间断给氧对兔体外循环中肺损伤的保护
作者：王辉山 易定华 汪曾炜 徐鹏
单位：王辉山(第四军医大学西京医院心血管外科中心,陕西 西安 710033)；易定华(第四军医大学西京医院心血管外科中心,陕西 西安 710033)；汪曾炜(沈阳军区总医院心血管外科)；徐鹏(第四军医大学西京医院心血管外科中心,陕西 西安 710033)
关键词：肺损；体外循环；间断给氧
第四军医大学学报000529 摘 要： 目的 研究间断给氧对兔体外循环(CPB)中肺的保护作用, 并探讨其机制. 方法 采用兔CPB模型,CPB中间断给氧, 测定肺组织的丙二醛(MDA),髓过氧化物酶(MPO),肺组织血管通透性(EB值)及湿干质量比(W/D),并观察肺组织超微结构的变化. 结果 间断给氧组肺组织MDA含量(81±5) mol.kg-1明显低于CPB组(139±17) mol.kg-1, P<0.01. MPO含量(6.3±1.9)×103 U.kg-1明显低于CPB组(9.4±0.6)×103 U.kg-1, P<0.01. 血管通透性(EB值)(1.9±0.2)明显低于CPB组(3.2±0.07), P<0.05. W/D值(8.7±0.8)明显低于CPB组(11.3±2.3), P<0.05. 结论 CPB期间存在肺缺血再灌注损伤;间断给氧可减轻肺损伤,具有肺保护作用.
, http://www.100md.com
中图号:R541.1 文献标识码:A
文章编号：1000-2790(2000)05-0611-03
Protective effects of intermittent ventilation against lung injury during cardiopulmonary bypass
WANG Hui-Shan, YI Ding-Hua, XU Peng
(Center of Cardiovascular Surgery, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China)
WANG Zeng-Wei
, 百拇医药
(Department of Cardiovascular Surgery, General Hospital of Shenyang Command)
Abstract: AIM To study the protective effects and mechanism of intermittent ventilation aganist lung injury during cardiopulmonary bypass (CPB) in rabbits. METHODS CPB models were set up with living rabbits by intermittent ventilation. MDA, MPO content in lung tissue was determined.Permeability of vascular (Evan's blue value) and ratio of wet to dry lung tissue were tested. The ultrastructure of lung was observed. RESULTS Compared with CPB group, MDA content of lung tissue in intermittent ventilation group (81±5) mol.kg-1 was significantly lower (139±17) mol.kg-1, P<0.01; MPO content (6.3±1.9)×103 U.kg-1 also significantly lower (CPB: 9.4±0.6)×103 U.kg-1, P<0.05; EB value (1.9±0.2) lower (CPB: 3.2±0.07), P<0.05 and ratio of wet/dry lung tissue (8.7±0.8) lower (11.3±2.3), P<0.05. CONCLUSION There is ischemic/reperfusion injury during CPB and intermittent ventilation has protective effects.
, http://www.100md.com
Keywords: lung injury; cardiopulmonary bypass; intermittent ventilation
0 引言
体外循环(cardiopulmonary bypass, CPB)是心血管外科的一项重要技术,可引起肺损伤,严重者可致死亡. 加强体外循环期间肺保护对提高手术成功率具有重要意义. CPB期间传统的方法是肺脏不通气,处于完全缺氧状态. 因此,肺泡及肺组织受缺氧损害. 我们应用肺间断充氧给氧方法对兔CPB中肺保护及其机制进行探讨.
1 材料和方法
1.1 材料 健康家兔30只,体质量2.0～2.5 kg,雌雄不拘. 随机分为3组,每组10只,①手术对照组;②CPB组;③间断通气组. 兔CPB模型的建立： 采用戊巴比妥钠35 mg.kg-1 ip,气管切开插管,小动物呼吸机辅助呼吸. 股动脉插管测压,胸骨正中开胸, 3 mg.kg-1 肝素化后,分别于左颈总动脉、右心房和左心房插入动脉泵管、 腔静脉引流管和左房引流管,连接血泵(Sarns-7000),鼓泡式氧合器( 自制实验用)和储血罐. CPB温度为28～32℃,中度血液稀释(HCT: 0.20～0.24),流量为70～2110 mL.kg-1.min-1,平均动脉压维持在8～12 kPa,总转流时间为120 min,其中主动脉、 主肺动脉阻断60 min,停跳液采用冷晶体St. ThomasⅡ液. 开放主动脉、肺动脉,心脏复跳,辅助循环60 min. 间歇给氧组是在CPB期间,经气管插管按15 mL.kg-1潮气量充入氧气,5 min 1次,直至主、肺动脉开放. 手术对照组是单纯肝素化,开胸120 min后,留取标本.
, 百拇医药
1.2 方法
1.2.1 电镜检查 取右下肺组织,置于戊二醛中固定,透射电镜标本常规制备. 电镜下观察血管内皮细胞,肺泡上皮细胞损伤情况.
1.2.2 丙二醛(MDA)含量测定 100 g.L-1肺组织匀浆, 应用南京建成生物研究所提供的试剂盒. 采用硫代巴比妥法,756型分光光度计532 nm处比色.
1.2.3 过氧化物酶(MPO)活性测定 参照Suzuki等[1]的方法. 用消耗过氧化氢的量测定肺组织的MPO活性. 取100 g.L-1组织匀浆,反复冰融2次,加入含显色剂TMB及H2O2的PBS中,37℃下756型分光光度计655 nm处比色.
1.2.4 血管通透性测定 每组取4只动物在CPB结束前,由肺动脉推注10 g.L-1伊文蓝(Evan's blue, EB) 20 mg.kg-1,灌注后静置10 min,取出肺脏,用生理盐水以2.94 kPa压力灌注肺动脉. 取小块肺组织称其质量, 加入甲酰胺30 mL.kg-1,置于50℃隔水式培养箱中24 h,提取肺组织渗出的EB,称干质量. 将肺组织EB提取液3 mL倒入测试杯. 756型分光光度计在620 nm处比色,以EB强度值计算.
, 百拇医药
1.2.5 组织湿干质量比 取肺组织称质量,烘干恒重,计算湿干质量比.
统计学处理： 所有数据均以
±s表示,各组以团体t检验,P<0.05为差异显著界限.
2 结果
电镜下CPB 组Ⅱ型肺泡上皮细胞胞质空泡化,板层体消失,毛细血管破损(Fig 1);间断给氧组可见毛细血管壁薄,管腔扩张(Fig 2). 间断给氧组MDA含量(81±5) mol.kg-1明显低于CPB组(139±17) mol.kg-1, P<0.01. 间断给氧组MPO含量(6.3±1.9)×103 U.kg-1明显低于CPB组(9.4±0.6)×103 U.kg-1, P<0.05. CPB组EB值(3.2±0.07)明显高于间断给氧组(1.9±0.2), P<0.05. 间断给氧组W/D值(8.7±0.8)明显低于CPB值(11.3±2.3), P<0.05.
, 百拇医药
图1 间断给氧组Ⅱ型细胞板层体脱落,空泡化,微绒毛消失，内皮细胞胞质空泡化
Fig 1 In intermittent ventilation group, lamellasome body (LB) of type Ⅱ cell and endothelial cell were emptied ×3000
图2 间断给氧组Ⅱ型细胞胞质空泡化,板层体脱落,微绒毛消失,内皮细胞空泡化
Fig 2 In CPB group, LB of type Ⅱ cell and mitochondrin dispeared ×1000
3 讨论
CPB是心内直视手术的一项重要技术. CPB过程中, 可导致肺脏不同程度的损伤[2]. 如何有效地进行肺保护是心血管外科的一项重要课题. 在CPB中,由于肺脏长时间不通气,又无灌注,肺血流停止, 肺泡上皮不同程度地缺氧,能量储备下降. 表面活性物质耗竭. 虽然支气管动脉有部分灌注,也不足以防止肺组织缺氧损伤[3]. 有研究发现, 肺组织依靠肺毛细血管或肺泡一个途径即可维持基本代谢水平. 因此, 对完全缺血、缺氧的肺脏来说,只要有足够的肺泡充气,即使没有肺毛细血管的灌注,也可维持需氧代谢和肺形态学及能量水平[4].
, 百拇医药
我们在CPB中给予间断充氧后发现,脂质过氧化物(MDA),白细胞浸润(MPO)程度较未通气时明显减轻,肺水肿程度(W/D)下降, 血管通透性(EB值)降低. 超微结构亦表明了这一点. 主要原因可能是CPB中,由于炎症反应, 肺组织本身的疏松结构和易于积聚液体的特点以及肺毛细血管压力升高,使肺易产生肺水肿. 间断给氧除可保证肺泡途径供氧外,亦可防止肺不张,增加肺泡压,降低肺泡表面张力,减少肺毛细血管床的灌注. 另外,该途径供氧,尚弥散至肺组织,保证供氧.
结果表明,间断给氧减轻了肺的炎症反应. CPB中肺处于缺血缺氧状态,大量白细胞“扣押”在肺内. 间断给氧可能经过机械动力作用,使血液回流左心,从而减少了白细胞与血管内皮的粘附. 其次,间断给氧后经肺泡弥散至肺组织的氧可保证组织的基本代谢水平. 同时, 内皮细胞在一定程度上得到保护,从而使损伤减轻.
作者简介:王辉山(1965-),男(汉族)，辽宁省沈阳市人. 博士, 主治医师. 现工作在沈阳军区总医院心血管外科, 沈阳 110015. Tel. (024)23051215
, 百拇医药
参考文献：
[1] Suzuki K, Ota H, Sasagawa S. Assay method for myeloperi oxidae in human poiymorph on nuclear leukocytes [J]. Anal Biochem, 1983;132(4):345-352.
[2] 王辉山, 易定华, 汪曾炜. 左精氨酸对体外循环肺损伤的保护作用[J]. 第四军医大学学报,1998;19(4):429-431.
[3] Modry DL, Chiu CJ. Pulmonary reperfusion syndrome [J]. Ann Thorac Surg, 1979;27(3):207-215.
[4] Modry DL, Chiu CJ, Hinchey EJ. The role of ventilation and perfusion in lung metabolism: Surgical implication [J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 1977;74(2):275-284.
收稿日期：1999-09-21； 修回日期：1999-11-22, 百拇医药
单位：王辉山(第四军医大学西京医院心血管外科中心,陕西 西安 710033)；易定华(第四军医大学西京医院心血管外科中心,陕西 西安 710033)；汪曾炜(沈阳军区总医院心血管外科)；徐鹏(第四军医大学西京医院心血管外科中心,陕西 西安 710033)
关键词：肺损；体外循环；间断给氧
第四军医大学学报000529 摘 要： 目的 研究间断给氧对兔体外循环(CPB)中肺的保护作用, 并探讨其机制. 方法 采用兔CPB模型,CPB中间断给氧, 测定肺组织的丙二醛(MDA),髓过氧化物酶(MPO),肺组织血管通透性(EB值)及湿干质量比(W/D),并观察肺组织超微结构的变化. 结果 间断给氧组肺组织MDA含量(81±5) mol.kg-1明显低于CPB组(139±17) mol.kg-1, P<0.01. MPO含量(6.3±1.9)×103 U.kg-1明显低于CPB组(9.4±0.6)×103 U.kg-1, P<0.01. 血管通透性(EB值)(1.9±0.2)明显低于CPB组(3.2±0.07), P<0.05. W/D值(8.7±0.8)明显低于CPB组(11.3±2.3), P<0.05. 结论 CPB期间存在肺缺血再灌注损伤;间断给氧可减轻肺损伤,具有肺保护作用.
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中图号:R541.1 文献标识码:A
文章编号：1000-2790(2000)05-0611-03
Protective effects of intermittent ventilation against lung injury during cardiopulmonary bypass
WANG Hui-Shan, YI Ding-Hua, XU Peng
(Center of Cardiovascular Surgery, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China)
WANG Zeng-Wei
, 百拇医药
(Department of Cardiovascular Surgery, General Hospital of Shenyang Command)
Abstract: AIM To study the protective effects and mechanism of intermittent ventilation aganist lung injury during cardiopulmonary bypass (CPB) in rabbits. METHODS CPB models were set up with living rabbits by intermittent ventilation. MDA, MPO content in lung tissue was determined.Permeability of vascular (Evan's blue value) and ratio of wet to dry lung tissue were tested. The ultrastructure of lung was observed. RESULTS Compared with CPB group, MDA content of lung tissue in intermittent ventilation group (81±5) mol.kg-1 was significantly lower (139±17) mol.kg-1, P<0.01; MPO content (6.3±1.9)×103 U.kg-1 also significantly lower (CPB: 9.4±0.6)×103 U.kg-1, P<0.05; EB value (1.9±0.2) lower (CPB: 3.2±0.07), P<0.05 and ratio of wet/dry lung tissue (8.7±0.8) lower (11.3±2.3), P<0.05. CONCLUSION There is ischemic/reperfusion injury during CPB and intermittent ventilation has protective effects.
, http://www.100md.com
Keywords: lung injury; cardiopulmonary bypass; intermittent ventilation
0 引言
体外循环(cardiopulmonary bypass, CPB)是心血管外科的一项重要技术,可引起肺损伤,严重者可致死亡. 加强体外循环期间肺保护对提高手术成功率具有重要意义. CPB期间传统的方法是肺脏不通气,处于完全缺氧状态. 因此,肺泡及肺组织受缺氧损害. 我们应用肺间断充氧给氧方法对兔CPB中肺保护及其机制进行探讨.
1 材料和方法
1.1 材料 健康家兔30只,体质量2.0～2.5 kg,雌雄不拘. 随机分为3组,每组10只,①手术对照组;②CPB组;③间断通气组. 兔CPB模型的建立： 采用戊巴比妥钠35 mg.kg-1 ip,气管切开插管,小动物呼吸机辅助呼吸. 股动脉插管测压,胸骨正中开胸, 3 mg.kg-1 肝素化后,分别于左颈总动脉、右心房和左心房插入动脉泵管、 腔静脉引流管和左房引流管,连接血泵(Sarns-7000),鼓泡式氧合器( 自制实验用)和储血罐. CPB温度为28～32℃,中度血液稀释(HCT: 0.20～0.24),流量为70～2110 mL.kg-1.min-1,平均动脉压维持在8～12 kPa,总转流时间为120 min,其中主动脉、 主肺动脉阻断60 min,停跳液采用冷晶体St. ThomasⅡ液. 开放主动脉、肺动脉,心脏复跳,辅助循环60 min. 间歇给氧组是在CPB期间,经气管插管按15 mL.kg-1潮气量充入氧气,5 min 1次,直至主、肺动脉开放. 手术对照组是单纯肝素化,开胸120 min后,留取标本.
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1.2 方法
1.2.1 电镜检查 取右下肺组织,置于戊二醛中固定,透射电镜标本常规制备. 电镜下观察血管内皮细胞,肺泡上皮细胞损伤情况.
1.2.2 丙二醛(MDA)含量测定 100 g.L-1肺组织匀浆, 应用南京建成生物研究所提供的试剂盒. 采用硫代巴比妥法,756型分光光度计532 nm处比色.
1.2.3 过氧化物酶(MPO)活性测定 参照Suzuki等[1]的方法. 用消耗过氧化氢的量测定肺组织的MPO活性. 取100 g.L-1组织匀浆,反复冰融2次,加入含显色剂TMB及H2O2的PBS中,37℃下756型分光光度计655 nm处比色.
1.2.4 血管通透性测定 每组取4只动物在CPB结束前,由肺动脉推注10 g.L-1伊文蓝(Evan's blue, EB) 20 mg.kg-1,灌注后静置10 min,取出肺脏,用生理盐水以2.94 kPa压力灌注肺动脉. 取小块肺组织称其质量, 加入甲酰胺30 mL.kg-1,置于50℃隔水式培养箱中24 h,提取肺组织渗出的EB,称干质量. 将肺组织EB提取液3 mL倒入测试杯. 756型分光光度计在620 nm处比色,以EB强度值计算.
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1.2.5 组织湿干质量比 取肺组织称质量,烘干恒重,计算湿干质量比.
统计学处理： 所有数据均以
±s表示,各组以团体t检验,P<0.05为差异显著界限.2 结果
电镜下CPB 组Ⅱ型肺泡上皮细胞胞质空泡化,板层体消失,毛细血管破损(Fig 1);间断给氧组可见毛细血管壁薄,管腔扩张(Fig 2). 间断给氧组MDA含量(81±5) mol.kg-1明显低于CPB组(139±17) mol.kg-1, P<0.01. 间断给氧组MPO含量(6.3±1.9)×103 U.kg-1明显低于CPB组(9.4±0.6)×103 U.kg-1, P<0.05. CPB组EB值(3.2±0.07)明显高于间断给氧组(1.9±0.2), P<0.05. 间断给氧组W/D值(8.7±0.8)明显低于CPB值(11.3±2.3), P<0.05.
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图1 间断给氧组Ⅱ型细胞板层体脱落,空泡化,微绒毛消失，内皮细胞胞质空泡化
Fig 1 In intermittent ventilation group, lamellasome body (LB) of type Ⅱ cell and endothelial cell were emptied ×3000
图2 间断给氧组Ⅱ型细胞胞质空泡化,板层体脱落,微绒毛消失,内皮细胞空泡化
Fig 2 In CPB group, LB of type Ⅱ cell and mitochondrin dispeared ×1000
3 讨论
CPB是心内直视手术的一项重要技术. CPB过程中, 可导致肺脏不同程度的损伤[2]. 如何有效地进行肺保护是心血管外科的一项重要课题. 在CPB中,由于肺脏长时间不通气,又无灌注,肺血流停止, 肺泡上皮不同程度地缺氧,能量储备下降. 表面活性物质耗竭. 虽然支气管动脉有部分灌注,也不足以防止肺组织缺氧损伤[3]. 有研究发现, 肺组织依靠肺毛细血管或肺泡一个途径即可维持基本代谢水平. 因此, 对完全缺血、缺氧的肺脏来说,只要有足够的肺泡充气,即使没有肺毛细血管的灌注,也可维持需氧代谢和肺形态学及能量水平[4].
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我们在CPB中给予间断充氧后发现,脂质过氧化物(MDA),白细胞浸润(MPO)程度较未通气时明显减轻,肺水肿程度(W/D)下降, 血管通透性(EB值)降低. 超微结构亦表明了这一点. 主要原因可能是CPB中,由于炎症反应, 肺组织本身的疏松结构和易于积聚液体的特点以及肺毛细血管压力升高,使肺易产生肺水肿. 间断给氧除可保证肺泡途径供氧外,亦可防止肺不张,增加肺泡压,降低肺泡表面张力,减少肺毛细血管床的灌注. 另外,该途径供氧,尚弥散至肺组织,保证供氧.
结果表明,间断给氧减轻了肺的炎症反应. CPB中肺处于缺血缺氧状态,大量白细胞“扣押”在肺内. 间断给氧可能经过机械动力作用,使血液回流左心,从而减少了白细胞与血管内皮的粘附. 其次,间断给氧后经肺泡弥散至肺组织的氧可保证组织的基本代谢水平. 同时, 内皮细胞在一定程度上得到保护,从而使损伤减轻.
作者简介:王辉山(1965-),男(汉族)，辽宁省沈阳市人. 博士, 主治医师. 现工作在沈阳军区总医院心血管外科, 沈阳 110015. Tel. (024)23051215
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参考文献：
[1] Suzuki K, Ota H, Sasagawa S. Assay method for myeloperi oxidae in human poiymorph on nuclear leukocytes [J]. Anal Biochem, 1983;132(4):345-352.
[2] 王辉山, 易定华, 汪曾炜. 左精氨酸对体外循环肺损伤的保护作用[J]. 第四军医大学学报,1998;19(4):429-431.
[3] Modry DL, Chiu CJ. Pulmonary reperfusion syndrome [J]. Ann Thorac Surg, 1979;27(3):207-215.
[4] Modry DL, Chiu CJ, Hinchey EJ. The role of ventilation and perfusion in lung metabolism: Surgical implication [J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 1977;74(2):275-284.
收稿日期：1999-09-21； 修回日期：1999-11-22, 百拇医药