比较供体与受体胸廓的大小，比较供体与受体肺的体积，依据受体肺部疾病的性质和移植方式而定。

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