L-精氨酸对犬体外循环时血流动力学的影响

1、L-精氨酸对犬体外循环时血流动力学的影响高振宇1 芶大明2 蔡庆勇3 杨新华1遵义医学院附属医院 外科实验室，贵州 遵义 563003 2 .遵义医学院麻醉学系，贵州 遵义 563003 3 .遵义医学院附属医院胸心外科，贵州 遵义 563003）摘 要 目的 探讨体外循环（CPB）中加入L精氨酸（L-Arg）对血流动力学的影响。方法 成年健康杂种犬12只，随机分为对照组(C组)和L-精氨酸组（L组），每组6只。两组动物均模拟临床开胸、建立体外循环。L组于转流前静脉注入L-Arg100mg.kg-1后，再持续静滴L-Arg10mg.kg-1.min-1至体外循环结束，余同C组。两组分别于转流前

2、、并行循环5min、阻断15min、45min、开放15min、30min取静脉血测一氧化氮（NO）代谢产物（NO2-、NO3-）、血管性假性血友病因子（vWF），同时测平均动脉压（MAP）、体循环阻力（SVR），并在CPB结束后记录所用液体量。结果 转机5分钟后的各时间段，L组的NO2-、NO3-浓度明显高于C组，而血浆vWF水平明显低于C组；开放后L组SVR显著低于C组，而MAP比C组稳定；术中L组所用晶体、胶体量低于C组。结论 CPB可致血流动力学紊乱，血管通透性增高、血浆大量外渗。L-精氨酸可有效维持血流动力学稳定，降低血管通透性、减少血浆渗出。关键词 L-精氨酸；血流动力学；体外循环

3、Hemodynamic Changes in dogs with CPB after being used L-arginine GAO Zhen-yu; GOU Da-ming; CAI Qing-yong；YANG Xing-huaAbstracts Objective: To explore the effects of L-Arg whether it is conducive to maintain hemodynamic stability in dogs during cardiopulmonary bypss (CPB). Methods: Twelve adult healt

4、hy mongrel dogs were randomly divided into control group(CG) and L-arginine group(LG), six animals in each group. Two groups of animals are designed to simulate the clinical thoracotomy as to establish CPB. L-Arg 100mg.kg-1 were administered through intravenously injection before CPB in LG and conti

5、nuously infusion to the end of CPB according 10mg.kg-1.min-1.CG was treated as LG except the administration of L-Arg.Venous blood samples were taken respectively at the pre-bypass, 5min after parallel-bypass, 15min, 45min after aortic cross-clamping, and 15min, 30min after release of aortic cross-cl

6、amp for determination of the plasma levels of metabolites of nitric oxide(NO2-、NO3-) and von Willebrand Factor(vWF). Measure the mean arterial pressure(MAP) and systemic circulation resistance(SVR) at the same times, the liquid dosage used was recorded after CPB. Results: NO2- and NO3- levels reduce

7、d significantly after CPB in both groups but were significantly higher in LG than those in CG(P0.01)，vWF levels was significantly lower in LG. SVR was significantly lower in LG than in CG after release of aortic cross-clamp; and MAP was more stable in LG than in CG meanwhile. The dosages used crysta

8、ls, colloidal liquid in LG were below than in CG. Conclusion: Hemodynamic disorders, vascular permeability heighten and a large number of plasma exudation can be induced by CPB, and L-Arg can effectively maintain hemodynamic stability, reduce vascular permeability and plasma exudation.Key words L-Ar

9、g; hemodynamics; cardiopulmonary bypss体外循环（CPB）可引起血浆内毒素、过敏毒素C3a、C5a水平增高及其它炎症介质释放，直接作用于毛细血管壁，使血管通透性增加；中性粒细胞、血小板激活与血管内皮细胞粘附并释放胞浆内颗粒，导致血管壁损伤，血浆漏出，组织间隙水肿1。血管壁损伤后，血管舒张性物质产生减少，而收缩性物质产生增加2，体循环阻力（SVR）升高，血流动力学难以维持稳定。这些可能是CPB后急性呼吸窘迫综合症（ARDS）、多器官系统功能衰竭（MOSF）等发生的原因。一氧化氮（NO）由L-精氨酸（L-Arg）在内皮细胞一氧化氮合酶（NOS）催化下生成，它具有

10、强大的抗炎作用，可抑制多种炎性介质的产生，抑制血小板的活化及聚集3，抑制白细胞活化与粘附4，扩张血管。因此，增加NO底物L-Arg可能有利于减轻组织炎症、水肿及毛细血管渗出，从而使血流动力学更加稳定。本实验旨在观察L-Arg能否稳定CPB中的血流动力学，减少CPB后的并发症。材料与方法1.1实验动物及方法：健康成年杂种犬12只，体重1015kg, 雌雄不拘，随机分为两组：C组（对照组），L组（L-精氨酸组），每组6只。C组：麻醉后经股动脉、静脉插管测平均动脉压（MAP）、中心静脉压（CVP），右颈内静脉入5F四腔的SwanGanz漂浮导管，连接西门子sirectcr-960型心脏监护仪测血流动

11、力学参数。模拟临床开胸，肝素化后建立体外循环（肝素剂量为3mg.kg-1），体外循环机为Sarns5000型，氧合器为科威97型一次性鼓泡式氧合器。预充液为羟乙基淀粉、乳酸林格液各500ml，以60-80ml.kg-1.min-1流量转机。血温维持2830C，转机中维持储血器内液体量300400ml.CPB开始5min后阻断升主动脉，主动脉根部灌注K+浓度为20mmol/L 的40C St.Thomas停搏液10ml.kg-1。阻断45min后开放主动脉，开放后继续转机30min。L组：转流前静脉内注入L-Arg100mg.kg-1后，再持续静滴L-Arg10mg.kg-1.min-1至CPB

12、结束，余同C组。1.2测定指标、方法：（1）NO2-、NO3-及vWF测定：两组分别于转流前、并行循环5min、阻断15min、45min、开放15min、30min取静脉血，离心后取血浆置于-200C冰箱保存，备测NO代谢产物NO2-、NO3-及血管性假性血友病因子（vWF）。血浆NO2-、NO3-浓度用一氧化氮酶法测定（晶美生物工程公司提供），vWF浓度用酶联免疫吸附双抗体夹心法测定（上海西塘生物科技有限公司），所得数据用Taylor公式校正。（2）血流动力学指标测定：两组分别于转机前，开放15min、30min测MAP、CVP、心输出量（CO），按公式计算SVR=（MAP-CVP）/CO

13、80dyne.s-1.cm-5。（3）液体量计算：维持氧合器内300400ml液体量，如低于300ml，则按2：1的比例加入乳酸林格液和羟乙基淀粉。静脉滴注生理盐水速度约50滴/分钟。停机后计算所用晶体及胶体量，再除以体重，得出每公斤体重所用液体量。1.3统计分析：采用SPSS13.0统计软件进行分析，所有数据均以s表示。组间比较采用两独立样本均数t检验，组内比较采用配对t检验。以P0.05表示差异有统计学意义。2 结果2.1 血浆NO2-、NO3-含量（见表1） 两组CPB前无明显差别，CPB后各时间点两组动物血浆NO2-、NO3-含量明显低于CPB前（P0.01）。C组在并循5min后各时

14、点NO2-、NO3-浓度基本不变，保持较低水平，而L组则继续升高。组间比较并循5min后各时点L组均明显高于C组，差异有统计学意义（P0.01）。表1 两组动物CPB前后血浆NO2-、NO3-浓度变化（mmol/L, s）CPB前并循5min阻断15 min阻断45 min开放15 min开放30 minC组L组14.93.616.06.14.41.8*7.81.8*3.91.7*7.71.8*4.31.9*8.51.9*4.01.5*8.81.9*4.11.5*8.51.8*注：与CPB前比较，*P0.05 *P0.01； 组间比较，P0.05 P0.012.2 血浆vWF含量（见表2） 两

15、组CPB前无明显差别，并循5min后C组血浆vWF含量迅速增高，与CPB前比较有显著差异（P0.01）。L组CPB后各时点vWF水平也有增高，但均低于C组，组间比较差异有统计学意义（P0.05）。表2 两组动物CPB前后血浆vWF含量变化（%, s）CPB前并循5min阻断15 min阻断45 min开放15 min开放30 minC组L组16.03.115.33.233.56.4*23.35.3*31.46.0*18.12.731.46.2*21.04.0*35.14.3*24.25.5*32.88.0*20.95.3注：与CPB前比较，*P0.05 *P0.01； 组间比较，P0.05 P

16、0.012.3 MAP结果（见表3）：C组转机后一直维持较高水平（100mmHg左右），而开放15、30min时，MAP较低，与CPB前比较差异有统计学意义（P0.01）。L组在开放15、30min时，与对照组比较MAP较高，差异有统计学意义（P0.05）。表3 两组动物MAP变化（mmHg, s）CPB前并循5min阻断15 min阻断45 min开放15 min开放30 minC组L组10625102319524608*11231588*10117556*339*657*418*695*注：与CPB前比较，*P0.05 *P0.01 ； 组间比较， P0.05 P0.012.4 SVR结果

17、（见表4）：C组在并循5min后各时间段均升高，与CPB前比较差异有统计学意义（P0.05）；而L组SVR转机后降低，开放15 min时升高，开放30 min时基本恢复正常，各时点与CPB前比较无统计学差异，。并循5 min至开放30 minL组SVR均低于C组，同时间点组内比较差异有统计学意义（P0.01）。表4 两组动物SVR变化（dyne.s-1.cm-5，s）CPB前并循5min阻断15 min阻断45 min开放15 min开放30 minC组L组698093762027298864588*551742110423928*53274219417594 *50413868849776*

18、656263781096905934558注：与CPB前比较，*P0.05 *P0.01 组间比较，P0.05 P0.012.5 所用液体量结果（见表5）：L组所用晶体量及胶体量均低于C组，差异有统计学意义（P0.05）。表5 两组动物所用液体量（ml/，s）晶体液胶体液C组L组108227895412386注：与C组比较，P0.05 3 讨论 体外循环期间，体外循环管道与血液的接触及血流动力学急剧改变可引起严重的全身炎症反应综合征。迅速、大量激活的过敏毒素及炎症因子，如TNF、IL-1/IL-8等可导致毛细血管漏5。中性粒细胞由补体、炎症介质激活后与内皮细胞紧密结合，并释放多种物质损伤血管壁

19、4：弹性蛋白酶的释放可损伤细胞及基质的重要成分如弹性蛋白等6；碱性磷酸酶、组织胺释放及白三烯B4的生成可使内皮细胞通透性增高；粒细胞发挥杀伤功能时产生大量自由基攻击细胞膜，导致毛细血管壁破坏，血浆大量渗出。血小板激活后释放颗粒及致密颗粒内容物（ADP、血栓素、纤维蛋白原、凝血酶原、5-HT等），这些物质作用于毛细血管壁，引起血管壁通透性增高，血浆渗出，器官组织间隙水肿。内皮细胞被激活、损伤后，促进血小板、白细胞等聚集，导致局部内皮肿胀、血栓形成及局部缺氧，从而破坏血管内皮的完整性，如此往复可引起血流动力学紊乱及器官功能障碍，形成机体炎症反应的恶性循环。NO是血管内皮细胞以L-精氨酸（L-Arg

20、）为底物合成的一个具有多种生理功能的小分子气体物质。研究发现缺血-再灌注损伤可导致内皮细胞合成和释放NO减少7。L-Arg为NO的前体，体外循环中增加L-Arg可使NO生成增加；L-Arg还可刺激血管内皮细胞的NO合酶(NOS)而增加NO 的合成和释放8。由于NO半衰期极短，常以其氧化产物NO2-、NO3-代表血浆NO浓度。本实验发现CPB后两组动物的NO生成均减少，但L组较C组增加明显，说明CPB中使用L-Arg可促进NO的生成。vWF储存于内皮细胞中的Wiebel-Palade小体内，在内皮细胞被激活后释放出来，因此血浆中vWF浓度变化能较好地反映内皮细胞激活的程度。本实验观察到CPB可引

21、起内皮细胞释放vWF增加，而L组vWF浓度明显低于C组，表明增加的NO可产生明显的抑制内皮细胞激活作用。其机制是：NO能抑制IL-1、IL-6等多种炎症介质的产生，减少炎症介质对毛细血管壁的损伤9； NO可增加细胞内环鸟苷酸浓度，直接抑制中性粒细胞10和血小板11活化、粘附及脱颗粒作用，减少炎性细胞对血管内皮细胞的破坏作用；NO还可通过清除氧自由基减少其对毛细血管壁的破坏作用，并有直接对抗氧自由基的作用12 。CPB可使内皮细胞激活损伤而发生功能障碍1，血管舒张物质前列环素（PGI2）、NO产生减少，而血管收缩物质血栓素（TXA2）、内皮素（ET）生成增加，破坏了PGI2/TXA2、NO/ET

22、之间的平衡。本实验中C组SVR较CPB前显著增高，主动脉开放后MAP难以维持满意水平；而L组SVR明显低于C组，MAP却较为稳定。本实验还观察到，L组动物所用液体量小于C组，C组氧和器内必须经常加入液体才能维持300ml不变，因此最后累计所加液体量较多。然而，所加液体越多，血浆胶体渗透压越难维持，渗出越严重，恶性循环发生。研究表明，在CPB中加入L-Arg，补充了NO的前体，NO生成增加，增加的NO可明显减轻内皮细胞损伤，减少血浆渗出。NO可保持内皮依赖性血管舒张，并可减少ET-1生成，有利于ET-1/NO的平衡2，使SVR减小、MAP维持稳定，增加了组织灌注。综上所述， CPB中加入L-Ar

23、g,使机体产生NO增加,可抑制毛细血管内皮细胞激活，减轻血管壁损伤，减少血浆渗出。NO还可保护内皮细胞舒张功能，扩张血管，减少CPB引起的SVR升高，使灌注压维持相对稳定，从而有利于维持稳定的脏器血液供应，减少CPB后并发症的发生。参考文献Boyle EM Jr,Pohlman TH,Johnson MC,et al.Endothelial cell injury incardiovascular surgery:the systemic inflammatory response. Ann Thorac Surg, 1997,63:277-284.Hiramatsu T，Imai Y，Tak

24、anashi Y et al.Time course of endothelin-l and nitrateanion levels after cardiopulmonary bypass incongenital Heart defects Ann Thorac Surg:1997,63:648-52.Suzuk Y,Malekan R,Hanson CW et al.Platelet anesthesia with nitric oxide with or without eptifibatide during cardiopulmonary bypass in baboonas.J T

25、horac Cardiovasc Surg,1999,117:987-934. Chello M,Mastroroberto p,Marchese AR et al.Nitric oxide inhibitsneutrophil adhesion during experimental extracorporea circulation. Anesthesiology, 1998, 89:443-85. 武忠，石应康，体外循环后炎性反应与细胞因子.国外医学/麻醉学与复苏分册，1998，19（3）：165-1686. Gohra H,Fujimura Y,Ito Het al. Grnnlocyte elastase release and pulmonary hemo