缺血预处理对瓣膜置换术患者细胞因子水平的影响

　　作者：王湘,张希,陈振光,姚尖平　　作者单位：1. 孙逸仙心血管医院心外科， 广东 深圳 518020; 2. 中山大学附属第一医院心外科， 广东 广州

　　【摘要】 【目的】 研究缺血预处理(IPC)对瓣膜置换术患者细胞因子水平的影响，并探讨其机制。【方法】 24例瓣膜置换手术患者，随机分为对照组(10例)和预缺血组(14例)，比较两组患者细胞因子IL-6、IL-8和白细胞总数、中性粒细胞的变化。【结果】 IL-6和IL-8在主动脉开放5 min时已升高;术后1 d时，预缺血组IL-6和IL-8明显低于对照组(P < 0.05)，术后3 d时预缺血组IL-8即恢复至术前水平且低于对照组(P < 0.05)。预缺血组白细胞总数在术后1 ～ 3 d明显低于对照组(P < 0.05)，中性粒细胞在术后1 d明显低于对照组(P < 0.05)。【结论】 IPC并没有减轻术中IL-6和IL-8的释放，但明显减轻了术后1 ～ 3 dIL-6和IL-8的释放，IPC的迟发性保护作用可能与炎性细胞因子释放减少有关。

　　【关键词】 缺血预处理,瓣膜置换术,细胞因子

　　Abstract： 【Objective】 To study the effect of ischemic preconditioning (IPC) on the systematic cytokine during and after the valve replacement operation and to investigate the mechanism. 【Methods】 Twenty-four patients were randomly divided into control group (n = 10) and IPC group (n = 14). The levels of IL-6 and IL-8 and the number of leucocytes and neutrocytes were measured. 【Results】 The levels of IL-6 and IL-8 increased significantly 5 min after the declamping of aorta in both groups. However， they were significantly lower in IPC group on the 1st day after operation (P < 0.05). IL-8 in IPC group returned to the preoperative level but was lower than that in the control group on the 3rd day after operation (P < 0.05). The total leukocyte count between the 1st and 3rd day (P < 0.05) and the number of neutrocytes on the 1st day (P < 0.05) of post operation in IPC group were low compared with that in control group. 【Conclusion】 IPC does not decrease the release of cytokine IL-6 and IL-8 during the operation but between the 1st and 3rd day of post operation. The delayed protective effect of IPC may be related to the reduced release of inflammatory cytokines.

　　Key words： ischemic preconditioning; valve replacement; cytokine

　　心肌缺血预处理(ischemic preconditioning， IPC)是指预先多次短暂缺血再灌注可以提高心肌组织对随后持续缺血的耐受性，是一种有效的心肌内源性保护机制。IPC的保护作用在时间上呈现两个不连续的时相变化，即早期保护和迟发保护，IPC早期保护作用在人类心肌持续时间2 ～ 3 h之间，12 ～ 24 h后出现迟发性保护，持续约3 ～ 4 d[1]。IPC的心肌保护体现在抗心肌坏死、抗心律失常、促进心功能恢复三个方面[2-3]。而IL-6和IL-8在术后全身炎症反应中起重要的作用，而且与血流动力学紊乱及心功能低下关系密切，在IPC对冠状动脉旁路移植术患者炎性因子影响的研究中发现在开放主动脉20 h后 IL-6的释放明显减少[4]。本研究中我们对瓣膜置换术患者术后IL-6和IL-8进行检测，以探察IPC是否减轻了瓣膜置换术患者炎性介质的释放，并探讨其机制。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究对象

　　2002年8月至2003年2月瓣膜置换术患者24例，术前无冠心病病史、无风湿活动、感染和免疫系统疾病。术前2周未使用过皮质激素、非甾体类消炎镇痛剂。入院时心功能Ⅲ ～ Ⅳ级，改善心功能至Ⅱ ～ Ⅲ级，随机分为对照组(10例)和预缺血组(14例)，两组间年龄、体质量统计分析无显著差异(P > 0.05)。

　　1.2 方 法

　　1.2.1 实验方法 手术均在全麻浅低温体外循环下进行，心肌保护采用晶体或冷血晶体停跳液顺行灌注的方法。预缺血组实行单次缺血2 min开放3 min的预处理方案，缺血时心电图示ST段上抬 > 0.05 mV，开放时ST段恢复正常。对照组在阻断主动脉灌注前仅行转流5 min。两组患者术中资料。

　　两组患者体外循环时间、主动脉阻断时间、术中温度及所用激素总量之间，统计学上无显著差异(P > 0.05)。

　　1.2.2 标本采集 分别于术前、主动脉开放后5 min、术后1 d、3 d、5 d取桡动脉血2 mL 用放射免疫分析法检测细胞因子IL-6和IL-8(试剂盒由北京北免东雅生物技术研究所提供);分别于术前、术后1 d、3 d、5 d取外周静脉血检测血白细胞总数(LEU)和中性粒细胞(NEU)水平。

　　1.3 统计学处理

　　实验数据用x ± s表示，用SPSS11.5统计软件进行分析，采用自身配对t检验，组间比较用t检验，P < 0.05时认为有显著性差异。

　　2 结 果

　　预缺血组和对照组术前IL-6和 IL-8水平无差异。在主动脉开放5 min、术后1 d、3 d，预缺血组和对照组IL-6均高于术前(P < 0.05)，但术后5 d IL-6水平与术前比较无差异;预缺血组IL-6水平在术后各检测时间点均较对照组低，术后1 d时IL-6水平明显低于对照组(P < 0.05)。

　　预缺血组和对照组IL-8水平在主动脉开放5 min均升高(P < 0.05)，组间比较无差异，在术后1 d时预缺血组和对照组IL-8水平均仍高于术前(P < 0.05)，但预缺血组IL-8水平较对照组低(P < 0.05)，预缺血组IL-8术后3 d恢复至术前水平，对照组IL-8术后3 d仍高于术前水平(P < 0.05)，术后5 d恢复至术前。

　　2.2 LEU和NEU

　　术前LEU与NEU计数均在正常范围，组间无差异。预缺血组和对照组在术后各时间点LEU与NEU水平均较术前增高(P < 0.05)。预缺血组LEU在术后1 d和术后3 d明显低于对照组(P < 0.05)，两组LEU在术后5 d时仍较术前高(P < 0.05)，但组间无差异。预缺血组NEU在术后1 d明显低于对照组(P < 0.05)，两组NEU在术后3 d和术后5 d时均较术前高(P < 0.05)，但组间无差异。

　　3 讨 论

　　3.1 缺血预处理对炎性细胞因子的影响

　　IL-6和IL-8是炎性细胞因子，在机体免疫功能及炎症反应的调节中起重要作用，对心功能的调节也有重要影响，研究表明缺血再灌注是细胞因子释放的主要刺激因素[5]，在体外循环期间，TNFα、IL-6、IL-8主要来源于心肌组织且与心脏缺血时间呈正相关[6]。心脏手术后IL-6和IL-8水平的升高会导致血流动力学紊乱和心功能的恶化[7];IL-6、IL-8与磷酸肌酸激酶同工酶(CK-MB)水平呈正相关，甚至有人认为IL-6可能比CK-MB更敏感地反映心肌缺血[8]。

　　考虑到IL-6、IL-8同时参与了炎症反应、免疫功能和心功能的调节，而白细胞总数(LEU)和中性粒细胞(NEU)直接反映机体炎症反应，因此本研究对多个时间点的IL-6、IL-8和LEU、NEU水平进行检测。由于LEU和NEU在术后1 d始即呈下降趋势，术后5 d时虽仍高于术前水平，但几乎接近正常范围，故可排除机体感染。

　　体外循环激发了炎性细胞因子IL-6和IL-8的大量释放并在主动脉开放及术后1 d时维持较高水平，术后3 ～ 5 d恢复至术前水平。IPC并没有减轻术中及术后早期IL-6和IL-8的释放，但IPC明显减轻了术后1 d IL-6和IL-8的释放及术后3 d IL-8的释放，明显减轻了术后1 ～ 3 d机体的炎症反应，此结果与文献报道基本相同[4]。

　　因此我们推想IPC早期减轻缺血再灌注损伤，对心肌细胞的保护作用并不是通过减轻致炎因子IL-6、IL-8的释放而实现的。IPC使患者术后1 d的IL-6和IL-8水平明显降低可能是一些参与IPC迟发心肌保护的蛋白质合成逐渐增多的结果，IL-6和IL-8水平降低可能也直接参与了IPC迟发性心肌保护。

　　3.2 缺血预处理影响致炎性细胞因子释放的可能机制

　　研究显示IPC可能与转录因子NF-κB活性有关[9-11]。NF-κB是一个对氧化还原敏感的转录因子，可调节炎性细胞因子、趋化因子、白细胞粘附因子等基因的的转录，用药物阻断NF-κB的转录活性阻断了IPC的早期保护和迟发保护。在迟发保护的时间段保护性物质翻译较丰富，因此对NF-κB在迟发保护中的重要性较易理解，迟发性心肌保护作用的发挥不仅是已有蛋白的激活，可能有新生蛋白的合成，例如非钙依赖型NOS(iNOS)、环氧化酶-2(COX-2)、醛糖还原酶、抗氧化酶(MnSOD)、热休克蛋白(HSP)等可能参与IPC的迟发心肌保护。热休克蛋白家族虽然有属于自己的基因调控因子，但也可影响NF-κB的活性，而且抗氧化酶、iNOS和COX-2都受NF-κB活性的调控。NF-κB介导预处理保护作用还可能是通过调节Bcl-2、survivin、凋亡蛋白-1(AP-1)抑制物等抗凋亡作用所实现[12-13]。

　　NF-κB属于IL-6基因功能调节区的转录控制元件，其表达可能引发IL-1、TNF和IL-6的调节机制，而IL-8在IL-1、TNF诱导的炎症反应中可能充当了介质的作用。对鼠心的研究发现IPC使再灌注期间NF-κB的活性下调及IL-1β、TNFα和IL-6的mRNA的表达下调[13]。IPC可能通过调节NF-κB活性，以及体外循环造成的IL-6和IL-8血清高浓度的反馈调节，影响了术后晚期机体细胞因子的释放。

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