體外循環(huán)中搏動(dòng)灌注和非搏動(dòng)灌注對(duì)細(xì)胞因子影響的比較

王少?gòu)?qiáng)，魏松洋，馬志強(qiáng)，鄭慶杰，祁延博

體外循環(huán)（CPB）是心內(nèi)直視手術(shù)中重要和必須的輔助手段，可引起全身炎癥反應(yīng)和代償性抗炎反應(yīng)[1]。傳統(tǒng)CPB一般采用非搏動(dòng)灌注（NPP）方式，搏動(dòng)灌注（PP）可以模擬機(jī)體的自然血流，更符合生理，其對(duì)全身炎癥反應(yīng)和代償性抗炎反應(yīng)的影響尚需進(jìn)一步探討。2008-09～2010-05筆者對(duì)比觀察了PP和NPP對(duì)術(shù)后細(xì)胞因子的影響?，F(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 擇期需在CPB下行心臟手術(shù)的患者 60例，男 36例，女 24例；年齡 36～74歲；體重49～82 kg；其中冠心病23例，瓣膜病37例；合并糖尿病12例，高血壓28例；無(wú)凝血功能紊亂，無(wú)肝、腎、肺功能不全，左室射血分?jǐn)?shù)≥35%，急性心肌梗塞史不短于3個(gè)月，無(wú)心臟手術(shù)及慢性炎癥史。采用隨機(jī)分為PP組和NPP組，每組30例。

1.2 麻醉與CPB方法 患者均采用氣管插管和靜吸復(fù)合麻醉。兩組均使用Sarns9000型體外循環(huán)機(jī)和一次性膜肺。PP組在體外循環(huán)機(jī)后串聯(lián)雙搏動(dòng)式心肺輔助裝置（韓國(guó) NEWHEARTBIO公司），它主要由2個(gè)儲(chǔ)血囊和血液驅(qū)動(dòng)裝置組成。每個(gè)血囊的出入口均有一個(gè)單向瓣，使血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)。血液的驅(qū)動(dòng)依靠擠壓桿擠壓血囊，形成單向搏動(dòng)血流。血流搏動(dòng)上升的時(shí)間由擠壓血囊的速度所決定，流量通過(guò)改變擠壓頻率和擠壓幅度來(lái)調(diào)節(jié)。兩組均采用淺低溫CPB，鼻咽溫度維持在31～33℃，主動(dòng)脈阻斷期間兩組分別采用搏動(dòng)灌注和非搏動(dòng)灌注模式，流量控制在 2.3～2.8 L/min·m2，PP組開(kāi)放升主動(dòng)脈后立即恢復(fù)非搏動(dòng)灌注。PP組起始參數(shù)設(shè)置為：基礎(chǔ)流量30%，搏動(dòng)周期開(kāi)始點(diǎn)30%，結(jié)束點(diǎn)70%，射血時(shí)間占泵動(dòng)周期的40%，搏動(dòng)頻率70～75次/min，調(diào)節(jié)參數(shù)直至橈動(dòng)脈壓力波形出現(xiàn)雙峰波或明顯的單峰搏動(dòng)波形，脈壓差>30 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）[2]。

1.3 標(biāo)本的采集與指標(biāo)測(cè)定 分別于術(shù)前（T1）；CPB 期間 0.5（T2）、1 h（T3）；CPB 后 2（T4）、4（T5）、8（T6）、24 h（T7）抽取橈動(dòng)脈血 6 ml，肝素抗凝，其中2ml用常規(guī)法測(cè)定紅細(xì)胞壓積（Hct），剩余4 ml全血以3000 r/min離心，取上層血清，置入－20℃冰箱中保存。應(yīng)用酶聯(lián)免疫法 （試劑盒由美國(guó)ID公司生產(chǎn)）測(cè)定腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素（IL）-8和IL-10濃度。由于CPB使用的血液稀釋對(duì)TNF-α、IL-8、IL-10血清濃度有影響，用以下公式校正：校正值=測(cè)定值×術(shù)前Hct/測(cè)定時(shí)Hct。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS11.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料數(shù)據(jù)以±s表示，組間比較采用兩樣本t檢驗(yàn)，如果方差不齊則采用近似t檢驗(yàn)和秩和檢驗(yàn)；組內(nèi)比較采用重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)的方差分析。

2 結(jié) 果

2.1 臨床指標(biāo) 兩組患者在年齡、性別、身高、體重、心功能（EF、FS）、伴隨疾?。ǜ哐獕骸⑻悄虿。⑹中g(shù)類(lèi)型、主動(dòng)脈插管口徑、體外循環(huán)時(shí)間和主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、機(jī)械通氣時(shí)間、術(shù)后ICU時(shí)間均無(wú)顯著性差異（P>0.05），見(jiàn)表1。兩組患者均無(wú)嚴(yán)重圍術(shù)期并發(fā)癥，痊愈出院。

2.2 細(xì)胞因子水平 與T1比較，兩組TNF-α、IL-8、IL-10 血清濃度在 T2～T7均升高（P<0.01）。與 NPP組比較，PP組TNF-α血清濃度在 T2～T6降低 （P<0.05）； IL-8 血清濃度在 T3～T6降低 （P<0.05）； IL-10 血清濃度在 T3～T6升高（P<0.05）。 見(jiàn)表2。

3 討 論

CPB是心臟直視手術(shù)必須的輔助手段，大量研究表明CPB引起的全身炎癥反應(yīng)和代償性抗炎反應(yīng)是導(dǎo)致術(shù)后并發(fā)癥的主要誘因之一[3]。PP能否成為解決上述問(wèn)題的有效途徑之一，引起了臨床醫(yī)師的重視。筆者選擇需在CPB下行心臟手術(shù)的患者為研究對(duì)象，麻醉、手術(shù)和術(shù)后監(jiān)護(hù)由同一組醫(yī)護(hù)人員完成。由于執(zhí)行了嚴(yán)格的患者選擇標(biāo)準(zhǔn)和研究方案，兩組患者的術(shù)前、術(shù)中情況具有很高的一致性。兩組圍術(shù)期處理的主要區(qū)別在于CPB過(guò)程中的灌注模式。筆者根據(jù)以往的研究結(jié)果采用橈動(dòng)脈有創(chuàng)監(jiān)測(cè)波形出現(xiàn)雙峰波或明顯的單峰搏動(dòng)波形及脈壓差>30 mmHg作為搏動(dòng)灌注有效的指標(biāo)來(lái)實(shí)施搏動(dòng)灌注管理[2]。

表1 兩組患者臨床指標(biāo)（n=30，±s）

表1 兩組患者臨床指標(biāo)（n=30，±s）

觀察指標(biāo) PP組 NPP組 P值年齡（歲） 59.10±9.10 60.80±8.24 0.6676性別（m/f） 18/12 17/13 0.5186身高（cm） 166.43±8.60 168.23±7.41 0.0707體重（kg） 65.36±9.67 63.21±8.49 0.6829 EF（%） 52.35±7.48 54.35±8.59 0.0574 FS（%） 32.43±4.71 33.65±5.41 0.1106伴高血壓（例） 16 13 0.3272伴糖尿病（例） 6 6 1.0000瓣膜手術(shù)/CABG（例） 19/11 18/12 0.7491主動(dòng)脈插管內(nèi)徑（mm） 22.80±0.87 23.10±0.72 0.2817體外循環(huán)時(shí)間（min） 91.10±23.42 88.67±22.24 0.8299主動(dòng)脈阻斷時(shí)間（min） 48.83±16.34 52.68±18.43 0.4197機(jī)械通氣時(shí)間（h） 16.20±8.78 15.47±4.56 0.7071術(shù)后 ICU 時(shí)間（d） 4.30±1.20 4.20±1.45 0.6322

表2 兩組圍手術(shù)期血清TNF-α、IL-8、IL-10 濃度（n=30，g/ml，±s）

表2 兩組圍手術(shù)期血清TNF-α、IL-8、IL-10 濃度（n=30，g/ml，±s）

與 T1比較，▲P<0.05，△P<0.01；與 PP 組比較，*P<0.05，#P<0.01

組別 TNF-α IL-8 IL-10 PP組T1 12.40±3.25 8.12±2.58 62.62±23.81 T2 29.78±5.30△ 18.21±4.81△ 197.71±42.01△T3 52.38±10.48△ 22.25±5.68△ 210.06±56.39△T4 47.73±8.51△ 35.47±7.29△ 228.46±70.70△T5 36.47±6.69△ 45.24±9.95△ 363.39±91.60△T6 33.41±6.23△ 31.10±6.14△ 358.24±61.03△T7 23.71±4.66△ 21.97±4.51△ 338.39±69.84△NPP組T1 11.97±2.54 7.22±1.78 58.34±20.97 T2 37.81±6.60△# 16.59±3.51△ 192.78±53.95△T3 64.60±11.81△* 30.30±6.14△# 162.24±51.84△*T4 72.98±14.59△# 50.3±11.79△# 181.42±66.92△*T5 52.29±9.05△# 65.31±13.15△# 267.25±62.35△#T6 42.85±7.52△# 44.87±9.16△# 287.67±70.60△*T7 26.52±5.65△ 25.36±6.27△ 299.01±63.10△

細(xì)胞因子在機(jī)體免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn) TNF-α、IL-8、IL-10主要由CPB的刺激而釋放，在CPB導(dǎo)致的全身炎癥反應(yīng)和代償性抗炎反應(yīng)中起著重要的作用[4，5]。

TNF-α是CPB所致全身炎癥反應(yīng)的主要致炎細(xì)胞因子，可以通過(guò)測(cè)量TNF-α的水平間接監(jiān)測(cè)炎癥反應(yīng)的程度[6，7]。IL-8被認(rèn)為是組織損傷嚴(yán)重程度的標(biāo)志物[6，7]。本文結(jié)果顯示CPB后2～4 h是致炎細(xì)胞因子釋放較為顯著的階段，此時(shí)機(jī)體的炎癥反應(yīng)占主導(dǎo)地位。與NPP組比較，PP組TNF-α血清濃度在 T2～T6降低（P<0.05）；IL-8 血清濃度在 T3～T6降低（P<0.05），這與 Sezai等[8]研究結(jié)果基本一致。表明PP能有效地抑制TNF-α、IL-8的釋放，降低全身炎癥反應(yīng)。其機(jī)制可能為PP能提高灌注壓力，延長(zhǎng)毛細(xì)血管前動(dòng)脈開(kāi)放時(shí)間，有利于改善微循環(huán)，增加機(jī)體組織臟器血供，改善其缺血、缺氧，導(dǎo)致血清 TNF-α、IL-8 濃度下降[9，10]。

IL-10被認(rèn)為是一種理想的抗炎細(xì)胞因子，對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)控有非常重要的作用[4，5]。CPB導(dǎo)致機(jī)體組織臟器缺血、缺氧時(shí)，IL-10產(chǎn)生也隨之增多，具有抑制炎癥反應(yīng)的作用[11]。本文結(jié)果顯示，NPP組IL-10血清濃度在圍術(shù)期呈 “雙峰”變化，這與Kudlová等[5]的研究趨勢(shì)基本一致。在CPB后8～24 h，IL-10濃度則持續(xù)上升，證明了在此期間代償性抗炎反應(yīng)占主導(dǎo)地位，將增加機(jī)體對(duì)感染的易感性[11]。PP組IL-10血清濃度的變化呈“單峰”變化，于CPB后4 h達(dá)到峰值。與NPP組比較，PP組IL-10血清濃度在 T3～T6升高（P<0.05）。本文結(jié)果提示，PP能在CPB后早期有效的促使IL-10的釋放，對(duì)抗炎癥反應(yīng)，并能維持全身炎癥反應(yīng)和代償性抗炎反應(yīng)的平衡，減輕組織器官損傷。

綜上述可見(jiàn)，PP能有效地抑制TNF-α、IL-8的釋放，并使IL-10的釋放明顯上調(diào)，可在一定程度上降低全身炎癥反應(yīng)，減輕組織臟器損傷，有利于術(shù)后患者的恢復(fù)。

[1]Bone RC.Sir Isaac Newton,sepsis,SIRS,and CARS[J].Crit Care Med,1996,24（7）:1125-1128.

[2]郭 震，李 欣，徐凌峰.有創(chuàng)血壓波形監(jiān)測(cè)下體外循環(huán)搏動(dòng)灌注效果初步評(píng)價(jià)[J]. 中華外科雜志，2009，47（23）：1801-1804.

[3]Halter J,Steinberg J,Fink G,et al.Evidence of systemic cytokine release in patients undergoing cardiopulmonary bypass[J].J Extra Corpor Technol,2005,37（3）:272-277.

[4]Gasz B,Lenard L,Racz B,et al.Effect of cardiopulmonary bypass on cytokine network and myocardial cytokine production[J].Clin Cardiol,2006,29（7）:311-315.

[5]Kudlová M,Kolácková M,Kunes P,et al.Cardiac surgery operations and their influence on serum level of antiinflammatory cytokine interleukin-10[J].Cas Lek Cesk,2007,146（1）:48-55.

[6]Wen S,Wang J,Zhang C.Dynamic change of tumor necrosis factor and endothelin during perioperative period in patients undergoing coronary artery bypass grafting[J].Zhonghua Yi Xue Za Zhi,2001,81（23）:1450-1452.

[7]Kawamura T,Wakusawa R,Okada K,et al.Elevation of cytokines during open heart surgery with cardiopulmonary bypass:participation of interleukin 8 and 6 in reperfusion injury[J].Can J Anaesth,1993,40（11）:1016-1021.

[8]Sezai A,Shiono M,Nakata K,et al.Effects of pulsatile CPB on interleukin-8 and endothelin-1 levels[J].Artif Organs,2005,29（9）:708-713.

[9]Undar A,Rosenberg G,Myers JL.Impact of pulsatile flow on microcirculation[J].ASAIO J,2004,50（6）:624-625.

[10]Neuhof C,Wendling J,Dapper F,et al.Endotoxemia and cytokine generation in cardiac surgery in relation to flow mode and duration of cardiopulmonary bypass[J].Shock,2001,16（1）:39-43.

[11]Allen ML,Hoschtitzky JA,Peters MJ,et al.Interleukin-10 and its role in clinical immunoparalysis following pediatric cardiac surgery[J].Crit Care Med,2006,34（10）:2658-2665.