低温钾葡聚糖液肺动脉灌注对体外循环下未成熟犬肺的保护
作者：宿学家 易定华
单位：宿学家(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)
关键词：体外循环；未成熟肺/损伤；肺动脉灌注/保护
第四军医大学学报000528 摘 要: 目的 探讨体外循环期间进行肺动脉灌注低温保护液对未成熟犬肺损伤的预防作用. 方法 杂种幼犬(<30 d) 12只,随机分为对照组(n=6)和灌注组(n=6). 建立体外循环后,灌注组在心脏停跳的同时,肺动脉灌注10℃低钾葡聚糖(LPD)保护液,阻断90 min,复跳再灌注60 min后,取肺组织观察肺表面活性剂(PS)、NO水平、肺湿干比(W/D)、肺血管通透性(EB值)和丙二醛(MDA)含量及肺组织结构变化. 对照组体外循环建立及阻断、再灌注时间同灌注组. 结果 灌注组PS，NO水平较对照组显著提高(P<0.05, P<0.01),而灌注组肺组织W/D，EB值和MDA含量较对照组明显降低(P<0.01). 对照组肺间质水肿、肺泡内渗出、出血严重,超微结构肺泡Ⅱ型上皮细胞微绒毛断裂消失,板层体减少、排空,内皮细胞肿胀. 灌注组结构变化明显减轻. 结论 肺动脉灌注低温LPD肺保护液,可明显减轻体外循环对未成熟肺泡上皮细胞和肺血管内皮细胞的损伤,有效维持肺表面活性物质水平,减少肺血管外水含量,减轻肺水肿.
, http://www.100md.com
中图号:R541.1 文献标识码:A
文章编号：1000-2790(2000)05-0608-03
Reduced immature dog lung injury during cardiopulmonary bypass byusing hypothermic low-potassium detran fluid perfusing pulmonary artery
SU Xue-Jia, YI Ding-Hua
(Center of Cardiovascular Surgery, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China)
Abstract: AIM To study the protection of pulmonary perfusion on immature lung injury by hypothermic low-potassium dextran solution during CPB. METHODS Twelve immature dogs (<30 days) were devided into control group (n=6) and perfusion group (n=6) at random. At the time of ascend aortic artery clamped, 10℃ LPD solution was perfused into pulmonary artery in perfusion group. After 90 min clamps and 60 min reperfusion, lung tissue was obtained to observe the changes of PS, NO, MDA, permeanible of pulmonary vascular and the structure. RESULTS In perfusion group, PS and NO contents were significantly increased compared with control group (P<0.05, P<0.01). MDA content, W/D and EB value were significantly lower after perfusion of LPD solution (P<0.01). Edma of lung tissue and hemorrage of alveolar worsened in control group. Ultrostructure changes showed that lamellasone body (SB) was emptied and endothelial cells swellowed. CONCLUSION Perfusing pulmonary artery by means of hypothermic low-potassium dextran solution could prevent immature lung epithelial and endothelial cells from ischemia-reperfusion injury, sustain PS and NO level and reduce lung edema.
, 百拇医药
Keywords: cardiopulmonary bypass; immature lung/injury; pulmonary artery perfusion/protection
0 引言
体外循环过程中对成熟犬进行肺动脉灌注低温肺保护液，可显著提高体外循环术后动脉血的氧分压，保护肺组织的结构和功能[1]. 我们在体外循环期间应用肺动脉灌注低温低钾葡聚糖保护液(LPD),探讨其对体外循环过程未成熟犬肺损伤的保护作用.
1 材料和方法
1.1 材料 选择月龄(<30 d)幼犬12只, 体质量1.0～2.0 kg, 雌雄不拘,随机平均分为2组 . ①体外循环对照组(n=6),开胸后注射肝素(300 U.kg-1),分别经右颈总动脉和右心房插动脉灌注管及静脉引流管,建立体外循环,并进行左房引流,然后转机降温. 待鼻咽温度降至30℃时升主动脉阻断并行主动脉根部灌注4℃冷晶体心脏停跳液,灌注量按15 mL.kg-1计算. 阻断90 min后,升温至鼻咽温度36℃,开放升主动脉,心脏复跳,并行循环60 min. ②肺动脉灌注组(n=6),体外循环建立及阻断和再灌注时间同①,在阻断升主动脉同时阻断肺动脉近端,于肺动脉远端灌注10℃低钾葡聚糖(LPD)肺保护液[成分: Na+ 168 mmol.L-1, K+ 4 mmol.L-1, Mg2+ mmol.L-1, Cl- 103 mmol.L-1,磷酸盐36.5 mmol.L-1,低分子右旋糖酐20 g.L-1, pH 7.50,渗透量浓度313 mol.L-1]按50 mL.kg-1计算,灌注压为1.33～2.67 kPa (10～20 mmHg).
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1.2 方法 ①肺表面活性剂(PS)水平测定:停机后取左肺,进行支气管肺泡灌洗,分别采用Bartlett法、薄层层析法、Lowry法[2]测定灌洗液(BALF)中的总磷脂(TPL)、饱和卵磷脂(SatPC)、总蛋白(TP),根据文献资料,取SatPC/TPL (%)，SatPC/TP (mg.g-1)作为判定PS水平的指标[3,4]. ②肺组织丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)水平测定:取右肺组织块,9倍冰盐水匀浆,分别以硫代巴比妥酸缩合法和NO3-还原为NO2-法测定,试剂盒购自南京建成生物工程研究所. ③肺湿干比(W/D):取右肺组织块,称质量,置80℃烤箱中72 h,称干质量,计算湿干比,代表肺水含量. ④肺血管通透性(EB值):采用肺动脉推注10 g.L-1 Evan blue(EB)溶液，甲酰胺提取,分光光度计比色法，测定渗出肺组织的EB,以EB值计算肺血管通透性. ⑤光镜、电镜病理改变:取右肺块,常规固定、包埋,进行光镜、电镜观察.
, 百拇医药
统计学处理：所有数据均以
±s表示,建立计算机数据库,SPSS软件进行统计分析.
2 结果
肺动脉灌注后肺组织PS，NO水平变化见Tab 1，肺动脉灌注后肺组织W/D，EB及MDA变化见Tab 2. 肺组织结构改变:对照组光镜下肺泡壁增厚,肺泡及间质水肿,肺血管及间质内有大量炎性细胞浸润,电镜下肺泡Ⅱ型上皮细胞微绒毛断裂、消失,板层体减少、排空,内皮细胞肿胀,核固缩. 而实验组肺泡上皮细胞和血管内皮细胞形态学变化明显改善,渗出、水肿和出血明显减轻.
表1 肺动脉灌注后肺组织PS和一氧化氮水平变化
Tab 1 The changes of PS and NO in lung tissue after perfusion (±s) Group
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PS
m(NO)/
(μmol.g-1)
φ(SatPC.
TPL-1)%
ω(SatPC.
TP-1)/(mg.
g-1)
Control
32.7±1.6
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43.2±8.9
10.6±1.1
Perfusion
37.5±2.9a
57.8±5.0a
20.6±1.9b
aP<0.05， bP<0.01 vs control group.3 讨论
体外循环(CPB)心脏手术期间,心脏可经过冠脉冷灌注和心脏表面降温保护,而肺组织仍保持较高温度. 此期间,肺动脉无供血,支气管血流是肺内唯一血供来源,但转机过程中支气管血流是非搏动性的,且肺内分布并不均匀,所以在体外循环期间,肺组织处于高温缺血缺氧状态. 使得肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞对体外循环后的缺血再灌注损伤异常敏感[5].
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表2 肺动脉灌注后肺组织湿干比、肺血管通透性及肺组织丙二醛变化
Tab 2 The changes of W/D， EB and MDA in lung tissue after perfusion (±s) Group
W/D
EB(×10-2)
ω(MDA)/(μg.g-1)
Control
11.0±0.9
7.5±0.5
, 百拇医药
115.3±8.5
Perfusion
8.2±0.7a
5.8±0.4a
64.9±2.9a
aP<0.01 vs control group. 低钾葡聚糖液(LPD)是一种基于血液成分的细胞外型肺保护液,近年来研究证实,应用LPD肺动脉预灌注,可明显预防离体肺的缺血再灌注损伤[6]. 我们在CPB过程中，对未成熟犬肺进行动脉灌注低温LPD液发现，肺组织表面活性剂(SatPC/TPL，SatPC/TP)及NO含量明显增加(Tab 1)，而肺水含量(W/D)及肺血管通透性(EB值)显著降低(Tab 2)，肺组织上皮细胞和内皮细胞的结构和功能得到保护，光镜和超微结构的变化亦表明此点，这可能与此方法降低肺部温度，提高了肺组织对缺血再灌注损伤的耐受性有关. 进一步的研究发现肺组织中氧自由基代谢产物丙二醛(MDA)含量明显减少(Tab 2)，表明LPD液可减少肺内氧自由基的产生,减轻氧自由基对肺组织的损害. 其原因可能是LPD液灌注后可清除肺血管内残存的血细胞成分,减少参与体外循环炎性“瀑布”反应的白细胞数量，同时LPD液的电荷组成、渗透压及膨胀压,稳定了中性粒细胞细胞膜和胞质的作用,抑制其在缺血再灌注过程中的活化反应.
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本实验表明,在体外循环过程中应用低温低钾葡聚糖保护液肺动脉灌注,可有效保护未成熟犬肺血管内皮细胞及肺泡上皮细胞的结构和功能,减轻肺水肿,维持肺表面活性剂水平,达到保护肺功能的目的. 对进一步减少体外循环所致的肺部并发症将会有一定的防治作用.
编辑 袁天峰
作者简介:宿学家(1970-),男(汉族),山东省高密市人. 硕士生(导师易定华). Tel.(029)3375311 Email. Zhjcai@fmmu.edu.cn
参考文献:
[1] 潘世伟， 刘迎龙. 体外循环期间低温肺保护液对肺脏的保护作用[J]. 中国循环杂志，1996；11(9)：568-569.
[2] 王继贵. 临床生化检验[M]. 长沙: 湖南科学技术出版社, 1981:209-211.
, 百拇医药
[3] Mcgowan Fx, Ikegami M, Del midops et al. Cardiopulmonary bypass significantly reduces surfactant activity in children [J]. J Thorac Cardiovasc Surg，1993;106(2): 968-981.
[4] Mracatili S, Guarino C, Giannattasio A et al. Alteration of the endoalveolar surfactant after surgery with extracopreal circulation [J]. Respiration, 1990;57(1): 233-242.
[5] Shafigue T, Johnson DG, Dai HB et al. Altered pulmonary microvascuar reactivity after total cardiopulmonary bypass [J]. J Cadiovasc Surg,1993;106(3):486-497.
[6] Sundaresan F, Lima H, Date A et al. Lung preservation with low-potassium-dextran flush in a primate bilateral transplant model [J]. Ann Thorac Surg，1993;56(3):1129-1135.
收稿日期：1999-08-20； 修回日期：1999-12-17, 百拇医药
单位：宿学家(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)
关键词：体外循环；未成熟肺/损伤；肺动脉灌注/保护
第四军医大学学报000528 摘 要: 目的 探讨体外循环期间进行肺动脉灌注低温保护液对未成熟犬肺损伤的预防作用. 方法 杂种幼犬(<30 d) 12只,随机分为对照组(n=6)和灌注组(n=6). 建立体外循环后,灌注组在心脏停跳的同时,肺动脉灌注10℃低钾葡聚糖(LPD)保护液,阻断90 min,复跳再灌注60 min后,取肺组织观察肺表面活性剂(PS)、NO水平、肺湿干比(W/D)、肺血管通透性(EB值)和丙二醛(MDA)含量及肺组织结构变化. 对照组体外循环建立及阻断、再灌注时间同灌注组. 结果 灌注组PS，NO水平较对照组显著提高(P<0.05, P<0.01),而灌注组肺组织W/D，EB值和MDA含量较对照组明显降低(P<0.01). 对照组肺间质水肿、肺泡内渗出、出血严重,超微结构肺泡Ⅱ型上皮细胞微绒毛断裂消失,板层体减少、排空,内皮细胞肿胀. 灌注组结构变化明显减轻. 结论 肺动脉灌注低温LPD肺保护液,可明显减轻体外循环对未成熟肺泡上皮细胞和肺血管内皮细胞的损伤,有效维持肺表面活性物质水平,减少肺血管外水含量,减轻肺水肿.
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中图号:R541.1 文献标识码:A
文章编号：1000-2790(2000)05-0608-03
Reduced immature dog lung injury during cardiopulmonary bypass byusing hypothermic low-potassium detran fluid perfusing pulmonary artery
SU Xue-Jia, YI Ding-Hua
(Center of Cardiovascular Surgery, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China)
Abstract: AIM To study the protection of pulmonary perfusion on immature lung injury by hypothermic low-potassium dextran solution during CPB. METHODS Twelve immature dogs (<30 days) were devided into control group (n=6) and perfusion group (n=6) at random. At the time of ascend aortic artery clamped, 10℃ LPD solution was perfused into pulmonary artery in perfusion group. After 90 min clamps and 60 min reperfusion, lung tissue was obtained to observe the changes of PS, NO, MDA, permeanible of pulmonary vascular and the structure. RESULTS In perfusion group, PS and NO contents were significantly increased compared with control group (P<0.05, P<0.01). MDA content, W/D and EB value were significantly lower after perfusion of LPD solution (P<0.01). Edma of lung tissue and hemorrage of alveolar worsened in control group. Ultrostructure changes showed that lamellasone body (SB) was emptied and endothelial cells swellowed. CONCLUSION Perfusing pulmonary artery by means of hypothermic low-potassium dextran solution could prevent immature lung epithelial and endothelial cells from ischemia-reperfusion injury, sustain PS and NO level and reduce lung edema.
, 百拇医药
Keywords: cardiopulmonary bypass; immature lung/injury; pulmonary artery perfusion/protection
0 引言
体外循环过程中对成熟犬进行肺动脉灌注低温肺保护液，可显著提高体外循环术后动脉血的氧分压，保护肺组织的结构和功能[1]. 我们在体外循环期间应用肺动脉灌注低温低钾葡聚糖保护液(LPD),探讨其对体外循环过程未成熟犬肺损伤的保护作用.
1 材料和方法
1.1 材料 选择月龄(<30 d)幼犬12只, 体质量1.0～2.0 kg, 雌雄不拘,随机平均分为2组 . ①体外循环对照组(n=6),开胸后注射肝素(300 U.kg-1),分别经右颈总动脉和右心房插动脉灌注管及静脉引流管,建立体外循环,并进行左房引流,然后转机降温. 待鼻咽温度降至30℃时升主动脉阻断并行主动脉根部灌注4℃冷晶体心脏停跳液,灌注量按15 mL.kg-1计算. 阻断90 min后,升温至鼻咽温度36℃,开放升主动脉,心脏复跳,并行循环60 min. ②肺动脉灌注组(n=6),体外循环建立及阻断和再灌注时间同①,在阻断升主动脉同时阻断肺动脉近端,于肺动脉远端灌注10℃低钾葡聚糖(LPD)肺保护液[成分: Na+ 168 mmol.L-1, K+ 4 mmol.L-1, Mg2+ mmol.L-1, Cl- 103 mmol.L-1,磷酸盐36.5 mmol.L-1,低分子右旋糖酐20 g.L-1, pH 7.50,渗透量浓度313 mol.L-1]按50 mL.kg-1计算,灌注压为1.33～2.67 kPa (10～20 mmHg).
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1.2 方法 ①肺表面活性剂(PS)水平测定:停机后取左肺,进行支气管肺泡灌洗,分别采用Bartlett法、薄层层析法、Lowry法[2]测定灌洗液(BALF)中的总磷脂(TPL)、饱和卵磷脂(SatPC)、总蛋白(TP),根据文献资料,取SatPC/TPL (%)，SatPC/TP (mg.g-1)作为判定PS水平的指标[3,4]. ②肺组织丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)水平测定:取右肺组织块,9倍冰盐水匀浆,分别以硫代巴比妥酸缩合法和NO3-还原为NO2-法测定,试剂盒购自南京建成生物工程研究所. ③肺湿干比(W/D):取右肺组织块,称质量,置80℃烤箱中72 h,称干质量,计算湿干比,代表肺水含量. ④肺血管通透性(EB值):采用肺动脉推注10 g.L-1 Evan blue(EB)溶液，甲酰胺提取,分光光度计比色法，测定渗出肺组织的EB,以EB值计算肺血管通透性. ⑤光镜、电镜病理改变:取右肺块,常规固定、包埋,进行光镜、电镜观察.
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统计学处理：所有数据均以
±s表示,建立计算机数据库,SPSS软件进行统计分析.2 结果
肺动脉灌注后肺组织PS，NO水平变化见Tab 1，肺动脉灌注后肺组织W/D，EB及MDA变化见Tab 2. 肺组织结构改变:对照组光镜下肺泡壁增厚,肺泡及间质水肿,肺血管及间质内有大量炎性细胞浸润,电镜下肺泡Ⅱ型上皮细胞微绒毛断裂、消失,板层体减少、排空,内皮细胞肿胀,核固缩. 而实验组肺泡上皮细胞和血管内皮细胞形态学变化明显改善,渗出、水肿和出血明显减轻.
表1 肺动脉灌注后肺组织PS和一氧化氮水平变化
Tab 1 The changes of PS and NO in lung tissue after perfusion (
±s) Group, http://www.100md.com
PS
m(NO)/
(μmol.g-1)
φ(SatPC.
TPL-1)%
ω(SatPC.
TP-1)/(mg.
g-1)
Control
32.7±1.6
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43.2±8.9
10.6±1.1
Perfusion
37.5±2.9a
57.8±5.0a
20.6±1.9b
aP<0.05， bP<0.01 vs control group.3 讨论
体外循环(CPB)心脏手术期间,心脏可经过冠脉冷灌注和心脏表面降温保护,而肺组织仍保持较高温度. 此期间,肺动脉无供血,支气管血流是肺内唯一血供来源,但转机过程中支气管血流是非搏动性的,且肺内分布并不均匀,所以在体外循环期间,肺组织处于高温缺血缺氧状态. 使得肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞对体外循环后的缺血再灌注损伤异常敏感[5].
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表2 肺动脉灌注后肺组织湿干比、肺血管通透性及肺组织丙二醛变化
Tab 2 The changes of W/D， EB and MDA in lung tissue after perfusion (
±s) GroupW/D
EB(×10-2)
ω(MDA)/(μg.g-1)
Control
11.0±0.9
7.5±0.5
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115.3±8.5
Perfusion
8.2±0.7a
5.8±0.4a
64.9±2.9a
aP<0.01 vs control group. 低钾葡聚糖液(LPD)是一种基于血液成分的细胞外型肺保护液,近年来研究证实,应用LPD肺动脉预灌注,可明显预防离体肺的缺血再灌注损伤[6]. 我们在CPB过程中，对未成熟犬肺进行动脉灌注低温LPD液发现，肺组织表面活性剂(SatPC/TPL，SatPC/TP)及NO含量明显增加(Tab 1)，而肺水含量(W/D)及肺血管通透性(EB值)显著降低(Tab 2)，肺组织上皮细胞和内皮细胞的结构和功能得到保护，光镜和超微结构的变化亦表明此点，这可能与此方法降低肺部温度，提高了肺组织对缺血再灌注损伤的耐受性有关. 进一步的研究发现肺组织中氧自由基代谢产物丙二醛(MDA)含量明显减少(Tab 2)，表明LPD液可减少肺内氧自由基的产生,减轻氧自由基对肺组织的损害. 其原因可能是LPD液灌注后可清除肺血管内残存的血细胞成分,减少参与体外循环炎性“瀑布”反应的白细胞数量，同时LPD液的电荷组成、渗透压及膨胀压,稳定了中性粒细胞细胞膜和胞质的作用,抑制其在缺血再灌注过程中的活化反应.
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本实验表明,在体外循环过程中应用低温低钾葡聚糖保护液肺动脉灌注,可有效保护未成熟犬肺血管内皮细胞及肺泡上皮细胞的结构和功能,减轻肺水肿,维持肺表面活性剂水平,达到保护肺功能的目的. 对进一步减少体外循环所致的肺部并发症将会有一定的防治作用.
编辑 袁天峰
作者简介:宿学家(1970-),男(汉族),山东省高密市人. 硕士生(导师易定华). Tel.(029)3375311 Email. Zhjcai@fmmu.edu.cn
参考文献:
[1] 潘世伟， 刘迎龙. 体外循环期间低温肺保护液对肺脏的保护作用[J]. 中国循环杂志，1996；11(9)：568-569.
[2] 王继贵. 临床生化检验[M]. 长沙: 湖南科学技术出版社, 1981:209-211.
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[3] Mcgowan Fx, Ikegami M, Del midops et al. Cardiopulmonary bypass significantly reduces surfactant activity in children [J]. J Thorac Cardiovasc Surg，1993;106(2): 968-981.
[4] Mracatili S, Guarino C, Giannattasio A et al. Alteration of the endoalveolar surfactant after surgery with extracopreal circulation [J]. Respiration, 1990;57(1): 233-242.
[5] Shafigue T, Johnson DG, Dai HB et al. Altered pulmonary microvascuar reactivity after total cardiopulmonary bypass [J]. J Cadiovasc Surg,1993;106(3):486-497.
[6] Sundaresan F, Lima H, Date A et al. Lung preservation with low-potassium-dextran flush in a primate bilateral transplant model [J]. Ann Thorac Surg，1993;56(3):1129-1135.
收稿日期：1999-08-20； 修回日期：1999-12-17, 百拇医药