肺缺血预处理在体外循环中肺保护作用的研究

　　作者：战鹏,戚家峰,朱晓峰,史红宇,邢宇彤,周　　作者单位：佳木斯大学附属第一医院胸外科，黑龙江 佳木斯

　　【摘要】 目的：探讨肺缺血预处理对体外循环中肺的保护作用及机制。方法：12只健康杂种犬随机分为实验组和对照组，每组6只。实验组(缺血预处理组)在体外循环前先用无损伤血管钳阻断右肺动脉主干5min，然后再开放10min，如此重复3次，余同单纯体外循环组即对照组。对照组在体外循环前、实验组在缺血预处理前和两组撤离体外循环机并维持循环稳定90min后,取右下肺组织标本测定丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及组织病理学检查。结果：肺组织含水量及MDA实验组低于对照组(P<0.01)。肺组织SOD活性实验组高于对照组(P<0.05)。组织学检查对照组显示肺泡间质明显水肿，肺泡内大量的中性粒细胞渗出，实验组基本保留了正常的肺组织结构。结论：肺缺血预处理对体外循环中因全身性炎症反应及低灌注状态所致的缺血再灌注损伤，从而引起的肺组织损伤有确切的保护作用。

　　【关键词】 肺缺血预处理,体外循环,肺保护

　　体外循环 (cardiopulmonary bypass,CPB)中肺的损伤机制主要和管道与血液的非生理性接触、补体激活、肺的缺血再灌注损伤等有关，而缺血再灌注损伤起着重要的作用，常规体外循环手术过程中，肺处于高温、静态、缺血状态，更容易受到损伤。本实验通过建立单纯体外循环肺缺血预处理的动物模型，观察肺缺血预处理(lung ischemia preconditioning,LIP)对CPB后肺缺血再灌注损伤的影响及保护作用，并探讨其机制。

　　1 材料与方法

　　1.1 动物模型建立

　　12只成年健康杂种犬,体重10～13kg，随机分成两组，每组6只，每千克体重给予2.5%硫喷妥钠,5%羟基酸钠各1mL静脉麻醉，每毫升推注时间3～5min。动物麻醉后，仰卧实验台上，固定，静脉给潘龙(潘库溴胺)0.2mL/kg诱导插管，接麻醉呼吸机，呼吸频率20次/min,呼吸比1.5:1，接心电监护，股静脉、股动脉切开输液，监测有创动脉压，监测鼻咽温，定期监测动脉血气、电解质。麻醉满意后，开胸，肝素化(3mg/kg ACT>480s)。

　　1.2 体外循环模型的建立

　　右心房插管，主动脉插管，连接鼓泡式氧合器，开始体外循环。实验组在主动脉阻断前，先用无损伤血管钳阻断右肺动脉主干5mm，再放开10min，如此重复3次，进行缺血预处理，后同对照组。

　　1.3 体外循环灌注与过程

　　使用Stockert型人工心肺机，西京微泡氧合器，两组均用乳酸钠林格氏液和低分子右旋糖苷预充，乳酸钠林格氏液35mL/kg,低分子右旋糖苷15mg/kg,采用中度稀释。开始体外循环后，同时进行降温，当鼻咽温降至28℃，主动脉根阻断，使用改良Thomas液，以10mL/kg常规心脏灌注，心脏停跳。转流期间肺停止通气，灌流量维持在65～70mL/kg•min，灌注压为35～45mmHg，根据血气调整动脉血氧分压。体外循环持续90min，90min后打开主动脉，当鼻咽温达到36℃，心跳有力，平均动脉压60mmHg以上时，撤离体外循环机并维持循环稳定，终止体外循环。

　　1.4 标本采集及测定

　　对照组在体外循环前和终止体外循环90min后取右下肺组织1.0cm×l.0cm×l.0cm;实验组在缺血预处理前和终止体外循环后90min后取右下肺组织1.0cm×l.0cm×l.0cm。分别测定肺组织含水量，MDA、SOD及光学显微镜观察肺组织。

　　1.5 统计学处理

　　本实验全部数据均采用SPSS11.5软件处理，数据均采用x±s表示，实验组和对照组之间各指标均采用非配对t检验。

　　2 结果

　　对照组和实验组CPB前肺组织含水量,MDA和SOD差异无统计学意义(P>0.05)。CPB90min后，实验组肺组织含水量,MDA明显低于对照组，SOD明显高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。

　　病理改变两组体外循环前病理检查肺组织结构正常。体外循环后实验组肺组织可见轻度毛细血管淤血、中性粒细胞和淋巴细胞积聚，轻度肺水肿。而对照组肺组织可见明显的毛细血管淤血、中性粒细胞和淋巴细胞积聚，肺水肿和肺不张明显，肺组织损伤较重。

　　3 讨论

　　缺血预处理自1986年Murry发现以来[1]，其对心肌缺血再灌注损伤的保护作用己经被大量的动物实验及临床研究证实，然而对肺缺血再灌注损伤的保护作用研究还较少。目前CPB所致的全身炎性反应引起的肺损伤已被人们普遍接受[2]，为此，采取了一系列措施如预充去白细胞血液、应用激素及抑肤酶、术终超滤等，以减轻全身炎性反应对全身各脏器的损伤。但是，CPB中肺动脉血流突然中断也是导致肺损伤、影响术后肺功能的重要因素。其机制:①在传统的CPB中主动脉及上、下腔静脉阻断后，肺循环即被中断，仅有支气管动脉供血，因肺动脉不能得到很好地降温，肺组织处于一种热缺血状态，随着肺缺血时间的延长，势必加重肺的损伤。②肺动脉血流中断后，由肺血管内皮细胞表面粘附因子1(ICAM-1)介导的已被激活的肺内白细胞更易与肺血管内皮粘附，穿透血管内皮细胞间隙，沉积于肺间质，通过脱颗粒释放溶酶体酶及大量氧自由基，导致缺血再灌注损伤，造成肺损伤[3]。③肺缺血再灌注将导致肺血管损伤，微血管通透性增加，导致肺水肿。

　　国内外报道证实CPB中肺缺血预处理可减少了肺缺血再灌注后的白细胞积聚，同时，氧自由基和血栓素B1生成降低，而抗自由基酶类的SOD活性明显增高，对抗了氧自由基引起的过氧化损伤，有效地避免肺缺血再灌注损伤，保护肺功能[4]。

　　本实验发现，实验组MDA显著低于对照组，而SOD显著高于对照组。可见实验组能抑制体外循环后缺血再灌注后的氧自由基生成，减少了SOD的消耗，提示肺缺血预处理能减轻体外循环后肺缺血再灌注损伤的脂质过氧化反应，增强肺组织的内源性抗氧化能力。实验组肺组织含水量显著低于对照组，形态学观察到实验组肺组织炎症细胞积聚和水肿程度明显较对照组轻，进一步提示可减轻体外循环后肺组织含水量的增加，提高动脉血氧分压，减轻白细胞及中性粒细胞对肺间质的浸润，对肺泡上皮细胞尤其是II型上皮细胞的超微结构具有较好的保护作用。

　　虽然现在CPB中肺缺血预处理在中已经得到了证实，但此前均限于实验室，在临床上进行研究尚未见报道。

　　本实验结果提示在体外循环转机前对肺组织进行肺缺血预处理，明显优于对照组，因此肺缺血预处理对体外循环中因全身性炎症反应及低灌注状态所致的缺血再灌注损伤，从而引起的肺组织损伤有确切的保护作用，对临床工作具有一定的指导意义。

　　【参考文献】

　　[1]Murry CE,Jennings RB,Reimer KA.Preconditioning with ischemia:a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium[J].Circulation,1986,74(2):11241136

　　[2]Massoudy P,Piotrowski JA,Vandewal HC, et al.Perfusing and ventilating the patient's lungs during bypass ameliorates the increase in extravascular thermal volume after coronary bypass grafting[J].Ann Thorac Surg,2003,76(2):516521

　　[3]杨扬,陈胜喜,张卫星.缺血预处理对人在体肺组织细胞凋亡及调控基因蛋白bcl-2表达的影响[J].湖南医科大学学报，2002，27:4345

　　[4]Wei B,Liu Y,Wang Q,et al.Lung perfusion with protective solution relieves lung injury in corrections of Tetralogy of Fallot[J].Ann Thorac Surg,2004,77(3):918924