靶控输注异丙酚在心脏瓣膜置换术中对炎症反应中性粒细¸¸¸

靶控输注异丙酚在心脏瓣膜置换术中对炎症反应中性粒细¸¸¸ 靶控输注异丙酚在心脏瓣膜置换术中对炎症 反应中性粒细胞的抗氧化作用 贾鹤龄 冷玉芳 兰州大学第一医院麻醉科 730000 【摘要】 目的 探讨体外血循环下心脏瓣膜置换术靶控输注异丙酚后对患者外周血白介素-8(IL-8)、血清丙二醛(MDA)的浓度及超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化 方法 择期行心脏瓣膜置换术患者60例(ASA?,?级)随机分为异丙酚组(P组)和对照组(C组)， -1每组30例。P组在麻醉诱导后靶控输注初始血药浓度为2.5µg?ml的异丙酚，根据病人麻醉深度调整异丙酚血浆靶浓度，最大可达 -13.4µg?ml，同时复合枸橼酸芬太尼、维库溴铵维持麻醉。C组术中间断静注咪唑安定、枸橼酸芬太尼、维库溴铵维持麻醉。分别于麻醉诱导后(T1)、主动脉阻断后30min(T2)、主动脉开放时(T3)、CPB停机后30min(T4)、90min(T5)抽取患者中心静脉血，用酶联免疫吸附法(ELISA)测定血清IL-8的浓度变化。用硫代巴比妥酸比色法测定MDA的浓度;用黄嘌呤氧化酶法测定SOD的活性。结果 :IL-8、MDA:两组在CPB后均显著升高(P,0.05、P,0.01)，且C组明显高于P组(P,0.01);SOD:两组在CPB后均显著升高(P,0.05、P,0.01)，且C组明显低于P组(P,0.01)。中性粒细胞数:两组在CPB后均显著升高(P,0.01)，且C组明显高于P组(P,0.01)。 结论 异丙酚可通过抑制中性粒细胞IL-8、MDA的释放，促进SOD的释放而减少炎性介质的合成，从而拮抗过度的全身炎症反应，对机体发挥保护 作用。 【关键词】药物投与系统;二异丙酚;心肺转流术;IL-8;MDA;SOD 心脏瓣膜置换术所致的术后患者全身炎症反应(systemic inflammatory response，SIR)是心脏外科工作中常见的临床问题。因手术创伤大，体外循环(Cardiopulmonary bypass, CPB)又是一种非生理性的循环方式，故由此诱发的全身炎症反应综合症(systemic inflammatory response syndrom，SIRS)是导致全身各组织器官损伤的重要原因。近年来研究明，在急性炎症中，氧自由基可促使中性粒细胞又称多核白细胞(PMN)凋亡减少，这就使PMN被持续激活，从而使SIR加剧。异丙酚(Propofol)具有麻醉、抗氧化、清除氧自由基和抑制中性粒细胞(PMN)的功能及致炎细胞因子的释放等作用。本试验将异丙酚用于CPB下行心脏瓣膜置换术的患者，通过观察白介素-8(IL-8)、血清丙二醛(MDA)的浓度及超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化，探讨异丙酚在心脏瓣膜置换术中对PMN抗氧化作用的影响及其对机体保护作用，为心脏外科麻醉合理用药及改善患者SIR，降低手术后的并发症提供理论依据。 材料与方法 60例ASA?或?级、拟在体外循环(CPB)下行瓣膜置换术的风湿性心脏瓣膜病成年患者，术前未见合并冠心病、糖尿病、肝肾功能不全、呼吸系统疾病或感染性疾病，未使用糖皮质激素，排除瓣膜病再 次行瓣膜置换术者和主动脉阻断时间<40min及CPB时间<60 min的患者，随机分为异丙酚组(P组)和对照组(C组)，各30例。P组异丙 -1酚(批号:BX809,AstraZeneca公司，瑞典)以2.5 µg?ml血浆靶浓度持续靶控输注，两组患者均予咪达唑仑、芬太尼、维库溴铵维持麻醉。分别于麻醉诱导后即刻(T1)、CPB停机后30 min(T2)采集上腔静脉血2ml，离心(3500r/min)5min后采集血清，置于-20?深低温冰箱保存，待成批后将保存好的血清于测定前室温复融，按上的步骤用酶联免疫吸附法(ELISA)测定IL-8;用硫代巴比妥酸比色法测定MDA的浓度;用黄嘌呤氧化酶法测定SOD的活性。应用SF3000全自动血液仪(Sysmex公司，日本)测定PMN相对数。 采用SPSS 10.0统计软件，计量资料以均数?差(?s)表示，组内比较采用配对t检验，组间比较采用成组t检验，计数资料比较采用X2检验，P,0.05为差异有统计学意义。 结果 1. 中性粒细胞计数 经统计学处理，CPB前两组患者中性粒细胞数差异无统计学意义(P> 0.05);CPB后两组患者中性粒细胞数均有所升高(P< 0.01)，且对照组中性粒细胞数明显高于异丙酚组(P< 0.01)，见表1 表1 两组患者CPB前后中性粒细胞数计数的变化(%. n=20，?s) Table-1 Comparison of neutrophil count in two group at different time 组别 CPB前 CPB后 **C组 61.16?10.00 93.71?5.39 ** ??P组 59.48?8.72 71.78?6.13 ***???与CPB前组内比较 P,0.05; P,0.01. 与对照组(C组)相比较P,0.05; P,0.01. 2. IL-8 两组病人血清IL-8含量，在T1、T2时间点差别无显著性意义(P>0.05),在T3,T5时间点两组差异有显著性(P<0.05)。组内比较，两组T3,T5时间点与T1比较差异具有显著性(P<0.05)，CPB后明显升高，T5点血清IL-8含量达峰值。组间比较，对照组T3,T5时间点明显高于异丙酚组，差异具有显著性(P<0.05)。见表2。 表2 不同时间两组患者血清IL-8浓度的变化(ng/ml. n=20，?s) Table-2 Serum IL-8 in two group at different time 组别 T1 T2 T3 T4 T5 *****C组 2.04?3.27 2.05?3.32 8.24?3.63 19.04?5.89 92.21?4.12 *?**?**?P组 2.07?6.24 2.05?4.91 5.99?4.71 16.57?7.21 78.20?7.91 ***?与同组T1比较， P,0.01; 与C组比较，P,0.05. P,0.05; 3. MDA 两组病人血清MDA含量，在T1时间点差别无显著性意义(P>0.05),在T2,T5各时间点血清MDA含量均显著升高(P<0.05)。组内比较，两组T2,T5时间点与T1比较差异具有显著性(P<0.05)，CPB后明显升高，T4时间点血清MDA含量达峰值。组间比较，对照组T2,T5时间点明显高于异丙酚组，差异具有显著性(P<0.05)，见表3。 表3 不同时间两组患者血清MDA浓度的变化(nmol/ml. n=20，?s) Table-2 Serum MDA in two group at different time 组别 T1 T2 T3 T4 T5 *****C组 3.43?0.72 5.91?1.18 8.51?0.81 9.43?1.65 7.43?1.64 ?*?**?*?P组 3.32?0.87 5.28?1.18 6.47?0.87 7.44?1.68 5.83?0.76 ***?与同组T1比较， P,0.05; P,0.01; 与C组比较，P,0.05. 4. SOD 两组病人血清SOD含量，在T1时间点差别无显著性意义(P>0.05),在T2,T5时间点两组差异有显著性(P<0.05)。组内比较，两组T2,T5各时间点与T1比较SOD含量均显著升高(P<0.05)，CPB后明显升 高，T3点血清SOD含量达峰值。组间比较，对照组T2,T5时间点明显低于异丙酚组，差异具有显著性(P<0.05),见表4。 表4 不同时间两组患者血清SOD浓度的变化(fmol/ml. n=20，?s) Table-4 Serum SOD in two group at different time 组别 T1 T2 T3 T4 T5 ********C组 98.72?18.34 108.97?21.76 157.58?19.53 149.71?20.41 128.53?22.07 **??**??**??**??P组 99.03?18.51 178.69?21.67 257.86?19.47 202.29?23.57 146.72?21.93 **???*与同组T1比较， P,0.05; P,0.01; 与C组比较，P,0.05; P,0.01. 讨论 正常情况下机体产生少量的自由基，由于机体有“抗氧化防御系统”，不至对机体造成大的危害。正常情况下机体产生少量的自由基，由于机体有“抗氧化防御系统”，不致对机体造成大的危害。而心脏瓣膜置换术围手术期麻醉、手术创伤和CPB等都会引起细胞和体液的各种级联反应，从而导致SIR。由于CPB过程中与CPB管道非生理性 [1]人工界面的接触、血液稀释、低血压、低温和机械破坏等多种因素都会导致补体系统、凝血/纤溶系统和激肽系统的激活，继而包括单核/巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞和内皮细胞等细胞防御系统也 [2]被激活。这些被激活的系统释放出包括细胞因子，脂类代谢物，蛋 [3]白酶类，氧自由基，粘附分子以及补体等炎症介质。这种炎症反应起初是作为一种机体的防御机制，但过多的激活会导致组织损伤和器官功能的障碍。 IL-8是一种多源性的致炎细胞因子，由IL-1、TNF-α、内毒素、脂多糖和内皮细胞合成和分泌，是一系列在损伤反应中对免疫、血液、代谢有重要影响的内源性物质。中性粒细胞在CPB中的过度增殖，IL-8是典型的炎症介质，其主要靶细胞就是中性粒细胞，它是中性 [4]粒细胞的主要趋化因子，具有有力的化学吸引力，可使中性粒细胞与内皮细胞粘附所必需的中性粒细胞粘附分子CD11b/CD18的表达上调，并刺激中性粒细胞脱颗粒释放蛋白溶解酶和产生有害的氧自由基[5]，导致内皮细胞和周围组织损伤，同时自由基的增加又可直接诱导 [6]IL-8的转录和复制，加速IL-8的合成和释放，而自由基的增加又可加重炎症反应和促进IL-8等细胞因子释放，形成恶性循环和连锁 [7]放大效应。 MDA是氧自由基攻击生物膜中的不饱和脂肪酸形成的脂质过氧化物，测定其血浆水平可反映机体内脂质过氧化程度，间接反映出细胞受氧自由基损伤的程度。而SOD能清除氧自由基，保护细胞免受损伤，SOD活性的高低可间接反映机体清除自由基的能力。两者结合分析有助于判断脂质过氧化及炎性损伤的程度。本实验结果显示，两组CPB时MDA水平明显比CPB前升高(P<0.01) (见表3),且血浆MDA水平在T4时间点明显升高。SOD在CPB期间明显升高(P<0.05) (见表4)，于T3时间点达峰值。 从上述IL-8与MDA的关系来看，异丙酚通过灭活和清除自由基，抑制MDA的形成，有效抑制IL-8等致炎细胞因子的合成和释放，从而阻断了IL-8与炎症反应和自由基之间的恶性循环及连锁反应，起到减轻组织损伤的作用。本实验结果显示两组IL-8的水平从CPB开始时就开始增加，并随CPB时间的延长不断升高，但异丙酚组明显低于对照组 (见表2) ，差异具有显著性(P<0.05)。 从两组CPB前后中性粒细胞计数的变化结果(见表1)可以看出， CPB后两组病人血液循环中游离的中性粒细胞数明显较CPB前增加，差异具有显著性(P<0.05)。由于低温、缺氧等因素的影响，细胞内ATP生成减少和细胞内钙超载，使血管内皮细胞释放粘附分子等炎症 [8]介质，引起中性粒细胞和内皮细胞的相互作用，消耗大量的氧，产生大量氧自由基而发生“呼吸爆发”，同时经过粘附分子家族中的选择素、粘合素及免疫球蛋白超家族的作用，又增强了中性粒细胞与血管内皮细胞的粘附，使内皮细胞发生活化/损伤。此外，粘附的中性粒细胞可被致炎细胞因子如IL-8等进一步激活，使中性粒细胞与内皮细胞的粘附力减弱，随后中性粒细胞伸出伪足探测内皮细胞间连接阻力较弱的部位并穿过该部位，接近血管外空间，从而导致中性粒细 [9]胞在组织器官内的滞留和聚集。 中性粒细胞可通过释放细胞内颗粒蛋白酶、毒性氧自由基和花生四烯酸代谢产物等导致组织损伤的产物来破坏内皮细胞和内皮下基 [10]质导致组织损伤。中性粒细胞释放的弹性蛋白酶和金属蛋白酶、组织蛋白酶G、溶菌酶和髓过氧化物酶等可“消化”内皮下组织。同时，TNF-α、IL-1和IFN-γ可改变蛋白溶解酶和内皮细胞产生的抗蛋白溶解酶的平衡，促使基底膜蛋白的降解，致使中性粒细胞能够顺利穿过内皮细胞基底膜，中性粒细胞释放的弹性蛋白酶也可使血管内皮细 [11]胞间的联结崩解，细胞溶解坏死，造成血管基底膜的损伤，进一步导致毛细血管通透性增加，组织损伤。另外由于心肺等器官的缺血-再灌注，再灌注的组织重新获得氧供应，激活的中性粒细胞耗氧量显著增加，产生大量氧自由基,攻击细胞膜磷脂和不饱和脂肪酸，引起 脂质过氧化反应并生成脂质过氧化物，导致膜结构的破坏和通透性的 [12]增加。 [13]Murphy等用电子旋转共振(ESR)的方法证实人血浆中加入异丙酚能显著增加血浆的抗氧化能力，其中维生素E(VitE)是重要的内源 [14]性OFR清除剂，在体内能起到OFR捕获的作用。Green等发现了异丙酚的活性成分，其化学结构类似已知的OFR清除剂丁羟基甲苯和VitE，具有与自由基清除剂α-生育酚和丁羟基甲苯相似的酚羟基结构，在自由基反应体系中，酚结构均可通过羟基上氧原子转移成为低反应性的苯氧基团，生成2，6-二异丙基氧基团，使自由基灭活和清除。又由于异丙酚具有良好的脂溶性，可进入脂膜和胞内疏水区，代替内源性α-生育酚抑制脂质过氧化反应，有效阻断MDA的积聚。国 [15]内学者张诗海等的研究也表明临床剂量的异丙酚能够有效地清除自由基，显著降低CPB中自由基的活性，具有麻醉和减轻CPB中自由基损害的双重功效。本实验结果显示，异丙酚组MDA水平明显比对照组明显降低(P<0.05) (见表3),而异丙酚组SOD水平明显高于对照组 (P<0.01) (见表4)，说明应用异丙酚可以提高SOD活性，降低血清MDA的浓度，提示异丙酚具有减轻自由基对组织的损伤作用。 综上，心脏瓣膜置换术围手术期间使用异丙酚不仅可以起到满意的麻醉镇静作用，还可通过影响中性粒细胞的效应作用、促/抗炎细胞因子水平、氧自由基等炎性反应的多个环节起到抑制炎症反应，减轻组织损伤的作用。对由于手术过程中感染或非感染因素导致的机体过度失控的全身炎症反应的发生有一定的预防作用。故在心脏外科手 术麻醉中应用异丙酚具有重要的临床意义。 参考文献 1. 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