肺缺血预处理在深低温停循环中肺保护的实验

肺缺血预处理在深低温停循环中肺保护的实验

[10-01-2914:32:00]

作者：董莉亚

编辑：studa20【摘要】

目的评估肺缺血预处理(ischemicpreconditioning,IP)在深低温停循环（deephypothermiccirculatoryarrest，DHCA）心外科手术中对肺功能的保护作用。方法幼猪在体DHCA实验模型，分常温再灌注组（基线组）、无肺IP的DHCA组（对照组）和有肺IP的DHCA组（IP组），测体外循环(extracorporealcirculation,ECC)前、结束即刻和结束后1h肺静态顺应性和肺血管阻力值；以左房血和肺动脉血中相关炎性介质浓度和白细胞黏附分子受体表达值的比值（LA/PA），反应肺区释放量和激活量；ECC结束即刻取肺组织行光、电镜观察。结果三组ECC后，肺静态顺应性均显著降低，肺血管阻力均显著增加，IP组较对照组有显著差异，显示了明显的肺保护作用。三组ECC后，肿瘤坏死因子(TNF)-α、白介素(IL)-10的LA/PA比值均显著增加，而IL-8比值仅在对照组和IP组明显增加；TNF-α比值IP组较其他两组无显著差异；IL-8、IL-10比值，IP组较对照组均显著降低；中性粒细胞CD18表达比值，仅在对照组ECC后1h相对于ECC前显著降低；单核细胞CD18表达比值，对照组较基线组显著降低。光镜和电镜下的肺损伤程度IP组较对照组明显减轻。结论本研究示DHCA加剧ECC肺区炎性反应，证实了肺IP可以减轻DHCA情况下缺血再灌注引起的炎性反应性肺损伤，从而保护肺功能。【关键词】

体外循环深低温停循环肺缺血预处理缺血再灌注损伤

Abstract:OBJECTIVE

Toevaluatetheprotectiveeffectofusing

lungischemicpreconditioning（IP）priortocardiacsurgerywithdeephypothermiccirculatoryarrest（DHCA）extracorporealcirculation(ECC).METHODS

UsingananimalmodelofDHCAECC，pigletsweredividedrandomlyintothreegroups：normothermicECCreperfusiongroup（baselinegroup）,DHCAgroupwithoutlungIP（controlgroup）andDHCAgroupwithlungIP（IPgroup）.LungstaticcomplianceandpulmonaryvascularresistanceweremeasuredatthebeginningandendofECCandonehourlater.Bloodwassimultaneouslydrawnfromtheleftatrium（LA）andthepulmonaryartery（PA），thelevelofTNF-α、IL-8andIL-10weredetermined，aswellastheadhesionmoleculesCD18onleukocytes.Asameasureofthepulmonaryrelease，ratiosofLA/PAlevelswerecalculated.ApieceoflungtissuewastakenattheendofECCtoevaluatemorphologybylightandelectronmicroscopy.RESULTS

AfterECClungstaticcompliancewassignificantlydecreasedwhereaspulmonaryvascularresistancewassignificantlyincreased，IPgroupshowedthesignificantprotectiveeffect.AfterECCLA/PAratiosforTNF-α,IL-10weresignificantlyincreasedineachgroups，whereastheratiosforIL-8weresignificantlyincreasedonlyincontrolandIPgroups,LA/PAratiosforTNF-αhadnosignificantdifferencebetweenIPgroupandtheothertwogroups；LA/PAratiosforIL-8inIPgroupweresignificantlydecreasedcomparedwithcontrolgroup,LA/PAratiosforIL-10bothincontrolgroupandIPgroupweresignificantlyincreasedcomparedwithbaselinegroup，LA/PAratiosforIL-10inIPgroupweresignificantlydecreasedcomparedwithcontrolgroup.LA/PAratiosofCD18

onneutrophilsonlyincontrolgroupat1hpost-ECCweresignificantlydecreasedcomparedwithpre-ECC,LA/PAratiosofCD18

onmonocytesincontrolgroupweresignificantlydecreasedcomparedwithbaselinegroup.HistologicfindingsshowedlesslunginjuryinIPgroupsthanincontrolgroups.CONCLUSION

OurstudyindicatsthatDHCAaggravatedlunginflammatoryresponseduringECC，lungIPhadaprotectiveeffectinlungischemiareperfusioninjuryduringDHCA.

Keywords：

Extracorporealcirculation;Deephypothermiccirculatoryarrest;Lungischemicpreconditioning;Ischemiareperfusioninjury

缺血预处理(ischemicpreconditioning,IP)对脏器的缺血再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）损伤的保护作用已在骨骼肌、肝脏、肺、肾脏、肠和脑等器官功能保护中得到不同程度证实。我们试图通过动物实验将肺IP应用在体外循环(extracorporealcirculation,ECC)深低温停循环（deephypothermiccirculatoryarrest，DHCA）过程肺I/R前，以证实其对肺功能的保护作用。

1

资料与方法

1.1

材料和分组

实验种小猪18头，雌雄不拘，年龄3～4周，体重7～10kg。全组采用FCR-1型一次性贮血滤血器、微栓过滤器、NMY－3500型膜式氧合器和Sarns7400滚压式ECC机。实验过程中使用Servo900呼吸机辅助呼吸。放免法试剂盒由北方生物试剂所提供，采用SN-695A型智能放免γ测量仪。流式细胞分析试剂盒由BDBiosciencespharmingen公司提供，采用美国BeckmanCoulter公司EpicsXL型号的流式细胞仪，流式细胞分析采用SystemⅡ软件。

实验动物随机分三组：常温ECC再灌注组（基线组，n=6）、无肺IP的DHCA组（对照组，n=6）和有肺IP的DHCA组（IP组，n=6）。

1.2

模型的建立

阿托品20μg/kg，氯胺酮15mg/kg肌注，硫喷妥钠25mg/kg和琥珀胆碱0.5mg/kg耳缘静脉推注麻醉，气管插管，设呼吸机通气模式为控制性机械通气（CMV），监测直肠温。股动脉置管监测动脉压并备抽血样做血气分析，股静脉建立静脉通道和维持麻醉通路。胸骨正中切开显露心脏，右室流出道和左心耳置测压管连续监测肺动脉（pulmonaryartery，PA）压、左房（leftatrium，LA）压及采血标本。电磁血流仪探头置于肺动脉干上监测心输出量。

肝素化后，常规升主动脉、右心耳插管建立ECC。与常规ECC管道连接不同的是IP组主动脉泵管接“Y”型分流管经另一灌注泵与肺动脉的灌注插管相连。三组ECC开始3min内，均常温（35℃～37℃）ECC流量渐增至100～150ml/（kg·min）后停止机械通气。此后基线组以100～150ml/（kg·min）继续常温ECC，30min后重新开始机械通气，60min后停ECC，继续机械通气60min。对照组以100～150ml/（kg·min）ECC，30min左右降温至肛温18℃～20℃后,阻断主动脉并注入冷晶体心肌保护液（15ml/kg），停止ECC，DHCA开始。60min后恢复ECC并开放主动脉，恢复机械通气，以90～120ml/（kg·min）的流量转流升温大约30min至肛温35℃，继续维持并行循环30min，停ECC。IP组以100～150ml/（kg·min）流量转流5min后，开启灌注泵，将分流管的血液以25ml/（kg·min）的流量注入肺动脉,通过左房置引流管使肺循环血液回流至储血瓶。如此以含氧血肺动脉灌注10min后，停灌注5min，然后再灌注10min。如此肺IP两次后阻断主动脉，开始DHCA，余处理同对照组。

围术期平均体动脉压维持在40～50mmHg之间，每隔30min抽血气，DHCA期间实行α稳态管理，ECC结束后1h内调整呼吸参数维持PaCO235～45mmHg之间，PaO280～150mmHg之间。

1.3

观察指标

ECC前、结束即刻、结束后1h3个时点测吸气停顿压(Ppause)、潮气量(TV),计算肺静态顺应性(Cstat=TV/Ppause)（单位：ml/cmH2O）。同时测平均肺动脉压、左房压、心输出量，计算肺血管阻力指数（(平均肺动脉压力-左房压)×体重/心输出量）（单位：mmHg/（kg·min·ml）。

1.4

标本留取及检测

1.5

统计学方法

数据分析用SPSS11.5,计量数据以均数±标准差(±s)表示。组内各时间点两两比较用Dunnett's检验(ECC前作为控制时间点)。组间差异用单因素ANOVA方差分析并用LSD's方法进行组间两两比较。P<0.05为差异有显著。

2

结

果

三组动物在体重、性别比、实验前用药、麻醉用药及体外循环用药方面无统计学差异。各观察指标在体外循环开始前组间差异无显著性（P＞0.05）。

2.1

呼吸功能指标测量

ECC后肺静态顺应性显著降低，肺血管阻力显著增加，三组间有显著性差异（P<0.05）。IP组显示明显的肺功能保护作用。见表1。

2.2

炎性介质水平

①组内对照比较：除IL-8比值在基线组内无显著差异，余各组内对照均差异显著（P<0.05）。②组间对照比较：IL-8比值IP组与对照组相比显著降低（P<0.05）；IL-10比值对照组和IP组与基线组相比显著升高（P<0.05）。见表2。

2.3

白细胞黏附分子受体的表达值

①组内对照比较：CD18在中性粒细胞上的表达值比值，仅在对照组ECC后1h自身对照显著降低（P<0.05）；②组间对照比较：CD18在单核细胞上的表达值比值，仅对照组与基线组比较显著降低（P<0.05）。见表3。

2.3

光镜和电镜结果

实验中肉眼观察到肺水肿程度基线组最轻，对照组最重。

光镜下可见对照组肺组织表现为肺泡壁增厚,肺间质水肿,多形核白细胞（polymorphonuclearleukocyte,PMN）浸润,毛细血管内微血栓形成,肺组织渗出增加（图1）。而IP组肺组织改变明显减轻（图2）。基线组肺组织改变不明显（图3）。

电镜下可见对照组肺泡壁毛细血