去白细胞血预充对婴儿体外循环肺保护作用的研究

去白细胞血预充对婴儿体外循环肺保护作用的研究 作者: 作者:王涛，张青，沈定荣，陈子民【摘要】 目的 体外循环(CPB)前去除预充血液中的异 体白细胞，探讨其对婴儿CPB肺保护作用。方法 60例?1岁的室间隔缺损患儿随机分成实 验组和对照组,实验组用去白细胞血预充,对照组用库存全血预充。测定围术期血浆中性粒细 胞弹性蛋白酶(NE)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素(IL)-6、IL-8含量;氧合指数(OI)、肺 泡-动脉血氧分压差(P(A-a)O2)和呼吸指数(RI)及术后呼吸机通气时间。结果 实验组术后机 械通气时间，CPB后血浆NE、TNF-α、IL-6和IL-8浓度，P(A-a)O2和RI低于对照组(P<0.05, P<0.01)，OI 在CPB后高于对照组(P<0.05)。结论 去白细胞血预充能减少婴儿CPB NE、 TNF-α、IL-6和IL-8的含量，改善术后肺换气功能，缩短术后的机械通气时间，具有良好 的肺保护作用。 【关键词】 体外循环;预充液;白细胞;肺保护;婴儿 Lung Protective Effection of Leukocyte-depleted Priming Fluidon Cardiopulmonary Bypass in Infants Abstract: OBJECTIVE To evaluate the lung protective effect of infants by the removal of allogeneic leukocytes in priming fluid on cardiopulmonary bypass (CPB) in infants. METHODS Total 60 patients under 1 year-old with ventricular septal defect (VSD) repair undergoing CPB were randomly divided into experimental group and control group. The experimental group used leukocyte-removed priming fluid, and the control group used packed whole blood priming solution. The plasma levels of neutrophil elastase(NE), tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-6(IL-6), interleukin-8 (IL-8), oxygen index (OI), alveolar-arterial oxygen difference (P(A-a)O2), respiratory index (RI) of perioperation and mechanical ventilation supporting time postoperation were measured.RESULTS Post-operative mechanical ventilation supporting time, the level of NE, TNF-α, IL-6, IL-8, P(A-a)O2, RI were lower in experimental group than those in control group (P<0.05,P<0.01); and OI was higher in experimental group (P<0.05). CONCLUSION Using leukocyte-removed priming fluid could reduce the releasel of NE,TNF-α,IL-6 and IL-8, improve pulmonary oxygenation function, and is helpful for post-opertive lung protection in infants. Key words: Cardiopulmonary bypass; Priming fluid; Leukocyte; Lung protective effect; Infant 随着体外循环(cardiopulmonary bypass, CPB)技术的不断提高，心内直视手术治疗婴儿先天性 心脏病有了更高的安全性，但术后呼吸功能障碍仍然是婴儿先心病术后常见的问题。CPB 诱导的急性肺损伤乃至急性呼吸窘迫综合征不仅使婴儿机械通气时间和重症监护时间延长， 而且是婴儿先天性心脏病复杂心脏矫治手术后主要的死亡原因之一。许多研究明，CPB 所致的炎性反应及脏器功能障碍与白细胞在脏器中聚积活化有直接关系[1]。CPB中滤过白 细胞可以减轻肺损伤, 但是动脉路全程滤过白细胞对CPB后的肺保护效果存在争议[2]，且 影响术后抗感染能力。本研究通过CPB前去除预充血中的异体白细胞的途径，观察和评估 去白细胞血预充对婴儿CPB炎性因子及肺功能的影响。 1 资料与方法 1.1 研究对象 2007年3月到2008年2月在我院收治的室间隔缺损患儿60例，其中男37 例，女23例，年龄2.5,12月，体重3.6,8.4 kg。术前无肝肾功能异常、肺炎等表现。随 机分为实验组(n=30)和对照组(n=30)。 1.2 方法 所有患儿均在气管插管吸入静脉复合全身麻醉、中低温CPB下行心内直视手术。 使用德国MAQUET公司Polystan MINI氧合器。CPB预充液中全血400 ml，血浆150 ml。 实验组用南京双威生物公司生产的FTS-RC301滤除白细胞输血器处理(经测试该滤除器能去 除98%以上的白细胞)，对照组未经去白细胞处理。CPB结束时进行改良超滤，维持红细胞 比积(Hct)0.35,0.40。术后应用同步间歇指令性通气(SIMV)+压力支持通气(PSV)模式辅助呼 吸。 分别在CPB开始前、CPB结束后2 h、6 h、12 h、24 h和48 h 6个时点采集EDTA抗凝血3 ml，立即2 000 r/min、4?离心10 min分离出血浆，置于-70?冰箱保存备测。采用ELISA法(试剂盒购自深圳赛尔生物公司)测定中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-8(IL-8)。CPB中因血液稀释的影响，对数值进行校正。公式如下: 校正值=实测值×转流前Hct值/实际Hct值 记录吸氧浓度(FiO2)并采集桡动脉血用i-STAT血气分析仪检测动脉氧分压(PaO2)、二氧化碳分压(PaCO2)，计算出以下指标:氧合指数(OI )、 肺泡-动脉血氧分压差(P(A-a)O2)，呼吸指数(RI)。 1.3 统计学分析 应用SPSS 13.0 统计学软件进行统计学处理，数据用均数?标准差( ?s )表示，应用组间t检验进行比较，P<0.05为有统计学差异、P<0.01为有显著性统计学差异。 2 结 果 2.1 临床资料的比较 两组患儿的年龄、体重、CPB时间、主动脉阻断时间比较无差异(P>0.05);术后机械通气时间实验组均比对照组短(P<0.01)，见表1。 2.2 血浆炎性因子的比较 两组患儿NE、TNF-α、IL-6、IL-8的浓度均在CPB结束后2 h明显升高(P<0.01)，6 h开始下降，CPB 24 h、48 h仍高于CPB前水平。两组相比，实验组炎性因子的浓度明显低于对照组，CPB后2 h、6 h、12 h、24 h时更为明显(P<0.01)。 OI在CPB后即明显下降，而后逐渐升高，48 h后恢复到术前水平(P<0.05，P<0.01)。P(A-a)O2和RI在CPB后即升高，而后逐渐下降，实验组下降早于对照组(P<0.05，P<0.01)。两组间比较，实验组OI在CPB后2 h、6 h和12 h均高于对照组，尤其在CPB后6 h和12 h更为明显(P<0.05，P<0.01)，CPB后24 h和48 h无统计学差异(P>0.05)。实验组P(A-a)O2在CPB后2 h、6 h、12 h、24 h和48h均低于对照组(P<0.05，P<0.01)，RI在CPB后2 h、6 h和12 h低于对照组(P<0.05，P<0.01)，CPB后24 h和48 h无统计学差异(P>0.05)，见表2。表1 两组患儿临床情况3 讨 论 CPB肺损伤是CPB常见并发症，大部分病例只表现为亚临床功能的改变，成人急性肺损伤(acute lung injury，ALI)发生率达0.5%,1.7%, 病死率55%,91.6%[3]，小儿ALI发生率更高，常见于婴幼儿复杂先天性心脏病以及转流时间较长的患者[4]。目前关于 CPB肺损伤的具体机制仍不十分清楚，一般认为与CPB全身炎症反应和肺缺血再灌注损伤有关[5]。CPB过程中，血液与CPB管道系统内表面的接触、肝素、鱼精蛋白、麻醉及手术等多种因素均可激活全身炎症反应，产生大量的TNF-α、IL-6及IL-8等炎性介质，这些炎性介质的释放可激活和促进中性粒细胞与血管内皮表面结合，进而脱颗粒释放出脂质过氧化物酶、酸性磷酸化酶、β葡萄糖醛酸酶、基质金属蛋白水解酶和弹性蛋白酶等，降解肺泡间质中的弹性蛋白，破坏细胞外结构。白细胞在肺内血管的粘附、积聚与释放炎性因子是上述两因素引起肺损伤的关键环节，它的存在对CPB后肺损伤起了非常重要的作用[6]。与CPB肺损伤有关的细胞因子主要有IL-1、IL-6、IL-8以及TNF-α 。NE属于丝氨酸蛋白酶类，生理情况下位于中性粒细胞嗜苯胺蓝颗粒中，主要参与G-杆菌的杀灭作用。NE是中性粒细胞释放的唯一降解弹性纤维及蛋白的酶体，它对肺毛细血管-肺泡基底膜具有直接的损伤，导致肺毛细血管通透性增加、肺间质水表2 两组患儿炎性因子与肺功能指标的比较注:与CPB前比较*P<0.05，**P<0.01;组间比较#P<0.05，##P<0.01 肿甚至肺泡水肿，结果是肺功能异常，严重时发生急性呼吸窘迫综合征。同时它也参与中性粒细胞的迁移、促进炎性因子如IL-2、IL-6、IL-8及TNF-α等的表达而调节炎性反应，因此，它对机体的防御功能是非常重要的[7]。IL-6是急性期反应的一种标识因子，可反映内 皮细胞急性炎症的程度;IL-8是最强的多形核白细胞和T淋巴细胞趋化因子，可引起多形核 白细胞黏附血管内皮并与细胞外基质蛋白结合，增强血管壁的通透性;TNF-α 作为炎性反应 的启动因子，是一种由单核细胞产生的有效力的多肽类细胞因子，是炎性反应中释放最早、 最重要的致炎细胞因子，通过激活巨噬细胞和PMN产生氧自由基直接对组织细胞产生破坏， 也可通过刺激内皮细胞表达粘附分子或趋化分子，介导PMN引起的炎性损害。此外，这种 损伤效应可被激活的血液中单核细胞和内皮细胞进一步加强。反之，CPB期间激活单核细 胞分泌的细胞因子如TNF-α和IL-6，又可激活内皮细胞、中性白细胞和巨噬细胞，从而形 成恶性循环，进一步加重肺损伤。白细胞活化及其在肺内的聚集后，分泌过量蛋白酶并释放 氧自由基，导致肺基质与肺泡上皮损伤加重，产生各种炎性介质导致肺脏的损伤[8,9]。相关 研究及本研究发现CPB早期即有TNF-α、IL-6、IL-8等炎性因子的升高，这些炎性因子在 CPB所致肺损伤、心肌功能和血流动力学紊乱中有一定作用[10]。含血预充液中的异体白细 胞是CPB系统性炎性反应的主要始发及参与因素，滤除循环中的白细胞可以减少CPB引起 的白细胞粘附分子的表达，内皮与白细胞粘附的敏感性降低，使白细胞积聚于心肺的趋势减 少，从而减少白细胞介导的内皮细胞的损伤，改善脏器循环，使脏器功能得到良好的保护 [11-13]。但白细胞是机体防御的一部分，大量自体白细胞的减少，对细菌的抵御产生不利影 响。同时CPB全程滤去白细胞过程中由于滤器存在会进一步加重血液有形与无形成分破坏， 加重CPB全身炎症反应[14]。Efstathiou等的研究发现白细胞滤过技术对CPB患者术后早期 肺功能有保护作用，但不能改善患者最后的临床结果[15]。含血预充液中大量的异体白细胞 具有广泛的有害生物活性，在CPB预充阶段已经发生激活，CPB开始阶段即发生机体损伤， 进而激发包括自体血液成分在内的一系列反应，释放大量炎性因子如NE、氧自由基、TNF- α、IL-6、IL-8等一起参与损伤肺泡上皮细胞和肺血管内皮细胞，使肺上皮-毛细血管通透 性增加、组织细胞肿胀坏死，发生肺水肿，肺内分流增加、肺血管改变，导致气体交换障碍 和呼吸阻力增加。婴儿CPB中所加入的血制品量可能是自身血量的2倍，其异体白细胞比 婴儿自身白细胞的危害要大很多。我们在保留婴儿自体白细胞使其达到防御功能的同时，尽 量去除危害极大的异体白细胞，是实现肺保护的一项好措施。本研究发现，滤去小婴儿CPB 预充液中的异体白细胞，能有效减少CPB后血液中的NE、TNF-α、IL-6和IL-8，CPB后 OI 、 P(A-a)O2和RI明显改善，机械通气时间缩短。说明运用去白细胞技术将预充液中的 异体血白细胞去除，能够减轻其在CPB中的激活与炎性介质释放，有效减轻CPB后的全身 炎症反应与肺部并发症，对心、脑、肾等组织器官也将具有良好的保护作用，提高手术成功 率，同时促进成分输血与临床用血安全。【参考文献】 [1] Su ZK, Sun Y, Yang YM, et al. 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