不同通气方式对肺叶切除术患者S100A8蛋白表达的影响

秦翌佳 黄冰， 老启芳 张丽珍

机械肺通气是临床全身麻醉期间常用的呼吸支持方式，呼吸机相关性肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI）是机械肺通气严重的并发症之一［1］。单肺通气是指胸科手术患者经支气管导管行一侧肺通气，隔离患侧肺，防止液性分泌物流入健侧，在胸科手术中具有独特的优势［2］。但是在进行单肺通气过程中，患者的开胸侧肺脏完全萎缩，造成肺内血液分流以及通气血流比值下降；同时因通气血流比失衡，可使肺分流量增加，导致低氧血症出现；当肺泡上皮受损时还可导致肺泡表面活性物质分泌减少，使肺泡表面张力增大，因此相对于双肺通气可能更容易导致VILI［3］。S100A8属于急性炎性反应蛋白，主要功能是参与炎症反应，同时参与了MAPK和NF-кB两条信号通路，而这两条信号通路与VILI密切相关。研究发现S100A8蛋白能减轻人类肺气肿的临床表现［4］，但S100A8蛋白是否参与VILI尚未知。本研究观察行开胸肺叶切除术肺癌患者采用单肺通气和双肺通气的效果，并检测机械肺通气前后患者血清中S100A8的表达，以探讨S100A8与VILI的关系，为阐明VILI的发生机制提供依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选择2012年11月至2013年12月于广西医科大学附属肿瘤医院胸外科行开胸肺叶切除术的肺癌患者。纳入标准：⑴所有患者均经病理确诊；⑵ASAⅠ～Ⅱ级；⑶年龄40～65岁；⑷肺功能正常或者仅为轻度通气功能障碍，无肝、肾功能障碍，心功能Ⅰ～Ⅱ级；⑸1周内无感染病史，无糖皮质激素和抗生素使用史。排除标准：⑴经纤支镜确认术中双腔管管口定位不良，术中单肺通气血氧饱和度无法维持在90%以上，通气时间小于2 h或者大于4 h，术中出现休克或血流动力学不平稳；⑵术中使用糖皮质激素等细胞膜稳定药物；⑶麻醉复苏过程中患者出现严重低氧血症，不能顺利拔管。共20例患者符合标准纳入研究，根据采用不同通气方式，分为双肺通气组和单肺通气组，每组10例。本研究经本院伦理委员会批准，患者或其家属知情同意。

1.2 麻醉方法

麻醉诱导：咪唑安定0.05 mg·kg-1，异丙酚1.5～2.0 mg·kg-1，芬太尼 0.1～0.2 mg，维库溴铵 0.1 mg·kg-1，静脉缓慢推注。麻醉维持采用静脉复合麻醉，从中心静脉给药，异丙酚 80～100 μg·kg-1·min-1，瑞芬太尼 0.05～0.20 μg·kg-1·min-1，维库溴铵0.05～0.10 mg·kg-1·h-1，三种药均采用静脉微量泵控制维持，必要时追加芬太尼。

1.3 观察指标

记录两组患者年龄、性别、ASA分级、体重、手术时间、麻醉时间、总输液量、氧合指数、苏醒时间、拔管时间、吸痰次数、肺炎发生情况、肺不张发生情况、术后住院时间、死亡发生情况等信息。

1.4 主要试剂和仪器

S100A8单克隆抗体购自美国Abcam公司，羊抗兔二抗购自美国JACKSON公司，Western blot相关试剂购自上海生工，低温超速离心机购自美国Thermo公司，电泳仪、转膜仪购自美国Bio-Rad公司，自动双重纯水蒸馏器购自上海亚荣生化仪器厂，超纯水制造器购自美国Barnstead公司。

1.5 Western blot检测血清中S100A8蛋白的表达

分别于手术前（T0）、手术结束时（T1）、术后24 h（T2）和术后48 h（T3）经中心静脉采集静脉血5 mL，置于血清采集管中，室温静置30 min，在4℃恒温离心机内 3 000 r/min离心20 min，吸取上清液，置于-80℃冰箱保存备用。提取蛋白并定量，样本用10%SDS-聚乙酰凝胶40 V电泳过夜，200 mA恒流转至PVDF膜30 min，10%脱脂牛奶封闭2 h，加一抗4℃孵育过夜，羊抗兔二抗室温孵育1 h，用odyssey系统将膜扫描，得到目标带的灰度值，计算各组目标蛋白条带和内参蛋白条带的灰度值的比值。

1.6 统计学方法

采用SPSS 22.0对数据进行处理，计量资料用均数±标准差（±s）表示，服从正态分布的计量资料组间比较采用独立样本t检验，两组间不同时点比较采用重复测量方差分析；计数资料组间比较采用Fisher确切概率法。以双侧P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较

两组患者年龄、性别、ASA分级、体重等一般资料比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2 术中情况比较

单肺通气组和双肺通气组患者手术时间、麻醉时间、总输液量等比较，差异无统计学意义（P＞0.05），而单肺通气组氧合指数低于双肺通气组患者，差异有统计学意义（t=2.189，P=0.042），见表 2。

表2 两组患者术中情况的比较

2.3 术后情况比较

单肺通气组和双肺通气组患者苏醒时间、拔管时间、吸痰次数、肺炎发生情况、肺不张发生情况、死亡情况等差异无统计学意义（P＞0.05），单肺通气组患者术后住院时间较双肺通气组长，差异有统计学意义（t=2.121，P=0.048），见表 3。

2.4 不同时点血清中S100A8表达的比较

重复方差分析结果显示，不同通气方式S100A8表达组间差异有统计学意义（F=310.76，P＜0.001），其中在T0时点两组比较差异无统计学意义（P＞0.05），T1、T2、T3时点单肺通气组患者血清中S100A8的表达高于双肺通气组（P＜0.05）；在不同通气方式下，S100A8的表达随时间变化趋势不同（F=24.85，P=0.025），单肺通气波动较大；组间与时间点存在交互作用（F=18.85，P=0.001），见表 4。

表3 两组患者术后情况的比较

表4 两组患者不同时点血清中S100A8表达比较

3 讨论

机械通气是治疗重症患者的有效方法，也是导致肺损伤加重的重要因素［5］。单肺通气作为一种非生理性机械通气方式，无论肺功能正常还是异常患者均易引起VILI。缺血再灌注损伤、缺氧性肺损伤、机械牵张性损伤是导致VILI的主要原因。双肺通气一定时间内可将萎陷的肺泡开放，不仅能有效促进塌陷肺泡复张，提高患者的肺顺应性，也有利于防止肺泡过度膨胀［6］，相对于单肺通气在VILI中具有优势。动物研究显示，单肺通气3 h后兔氧合指数低于300 mmHg，且与双肺通气组相比，单肺通气组兔肺组织损伤严重，肺泡结构消失，肺泡腔出血、炎性渗出明显，肺间隔增厚，提示行单肺通气组兔可能发生了急性肺损伤，且单肺通气可能起不良作用［7］。本课题组前期研究发现，单肺通气下行开胸肺癌根治术患者血流动力学指标与双肺通气患者差异无统计学意义，但是单肺通气后可造成轻微的缺血缺氧性损伤［8］。本研究观察单肺通气和双肺通气组患者术中和术后有关指标，发现各项指标差异均无统计学意义，其中单肺通气组肺炎、肺不张、死亡发生例数较双肺通气组高，但可能由于纳入研究病例数较少，并未观察到统计学上的差异。氧合指数是反映呼吸功能的重要指标，当氧合指数低于300 mmHg即可诊断为急性肺损伤。本研究中单肺通气组氧合指数较双肺通气组低，且低于300 mmHg，患者术后住院时间亦明显延长，提示可能出现急性肺损伤，与上述文献报道的结论一致。单肺通气多次肺萎陷和反复肺复张导致肺毛细血管内皮细胞损伤［9］，可能造成缺血或低氧血症，使肺部并发症发生率增加，延长术后住院时间。目前尽管对机械通气所致的VILI的研究不断进展，但其死亡率依然居高不下，因此寻找敏感、特异的诊断VILI生物学指标对及时治疗VILI和改善患者预后意义重大。

S100A8蛋白的主要功能是参与炎症反应和免疫调节，与多种炎症病理过程密切相关，例如肺损伤、血栓、气道上皮炎症和缺血性脑损伤等［10］，且通过Toll样受体4依赖性的ACE激活可促进急性肺损伤［11］。VILI是机械通气所导致的急性肺部炎症，而S100A8蛋白的主要功能是参与炎症反应，为探讨S100A8蛋白是否与VILI发生有关，本研究在单肺通气和双肺通气组患者手术结束时、术后24 h、术后48 h分别检测其S100A8表达情况，结果发现与手术前比较，两组患者S100A8表达均升高，经重复方差分析，不同通气方式S100A8表达组间存在差异，单肺通气组S100A8表达高于双肺通气组，S100A8表达随时间的变化趋势亦不同，组间与时间点存在交互作用，即两组中S100A8升高幅度不同，其中单肺通气组较双肺通气组上升幅度大，提示单肺通气较双肺通气更容易导致VALI可能与S100A8表达升高有关。机械牵张作用导致肺泡上皮受损伤，从而使炎症因子活化，TNF-a、IL-6、IL-8等炎症因子大量释放，可能是引起单肺通气S100A8表达增高的原因，但其具体作用机制尚不明确。目前研究认为VILI的发生与MAPK和NF-κB两条信号通路密切相关［12-14］。而S100A8属于急性期反应炎性蛋白，参与多种急性和慢性炎症过程，亦与MAPK和NF-κB关系密切［15-16］，S100A8蛋白是否通过激活NF-κB和MAPK通路而参与VILI的发生有待今后进一步研究。