七氟醚缺血早期和再灌注早期处理对CPB后肺损伤的保护作用

郜鹏飞，吕洁萍，安晓丽，刘 欣

(1山西医科大学麻醉学系一院麻醉科，太原 030001;2山西医科大学第一医院麻醉科;*通讯作者,E-mail:lvjp@sohu.com)

七氟醚缺血早期和再灌注早期处理对CPB后肺损伤的保护作用

郜鹏飞1，吕洁萍2*，安晓丽1，刘 欣1

(1山西医科大学麻醉学系一院麻醉科，太原 030001;2山西医科大学第一医院麻醉科;*通讯作者,E-mail:lvjp@sohu.com)

目的 研究七氟醚缺血早期和再灌注早期处理对体外循环后患者肺损伤的影响。 方法 择期行二尖瓣或者主动脉瓣膜置换的患者40例,采用随机数字表法分为七氟醚组和对照组,每组20例。七氟醚组患者在阻断升主动脉前吸入2%七氟醚15 min,阻断后经膜式氧合器吸入2%七氟醚15 min,开放升主动脉前经膜式氧合器吸入2%七氟醚15 min,开放后机械通气继续吸入2%七氟醚15 min；对照组整个过程不吸入七氟醚。分别于切皮前(T0)、体外循环前(T1)、主动脉开放后30 min(T2)、开放后2 h(T3)、开放后6 h(T4)、开放后24 h(T5)取桡动脉血检测动脉血气并计算肺泡动脉血氧分压差P(A-a)O2、氧合指数(OI);并测得T0、T1、T2、T3、T4、T5的动脉血清中炎性因子IL-8和TNF-α的水平。在T1、T2时刻分别抽取右心房(肺静脉)、左心房(肺动脉)血测得中性粒细胞(NEV,NEA)和肺泡表面活性物质A(SP-AV,SP-AA),计算肺动静脉之间两者之间的差值(NEV-A,SP-AV-A)。 结果 在T0时两组P(A-a)O2、OI、IL-8和TNF-α差异无统计学意义(P>0.05);与T0相比,两组P(A-a)O2、IL-8和TNF-α在T1时开始升高,T3时达到高峰后降低,OI在T1开始降低,T3时达到最低点(P<0.05)。与对照组比较,七氟醚组在T2、T3、T4时P(A-a)O2、IL-8和TNF-α明显低于对照组,OI明显高于对照组(P<0.05),T1、T5时两组差异无统计学意义(P>0.05);在T1时,两组NEV-A,SP-AV-A没有明显差异(P>0.05);在T2时七氟醚组NEV-A,SP-AV-A明显低于对照组(P<0.05),并且NEV、NEA、SP-AV、SP-AA比T1时明显升高(P<0.05)。 结论 七氟醚缺血早期和再灌注早期处理能减轻体外循环后患者的肺损伤,起到肺保护作用。

体外循环； 七氟醚； 肺损伤； 缺血再灌注

体外循环(CPB)后引起的肺损伤一直都是临床关注的重点。Suzuki等[1]研究发现体外循环后缺血再灌注损伤和全身炎症反应是肺损伤的重要原因。徐家萍等[2]研究发现七氟醚预处理联合后处理主要通过抑制NF-κB的活性减轻肺损伤。近来研究发现2%七氟醚处理可以减轻心肺损伤[3,4]。然而七氟醚吸入浓度和时间窗一直是近年来研究热点,本实验通过增加七氟醚的吸入时间窗,同时对比肺动静脉炎性因子(SP-A、NE)以及炎性因子(IL-8、TNF-α)的差别探讨心脏瓣膜置换术患者CPB后肺损伤的机制和七氟醚对肺损伤的保护作用。

1 对象和方法

1.1 对象

选取2016-04-2016-07我院拟在体外循环下二尖瓣或者主动脉瓣膜置换手术患者40例,年龄30-65岁,体质量47-81 kg,性别不限,采用随机数字表法将患者分为七氟醚组和对照组,每组20例。所有患者ASA分级Ⅱ或者Ⅲ级,术前未用糖皮质激素及其他影响免疫功能的药物,排除合并其他瓣膜病变或者其他器质性病变,排除合并全身其他重大器官功能障碍,如肝肾功能不全、急性肺水肿、恶性心律失常等,排除术前肺功能不全者以免干扰实验结果。本研究经山西医科大学伦理委员会批准,患者均签署知情同意书。

1.2 方法

所有患者术前常规禁食禁水,入手术室后常规监测ECG、SPO2。开放静脉通路后,局麻下左侧桡动脉穿刺置管并监测有创动脉压。静脉依次注入舒芬太尼1.5-2 μg/kg、依托咪酯0.1-0.3 mg/kg、咪唑安定0.03-0.05 mg/kg、罗库溴铵0.9 mg/kg行麻醉诱导,气管插管后确认无误后固定,连接Datex-Ohmeda Aestiva5型麻醉机(美国)行机械控制呼吸,吸入氧浓度80%,氧流量1.5-2 L/min,呼吸频率10-12次/min,潮气量8-10 ml/kg,I ∶E=1 ∶2,监测呼气末动脉血二氧化碳分压(PETCO2)维持在35-45 mmHg。超声引导下颈内静脉穿刺置管,深度12-15 cm,术中监测中心静脉压(CVP)。维持期间静脉输注丙泊酚2.5-4.5 mg/(kg·h),阿曲库铵0.15 mg/(kg·h),多巴胺2-10 μg/(kg·min),硝酸甘油0.2-1 μg/(kg·min),去甲肾上腺素0.03-0.05 μg/(kg·min),根据实际血压情况调节维持MAP在50-80 mmHg。两组分别在劈胸骨前、转机前、复温时追加舒芬太尼0.5-1 μg/kg,转机前追加咪唑安定10 mg。

两组患者均采用Stockert SⅢ型人工心肺机(德国)和西京膜式氧合器。预冲液为复方氯化钠、琥珀酰明胶体注射液、血浆、库血等。转机前中心静脉注射肝素钠3 mg/kg,使激活全血凝固时间(ACT)>480 s。CPB期间流量2.0-2.6 L/min,红细胞压积(HCT)控制在21%-25%,鼻咽温度28-30 ℃,肛温30-32 ℃,维持MAP在50-80 mmHg。从主动脉根部灌注4 ℃冷氧合含钾(4 ∶1)停搏液1 000-1 500 ml,心包腔内放入碎冰屑保护心肌。S组患者在阻断升主动脉前吸入2%七氟醚15 min,阻断后经西京膜式氧合器吸入2%七氟醚15 min,开放升主动脉前经西京膜式氧合器吸入2%七氟醚15 min,开放后恢复机械通气继续吸入2%七氟醚15 min七氟醚,吸入七氟醚期间如有血流动力学变化,调整血管活性药物,维持MAP在50-80 mmHg,C组则不吸入七氟醚,其他处理同S组。

1.3 检测指标

分别于切皮前(T0)、CPB前(T1)、主动脉开放后30 min(T2)、主动脉开放后2 h(T3)、开放后6 h(T4)、开放后24 h(T5)抽取桡动脉血2.5 ml,通过麻醉机或呼吸机监测潮气量(VT)、吸入氧浓度(FiO2)。将抽取的动脉血0.5 ml,使用i-STAT便携式血气分析仪进行血气分析,记录各时点PaO2、PaCO2并计算OI、P(A-a)O2。计算公式如下:OI(mmHg)=PaO2/FiO2，P(A-a)O2=(驻地海拔高度大气压-水蒸汽压)×FiO2-PaCO2/呼吸商-PaO2=713×FiO2-PaCO2/0.8-PaO2。剩下桡动脉血2 ml 3 000 r/min离心10 min,取上层血浆,放入-20 ℃冰箱内保存待测。在T1、T2分别取右心房(肺动脉)和左心房(肺静脉)血4 ml(右心房直接由心外科医师帮助下抽取,左心房血经左心引流管抽取),2 ml送血细胞分析记录中性粒细胞计数NEV(肺静脉)、NEA(肺动脉),剩余2 ml血 3 000 r/min离心10 min后,取上层血浆放入-20 ℃冰箱内保存待测。用ELISA法(武汉伊艾博生物有限公司)测定6个时点动脉血浆中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素8(IL-8),测定T1、T2时刻右心房(肺动脉)和左心房(肺静脉)血清中肺泡表面活性物质A(SP-A)的浓度记录SP-AV(肺静脉)、SP-AA(肺动脉),肺静脉和肺动脉血浆中NE和SP-A的差值则记录为NEV-A(NEV-NEA),SP-AV-A(SP-AV-SP-AA)。为避免血液稀释的影响,对上述测定的数值按照以下公式进行矫正,矫正值=实测值×HCT术前/HCT测定时。

1.4 统计学分析

2 结果

两组患者年龄、体质量、体外循环转机时间、主动脉阻断时间比较差异均无统计学意义(P>0.05,见表1)。

组别n年龄(岁)体质量(kg)CPB时间(min)主动脉阻断时间(min)七氟醚组2050±8．166．5±7．2112±28．180．5±19．5对照组2048±6．869．3±8．1115±30．682．8±21．6

两组患者P(A-a)O2、OI、IL-8、TNF-α在T0的比较差异无统计学意义(P>0.05)。与T0比较,两组P(A-a)O2、IL-8、TNF-α在T1时开始升高,T3时达到高峰,T4、T5下降但仍超过T0；OI在T1开始降低,T3时达到最低点,T4、T5时回升,但仍低于T0(P<0.05)。与对照组比较,七氟醚组在T2、T3、T4时P(A-a)O2明显低于对照组(P<0.05),七氟醚组OI明显高于对照组(P<0.05),T1、T5时两组差异不明显(P>0.05,见表2,3)。

在T1时,两组NEV-A,SP-AV-A没有明显差异(P>0.05);在T2时七氟醚组NEV-A,SP-AV-A明显低于对照组(P<0.05),并且NEV、NEA、SP-AV、SP-AA比T1时明显升高(P<0.05,见表4)。

3 讨论

体外循环期间肺循环很少或者仅有少量侧支循环供应,多种原因(如血流缓慢、缺氧、酸中毒、血液稀释等)都可能导致肺缺血再灌注(IR)损伤和肺功能受损,目前认为CPB后肺损伤主要是全身炎症反应(SIRS)和肺IR损伤引起的[5,6]。七氟醚作为目前临床上常用的麻醉药,其预处理和后处理均有肺保护作用,有研究表明七氟醚对肺缺血再灌注损伤主要通过减轻肺通透性[7],抑制炎症因子的释放[8],

指标组别T0T1T2T3T4T5P(A⁃a)O2(mmHg)七氟醚组43．11±18．5168．42±20．21∗111．27±26．35∗#139．24±30．54∗#100．62±35．54∗#55．51±19．56∗对照组39．81±17．0970．11±22．22∗150．14±30．62∗212．59±35．23∗130．12±33．82∗62．38±21．67∗OI七氟醚组430±67 401±102∗350±89∗#322±81∗#345±88∗#361±75∗ 对照组437±60 390±89∗ 313±81∗ 276±62∗ 300±76∗ 353±68∗

与T0比较,*P<0.05;与对照组比较,#P<0.05

指标 组别T0T1T2T3T4T5 TNF⁃α七氟醚组30．25±7．0252．11±10．22∗62．33±15．31∗#88．14±17．35∗#61．27±14．65∗#55．38±16．13∗对照组28．30±6．1158．40±13．18∗78．51±19．42∗112．46±20．87∗75．32±13．25∗58．51±18．83∗ IL⁃8七氟醚组2．31±0．116．26±0．33∗15．26±0．53∗#20．12±0．63∗#13．35±0．86∗#8．21±1．23∗对照组2．08±0．086．41±0．89∗20．26±0．43∗24．26±0．33∗15．12±0．74∗8．38±1．20∗

与T0比较，*P<0.05；与对照组比较，#P<0.05

时点组别NEV(×109/L)NEA(×109/L)NEV⁃A(×109/L)SP⁃AV(pg/ml)SP⁃AA(pg/ml)SP⁃AV⁃A(pg/ml)T1七氟醚组3．1±1．03．0±0．90．1±0．279．6±21．179．2±20．50．4±9．1对照组3．2±0．83．1±0．90．1±0．283．1±23．282．5±23．90．6±11．8T2七氟醚组8．9±4．5∗#8．6±5．2∗#0．3±2．4∗#185．3±35．3∗#178．2±37．2∗#7．1±15．5∗#对照组11．4±5．3∗10．2±6．1∗1．2±3．2∗250．5±42．1∗225．7±53．2∗24．8±20．3∗

与T1比较,*P<0.05;与对照组比较,#P<0.05

减轻内皮细胞受损[9]等发挥肺保护作用。张素品等[10]认为再灌注前即刻吸入七氟醚30 min可减轻大鼠肺缺血再灌注损伤,认为其肺保护作用机制可能与降低肺组织炎性反应,抑制细胞凋亡有关。Cho等[11]认为全程吸入2%七氟醚可以减轻体外循环(CPB)后全身和肺部炎性反应。本研究将七氟醚的使用扩大到缺血前后15 min和再灌注前后15 min。OI能很好地反映CPB后肺功能的变化,其值越低肺功能受损越严重[12,13]。本实验研究显示CPB前P(A-a)O2开始增大,OI降低提示CPB开始就发生肺功能损伤,当主动脉开放2 h时肺功能损伤最严重,但之后肺功能开始恢复。七氟醚组肺功能好于对照组,但是在主动脉开放24 h时两组差异无统计学意义,说明七氟醚缺血早期和再灌注早期处理能改善CPB后肺功能,但在主动脉开放24 h后作用和不吸入七氟醚相当。

IL-8作为一种中性粒细胞趋化因子,在炎症反应中诱导并调节中性粒细胞黏附、迁移和浸润,是肺损伤的重要炎性因子[14],与肺损伤程度呈正相关[15]。有研究表明TNF-α是CPB所致炎症反应的促发剂,通过活化内皮细胞和白细胞,使其表面黏附分子表达增加[16],继而促进中性粒细胞和内皮细胞的黏附反应,由此形成炎症反应的恶性循环。本研究发现血清中IL-8、TNF-α在主动脉开放2 h达到高峰后下降,说明CPB后炎症因子被激活,产生大量炎症介质,引发肺缺血再灌注损伤。七氟醚组在T2、T3、T4时IL-8、TNF-α明显低于对照组,但是在主动脉开放24 h时两组差异无统计学意义,说明在2%七氟醚缺血早期和再灌注早期处理减轻了CPB引起的肺损伤,其可能机制是抑制了IL-8、TNF-α的释放,减少了中性粒细胞的聚集,但在主动脉开放24 h后,两者差异不明显。

SP-A是肺部重要的表面活性物质,由Ⅱ型细胞和Clara细胞合成和分泌,主要分布于支气管表面和气液界面,维持肺泡正常功能和调节局部免疫功能。研究发现CPB期间肺血管通透性增加,SP-A由肺泡渗入血液循环中,其浓度与肺损伤成正相关[17]。中性粒细胞(NE)升高则作为炎症反应起点,激活机体产生炎症因子,诱导炎性因子聚集,加重CPB导致的肺损伤。研究发现在T2时两组NEV、NEA、SP-AV、SP-AA均明显升高,T1两组NEV、NEA、SP-AV、SP-AA差异无统计学意义,提示CPB后炎症因子明显升高,肺通透性增加,SP-A渗出到血液内增加,而T2时七氟醚组明显低于对照组,提示七氟醚缺血早期和再灌注早期处理之后炎症反应降低,可能机制是抑制了肺部中性粒细胞的产生,减少了肺血管的通透性。两组肺静脉和肺动脉NE、SP-A的差值在主动脉开放30 min时差异明显,提示对照组肺损伤更严重,七氟醚组在吸入七氟醚后减少了CPB后引起的肺损伤,抑制了缺血再灌注早期肺循环的损伤,也说明选择不同麻醉方法的重要性。

本研究的局限之处在于未能设立缺血早期处理组和再灌注早期处理组,不能阐明将两者联合起来是否比单一一种方式更能减少CPB后肺损伤;而CPB后肺损伤是一个复杂的过程,本研究仅单一检测T1、T2时刻肺动脉、肺静脉的NE和SP-A的变化,同时也未能全程检测,不能说明远期肺损伤的变化过程。

综上所述,与不吸入七氟醚相比,缺血早期和再灌注早期前后各吸入15 min七氟醚能减轻CPB后肺缺血再灌注损伤和全身炎症反应,可能是通过抑制TNF-α、IL-8的释放,改善肺部毛细血管的通透性,减少SP-A释放和NE的聚集有关。

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郜鹏飞，男，1992-03生，在读硕士，E-mail:1173678829@qq.com

2016-11-30

R614

A

1007-6611(2017)03-0292-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.03.021