洪文娟 黃 韜 洪志鵬 張 璟 尹小川太 祥 熊國盛 趙 煒 楊學(xué)慶 晉德光

肺臟保護(hù)與保存技術(shù)是肺移植領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。為了解在移植肺的保存過程中，肺充氣膨脹狀態(tài)和肺保護(hù)之間的關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)通過肺過度膨脹動(dòng)物模型對肺膨脹與移植肺的保護(hù)進(jìn)行了研究。

材料和方法

實(shí)驗(yàn)用雜種犬16只，體質(zhì)量10～15 kg，昆明醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，雌雄不拘。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)配對原則，隨機(jī)分為對照組和實(shí)驗(yàn)組，每組8只。動(dòng)物模型制備時(shí)，所有動(dòng)物均肌注戊巴比妥鈉30 mg/kg麻醉，氣管內(nèi)插單腔管，潮氣量15 ml/kg，呼吸頻率24次/min，吸呼比1︰1.5。股動(dòng)脈插管測體循環(huán)動(dòng)脈壓，股靜脈插管測中心靜脈壓;于左第五肋間后外側(cè)切口開胸，切除中、上肺葉，松解下肺韌帶，讓肺下葉膨脹。心電監(jiān)護(hù)儀連續(xù)記錄體循環(huán)平均動(dòng)脈壓(mean arterial pressure，MAP)和中心靜脈壓(central venous pressure，CVP)。于左鎖骨中線第三肋間插胸管接閉式引流瓶。實(shí)驗(yàn)組提高潮氣量，閉式引流加負(fù)壓吸引，維持負(fù)壓于20 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)左右，建立肺過度膨脹動(dòng)物模型。對照組保持正常通氣膨脹肺，兩組持續(xù)觀察6 h，認(rèn)真觀察各項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在左肺下緣相同部位取四小塊肺組織，制作光鏡肺臟病理學(xué)標(biāo)本:將肺組織標(biāo)本置于4%多聚甲醛的固定液中，固定24 h后，經(jīng)脫水、透明、石蠟包埋后制備病理切片，HE染色后，觀察肺組織病理學(xué)改變。

電鏡標(biāo)本，于光鏡取材部位切取1 mm×1 mm×1 mm大小標(biāo)本置2.5%戊二醛固定，丙酮脫水，環(huán)氧樹脂618包埋，超薄切片，醋酸鈾、檸檬酸鉛雙重染色，JEM-100CX投射電鏡下觀察肺組織超微結(jié)構(gòu)變化。

結(jié) 果

一、兩組MAP和CVP比較:實(shí)驗(yàn)組MAP低于對照組，CVP實(shí)驗(yàn)組高于對照組，見表1。

表1 MAP與CVP比較()Table 1 Comparison of MAP and CVP()

表1 MAP與CVP比較()Table 1 Comparison of MAP and CVP()

注:1 mm Hg=0.133 kPa

組 別 MAP(mm Hg) CVP(cmH2O)0.453 0.815108.88 ±8.25 8.88 ±2.90實(shí)驗(yàn)組 104.50 ±13.72 9.25 ±3.37 t值 0.772 －0.239 P值對照組

從表1中可看出，MAP與CVP兩組的改變無差異，P＞0.05。圖1和圖2顯示實(shí)驗(yàn)過程中MAP和CVP的動(dòng)態(tài)變化，但兩組均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 MAP動(dòng)態(tài)變化

圖2 CVP動(dòng)態(tài)變化

二、光鏡下病理組織學(xué)變化

實(shí)驗(yàn)組見部分肺泡擴(kuò)張，間隔變窄、斷裂、擴(kuò)張的肺泡融合成較大的囊腔;部分間隔水腫、增寬、中性粒細(xì)胞浸潤;血管增粗、管壁變厚;受膨脹肺泡的擠壓，部分區(qū)域肺泡膨脹欠佳(圖3)。對照組的病理變化顯示肺泡結(jié)構(gòu)完整，泡壁無破裂，肺微血管結(jié)構(gòu)基本正常，血管壁略顯增厚、水腫不明顯(圖4)。

圖3 光學(xué)顯微鏡下實(shí)驗(yàn)組病理形態(tài)

圖4 光學(xué)顯微鏡下對照組病理形態(tài)

三、電鏡下肺超微結(jié)構(gòu)的變化

實(shí)驗(yàn)組肺泡的超微結(jié)構(gòu)改變表現(xiàn)為肺泡Ⅰ型上皮結(jié)構(gòu)不清，細(xì)胞胞質(zhì)腫脹、空泡形成、破裂，核染色質(zhì)凝固、結(jié)塊;Ⅱ型上皮胞質(zhì)腫脹、破裂，嗜鋨性板層體排空明顯;上皮細(xì)胞脫落基底膜暴露;毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹空泡變性，內(nèi)皮細(xì)胞連接伸展、增寬;毛細(xì)血管基底膜通透性增加，肺泡腔內(nèi)出現(xiàn)紅細(xì)胞。對照組肺超微結(jié)構(gòu)的變化相對較輕(圖5～6)。

圖5 電子顯微鏡下Ⅱ型肺泡病理形態(tài)

圖6 電子顯微鏡下Ⅰ型肺泡型病理形態(tài)

討 論

在移植肺采集和保存的整個(gè)過程中，從供肺的切取、灌洗、貯存、再灌洗到植入受體后恢復(fù)血液再灌注和機(jī)械通氣，無論是單肺移植、雙肺移植還是心肺聯(lián)合移植，或自體肺移植，均不可避免的涉及到對肺充氣膨脹以保護(hù)好器官的問題［1-7］。

肺保存的目的是降低肺損傷，提高移植器官的可用性。目前臨床肺移植的保存技術(shù)涉及肺膨脹、保存液、灌洗液、供氧和貯存溫度等問題，其中肺膨脹的合理水平仍不明確，肺膨脹對肺保存質(zhì)量的關(guān)系日益受到人們的關(guān)注。本研究采取在體功能肺模擬移植肺的研究，以排出離體真實(shí)移植肺研究時(shí)缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，IRI)的影響與干擾;排除了離體靜態(tài)肺膨脹對研究的影響與干擾［8-9］。肺移植的供體肺在保存過程中，肺的膨脹狀態(tài)可能對移植后的肺功能產(chǎn)生重要影響。在我們的研究中，病理變化最引人矚目的是:①肺泡的“肺氣腫”樣改變;②肺泡微血管壁和間隔受損;③肺泡Ⅰ型上皮細(xì)胞的破壞;④肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞板層小體的過度排空。肺的基本功能是吸入氧氣，排出二氧化碳，氣體交換發(fā)生于擁有3億肺泡的血?dú)饨缑?，巨大的界面極為菲薄，僅0.2～0.3 μm。因此，占肺泡面積95%的Ⅰ型上皮細(xì)胞首當(dāng)其沖，非常容易受到損害，如胞質(zhì)局部受損，細(xì)胞可以恢復(fù)，為可逆性損傷;損傷一旦累及胞核，細(xì)胞陷于不可逆性損傷。

肺與其他移植器官不同，它具有自己的特殊性。首先，肺氣體交換的過程是外呼吸，而其它移植器官是內(nèi)呼吸，即組織換氣。其次，肺在獲取和保存期間通過充入肺泡的氧氣，以及灌注液提供的能量，可以維持一定時(shí)間的有氧代謝。因此，可以通過對移植肺的保護(hù)性膨脹提供氧氣。從本研究的實(shí)驗(yàn)得知，由于過度膨脹性肺損傷，肺泡擴(kuò)大、破裂、融合，彈性失去，肺組織動(dòng)態(tài)順應(yīng)性會(huì)降低。受過度膨脹肺泡的擠壓，部分區(qū)域擴(kuò)張不全，通氣與血流比例失調(diào)，使換氣功能發(fā)生障礙，肺泡毛細(xì)血管與肺間質(zhì)的損傷則加重了低氧血癥。說明過度膨脹的肺，氣體不能正常實(shí)現(xiàn)跨肺泡I型上皮細(xì)胞、基膜和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行交換，完成外呼吸過程。Haniuda等［10］的研究表明，保存和灌洗時(shí)如對供肺過度膨脹，肺移植術(shù)后供體肺功能不全的發(fā)生率顯著升高?；诒狙芯拷Y(jié)果，我們主張保護(hù)性肺膨脹應(yīng)是正常的肺通氣狀態(tài)。

肺的過度膨脹可造成表面活性物質(zhì)的過度損耗，正如在電鏡下所觀察到的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞中板層小體的過度空化，而對照組相對較輕，這提示動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性和肺泡表面活性物質(zhì)的分泌功能在正常肺膨脹狀態(tài)下保持得更好。同樣臨床觀察也能發(fā)現(xiàn)，外源性表面活性物質(zhì)治療能夠改善肺移植之后的肺功能。另外，Ⅱ型肺泡細(xì)胞是肺泡上皮干細(xì)胞，是肺泡損傷后主要的增生、修復(fù)細(xì)胞，對維持肺泡的正常結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用。

早期的研究已證實(shí)了肺萎陷在低溫下亦可得到一定程度的安全保護(hù)，但是有氧的肺臟更有利于保存［11-14］。本研究認(rèn)為有氧肺膨脹可能對維持肺組織的需氧代謝，保持肺泡表面活性物質(zhì)的完整性，在保證肺泡上皮流動(dòng)性，最大限度避免肺損傷方面更具優(yōu)越性。

本研究的結(jié)果表明，肺移植后要想獲得一個(gè)好的結(jié)果，前期在肺保存期間應(yīng)避免肺過度膨脹，防止氣壓傷與容積傷。肺膨脹不足同樣會(huì)帶來不利影響，塌陷的肺使得肺泡液流動(dòng)清除性降低，肺膨脹不全或肺充氣容積低的狀態(tài)下保存器官可導(dǎo)致較高的肺血管阻力和肺保存液分布不均。因此，供肺的保護(hù)應(yīng)保持更加符合生理的有氧膨脹狀態(tài)，與正常吸氣末狀態(tài)相一致。對活體肺葉移植術(shù)后的動(dòng)力型肺過度膨脹性損傷的防治，關(guān)鍵在于胸膜腔負(fù)壓的調(diào)控，胸腔負(fù)壓宜小不宜大，酌情逐漸增加?；铙w肺移植的臨床研究顯示術(shù)后胸腔負(fù)壓大于20 cmH2O，可導(dǎo)致移植肺的過度膨脹［15］。

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