体外循环期间低温肺灌注对肺的保护作用

1、    体外循环期间低温肺灌注对肺的保护作用        【摘要】目的研究体外循环(CPB)期间低温保护液肺动脉灌注对肺脏的保护作用。方法将12条杂种犬随机分为2组。主动脉阻断后，对照组右肺动脉灌注4乳酸林格液，实验组灌注4肺保护液。结果CPB结束后实验组气道压、肺血管阻力(PVR)、右房白细胞/右肺静脉白细胞及丙二醛(MDA)低于对照组；两组右肺静脉血氧分压均较左肺高；组织学观察实验组右肺组织结构基本正常。结论CPB期间肺动脉灌注低温肺保护液可以明显减轻CPB对肺脏造成的

2、损伤。【关键词】体外循环肺动脉灌注肺损伤 Effects of pulmonary artery perfusion using hypothermic solution on lung function during cardiopulmonary bypass WANG Qiang, LIU Yinglong, ZHU Xiaodong, et al. Fuwai Heart Hospital, Beijing 100037【Abstract】 Objective To study the effect of pulmonary perfusion with hypothermic pro

3、tective solution on lung function during cardiopulmonary bypass (CPB). Method Twelve adult mongrel dogs were randomly divided into two groups. During CPB, the right pulmonary artery was perfused with 4 lactated Ringer's solution in control group and with 4 protective solution in experimental gro

4、up. After aortic crossclamp was released and animals were weaned from CPB, the plasma malondialdehyde (MDA), white blood cells and lung function were measured, and lung biopsies were also obtained. Result The air-way pressure, pulmonary vascular resistance (PVR), white blood cell ratio (right atrium

5、/right pulmonary venous) and MDA were lower in the experimental group than in control group during the post-CPB. At the 30,60 min after CPB, the partial oxygen pressure of right pulmonary venous was significantly higher than that of left pulmonary venous in both groups. Histologic examination reveal

6、ed that the left lungs of both groups had marked intraalveolar hemorrhage and interstitial edema. The right lung in control group had less patholgical changes as compared with the left lung and those in the experimental group which had normal architecture. Conclusion Pulmonary artery perfusion with

7、hypothermic protective solution can obviously reduce lung injury following CPB.【Key words】 Cardiopulmonary bypass Pulmonary artery perfusion Lung injury我们试用改良的低温离体肺保护液，在体外循环(CPB)时进行肺动脉灌注，以探讨低温和药物对肺脏的保护作用，现将结果报道如下。材料和方法一、实验方法和肺保护液的成分将体重1520kg的杂种犬12条随机分为对照组和实验组，每组6条。苯巴比妥钠30mg/kg体重静脉注射，气管插管，容量控制式机械辅助呼吸

8、，氧浓度为100%，吸入潮气量12ml/kg体重。胸骨正中切口，肝素2.5mg/kg体重抗凝，常规建立体外循环。在鼻温降至28时阻断升主动脉，使用改良Thomas液以10ml/kg体重进行心肌常规灌注，同时实验组经右肺动脉灌注4肺保护液，对照组灌注4乳酸林格氏液，两组左肺均未灌注。肺保护液首次灌注15ml/kg体重，灌注压40cm H2O，每隔30分钟以首量的1/2重复灌注，灌注液通过左房回收和滤器滤出。心脏阻断90分钟，开放升主动脉。当鼻温达到36，心跳有力，平均动脉压在8kPa以上时，撤离体外循环机并维持循环稳定，90分钟后取左、右肺组织做病理检查。实验组肺动脉灌注液参考Hachida等1

9、研究的UCLA离体肺保存液配方，加入前列腺素E1(PGE1，吉林省药物研究所)600g/L，山莨菪碱(654-2，杭州民生药厂)100mg/L, L-精氨酸(L-Arg, Gibco公司)5g/L，还原型谷胱甘肽(Serva公司)400mg/L。pH：7.4，渗透压380mOsm。二、检测指标和监测方法1.在体外循环前及停CPB后5、30、60、90分钟测量如下指标：肺动脉压(PAP)、肺毛楔压(PAWP)和心输出量(CO)，根据公式，肺血管阻力PVR=(PAP-PAWP)/CO×79.92(达因*秒*厘米-5)计算PVR；通过呼吸机监测气道压了解肺顺应性的变化；左、右肺静脉取血标本

10、进行血气分析。2.监测犬气道压以了解肺顺应性的变化，记录CPB前及停CPB后5、30、60、90分钟的气道压力。3.在建立CPB前和开放升主动脉后5、30、60、90分留取右房和右肺静脉血标本，测量白细胞计数(计算右房/右肺静脉比值)和丙二醛(MDA)浓度。使用日本Cell-DYN1400分析仪计量白细胞，MDA测定采用改良硫代巴比妥法，药盒由暨南大学医学院病理生理教研室提供。由于血液稀释，MDA依据血球压积HCT较正，公式为MDA较正值=HCT基础值/HCT测量值×MDA测量值。三、统计学处理所得数据经SPSS统计软件对两组进行t检验比较分析，结果用<".image

11、sessays513483475298287 (851 bytes)" src="/med/cano/201003/20100322152808747" 13 15>±S<".imagesessays513483475298287 (851 bytes)" src="/med/cano/201003/20100322152808747" 13 15>表示，P0.05时认为差异有显著意义。结果1、两组气道压和肺血管阻力在CPB前后的变化见1和2。     1两

12、组气道压在CPB前后的变化注：时间0、1、2、3、4、5分别代表CPB前、建立CPB后5分钟、开放主动脉后5、30、60、90分钟    2、停CPB后30、60分钟两组右肺静脉血氧分压均较左肺静脉高，组间右肺静脉血氧分压比较实验组分别为67kPa±4.1kPa和69kPa±7.0kPa,高于对照组的43kPa±8.8kPa和52kPa±11.4kPa，以停CPB后30分钟时差别显著。     3、白细胞比值结果见表1。表1两组白细胞比值(右房右肺静脉)在CPB前后的比较(&

13、lt;".imagesessays513483475298287 (851 bytes)" src="/med/cano/201003/20100322152808747" 13 15>±S<".imagesessays513483475298287 (851 bytes)" src="/med/cano/201003/20100322152808747" 13 15>)时项对照组(n=6)实验组(n=6)P值基础值1.1±0.121.5±0.190.472开放主动脉

14、后5分钟1.5±0.211.0±0.170.043*30分钟1.4±0.221.0±0.120.17060分钟1.3±0.161.1±0.110.40590分钟1.1±0.071.1±0.110.853     注：*?为差异有显著意义 4、MDA在体外循环开始后立刻升高，主动脉开放后实验组低于对照组，结果见表2。表2两组MDA在CPB前后的比较(mmol/L,<".imagesessays513483475298287 (851 bytes)" s

15、rc="/med/cano/201003/20100322152808747" 13 15>±S<".imagesessays513483475298287 (851 bytes)" src="/med/cano/201003/20100322152808747" 13 15>)时间对照组(n=6)实验组(n=6)P值基础值14.0±1.3715.3±1.100.472开放主动脉后5分钟25.8±1.3320.3±1.730.031*30分钟23.6±3.0

16、217.8±2.520.17760分钟23.2±2.9121.4±2.200.63390分钟27.4±3.6918.4±1.490.048*     注：*为差异有显著意义 5、光镜观察两组左肺均可见小支气管及肺小血管周围套袖状出血，散在肺泡内出血及水肿，灶性肺泡不张。对照组右肺少数血管周围间隙增宽，轻度套袖状出血，实验组右肺未见明显异常。透射电镜见两组左肺肺泡、型细胞线粒体空泡变性，嵴变短或消失，对照组右肺可见两型细胞线粒体轻度肿胀，实验组右肺细胞未见异常。讨论1、CPB对肺脏的损伤体外循环开始后，右心

17、血液大部由腔静脉引流入人工心肺机，肺动脉血供减少，不能对肺进一步降温以减少组织耗氧量，肺组织仍然处于“高”代谢状态；支气管动脉是腔静脉阻断后为肺脏供血的唯一途径，但由于其分布不均匀，加之血流的无波动性和微栓塞，进一步造成低温血液灌注不充分，降温不彻底。处于“高温”状态的肺组织由于其代谢旺盛容易发生缺血性损害，特别是CPB时血液与体外管道接触激活白细胞，通过其表面的粘附分子CD11/CD18以及白细胞结构重组的原因导致的变形力下降，在开放腔静脉恢复肺动脉供血后，释放氧自由基、溶酶体酶及其它炎性介质，发生更为严重的再灌注损伤。2、低温对肺脏的保护作用肺动脉内灌注低温保护液，可以通过肺脏微循环使降温

18、均匀、彻底，此外，还可能通过机械作用将贴壁的白细胞冲走，从而达到保护目的。本实验对照组采用了低温乳酸林格液进行右肺单侧灌注，停CPB后不同时间点右肺静脉血氧分压均明显较左侧高，组织学检查亦发现右侧肺组织病变明显较左侧轻微，进一步证实了低温对肺脏确实具有保护作用。3、抗炎药物对肺脏的保护作用我们在保留UCLA液中对缺血期间肺泡型细胞具有保护作用的葡萄糖-钾-胰岛素和合适的离子浓度的基础上，加入多种抗炎药物，以期减轻缺血期间和再灌注后的炎症反应，其中有还原型谷胱甘肽以清除氧自由基，一氧化氮前体L-精氨酸以保护内皮细胞2，654-2用以稳定细胞膜，抑制白细胞与内皮细胞的粘附，提高白细胞变形力3，从而减轻白细胞在肺内聚集。近年，PGE1开始应用于肺高压的术前术后治疗，PGE1可直接扩张小动脉血管平滑肌，抑制白细胞激活和在肺内聚集4。此外Ueno5研究发现PGE1还有稳定溶酶体膜、改善红细胞变形力和抑制血小板聚集的作用。本实验结果显示，应用含有上述药物的保护液进行单肺灌注，氧分压实验组优于对照组，实验组的气道压、肺血管阻力、白细胞比值及脂质过氧化物浓度也均低于对照组，光镜及透射电镜见保护侧肺脏较未保护侧肺脏病理改变轻微，说明保护液可通过抑制炎症反应的某些环节，减轻了CPB对肺脏造成的损伤。本课题为国家自然科学基金资助项目(No.39