陳 松 ,游 露 ,李姍姍 , 王 勇 ,竇雪嬌 ,張 紅

(1.遵義醫(yī)學(xué)院 研究生學(xué)院，貴州 遵義 563099;2.遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 麻醉科,貴州 遵義 563099)

缺血預(yù)處理對體外循環(huán)犬肺損傷的保護(hù)作用

陳 松1,游 露1,李姍姍1, 王 勇1,竇雪嬌2,張 紅2

(1.遵義醫(yī)學(xué)院 研究生學(xué)院，貴州 遵義 563099;2.遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 麻醉科,貴州 遵義 563099)

目的探討缺血預(yù)處理(IP)對體外循環(huán)(CPB)犬肺損傷的保護(hù)作用。方法健康雜種犬N=12，隨機(jī)均分為兩組，對照組(C組)和IP組(Y組)，麻醉后行雙腔氣管插管，開胸建立CPB肺缺血再灌注損傷模型。C組在左肺行缺血再灌注，Y組在阻斷左肺動脈前進(jìn)行IP。于CPB前(T1)、阻斷左肺動脈前(T2)、停機(jī)時(T3)、停機(jī)后2h(T4)取肺組織稱濕、干重及行光鏡學(xué)檢查。在T1、T3、T4時點(diǎn)取動脈血行血?dú)夥治鲇嬎愫粑笖?shù)(RI)和氧合指數(shù)(OI)。結(jié)果①濕、干重比：組內(nèi)隨著時間的延長逐漸升高(P<0.05)；組間Y組T3、T4時點(diǎn)明顯低于C組(P<0.05)；②病理學(xué)變化及評分：組內(nèi)T3、T4時點(diǎn)病理評分明顯高于T1時點(diǎn)(P<0.05)。組間Y組T3、T4時點(diǎn)評分明顯低于C組(P<0.05)；③RI和OI的變化：組內(nèi)隨時間推移 RI逐漸升高，OI則降低(P<0.05)；組間Y組T3、T4時點(diǎn)RI明顯低于C組，OI則相反(P<0.05)。結(jié)論IP可降低CPB犬RI，提高其OI，改善犬的肺功能，對犬CPB肺損傷有一定的保護(hù)作用。

缺血預(yù)處理； 體外循環(huán)； 肺損傷；犬

CPB是一個非生理的過程，其術(shù)后的肺損傷發(fā)生率很高，其中肺缺血/再灌注是 導(dǎo)致肺損傷的主要原因之一。嚴(yán)重者可表現(xiàn)為急性肺損傷(acute lung injury, ALI)或呼吸窘迫綜合征(acute respiratorydistress syndrome, ARDS)乃至急性呼吸功能衰竭，病死率可高達(dá)50%～70%[1]。IP是一次或多次對組織器官的短暫缺血再灌注，啟動機(jī)體內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制，能提高機(jī)體組織器官對此后發(fā)生較長時間缺血的耐受性，達(dá)到保護(hù)缺血再灌注器官的作用[2]。本實(shí)驗?zāi)康氖怯^察IP對CPB犬肺功能的影響，探討IP對肺的保護(hù)作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗動物及分組 健康成年雜種犬，體重10～15 kg，雌雄不拘，隨機(jī)分為CPB左肺缺血再灌注組(C組)和缺血預(yù)處理組(Y組)。C組開胸僅建立體外循環(huán)左肺缺血再灌注損傷模型[3]。Y組在阻斷左肺動脈前進(jìn)行肺缺血預(yù)處理。

1.2 實(shí)驗方法 兩組動物均采用腹腔內(nèi)注射2.5%戊巴比妥25 mg/kg，麻醉生效后固定，行雙腔氣管插管，監(jiān)測生命體征等，開胸時接麻醉機(jī)行機(jī)械通氣，維持潮氣量12～15 mL/kg，呼吸頻率16次 /min，I∶E=1∶2，F(xiàn)iO2=99%。胸骨正中切口開胸，右心房內(nèi)注入肝素3 mg/kg，肝素化后分別行升主動脈和右心房插管，連接人工心肺機(jī)(WEL-1000HA人工心肺機(jī)，天津匯康)及CPB管道，建立犬常規(guī)CPB[4]。待ACT大于480 s后開始CPB轉(zhuǎn)流，并循10 min后阻閉左肺動脈，右側(cè)單肺通氣，并行循環(huán)60 min后開放左肺動脈恢復(fù)左肺機(jī)械通氣，繼續(xù)并行循環(huán)30 min后停CPB，停機(jī)時用魚精蛋白(1∶1.5)中和肝素，充分止血，拔出CPB管道，機(jī)血回收后回輸入犬體內(nèi)，維持循環(huán)穩(wěn)定2 h后實(shí)驗結(jié)束。兩組犬均采用淺低溫CPB維持平均動脈壓在50～80 mmHg，灌注流量控制在100～120 mL/kg/min，通過動脈血?dú)夥治鰜碚{(diào)整酸堿及電解質(zhì)平衡。Y組于開胸后建立CPB，左阻斷肺動脈前即刻實(shí)施缺血預(yù)處理灌注5 min，停灌5 min[5]，循環(huán)2次，余步驟同C組。

1.3 標(biāo)本采集及指標(biāo)檢測 兩組動物均分別于CPB前(T1)、阻斷左肺動脈前(T2)、停機(jī)時(T3)、停機(jī)后2 h(T4)取肺組織，一部分用于測量濕、干重，另一部分用10%福爾馬林固定，然后HE染色，石蠟切片(5 μm)，光鏡下觀察病理變化并進(jìn)行病理切片評分。同時在T1、 T3、T4點(diǎn)取股動脈血3 mL，行動脈血?dú)夥治?i-stat血?dú)夥治鰞xAmerica)，利用公式分別計算呼吸指數(shù)(RI)、氧合指數(shù)(OI)。其公式為：RI=P(A-a)O2/ PaO2， OI= PaO2/ FiO2。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 兩組實(shí)驗動物體重、體表面積、并循時間、阻斷時間、開放后并循時間、CPB時間、灌注液體積、生命體征等差異比較均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 濕、干重比例 阻斷左肺動脈前T1、T2時點(diǎn)肺濕干比無明顯變化(P>0.05)。組內(nèi)比較：與T1時點(diǎn)比較，兩組T3、T4時點(diǎn)隨著時間的延長各時點(diǎn)肺濕干比逐漸升高(P<0.05)；組間比較：與C相比，Y組T3、T4時點(diǎn)肺濕干比明顯低于C組(P<0.05,見表1)。

組別T1T2T3T4C組3.93±0.444.11±0.656.36±1.25▲7.74±0.96▲#Y組3.96±0.614.00±0.895.23±1.00▲■6.14±0.74▲#■

注：T1比較,▲P<0.05 ; T3比較,#P<0.05;與C組比較,■P<0.05。

2.3光鏡結(jié)果 T1時點(diǎn)：兩組肺組織結(jié)構(gòu)清晰，肺泡壁光滑、完整，肺泡腔及間質(zhì)基本無出血、滲出，間質(zhì)無增寬，未見炎性細(xì)胞浸潤。T2時點(diǎn)： 兩組肺組織結(jié)構(gòu)肺泡壁光滑、完整，肺泡腔及間質(zhì)基本無出血、滲出，間質(zhì)無增寬，未見紅細(xì)胞漏出。T3時點(diǎn)：Y組肺組織結(jié)構(gòu)逐漸紊亂，局部肺泡腔塌陷，肺間隔增寬，毛細(xì)血管擴(kuò)增明顯，炎性細(xì)胞增多，肺泡腔滲出液增多(見圖1)；C組較Y組嚴(yán)重，可見部分肺泡壁壞死斷裂，少量紅細(xì)胞漏出(見圖2)。T4時點(diǎn)：兩組肺組織結(jié)構(gòu)均紊亂，大量炎性細(xì)胞浸潤，肺泡腔內(nèi)見水腫液(見圖3)；Y組肺組織結(jié)構(gòu)較C組清晰。C組肺泡壁斷裂，肺泡腔塌陷和紅細(xì)胞漏出增多(見圖4)。

2.4 病理切片評分 根據(jù)Mayer 等[6-7]改良的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病理評分得出：兩組犬阻斷左肺動脈前T1、T2時間點(diǎn)肺病理評分無明顯差異(P>0.05)。組內(nèi)比較：CPB后T3、T4時點(diǎn)較CPB前評分逐漸升高(P<0.05)，停機(jī)后2 h升至最高。組間比較：Y組T3、T4時點(diǎn)評分明顯低于C組(P<0.05，見表2)。

2.5 RI與OI的變化 CPB前，呼吸指數(shù)(RI)和氧和指數(shù)(OI)無明顯變化(P>0.05)。組內(nèi)比較：與T1時點(diǎn)比較，兩組T3、T4時點(diǎn)RI逐漸升高，OI則降低(P<0.05)；組間比較：與C組相比，Y組T3、T4時點(diǎn)RI明顯低于C組，OI則相反(P<0.05，見表3)。

圖1 T3時點(diǎn)Y組HE染色×400

組別T1T2T3T4C組0.29±0.030.30±0.043.06±0.32▲5.14±0.73▲#Y組0.28±0.050.31±0.032.05±0.22▲■2.91±0.26▲#■

注：T1比較,▲P<0.05 ; T3比較,#P<0.05;與C組比較,■P<0.05。

組別T1T3T4C組RI0.56±0.111.65±0.19▲2.83±0.47▲#OI437.03±33.42255.38±31.13▲180.81±23.62▲#Y組RI0.50±0.161.29±0.14▲■1.87±0.35▲#■OI437.38±41.50300.50±20.51▲■243.76±32.01▲#■

注：T1比較,▲P<0.05 ;T3比較,#P<0.05;與C組比較,■P<0.05。

3 討論

CPB術(shù)后均有不同程度肺損傷、肺動脈高壓及肺毛細(xì)血管通透性增加，使肺泡內(nèi)炎細(xì)胞浸潤、水分聚集。肺內(nèi)分流增加、肺通氣/血流比例失調(diào)和嚴(yán)重低氧血癥等。臨床上主要表現(xiàn)為肺功能的改變和肺組織結(jié)構(gòu)的病理改變。肺濕、干重比能初步判定肺組織的水腫程度，本實(shí)驗結(jié)果顯示：T3、T4時間點(diǎn)Y組濕、干重比明顯低于C組，提示缺血與處理能夠降低肺組織的水腫情況。RI是反映肺通氣和氧交換功能的指標(biāo)，RI值越低其肺功能越好；OI的正常值在400～500mmHg，當(dāng)OI小于300mmHg提示呼吸功能障礙，OI是評價肺氧合和換氣功能的指標(biāo)，能較好的反映機(jī)體的缺氧狀態(tài)。本實(shí)驗結(jié)果顯示：兩組犬CPB后隨著時間的延長各時點(diǎn)RI明顯升高，OI明顯降低。Y組在實(shí)驗結(jié)束時RI明顯低于對照組，OI則相反，說明缺血預(yù)處理能改善體外循環(huán)犬的肺功能。

CPB開始后，特別當(dāng)腔靜脈完全阻斷后，肺動脈的血供停止， 肺組織僅靠支氣管動脈和側(cè)支循環(huán)的少量灌注。有研究提示常溫CPB下的小豬，發(fā)現(xiàn)支氣管動脈血在CPB開始后降到基礎(chǔ)值的13%[8]。由于支氣管動脈和側(cè)支循環(huán)的分布是不均勻的，使肺組織得不到均勻有效的降溫，處于一種高溫高代謝狀態(tài),耗氧量大, 缺血后肺泡上皮不同程度地缺氧，能量儲備下降，當(dāng)開放上、下腔靜脈后,大量氧合血液再次進(jìn)入肺循環(huán)，產(chǎn)生大量的細(xì)胞毒性酶如髓過氧化物酶及釋放大量氧自由基導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷，造成肺順應(yīng)性和肺泡-動脈氧分壓梯度異常，形成了肺部的缺血再灌注損傷。IP是短期缺血應(yīng)激，使機(jī)體對隨后長時間的缺血再灌注損傷產(chǎn)生保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)肺IP通過反復(fù)預(yù)適應(yīng)(IP)來降低缺血再灌注刺激，減少再灌注后氧自由基、血栓素生成及白細(xì)胞的聚集[9]。減輕肺毛細(xì)血管通透性、改善肺氣體交換能力。徐松濤等[10]進(jìn)行單次5 min缺血然后10 min再灌注預(yù)處理的方案，發(fā)現(xiàn)對肺組織有較強(qiáng)的早期保護(hù)效應(yīng)。Luis等[11]對豬左肺動脈進(jìn)行兩個循環(huán)(每個循環(huán)為5 min缺血然后5 min再灌注)有效降低肺內(nèi)炎性反應(yīng)對肺組織有一定的保護(hù)作用。本實(shí)驗結(jié)果顯示，CPB后兩組肺組織光鏡下可見大量炎性細(xì)胞浸潤，肺泡腔內(nèi)及肺間質(zhì)見水腫液，同時肺病理評分在停機(jī)及實(shí)驗結(jié)束時明顯增高，肺濕、干重比也逐漸升高；但兩組相比，預(yù)處理組T3、T4時點(diǎn)的肺病理評分及肺濕、干重比明顯低于對照組，提示IP能減輕CPB導(dǎo)致的肺損傷。

綜上所述，缺血預(yù)處理可增加CPB犬氧和指數(shù)，降低呼吸指數(shù)，減輕肺部炎癥反應(yīng)及水腫程度，改善術(shù)后肺功能，從而推測缺血預(yù)處理對臨床上CPB的肺保護(hù)有一定的指導(dǎo)意義。

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Ischemicpreconditioningeffectsonpulmonaryfunctionaftercardiopulmonarybypassindogs

Chensong,Youlu,Lishanshan,Wangyong,Douxuejiao,Zhanghong

(1.Department of Anesthesiology, Zunyi Medical University,Guizhou Zunyi 563099,China;2.Department of Anesthesiology,The Affiliated Hospital of Zunyi Medical University,Guizhou Zunyi 563099,China)

ObjectiveTo explore the protective effect of ischemic preconditioning (IP) on pulmonary function of dogs after cardiopulmonary bypass (CPB).MethodsA total of 12 healthy mongrel dogs were randomly assigned to two groups: Control group (group C n=6), Ischemic preconditioning group (group Y n=6).Two groups of dogs were injected anesthetic, then fixed and operated endotracheal intubation and established the model of lung ischemia-reperfusion injury after cardiopulmonary bypass. Group C

ischemia-reperfusion in left lung, and dogs in the group Y received the lung ischemic preconditioning before blocking the left pulmonary artery. Samples of lung tissue were collected at T1(before the CPB), T2(before blocking the pulmonary artery), T3(end of CPB), and T4(2 hours after CPB). The wet weight and dry weight of lung were recorded, and the lung histology was observed by optical microscopy. Samples of arterial blood were collected at T1, T3, T4time points for being used to calculate respiration index (RI) and oxygenation index (OI).Results①The wet and dry weight ratio of lung tissue gradually increased with time (P<0.05). and was significantly lower in Y group at T3and T4time point(P<0.05). ②Pathological section score of lung tissue was significantly higher at T3and T4time point compared with T1 time point (P<0.05). Pathological section score of lung tissue of Y group was significantly lower than C group at T3and T4time point (P<0.05). ③RI gradually increased with time, but OI was decreased(P<0.05). These alterations were ameliorated in Y group(P<0.05).ConclusionIschemic preconditioning can reduce the RI and increase OI and improve the pulmonary function after CPB in dogs.

ischemic preconditioning;cardiopulmonary bypass;lung injury；dogs

貴州科技廳聯(lián)合基金資助項目(NO：黔科合丁字LKZ〔2012〕05)。

張紅，女，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：體外循環(huán)肺保護(hù)，E-mail:hianzhang@tom.com。

R657.3

A

1000-2715(2013)05-0428-04

[收稿2013-05-22;修回2013-09-09]

(編輯：譚秀榮)