体外循环术后红细胞免疫功能变化及精氨酸对红细胞免疫的调节作用
作者：张平 马家驹 袁贵道 范全心 邹承伟
单位：张平(山东省立医院心外科,250021)；马家驹(山东省立医院心外科,250021)；袁贵道(山东省立医院心外科,250021)；范全心(山东省立医院心外科,250021)；邹承伟(山东省立医院心外科,250021)
关键词：心肺转流术；免疫，细胞；精氨酸；免疫调节
山东医大基础医学院学报000203
摘要 目的:探讨精氨酸(L-Arg)对体外循环(CPB)术后患者红细胞(RBC)免疫功能的调节作用。方法:随机选择心肺分流术(CPB)术后患者60例,分为L-Arg实验组和对照组,对两组患者术后外周血红细胞C3b受体花环率(RBC-C3bRR)、红细胞免疫复合物花环率(RBC-ICR)和循环免疫复合物(CIC)的动态变化进行对比研究。结果:实验组RBC-C3bRR、RBC-ICR术后明显高于对照组,CIC于术后2周恢复正常。结论:围术期应用精氨酸可促进CPB术后患者RBC免疫功能的恢复。
, http://www.100md.com
中图分类号 R 446.62
Changes of erythrocyte immunity after cardiopulmonary bypass and immunomodulation of arginine
Zhang Ping Ma Jiaju Yuan Guidao,et al
(Dept.of Cardiosurgery,Shandong Provincial Hospital,250021)
Abstract Objective:To study the changes in peripheral blood red blood cell immune adherence(RBC-C3bRR,RBC-ICR)and circulating immune complex(CIC)in patients after cardiopulmonary bypass(CPB)procedure,and to demonstrate the influence of arginine on cell-mediated and erythrocyte immunity after CPB.Methods:Sixty patients undergone CPB were randomly divided into two groups.The experimental group received 15g arginine every day by intravenous infusion from the immediate time post open heart operation to the postoperation day(POD)7,while the control group received the same quantity of glucose solution.The blood samples of all patients were examined on preoperation day 1,postoperation day 1,3,5,7,14 to measure RBC-C3bRR,RBC-ICR and CIC.Results:RBC-C3bRR and RBC-ICR in both groups decreased considerably after operation,but they were higher significantly in experiment group than that in control group from POD 5 to POD 14.CIC of all patients in both group increased after CPB,and there was no significant difference between two groups.CIC of experiment group recovered on POD 14,but CIC in control group did not yet.Conclusion:CPB causes transient depression of cellular erythrocyte immunity.The recovery of host immunity takes about 14 days.Arginine,which has nutritional and immunomodulatory functions,enhances the recovery of immunity after CPB.
, 百拇医药
Key words Cardiopulmonary bypass;Immunity,cellular;Arginine;Immunomodulation
CPB术可引起机体免疫功能下降[1，2],其中RBC免疫功能也受到严重损害[3]。L-Arg具有免疫调节作用[4],但对CPB 术后RBC免疫功能的调节作用尚未见报道。我们通过L-Arg实验组与对照组患者RBC免疫功能的对比研究,探讨了L-Arg对CPB术后RBC免疫功能的调节作用。
1 资料与方法
1.1 临床资料 随机选择1996年10月至1999年3月CPB术后患者60例,随机分为L-Arg实验组和对照组各30例。实验组男14例,女16例,风湿性心脏病14例,先天性心脏病16例。对照组男17例,女13例,风湿性心脏病13例,先天性心脏病17例。两 组患者年龄、体重、CPB 时间、氧合器种类、术后呼吸机辅助时间、输血量、术后7d RBC计数等差异无显著性。术前无风湿活动、感染等免疫功能异常,未用激素等免疫抑制剂。患者均用气管内插管复合麻醉,定容呼吸机间歇正压通气。CPB采用德国Stockert-Shiley人工心肺机,流量70～100ml,中度低温。术后处理、营养支持基本相同。
, http://www.100md.com
1.2 方法 L-Arg 5g/支系上海信谊制药厂产(950822)。实验组患者术毕即开始静脉滴注L-Arg,剂量参照Elsair[5]标准,每日15g,每天1次用至术后7d。对照组给等量葡萄糖溶液。两组患者均于术前,术后1、3、5、7、14d采集外周静脉血,肝素防凝。
1.3 RBC免疫功能测定 用RBC酵母菌花环法测定RBC-C3bRR 、RBC-ICR[6]。血清CIC含量测定用聚乙二醇(PEG)沉淀法。
1.4 统计学方法 测定结果用
±s表示。随时间变化的统计学差异应用自身配对t检验,两组间的统计学差异用两样本比较t检验。检验水准取双侧α=0.05。采用Origin软件进行数据分析。
2 结 果
, 百拇医药
两组间术前RBC-C3bRR、RBC-ICR、CIC水平相近(P>0.05)。实验组RBC-C3bRR 于术后5、7、14d明显高于对照组(P<0.01),于术后7d恢复至术前水平,14d时较术前略高(P<0.05);而对照组于术后14d才恢复至术前水平。实验组RBC-ICR于术后5、7、14d明显高于对照组(P<0.05),两组均于术后14d恢复至术前水平(P>0.05)。两组CIC于术后1、3、5、7d较术前升高(P<0.05),两组间差异无显著性,实验组14d降至术前水平,对照组仍高于术前,见表1。
表1 两组各项指标检测值 (±s) 时间(t/d)
RBC-C3bRR(%)
RBC-ICR(%)
CIC(OD)值
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实验组
对照组
实验组
对照组
实验组
对照组
术前1天
12.43±1.37
12.15±1.57
8.04±0.87
7.81±0.52
0.145±0.049
, 百拇医药 0.138±0.028
术后1天
9.75±1.33**
9.58±1.29**
6.89±0.63**
6.85±0.63**
0.158±0.059*
0.167±0.059*
3天
9.86±1.36**
, http://www.100md.com
9.42±1.20**
6.86±0.63**
6.88±0.42**
0.167±0.054*
0.203±0.060**
5天
11.21±1.63**,△△
9.23±1.25**
7.29±0.73**,△
, http://www.100md.com
6.65±0.52**
0.174±0.056*
0.215±0.066**
7天
12.93±2.36△△
10.42±1.26**
7.39±0.59*,△
6.96±0.48**
0.179±0.060*
, 百拇医药
0.213±0.065**
14天
14.68±2.02*,△△
12.00±1.80
8.18±0.50△
7.54±0.75
0.154±0.062
0.191±0.079*
*P<0.05 **P<0.01 vs术前 △P<0.05 △△P<0.01 vs对照组
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3 讨 论
3.1 CPB对红细胞免疫功能的影响 RBC不仅具有呼吸功能,而且具有免疫功能,具有许多与免疫有关的物质,具有识别、粘附、浓缩抗原,加速清除CIC的能力,参与机体免疫调控,并具有完整的自我调控系统[7]。RBC的免疫粘附是通过细胞膜表面的Ⅰ型补体受体(CR-1)与IC上的相应补体结合,将IC运送到肝、脾等网状内皮系统,由巨噬细胞加以吞噬[8],在清除IC的过程中起固定、集中、运送及递呈IC给吞噬细胞的作用。由于RBC在CR-1的总数及其CR-1呈簇状分布的数量上与WBC相比都占绝对优势,其粘附IC的能力远大于WBC,能够粘附循环中绝大部分IC。IC一旦被结合,其活性即被抑制,随之迅速灭活和清除。
我们研究证实,CPB术后RBC-C3bRR、RBC-ICR均降低,而CIC则显著升高,术后14d尚未恢复正常。说明CPB术后RBC-C3b受体活性明显降低,RBC粘附的免疫复合物减少,循环中免疫复合物则相应增加,意味着RBC-C3b受体的数量和功能降低。
, 百拇医药
3.2 L-Arg对CPB手术患者RBC免疫功能的调节作用 L-Arg为半必需氨基酸,同时具有多种免疫调节功能[4]。L-Arg对免疫系统的调节作用可能是通过L-Arg-NO通路进行的,对免疫系统的主要作用有:(1)延缓创伤后胸腺萎缩[9],增加正常机体胸腺重量和淋巴细胞计数[10];(2)影响周围淋巴细胞的功能和各种淋巴细胞所占的百分比[11],增加细胞毒淋巴细胞(TC)和辅助T淋巴细胞(TH)的数量和功能[4];(3)增强IL-2的产生和IL-2受体的表达;(4)增强巨噬细胞活性;(5)增强NK细胞功能;(6)通过促进肝、脾吞噬细胞功能,增加对CIC的清除,减少其对RBC膜上C3b受体的覆盖,改善RBC免疫功能。因此,围术期应用L-Arg具有免疫增强作用。
本研究结果表明,L-Arg对CPB术后RBC-RR和RBC-ICR的下降幅度影响不大,但能够明显加快其回升速度。说明L-Arg对CPB术后RBC免疫功能恢复具有明显的促进作用。本研究还显示,实验组CIC于术后2周降至正常水平,但对照组术后2周CIC仍高于术前,也间接说明L-Arg可促进RBC功能的恢复。
, 百拇医药
CPB术后早期机体RBC免疫功能降低,其原因除与CPB机械管道、氧合器类型、CPB时间、术后早期营养状态等有关外,还与输血量、术前心功能状态有关。一般CPB术后14d机体免疫功能可恢复至正常水平。精氨酸具有营养与免疫调节双重作用,可促进CPB术后机体RBC免疫功能的恢复。我们认为,在CPB围术期应用,可减少CPB引致的RBC免疫功能损伤,促进其恢复,从而降低CPB术后感染的危险,减少ARDS等全身性病理过程的发生。
作者简介：张平(1964-)男,山东济南人,博士,山东省立医院心外科主治医师,主要从事体外循环心肌保护的研究。
参考文献
1，Tajima K,Yamamoto F,Kawazoe K,et al.Cardiopulmonary bypass and cellular immunity:Changes in lymphocyte subsets and natural killer cell activity.Ann Thorac Surg,1993,55:625
, 百拇医药
2，Nguyen DM,Mulder DS,Shennif H.Effect of cardiopulmonary bypass on circulating lymphocyte function.Ann Thorac Surg,1992,53:611
3，吕琪,兰鸿钧.心脏瓣膜替换术对红细胞免疫系统的影响.中华实验外科杂志,1995,11(5):269
4，Daly JM,Reynolds J,Thom A,et al.Immune and metabolic effects of arginine in the surgical patients.Ann Surg,1998,208(4):512
5，Elsair,Poey J,Isaad H,et al. Effect of arginine chlorhydrate on nitrogen balance during the three days following routine surgery in man. Biomed Press,1978,29:312
, 百拇医药
6，郭峰,虞紫茜,赵中平.红细胞免疫功能的初步研究.中华医学杂志,1982,62:715
7，郭峰.红细胞免疫研究概况.中华微生物和免疫学杂志,1995,15(3):181
8，Paccaud JP,Carpentier JL,Schifferli JA. Difference in the clustering of complement receptor type 1 (CR1) on polymorphonuclear leukocytes and erythrocytes:Effect on immune adherence. Eur J Immunol,1990,20: 283
9，Barbul A,Rettura G,Levenson SM,et al.Arginine:A thymotropic and wound-healing promoting agent.Surg Forum,1977,28:101
10，Barbul A,Wasserkrug HL,Seifter E,et al.Immune stimulatory effects of arginine in normal and injured rats.J Surg Res,1980,29(3):228
11，Barbul A,Rettura G,Wasserkrug HL.Arginine stimulates lymphocyte immune responses in healthy humans.Surgery,1981,90(2):244
(收稿日期 1999-11-17), 百拇医药
单位：张平(山东省立医院心外科,250021)；马家驹(山东省立医院心外科,250021)；袁贵道(山东省立医院心外科,250021)；范全心(山东省立医院心外科,250021)；邹承伟(山东省立医院心外科,250021)
关键词：心肺转流术；免疫，细胞；精氨酸；免疫调节
山东医大基础医学院学报000203
摘要 目的:探讨精氨酸(L-Arg)对体外循环(CPB)术后患者红细胞(RBC)免疫功能的调节作用。方法:随机选择心肺分流术(CPB)术后患者60例,分为L-Arg实验组和对照组,对两组患者术后外周血红细胞C3b受体花环率(RBC-C3bRR)、红细胞免疫复合物花环率(RBC-ICR)和循环免疫复合物(CIC)的动态变化进行对比研究。结果:实验组RBC-C3bRR、RBC-ICR术后明显高于对照组,CIC于术后2周恢复正常。结论:围术期应用精氨酸可促进CPB术后患者RBC免疫功能的恢复。
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中图分类号 R 446.62
Changes of erythrocyte immunity after cardiopulmonary bypass and immunomodulation of arginine
Zhang Ping Ma Jiaju Yuan Guidao,et al
(Dept.of Cardiosurgery,Shandong Provincial Hospital,250021)
Abstract Objective:To study the changes in peripheral blood red blood cell immune adherence(RBC-C3bRR,RBC-ICR)and circulating immune complex(CIC)in patients after cardiopulmonary bypass(CPB)procedure,and to demonstrate the influence of arginine on cell-mediated and erythrocyte immunity after CPB.Methods:Sixty patients undergone CPB were randomly divided into two groups.The experimental group received 15g arginine every day by intravenous infusion from the immediate time post open heart operation to the postoperation day(POD)7,while the control group received the same quantity of glucose solution.The blood samples of all patients were examined on preoperation day 1,postoperation day 1,3,5,7,14 to measure RBC-C3bRR,RBC-ICR and CIC.Results:RBC-C3bRR and RBC-ICR in both groups decreased considerably after operation,but they were higher significantly in experiment group than that in control group from POD 5 to POD 14.CIC of all patients in both group increased after CPB,and there was no significant difference between two groups.CIC of experiment group recovered on POD 14,but CIC in control group did not yet.Conclusion:CPB causes transient depression of cellular erythrocyte immunity.The recovery of host immunity takes about 14 days.Arginine,which has nutritional and immunomodulatory functions,enhances the recovery of immunity after CPB.
, 百拇医药
Key words Cardiopulmonary bypass;Immunity,cellular;Arginine;Immunomodulation
CPB术可引起机体免疫功能下降[1，2],其中RBC免疫功能也受到严重损害[3]。L-Arg具有免疫调节作用[4],但对CPB 术后RBC免疫功能的调节作用尚未见报道。我们通过L-Arg实验组与对照组患者RBC免疫功能的对比研究,探讨了L-Arg对CPB术后RBC免疫功能的调节作用。
1 资料与方法
1.1 临床资料 随机选择1996年10月至1999年3月CPB术后患者60例,随机分为L-Arg实验组和对照组各30例。实验组男14例,女16例,风湿性心脏病14例,先天性心脏病16例。对照组男17例,女13例,风湿性心脏病13例,先天性心脏病17例。两 组患者年龄、体重、CPB 时间、氧合器种类、术后呼吸机辅助时间、输血量、术后7d RBC计数等差异无显著性。术前无风湿活动、感染等免疫功能异常,未用激素等免疫抑制剂。患者均用气管内插管复合麻醉,定容呼吸机间歇正压通气。CPB采用德国Stockert-Shiley人工心肺机,流量70～100ml,中度低温。术后处理、营养支持基本相同。
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1.2 方法 L-Arg 5g/支系上海信谊制药厂产(950822)。实验组患者术毕即开始静脉滴注L-Arg,剂量参照Elsair[5]标准,每日15g,每天1次用至术后7d。对照组给等量葡萄糖溶液。两组患者均于术前,术后1、3、5、7、14d采集外周静脉血,肝素防凝。
1.3 RBC免疫功能测定 用RBC酵母菌花环法测定RBC-C3bRR 、RBC-ICR[6]。血清CIC含量测定用聚乙二醇(PEG)沉淀法。
1.4 统计学方法 测定结果用
±s表示。随时间变化的统计学差异应用自身配对t检验,两组间的统计学差异用两样本比较t检验。检验水准取双侧α=0.05。采用Origin软件进行数据分析。2 结 果
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两组间术前RBC-C3bRR、RBC-ICR、CIC水平相近(P>0.05)。实验组RBC-C3bRR 于术后5、7、14d明显高于对照组(P<0.01),于术后7d恢复至术前水平,14d时较术前略高(P<0.05);而对照组于术后14d才恢复至术前水平。实验组RBC-ICR于术后5、7、14d明显高于对照组(P<0.05),两组均于术后14d恢复至术前水平(P>0.05)。两组CIC于术后1、3、5、7d较术前升高(P<0.05),两组间差异无显著性,实验组14d降至术前水平,对照组仍高于术前,见表1。
表1 两组各项指标检测值 (
±s) 时间(t/d)RBC-C3bRR(%)
RBC-ICR(%)
CIC(OD)值
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实验组
对照组
实验组
对照组
实验组
对照组
术前1天
12.43±1.37
12.15±1.57
8.04±0.87
7.81±0.52
0.145±0.049
, 百拇医药 0.138±0.028
术后1天
9.75±1.33**
9.58±1.29**
6.89±0.63**
6.85±0.63**
0.158±0.059*
0.167±0.059*
3天
9.86±1.36**
, http://www.100md.com
9.42±1.20**
6.86±0.63**
6.88±0.42**
0.167±0.054*
0.203±0.060**
5天
11.21±1.63**,△△
9.23±1.25**
7.29±0.73**,△
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6.65±0.52**
0.174±0.056*
0.215±0.066**
7天
12.93±2.36△△
10.42±1.26**
7.39±0.59*,△
6.96±0.48**
0.179±0.060*
, 百拇医药
0.213±0.065**
14天
14.68±2.02*,△△
12.00±1.80
8.18±0.50△
7.54±0.75
0.154±0.062
0.191±0.079*
*P<0.05 **P<0.01 vs术前 △P<0.05 △△P<0.01 vs对照组
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3 讨 论
3.1 CPB对红细胞免疫功能的影响 RBC不仅具有呼吸功能,而且具有免疫功能,具有许多与免疫有关的物质,具有识别、粘附、浓缩抗原,加速清除CIC的能力,参与机体免疫调控,并具有完整的自我调控系统[7]。RBC的免疫粘附是通过细胞膜表面的Ⅰ型补体受体(CR-1)与IC上的相应补体结合,将IC运送到肝、脾等网状内皮系统,由巨噬细胞加以吞噬[8],在清除IC的过程中起固定、集中、运送及递呈IC给吞噬细胞的作用。由于RBC在CR-1的总数及其CR-1呈簇状分布的数量上与WBC相比都占绝对优势,其粘附IC的能力远大于WBC,能够粘附循环中绝大部分IC。IC一旦被结合,其活性即被抑制,随之迅速灭活和清除。
我们研究证实,CPB术后RBC-C3bRR、RBC-ICR均降低,而CIC则显著升高,术后14d尚未恢复正常。说明CPB术后RBC-C3b受体活性明显降低,RBC粘附的免疫复合物减少,循环中免疫复合物则相应增加,意味着RBC-C3b受体的数量和功能降低。
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3.2 L-Arg对CPB手术患者RBC免疫功能的调节作用 L-Arg为半必需氨基酸,同时具有多种免疫调节功能[4]。L-Arg对免疫系统的调节作用可能是通过L-Arg-NO通路进行的,对免疫系统的主要作用有:(1)延缓创伤后胸腺萎缩[9],增加正常机体胸腺重量和淋巴细胞计数[10];(2)影响周围淋巴细胞的功能和各种淋巴细胞所占的百分比[11],增加细胞毒淋巴细胞(TC)和辅助T淋巴细胞(TH)的数量和功能[4];(3)增强IL-2的产生和IL-2受体的表达;(4)增强巨噬细胞活性;(5)增强NK细胞功能;(6)通过促进肝、脾吞噬细胞功能,增加对CIC的清除,减少其对RBC膜上C3b受体的覆盖,改善RBC免疫功能。因此,围术期应用L-Arg具有免疫增强作用。
本研究结果表明,L-Arg对CPB术后RBC-RR和RBC-ICR的下降幅度影响不大,但能够明显加快其回升速度。说明L-Arg对CPB术后RBC免疫功能恢复具有明显的促进作用。本研究还显示,实验组CIC于术后2周降至正常水平,但对照组术后2周CIC仍高于术前,也间接说明L-Arg可促进RBC功能的恢复。
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CPB术后早期机体RBC免疫功能降低,其原因除与CPB机械管道、氧合器类型、CPB时间、术后早期营养状态等有关外,还与输血量、术前心功能状态有关。一般CPB术后14d机体免疫功能可恢复至正常水平。精氨酸具有营养与免疫调节双重作用,可促进CPB术后机体RBC免疫功能的恢复。我们认为,在CPB围术期应用,可减少CPB引致的RBC免疫功能损伤,促进其恢复,从而降低CPB术后感染的危险,减少ARDS等全身性病理过程的发生。
作者简介：张平(1964-)男,山东济南人,博士,山东省立医院心外科主治医师,主要从事体外循环心肌保护的研究。
参考文献
1，Tajima K,Yamamoto F,Kawazoe K,et al.Cardiopulmonary bypass and cellular immunity:Changes in lymphocyte subsets and natural killer cell activity.Ann Thorac Surg,1993,55:625
, 百拇医药
2，Nguyen DM,Mulder DS,Shennif H.Effect of cardiopulmonary bypass on circulating lymphocyte function.Ann Thorac Surg,1992,53:611
3，吕琪,兰鸿钧.心脏瓣膜替换术对红细胞免疫系统的影响.中华实验外科杂志,1995,11(5):269
4，Daly JM,Reynolds J,Thom A,et al.Immune and metabolic effects of arginine in the surgical patients.Ann Surg,1998,208(4):512
5，Elsair,Poey J,Isaad H,et al. Effect of arginine chlorhydrate on nitrogen balance during the three days following routine surgery in man. Biomed Press,1978,29:312
, 百拇医药
6，郭峰,虞紫茜,赵中平.红细胞免疫功能的初步研究.中华医学杂志,1982,62:715
7，郭峰.红细胞免疫研究概况.中华微生物和免疫学杂志,1995,15(3):181
8，Paccaud JP,Carpentier JL,Schifferli JA. Difference in the clustering of complement receptor type 1 (CR1) on polymorphonuclear leukocytes and erythrocytes:Effect on immune adherence. Eur J Immunol,1990,20: 283
9，Barbul A,Rettura G,Levenson SM,et al.Arginine:A thymotropic and wound-healing promoting agent.Surg Forum,1977,28:101
10，Barbul A,Wasserkrug HL,Seifter E,et al.Immune stimulatory effects of arginine in normal and injured rats.J Surg Res,1980,29(3):228
11，Barbul A,Rettura G,Wasserkrug HL.Arginine stimulates lymphocyte immune responses in healthy humans.Surgery,1981,90(2):244
(收稿日期 1999-11-17), 百拇医药