内容
作者：刘建东，王刚，陈婷婷，周琪，高长青，李力兵 作者单位：解放军总医院心血管外科，北京100853
【摘要】 目的 研究乌司他丁在体外循环（cardiopulmonreal bypass, CPB）心脏瓣膜置换手术中对炎性细胞因子以及炎症反应的影响。 方法 选择择期体外循环下行瓣膜置换术病人36例，随机分为乌司他丁组（U组）和对照组（C组），每组18例。U组给予乌司他丁1.2×104U/kg，C组予与等容量生理盐水。分别于麻醉诱导前（T1），CPB开始后1h（T2），CPB停止后1h（T3），CPB停止后24h（T4）抽取动脉血，用酶联免疫吸附（ELISA）法测定血浆肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-10（IL-10）浓度。结果 两组病人血浆TNF-α、IL-6和IL-10的浓度，在T2～T4各时点与CPB前比较均明显增加（P 0.05）；T2～T4时点U组血浆TNF-α和IL-6浓度明显低于C组（P 0.01），IL-10浓度明显高于C组（P 0.05）。结论 乌司他丁能抑制CPB过程中促炎细胞因子TNF-α和IL-6的释放，促进抗炎细胞因子IL-10的释放，调节促炎因子和抗炎因子之间的平衡，从而减轻体外循环期间炎症反应。
【关键词】 乌司他丁; 体外循环; 炎症反应; 细胞因子
Effects of Ulinastatin on Inflammatory Response to
Cardiopulmonary Bypass in Cardiac Valve Replacement Surgery
LIU Jian-dong, WANG Gang, CHEN Ting-ting, ZHOU Qi, GAO Chang-qing, LI Li-bing
(Department of Cardiovascular Surgery of General Hospital of PLA, Beijing 100853,China)
Abstract: OBJECTIVE To evalute the effect of ulinastatin on the changes of inflammatory cytokines and inflammatory response resulting from cardiopulmonary bypass(CPB) in cardiac valve replacement surgery.METHODS Thirty-six patients scheduled for elective cardiac valve replacement with CPB were randomly divided into two groups of 18 each: control group(C) and ulinastatin group(U). Group U received ulinastatin 1.2×104 U/kg and group C received same volume of normal saline instead of ulinastatin as control. Blood samples were taken from radial artery for determination of plasma TNF-α, IL-6 and IL-10 concentrations before induction of anesthesia(T1), 1 h after start of CPB (T2), 1 h after (T3) and 24 h(T4) after termination of CPB. All of these was estimated by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA).RESULTS There was no signif icant difference between two groups in plasma TNF-α , IL-6 and IL-10 level at T1. The level of TNF-α, IL-6 and IL-10 was significantly increased at T2-T4 compared with that before CPB(T1) in both groups. However, the plasma concentrations of TNF-αand IL-6 were significantly lower while the level of IL-10 was significantly higher in group U than those in group C at T2-T4.CONCLUSION Ulinastatin could reduce the increased amplitude of plasma levels of TNF-αand IL-6, whereas enhance the increased amplitude of the plasma IL-10 levels that result from CPB in cardiac valve replacement. In other word, Ulinastatin posseses the effect to regulate inflammatory cytokines balance and down-regulate inflammatory response during CPB.
Key words： Cardiopulmonary bypass; Inflammatory response; Cytokines
在心血管手术中，体外循环（cardiopulmonary bypass, CPB）能引起严重的全身炎症反应，加重术前已有的心肺功能损伤，导致术后并发症发生［1］。
因此，探索行之有效的防治措施降低CPB引发的全身炎症反应一直很受关注。本研究将其应用于风湿性心脏病瓣膜置换手术，通过观察围手术期血浆肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，白细胞介素-6(IL-6)，白细胞介素-10(IL-10)的浓度变化规律，探讨乌司他丁干预对体外循环所致全身炎症反应的作用。
1 资料与方法
1.1 病例选择和分组 选择心功能Ⅱ～Ⅲ级，择期在CPB下行心内直视瓣膜置换手术病人36例，其中男性17例，女性19例，年龄31～72岁，单瓣置换28例，双瓣置换8例。排除标准：年龄＞80岁、LVEF＜30%、再次手术、术前一周内使用激素和抗生素、肝肾功能障碍及凝血功能障碍者。随机分为对照组(C组)和乌司他丁组(U组)，每组18例。乌司他丁1.2×104 U/kg(广东天普生化医药股份有限公司)用100 ml生理盐水稀释后，于麻醉诱导后开胸前经颈内静脉缓慢静滴半量，另半量加入预充液中。对照组用等量生理盐水代替。
1.2 麻醉与体外循环方法 所有病人术前常规禁食8h，术前30 min肌肉注射吗啡10 mg，东莨菪硷0.3 mg。入室后即监测ECG、SpO2 及NBP，开放静脉通路，局麻下行桡动脉穿刺置管监测动脉压。麻醉诱导用药为咪哒唑仑0.03～0.05 mg/kg，依托咪酯0.3 mg/kg，舒芬太尼0.6～1 μg/kg，哌库溴铵0.15 mg/kg静脉注射，气管插管后行纯氧机械控制通气, 呼吸频率10～12 次/min，潮气量8～10 ml/kg，维持PetCO2在35～45 mmHg，于右侧颈内静脉平行置入双腔中心静脉导管和六腔Swan-Ganz导管，连接Edwards Vigilance CCO/SvO2 监测系统连续测量血流动力学和氧代谢变化。麻醉维持采用全凭静脉方法，间断静注舒芬太尼，持续泵注异丙酚3～5 mg/(kg·h)维持麻醉，间断追加哌库溴铵维持肌松，术中酌情使用阿托品、多巴胺、去氧肾上腺素等血管活性药物调控心率和血压变化。
体外循环采用进口人工心肺机和膜式氧合器进行心肺转流。预充液主要为乳酸林格氏液、万汶注射液、人血白蛋白、5%NaHCO3及20%甘露醇注射液。转机前静注肝素3 mg/kg，使ACT＞480s，采用4：1高钾含血冷停搏液经主动脉根部顺行间断灌注方法进行心肌保护。中度血液稀释，血液稀释后动脉血pH值维持在7.35～7.45，转流期间灌注流量60～70 ml/（kg·min），平均动脉压维持在60～80 mmHg，鼻咽温度维持在28℃～32℃。心脏复跳腔静脉开放后用3～10 μg/(kg·min)多巴胺辅助循环稳定。
1.3 标本采集与检测 分别于诱导前(T1)，转流1h(T2)，停机1h(T3)，停机24h(T4)四个时点抽取动脉血3ml，枸橼酸钠抗凝，测定红细胞压积(HCT)，立即以3 000r/min离心10 min，取上层血浆，置入-20℃冰箱内保存待测，用酶联免疫吸附（ELISA）法(试剂盒为R＆D Systems公司产品，指标检测由北京尚柏生命科学实验中心完成)测定血浆TNF-α、IL-6及IL-10的浓度。由于CPB期间的血液稀释程度不断在变化中，为排除血液稀释对测定值的影响，所有数据都按下列公式进行矫正，矫正值=实测值×(术前HCT/采样时HCT)。
1.4 统计学处理 所有计量资料均用均数±标准差( ±s )表示。用SPSS13.0统计软件进行统计分析。组内比较采用单因素方差分析，组间比较采用成组t检验。P 0.05表示差异有显著性。
2 结 果
2.1 一般情况 两组患者之间年龄、性别比、体重、手术类型、术中最低鼻咽温度、CPB时间、主动脉阻断时间和手术时间均无统计学差异，见表1。表1 病人临床资料比较
2.2 细胞因子TNF-α, IL-6及IL-10的浓度变化 两组病人组内比较TNF-α、IL-6和IL-10的浓度在T2、T3、T4时点均明显高于T1时点(P 0.05)；其中U组的TNF-α和IL-6的浓度在T4时点明显回落但仍高于手术前水平(P 0. 05)。两组间比较，TNF-α、IL-6和IL-10的浓度在麻醉前无明显差异，但在T2、T3、T4各时点U组TNF-α和IL-6的浓度明显低于C组(P 0. 01)，而IL-10浓度明显高于C组(P 0. 05) ，见表2 。
2.2 其他监测结果 两组病人围术期MAP、HR、CVP、SpO2均保持稳定，无显著性差异。两组病人体外循环后均顺利停机，应用血管活性药物情况无明显差异。所有病人术后均无低心排综合征、心包填塞、严重心律失常等严重并发症。
3 讨 论
CPB期间由于血液与体外循环管道等人工材料的异物表面相互接触，引起了一系列的生物不相容性反应，同时CPB中许多因素如手术创伤、器官缺表2 两组病人不同时点血浆炎性因子浓度比较注：与T1比较，^P＜0.05，^^P＜0.01；组间比较, △P＜0.05，△△P＜0.01
血再灌注、体温的改变、补体活化和内毒素的释放等，激活单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞等产生炎性细胞因子，引起以心血管功能和肺功能改变为主要特征的全身炎症反应综合征(SIRS) ［2］。细胞因子是一类具有复杂生物学活性的效应物质，在机体炎症反应中起着重要介导作用。CPB期间产生的多种细胞因子之间形成复杂的网络体系，不仅参与了全身炎症反应，而且参与了缺血再灌注损伤过程。
本实验结果表明，在心脏瓣膜置换手术中，促炎细胞因子TNF-α、IL-6的血浆水平在CPB开始后1 h开始明显上升，在CPB结束后1 h达到高峰，在CPB结束后24 h仍高于正常水平，说明CPB本身可以引起TNF-α和IL-6的释放，CPB停止后1 h是全身炎症反应最重的阶段，这与文献报道一致［3］。说明体外循环下，由于非搏动性灌注、血液与异物接触以及微血栓的形成等种种非生理性状态造成的全身炎症反应综合征是一个动态变化的过程，促炎细胞因子的表达持续到CPB结束后较长的一段时间。TNF-α是CPB所致SIRS时的主要致炎因子，在炎症瀑布级联反应中起核心作用，是CPB后炎症反应过程中释放最早同时也是最重要的内源性介质之一，既可损伤血管内皮细胞，促进内皮细胞黏附分子的表达，又可促进白细胞介素的合成，激活血小板，诱导产生多种活性物质，增强炎症反应，导致组织器官损伤［4］。IL-6是细胞因子释放第二高潮中的主要因子，也是急性期反应蛋白合成和炎性细胞积聚的主要因素，它能整合早期炎症反应信号，促进炎性因子的进一步释放，其水平升高与CPB后心功能不全有关，是反映组织损伤的早期和敏感指标［5］。
围术期高促炎性细胞因子血症与术后器官损伤有关，包括SIRS、低心排综合征、ARDS等，然而这些术后并发症的发生率均较低，提示机体同时存在抗炎症反应。本研究显示IL-10与TNF-α、IL-6同步升高，高峰在CPB停止后1 h，说明机体的炎症反应中既有促炎细胞因子的产生，同时又有抗炎细胞因子的产生。IL-10是抗炎细胞因子，可抑制炎症反应和免疫反应，对全身炎症反应导致的脏器损伤有一定的保护作用［6］。IL-10的释放增加代表着限制炎症反应的内源性反应，大量强效抗炎因子的产生反映了人体自身也尽可能地限制过激的炎症反应，使机体度过难关。在CPB心内直视手术中，维持促炎细胞因子和抗炎细胞因子之间的平衡对减轻炎症反应、心肌保护和降低术后并发症有十分重要的意义。
乌司他丁是一种从健康成年男性尿液中分离纯化的广谱蛋白酶抑制药，能够同时抑制多种水解酶的活性［7-8］。本研究观察到乌司他丁组TNF-α和IL-6虽然在CPB期间及CPB后都有明显增加，但各时点值均明显低于对照组(P 0.01)；乌司他丁组抗炎细胞因子IL-10的值在CPB期间及CPB后各时点明显高于对照组(P 0.05)，这说明乌司他丁不仅可以有效抑制CPB期间促炎细胞因子TNF-α和IL-6的释放，还促进抗炎细胞因子IL-10的释放，从而起到调节促炎因子和抗炎因子间的平衡的作用，可以下调体外循环期间的急性期反应，有效降低由CPB引发的全身炎症反应，减轻心、肺缺血再灌注损伤。乌司他丁在CPB中调节炎性细胞因子释放的作用可能与其抑制体内广泛分布的丝氨酸蛋白酶活性、抑制血细胞激活和白细胞跨内皮迁移、减少炎细胞浸润及组织毒性物质释放等作用有关。以往研究发现［9-10］，CPB期间应用乌司他丁还具有稳定溶酶体膜、抑制心肌抑制因子产生、清除氧自由基的作用，可改善手术刺激引起的对内脏器官与细胞的损伤以及改善低灌注时的循环状态［11-12］，这在CPB心脏瓣膜置换手术中可以起到保护机体重要器官的作用。
总之，本研究结果提示，乌司他丁能够抑制CPB心脏瓣膜置换手术引起的促炎细胞因子TNF-α和IL-6以及促进抗炎细胞因子IL-10的释放，调节促炎因子和抗炎因子之间的平衡，下调CPB 引起的炎症反应，减轻心肺的损伤，对机体具有一定的保护作用，有利于改善CPB下心脏瓣膜置换手术的效果。
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