魏利娟 馬亞飛 郭仲輝 陳小莉

體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass, CPB)誘發(fā)的全身炎性反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)與心臟手術(shù)后心臟、肺、腎臟等重要臟器功能不全密切相關(guān)，甚至可導(dǎo)致多器官功能障礙或死亡[1]。炎性反應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展和消退過程與多種細胞介質(zhì)相關(guān)，除了有腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、IL-6、IL-8等促炎細胞因子和IL-4、IL-5、IL-10、IL-13等抗炎細胞因子參與外，還有一些特殊的促炎癥消退介質(zhì)，如脂氧素(lipoxins，LXs)、消退素、保護素以及maresins，也起著非常重要的作用[2,3]。LXs是最早發(fā)現(xiàn)的具有抗感染和促進炎癥消退功能的內(nèi)源性脂質(zhì)介質(zhì)，其中脂氧素A4(lipoxin A4，LXA4)是最具特征的一員，被譽為啟動巨噬細胞吞噬的“起始信號”以及抑制中性粒細胞(polymorph nuclear cell，PMN)激活的“剎車信號”[4]。因此本研究擬通過測定心臟瓣膜置換術(shù)患者圍術(shù)期不同時間點LXA4、TNF-α、IL-6、IL-10和PMN的水平，探討 CPB心臟手術(shù)圍術(shù)期機體在促炎、抗炎和促炎癥消退3方面相關(guān)介質(zhì)的變化規(guī)律和相關(guān)性，為早期臨床調(diào)控 CPB 觸發(fā)的炎性反應(yīng)、減少其相關(guān)并發(fā)癥以及增強圍術(shù)期安全提供依據(jù)。

資料與方法

1.一般資料：本研究經(jīng)筆者醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)委員會批準(zhǔn)，并與患者家屬簽署知情同意書，選取2017年9月～2018年8月于筆者醫(yī)院收治的擬行心臟瓣膜置換的心臟病患者30例，患者年齡38～72歲，ASA分級Ⅱ或Ⅲ級。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合心臟瓣膜病診斷標(biāo)準(zhǔn)和手術(shù)指征；②無高血壓、冠心病和糖尿病病史；③左心室射血分?jǐn)?shù)>35%，近1個月內(nèi)未發(fā)生心肌梗死；④無肺、肝臟、腎臟等重要器官功能不全。排除標(biāo)準(zhǔn)：①二次心臟病手術(shù)；②肝、腎功能、凝血功能嚴(yán)重受損；③術(shù)前服用非甾體類抗炎藥、甾體類抗炎藥或免疫抑制劑等藥物影響炎性反應(yīng)的患者；④哺乳期或妊娠期女性以及惡性腫瘤患者。男性13例，女性17例，患者年齡48.26±10.31歲，體重57.85±11.43kg，ASA分級Ⅱ級10例、Ⅲ級20例，主動脈阻斷時間56.74±26.38min，轉(zhuǎn)流時間97.19±30.62min，主動脈瓣置換7例，二尖瓣置換12例，雙瓣置換5例，二尖瓣置換+三尖瓣成形6例，機械通氣時間9.24±2.91min，ICU停留時間28.74±5.57min。

2.麻醉與CPB方法：患者麻醉誘導(dǎo)給予咪達唑侖0.05mg/kg、舒芬太尼1～2μg/kg、順苯磺酸阿曲庫銨0.2mg/kg和(或)丙泊酚1mg/kg。誘導(dǎo)后給予氣管插管機械通氣，潮氣量8～10ml/kg，呼吸頻率10～14次/分，維持呼氣末二氧化碳分壓35～40mmHg(1mmHg=0.133kPa)。術(shù)中持續(xù)靜脈泵入丙泊酚2～5mg/(kg·h)和苯磺順阿曲庫銨0.1mg/(kg·h)，間斷靜脈注射舒芬太尼注射液0.5μg/kg和吸入1%～2%七氟醚維持麻醉，手術(shù)過程中維持腦電雙頻指數(shù)值40～55。體外循環(huán)預(yù)充液主要應(yīng)用乳酸林格注射液、羥乙基淀粉、人血白蛋白。全身肝素化后，ACT>480s開始 CPB。CPB 管理采用淺低溫非搏動性灌注，維持灌注流量在50～70ml/(kg2·min)，平均動脈壓50～80mmHg，血細胞比容23%～25%。應(yīng)用 Aalst 胰島素輸注方案維持術(shù)中血糖<10mmol/L，術(shù)中根據(jù)食管超聲心動圖調(diào)整血管活性藥物和液體輸注維持循環(huán)穩(wěn)定[5]。

3.檢測指標(biāo)：分別于麻醉誘導(dǎo)前(T1)、CPB 30min(T2)、CPB 停機時(T3)、停機后3h(T4)、6h(T5)、24h(T6)時用全血測定中性粒細胞計數(shù)，同時抽血離心取血清應(yīng)用ELISA 法測定血清中TNF-α、IL-6、IL-10和LXA4的濃度。測定值按校正值=實測值×誘導(dǎo)前HCT值/采樣時HCT測得值進行校正。TNF-α、IL-6 和IL-10檢測試劑盒購自武漢伊萊瑞特生物科技有限公司，LXA4檢測試劑盒購自美國RD公司。

結(jié) 果

1.CPB不同時間點LXA4、IL-10、TNF-α、IL-6、PMN的變化情況：與T1時比較，LXA4、IL-10、TNF-α、IL-6、PMN水平在各時間點均明顯升高(P<0.05)，促炎癥消退介質(zhì)LXA4于T3時達到高峰后逐漸下降，于 T6時再次升高(P<0.05)；抗炎細胞因子IL-10在T3時達到高峰，之后逐漸下降(P<0.05)；促炎細胞因子TNF-α濃度和PMN計數(shù)于T4時達到高峰后逐漸下降，于T6時再次升高(P<0.05)；IL-6于T5時達到高峰后逐漸下降(P<0.05)，詳見表1。

表1 不同時點LXA4、IL-10、TNF-α、IL-6、PMN的變化情況

2.圍術(shù)期LXA4與IL-10、TNF-α、IL-6和PMN之間的相關(guān)性分析：Spearman相關(guān)分析顯示，血清LXA4水平與IL-10、TNF-α和PMN計數(shù)之間呈相關(guān)性(P<0.05)，而血清LXA4水平與IL-6水平之間無明顯相關(guān)性(P>0.05)，詳見表2。

表2 圍術(shù)期LXA4與其他指標(biāo)之間的相關(guān)性(n=30)

討 論

CPB早期由于血液與非內(nèi)皮表面接觸，激活內(nèi)皮細胞、中性粒細胞、單核細胞、淋巴細胞和血小板等細胞防御系統(tǒng)，導(dǎo)致補體、凝血和纖溶系統(tǒng)異常；晚期由缺血再灌注損傷、內(nèi)毒素血癥、凝血障礙和肝素/魚精蛋白反應(yīng)等因素導(dǎo)致中性粒細胞-內(nèi)皮細胞相互作用和過度激活，活性氧、花生四烯酸代謝產(chǎn)物和炎性細胞因子大量釋放，二者共同加重CPB后SIRS的發(fā)生[6,7]。中性粒細胞數(shù)的激活程度和TNF-α、IL-6、IL-8等促炎細胞因子水平的高低與CPB后 SIRS的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，大量促炎細胞因子的釋放和PMN的聚集可抑制心肌收縮力，降低周圍阻力,加重肺水腫，造成CPB術(shù)后心肺功能不全[8,9]。

IL-10作為一種抗炎細胞因子，可作用NF-κB細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑抑制TNF-α、IL-6等促炎細胞因子的合成，發(fā)揮其抗炎作用[10]。本研究結(jié)果顯示,促炎細胞因子TNF-α濃度和PMN計數(shù)于CPB 結(jié)束后3h時達到高峰后逐漸下降，于CPB結(jié)束后24h再次升高；IL-6于CPB 結(jié)束后6h時達到高峰后逐漸下降，且各時間點均明顯高于術(shù)前水平，抗炎細胞因子IL-10在CPB結(jié)束時達到高峰，之后逐漸下降，且CPB 結(jié)束后24h仍高于術(shù)前水平，表明CPB術(shù)后導(dǎo)致PMN的過度激活，且早期炎性反應(yīng)期PMN的浸潤與促炎細胞因子的出現(xiàn)幾乎相一致，提示CPB后誘發(fā)SIRS的存在，同時機體不斷促進抗炎細胞因子的釋放，以應(yīng)對過度炎性反應(yīng)的發(fā)生，避免機體促炎/抗炎水平的失衡。

適度的炎性反應(yīng)是機體抵抗有害刺激的適應(yīng)反應(yīng)，可促進炎癥消退和組織的修復(fù)，使機體內(nèi)環(huán)境回歸穩(wěn)態(tài)，這種效應(yīng)依賴于機體內(nèi)源性抗炎和促炎消退介質(zhì)的調(diào)節(jié)作用[11]。LXA4是花生四烯酸通過脂氧合酶途徑產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，其可通過作用蛋白激酶 C、酪氨酸激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白信號通路、磷脂酰肌醇 3 激酶/蛋白激酶 B、絲裂原活化蛋白激酶、核轉(zhuǎn)錄因子等多種炎性信號通路抑制炎性因子的釋放和功能，抑制PMN的激活、聚集和浸潤，促進PMN凋亡和清除，增強巨噬細胞活性，促進巨噬細胞吞噬凋亡的PMN和微生物顆粒，且可作用于淋巴細胞、自然殺傷性細胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，另外還可通過抑制氧化應(yīng)激、抗細胞凋亡、上調(diào)血紅素加氧酶-1等作用減輕心機缺血再灌注損傷[12～14]。

本研究結(jié)果顯示，LXA4水平在CPB后明顯升高，在CPB結(jié)束時達到高峰后持續(xù)降低，但CPB后24h再次升高。而在急性心肌梗死數(shù)小時和行腹主動脈瘤手術(shù)中開放腹主動脈5min后也可見 LXA4迅速增高，之后降低，24h后再次升高[15,16]。這可能由于CPB術(shù)后缺血再灌注、補體激活、內(nèi)毒素釋放等多種因素促使CPB結(jié)束時機體生成LXA4水平急劇增加，以對抗CPB術(shù)后SIRS的發(fā)生，而CPB過程脂質(zhì)過氧化水平增加，花生四烯酸代謝產(chǎn)物前列腺素類、白三烯類和血栓素類的生成失衡，均可導(dǎo)致合成LXA4的前體脂肪酸減少，致使LXA4水平在CPB結(jié)束后持續(xù)降低，之后隨著機體功能的恢復(fù)，LXA4水平再次增加以促進炎癥消退。

SIRS是多種體液炎性介質(zhì)和細胞炎性介質(zhì)與效應(yīng)細胞間相互作用而形成的極其復(fù)雜的反應(yīng)過程[17]。研究表明,多種細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-3、IL-4等)刺激可促進脂氧合酶的表達與活性，增加LXA4的生成[18]。而LXA4可與吞噬細胞表面的脂氧素受體結(jié)合，通過調(diào)節(jié)多種炎性信號通路，改變細胞結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)巨噬細胞由M1型向M2型轉(zhuǎn)化，其中 M1 型巨噬細胞可分泌促炎細胞因子(IL-6、TNF-α等)，加重炎性反應(yīng)，而M2型可釋放抗炎細胞因子(IL-4、IL-10等)[19]。另外LXA4可增強巨噬細胞的吞噬中性粒細胞的能力，并抑制巨噬細胞自身的凋亡，從而發(fā)揮抗炎和吞噬作用，促進炎癥消退[20]。本研究顯示，圍體外循環(huán)期間患者血清LXA4水平與IL-10、TNF-α和PMN計數(shù)之間密切相關(guān)，且LXA4和IL-10更早達到高峰，表明應(yīng)激反應(yīng)發(fā)生后，機體迅速增強抗炎和促銷退介質(zhì)的生成，以抑制CPB造成的過度炎性反應(yīng)。

綜上所述，CPB 可觸發(fā)心臟瓣膜置換患者全身炎性反應(yīng)，表現(xiàn)為中性粒細胞和促炎細胞因子(TNF-α、L-6)水平升高，同時抗炎細胞因子IL-10和促炎癥消退介質(zhì)LXA4更早被激活，以促進全身炎性反應(yīng)的消退。由于未檢測生成LXA4的前體脂肪酸和其他促炎癥消退介質(zhì)的變化，因此有待于進一步分析CPB對促炎癥消退系統(tǒng)的影響。