七氟烷预处理对心肺转流术后早期肺损伤的影响

七氟烷预处理对心肺转流术后早期肺损伤的影响 七氟烷预处理对心肺转流术后早期肺损伤 的影响 中国临床医学201(1年4月第17卷第2期ChineseJournalofClinicalMedicine,2010.Vo1.17,No.2171 论着 七氟烷预处理对心肺转流术后早期肺损伤的影响 钟毅高鸿欧炜李红. (1.贵阳医学院附属医院麻醉科,贵州贵阳550004;2贵阳医学院组织胚胎学教研室,贵州贵阳550004) 摘要目的:观察七氟烷预处理对心肺转流术(cardiopulmonarybypass,CPB)后早期肺损伤的影响及其机制.方法:择期CBP 下行心脏瓣膜置换术的患者I6例,随机分为对照组(c组)和七氟烷组(S组),每组8例.两组均采用静脉注射芬太尼,咪唑 安定,维库溴铵维持麻醉,s组分别在CPB开始前吸入七氟烷达1.3最小肺泡浓度(MAC)后维持时问大于30min.洗脱15 rain,而c组只吸入纯氧.分别于麻醉诱导后10min(T),上下腔静脉开放30rain(T),180rain(T,)采桡动脉血进行血气分 析并计算肺泡动脉氧分压差(PA—aDO2),氧合指数(OI),呼吸指数(RI),测定血清中的肿瘤坏死因子一a(TNF—a),P一选择素(P— selectin)浓度.关胸前每组取2例患者少量肺组织查缝隙连接蛋白cx43的达及作肺组织病理学检查.结果:与T时点比 较,两组T,时点TNF_a,P—selectin水平均明显升高(P<0.05),C组时点RI值明显增高(P<0.01);与C组比较,S组 T2,T时点TNF,P—selectin升高幅度较c组低(P<().05),T3时点RI值s组低于C组(P<0.05).肺cx43分布与着色两 组差异无统计学意义.两组肺组织病理检查均可见肺泡结构破坏及渗出液,肺泡腔中性粒细胞及红细胞浸润,但C组明显比 S组严重.结论:七氟烷预处理抑制TNF-a,P—selectin的释放,抑制CBP后肺炎性反 应,对CPB后早期肺损伤具有一定的保 护作用. 关键词七氟烷;预处理;肺损伤;心肺转流术 中图分类号R654.1文献标识码A EffectsofSevofluranePreconditioningAgainstCardiopulmonaryBypass— InducedEarlyLungInjury ZHoNGYi1GAOHong1oUWetLIHong21.DepartmentOfAnesthesi0tog,TheAffiliated HospitalofGuiyangMedicalCollege,Guiyang550004,China;2.DepartmentofHistology&Em— bryology,GuiyangMedicalCollege,Ouiyang550004,China AbstractObjective:Toobserveeffectsofsevofluranepreconditioningagainstcardiopulmonarybypass(CPB)一inducedearly lunginjury.Methods:Sixteenpatientsundergoingthecardiacvalvereplacementsurgerywererandomlydividedintocontrol Group(GroupC,n一8)andthesevofluranegroup(GroupS,"一 8).Duringtheoperation,themidazolam,fentanyl,vecuroni— umbromideweremainlineformaintenanceofanesthesia.InGroupSpatientsinhaledsevofluranetilltheend—tidalconcentration to1.3minimumalveolarconcentration(MAC)beforeCPB,maintainednolessthan30rain,thenelutedfor15min.Meanwhile theotherpatientsinGroupConlyinhaledpureoxygen,Thebloodsamplesweretakenfromarteriallinein10minafterinduc— tion(T1),thenthevenacavaopenedupafter30min(T2)and180min(T3).Furthermoretherespiratoryindex(RI,PA_aD02/ PaO2)werecalculatedaccordingtotheblood— gasanalysis.Finallythearteriousbloodsampleswerecollectedfordetermination ofserumtumornecrosisfactor—(TNF,),P— selectinandmalondialdehyde(MDA).Beforetheclosureofthechestabitoftis— suesoflungscomingfromthe2patientsineachgroupweretestinggapjunctionprotein43(Cx4 3)andundergoingapathologi— calstudiesexamination.Results:TheserumlevelsofTNFdandP— seleetinweresignificantlyincreasedatT23intwogroups(P d0.05).R1weresignificantlyhigheratT3inGroupC(P<0.01);ComparewithGroupC,TheTNdandP-selectinlevel wereloweratT2,T3inGroupS(P<0.05);R1weresignificantlyloweratT3inGroupS(P<O.05).Therewerenosignificant differencesindistribution,colorationoflunggapjunctionCx43expressionintwogroup.Microscopicexaminationshowedthat therewereobviouslyedemaformationinalveolarspaces,alveolarstructurewasdestroyedaswell,thenthesevereneutrophil accumulationwerebothobservedinthetwogroups,sodidtheredbooldcellinfiltrationintwogroups,butthechangeswere lesssevereinGroupS.Conclusions:Sevofluraneprec0nditio11ingmayattenuatethelevelsoftheserumTNF_a,P—selectin,they couldreducelunginflammatoryreaction.Thesevofluranepretconditioningaffectsthefunctionalprotectionoflungsagainstthe earlyinjuryoflungswhichisinducedbyCPBaswel1. KeyWordsSevoflurane;Preconditioning;Lungi~ury;Cardiopulmonarybypass 肺是心肺转流术(cardiopulmonarybypass, CPB)期间最易遭受缺血再灌注(I/R)损伤和全身炎 基金项目:贵州省科技厅基金资助项目(编号:E2008-23) 通讯作者高鸿,E—mail:anesth@21cn.com 性反应综合征的脏器之一,肺损伤在CPB术中及 术后极其常见,对肺部并发症的预防及其机制的探 讨仍然是目前研究的热点.挥发性麻醉药抑制炎性 反应的效应及抗I/R损伤的保护性效应已在心, 脑.等器官中得到证实,其在CPB中保护内源性器 172ChineseJournalofClinicalMedicine,2010.Vo1.17,No.2中国临床医学2010年4月 第17卷第2期 官的途径越来越引起人们的重视.有研究表明 七氟烷预先给药可减轻在鼠I/R肺损伤模型及内 毒素肺损伤模型的肺损伤.七氟烷对CPB后肺损 伤和心肌损伤影响的临床研究及保护机制研究相对 非常少.本研究旨在探讨七氟烷对心肺转流术后早 期肺损伤的影响及机制. 1资料与方法 1.1病例选择择期CPB下行心脏瓣膜置换手术 患者16例,男女不限,术前均无心内膜炎,严重肝肾 功能障碍,糖尿病,心绞痛,心肌梗死,高血压病,血 液病及其他疾病史.均为初次接受心脏手术,ASA ?,?级,年龄30~59岁,体质量50~69kg,术前 心功能?,?级.其中二尖瓣置换术(MVR)10 例,主动脉置换术(AVR)3例,二尖瓣主动脉瓣联合 置换术(DVR)2例,三尖瓣成形术1例.随机分为 对照组(C组)和七氟烷组(S组),每组8例.本研 究获得医院伦理委员会的同意,所有患者均签署知 情同意. 1.2麻醉与CPB麻醉前30min肌内注射吗啡 0.1,O.2mg?kg和东莨菪碱0.3mg.进入手术 后建立静脉通道.采用美国GESolar8000M多功 能监护仪进行监护.静脉注射咪达唑仑0.1mg? kg,,芬太尼5,10g?kg及维库溴铵0.1mg? kg诱导后气管插管.连接德国Blease6500麻醉 机按设置的呼吸频率(12次?min)及潮气量(8, 10mL?kg)行机械通气,维持呼气末CO分压 (PETCO:)35,45mmHg.S组分别在CPB开始前 吸入七氟烷(生产批号5422美国雅培制药有限公司 生产)呼出气浓度达1.3最小肺泡浓度(MAC)维持 时间大于30min,洗脱时间15min,而对照组只吸 入纯氧.各组间断静脉注射芬太尼,咪唑安定,维库 溴铵维持麻醉.术中维持平均动脉压(MAP)50, 80mmHg及心率(HR)60,1O0次?min...CPB 前静脉注射芬太尼1()g?kg,咪唑安定 0.05mg?kg..,维库溴铵0.04mg?kg加深麻 醉,CPB时间大于1h,再追加静脉麻醉药(剂量同 前).CPB采用28,32|C中低温,2.2,2.6I?m ?min转流量,维持MAP在5(),8()mmHg,血细 胞压积在18,24,均使用膜式氧合器.手术结 束后回心脏外科监护室,1h内仍按麻醉期间呼吸 参数行间歇性正压通气. 1.3观察指标及标本采集监测记录麻醉诱导后 10min,切皮劈胸骨时,CPB开始后30min,CPB结束 30min,手术结束时的MAP,中心静脉压(CVP),HR, PETCO2,肛温及鼻温.并记录术中转流时间,升主动 脉阻断时间,上下腔静脉的阻断时间,手术时间,心脏 复跳情况及停CPB后至血流动力学稳定时多巴胺, 多巴酚丁胺,硝酸甘油的总用量(mg?kg).分别于 麻醉诱导后10min(T.),上下腔静脉开放30min (T2),上下腔静脉开放180min()采桡动脉血进行 血气分析并计算肺泡动脉氧分压差(PA_aDO2),氧合 指数(OI,Pa/FiO2),呼吸指数(RI,PA-aD02/ selectin浓度.采集 PaO2),;测定血清中的TNF_a,P— 的桡动脉血3,5mI放入普通塑料试管后于静置20 min常温下以3500r?min离心15min,取上清液一 7O?冷冻保存.双抗体夹心酶联免疫吸附法测定P- selectin和TNF-o=.免疫组织化学法检测肺缝隙连接 蛋白c43(试剂盒均购自武汉博士德生物工程有限 公司)及肺组织病理检查.所有测量指标的理论值= 实际测定值×(术前Hb/测定时的Hb),以避免 血液稀释所带来的偏差. 1.4肺缝隙连接蛋白43(Cx43)及肺组织病理切片 在关胸前每组取由于手术操作致胸膜破裂2例患 者少量肺组织(1cm×1cm),肺组织标本立即置于 10的甲醛中固定后脱水,石蜡包埋切片.购武汉 博士德生物工程有限公司兔抗cx43多克隆抗体,标 记长臂生物素(二抗),链酶亲和素一过氧化物酶复合 物(sABc).免疫组织化学法检测肺Cx43.由专人 在高倍镜(×400)(日本Olympus公司生产)下计数每 个视野肺问质C43阳性染色,共计观测1O个视野. 1.5统计学处理计量资料以均数?差(? s)表示.SPSS12.0软件包进行统计处理,采用单 因素方差分析进行患者基本情况及术中监测指标的 比较,采用方差分析进行组内不同时点和同时点不 同组间的比较,两两比较采用最小显着差异法(LSD 法),计数资料用Y检验进行性别构成,手术种类构 成分析,P<0.05为差异有统计学意义. 2结果 2.1基本情况两组患者年龄,体质量,性别及手 术种类构成,术前正性肌力药应用情况,术中转流时 间,上下腔静脉阻断时间,升主动脉阻断时间,手术 时间,肛温及鼻温等资料比较差异均无统计学意义 (P>O.05),术中各时点MAP,HR,PETCO.,静脉 麻醉药总量,血管活性药物总量比较差异均无统计 ,45 学意义(P>0.05).两组芬太尼总量均为40g?kg一,见表1. 2.2TNF—a,Pselectin,PA—aDO2,OI,RI与T1 时点比较,两组T,T时点TNF—a,P—selectin浓度 均升高(P<O.05),C组RI值T-1时点较T.明显增 高(P<0.01).C组oI在T3较T降低(P< 0.05).S组T2,T3时点TNF-a,P-selectin升高幅 度较C组低,差异有统计学意义(P<0.05),T,时点 RI值s组较C组低(P<0.05),两组PA—aDO2,OI 值差异均无统计学意义(P>O.05),表明S组的肺 中国临床医学2010年4月第17卷第2期 ChineseJournalofClinicalMedicine,2010.Vo1.17,No.2173 功能状况较C组好,见表2. 2.3肺C43及肺组织病理切片两组肺C43分 布与染色均无统计学差异.两组肺组织病理切片检 查均可见肺泡结构破坏及渗出液,肺泡腔PMNs及 红细胞浸润,但C组明显比S组严重,见图1,图2. 表1两组患者基本情况比较 注:组内比较:jT1比较,P<O.05;与T!比较,P<O.05;组问比较:与C组比 较,P<O.05 , ; :'—- .?0? , j 静 , :一, _ { C组 霞一《: ?; ?#* , . 一— ?-‰ ; 垂 《 ??'# # "? , S组 图l肺CX43免疫组化结果(SABC,×400).肺CX43阳性染色呈棕黄色,位于肺微血 管内皮细胞上 C组s组 图2两组患者肺组织病理变化情况(HE染色,×400).C组部分肺泡结构破坏,肺泡 间隔明显增宽,并可见PMNs和红细胞浸润 S组可见肺泡结构破坏,肺泡间隔增宽水肿,见较少量PMNs浸润,未见红细胞浸润 174ChineseJournalofClinicalMedicine,2010.Vo1.17,No.2中国临床医学2010年4月 第17卷第2期 3讨论 七氟烷是目前临床应用较为广泛的挥发性麻醉 药.有研究发现挥发性麻醉药(如异氟烷,地氟烷 等)能摸拟缺血预处理产生心肌保护作用,这种作用 被称为麻醉药物预处理_4. CPB相关性肺损伤主要牵涉到全身炎性反应 综合征和肺I/R损伤两个病理生理过程.本研究 中在人肺组织病理切片光镜下观察到肺泡结构破 坏,肺泡间隔明显增宽,并可见PMNs和红细胞浸 润,说明心肺转流术后肺脏发生了急性损伤.TNF— a被认为是全身炎性反应的始动因子,由单核巨噬 细胞分泌.血浆TNF—a浓度升高较快是导致CPB 损伤的一个关键因素.七氟烷能明显抑制人体外周 血液细胞释放TNF—a而减轻肺脏的炎性反应,进而 降低肺泡毛细血管膜的通透性.Liu等报道缺血 前吸入1MAC异氟烷和七氟烷明显抑制离体鼠肺 灌注液中乳酸脱氢酶活性和TNF—a的升高,而异氟 烷与七氟烷两组间其相关指标无明显差异,表明挥 发性麻醉药可能通过抑制TNFa释放而起到对抗 I/R介导的肺损伤作用.P—selectin是细胞黏附分 子中选择素家族成员,血清P—selectin可以间接反 映内皮细胞的激活程度,并与CPB肺损伤及炎性反 应密切相关,它的血浆浓度在CPB结束时增加.在 活体外研究资料显示异氟烷能抑制细胞黏附分子的 表达ll6],临床研究也证实七氟烷预处理能减低心脏 瓣膜置换术患者TNF—d,IL一1,IL一8,细胞间黏附分 子一1水平而抑制CPB后炎性反应l7. 本研究结果也显示两组P-selectin,TNF_d均较 CPB前明显增高,S组,Tj时点的P-selectin,TNF- a增高明显低于C组.两组R1值较CPB前明显增 高,RI值越大呼吸功能越差,提示两组肺换气功能较 CPB前差.S组L时点RI值显着低于C组,提示 CPB后S组肺功能较C组好.七氟烷通过抑制P—se— lectin,TNF.a的释放而减轻心脏瓣膜置换术患者炎 性反应,对肺功能有一定的改善作用. 缝隙连接是存在于相邻细胞间的膜通道结构,内 皮细胞的Cx43的表达持续性降低,导致内皮细胞连 接间隙持续性开放,在客观上为多种炎症细胞的浸润 及血浆蛋白等的渗出提供了条件,炎症细胞浸润持续 存在引发细胞因子网络系统表达上调,最终导致肺损 伤.炎性反应及I/R损伤使溶酶体,蛋白酶释放增 多,它们参与Cx43的降解;TN卜a等细胞因子使c 43基因的激动子活性减低.肺C43位于肺微血管 内皮的胞浆上和胞膜上,其表达较心肌细胞少,阳性 染色分布较少,本研究观察到在光学显微镜下两组肺 Cx43的分布与着色无明显差异.缝隙连接是否参与 CPB后肺损伤的机制仍需进一步探讨. 在研究中发现,人肺组织病理学切片光镜下观 察的结果显示s组病理改变较c组轻.动物实验 发现七氟烷对兔I/R肺损伤引起的超微结构改变 有一定改善作用.挥发性麻醉药可能通过抑制 PMNs聚集并减少其与内皮细胞的黏附;激活线粒 体上K对细胞因子所致的内皮及血管平滑肌细 胞损伤有及时和延迟保护作用;增量调节诱生型一 氧化氮合酶(iNOS)的活性使内源性一氧化氮增 加;影响细胞因子释放和黏附分子表达嘲等机制在 一 定程度上减轻肺组织损伤. 综上所述,七氟烷预处理通过抑制TNF-a,P-se—lectin释放对CPB后心脏瓣膜置换术患者肺炎性反 应有一定程度的抑制作用,对肺功能有一定的改善作 用,对CPB后早期肺损伤具有一定的保护作用. 参考文献 1SieversH,FreandK,EleftheriadisS,eta1.Lungprotection duringtotalcardiopulmonarybypassbyisolatedlungperfusion: resultsofanovelperfusionstrategy[J].AnnThorac.2003,76 (2):516—521. 2Malagon1,HogenbirkK,vanPeltJ,eta1.Effectofthreedif— ferentanaestheticagentsonthepostoperativeproductionofear— diactropninTinpaediatriccardiacsurgery[J].BrJAnaesth, 2005,94(6):805809. 3XiongI,ZhengY,WuM,eta1.Preconditioningwithisoflu— raneproducesdose—dependentneuroprotectionviaactivationof adenosinetriphosphate—regulatedpotassiumchannelsafterfocal cerebralischemiainrats[J].AnesthAnalg,2003,96(i):233— 237. 4朱彪,薛张纲,蒋豪,等.地氟醚预处理对体外循环术后早 期循环黏附分子和脂质过氧化影响[J].中国临床医学,2005, 12(4):648—650. 5LiuR.IshibeY.UedaM.eta1.Isoflurane—sevofluraneadminis— trationbeforeischemiaattenuatesischemia—.reperfusion—.induced injuryinisolatedratlungs[J].Anesthesiology,2000,92(3): 833—840. 6deRossiLW,HornNA,BuhreW.eta1.Theettectofisoflu— raneonneutrophilselectinandbeta(2)一integrinactivationin vitro[J].AnesthAnalg,2002,95(3):583—587. 7张秀来,王屹,周海燕,等.七氟烷预处理对心肺转流术患者炎 症反应的影响[J].中华麻醉学杂志,2007,27(5):427—430. 8ChiariPC,BienengraeberMW,WeihrauchD,eta1.Roleofen- dothelialnitricoxidesynthaseasatriggerandmediatorof isoflurane—induceddelayedprec0nditi0ninginrabbitmyocardium r_『_.Anesthesiology,2005,103(1):74—83.