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全身炎症反应综合征与体外循环

时间:2006-11-26栏目:临床医学论文

[关键词] 全身炎症反应综合征 细胞因子 体外循环

健康网讯:

    侯晓彬(综 述),肖明第(审 校)



(上海交通大学附属第一人民医院心脏外科,上海  200080)



 



    体外循环(Cardiopulmonary bypass, CPB)使心内直视手术成为可能,但因为



它是一个“控制性休克”过程,可以导致全身炎症反应综合征(Systemic inflamm



atory response syndrome, SIRS),从而影响心脏手术效果。CPB心内直视手术是



一个复杂的刺激过程,既有物理因素,如手术创伤等机械刺激,又有化学刺激,如



CPB中炎性介质、细胞因子的产生等,加上机体反应的不同,使CPB后信号转导表现



出复杂的形式。CPB后SIRS发病机理迄今尚未完全阐明,现在较为公认的“二次打



击”学说认为, CPB应激可以导致第一次打击,使机体免疫细胞处于激活状态;如再



出现肠道细菌移位、缺血-再灌注等第二次打击,即可引起失控的炎症反应,效应细



胞释放炎症介质,进而引发瀑布效应,全身炎症反应不断放大,影响器官正常功能,



甚至导致或加速单个或多个器官功能不全或衰竭的发生。在此过程中,过度炎症反



应激活效应细胞并释放炎性细胞因子起到重要作用。SIRS的产生和发展是一个极其



复杂的级联过程,其严重程度主要是由下游促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-8等



)和抗炎细胞因子(IL-10等)的平衡状态决定的。因此,研究和探讨CPB后SIRS引



起的各种细胞因子的释放和变化规律,以及阐明影响其变化的机制和因素,成为近



年来的研究热点。







1  CPB中各种细胞因子的主要来源 







    细胞因子是一类由多种细胞产生释放,具有多种生理活性的、能调节免疫功能



、参与炎症反应和创伤愈合的内源性小分子多肽,包括肿瘤坏死因子、白细胞介素



、干扰素、集落刺激因子、转化生长因子、趋化因子等。参与CPB后SIRS发生发展



的细胞因子是TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10等,炎性细胞因子的水平高低直接反映



CPB后SIRS的严重程度。Wan S等[1]在CPB术前、再灌注后、术后1、6、18h等不



同时间采取周围动脉血、冠状窦血、肺动脉血进行细胞因子的监测,发现CPB中心



肌是TNF-α、IL-6、IL-8等细胞因子的主要来源,进一步还证实了TNF-α、IL-6主



要来源于再灌注后的心肌;在更严重的心肌损伤中才释放IL-8 。Liebold[2] 等



研究显示CPB中心肌产生释放促炎因子TNF-α、IL-6、IL-8,而肺脏消耗这些促炎



因子;抗炎细胞因子IL-10的产生和消耗既不在心脏,也不在肺脏。有研究提示[



3]在给予类固醇激素的CPB心脏手术中,肝脏是IL-10的主要来源。







2  CPB中细胞因子的变化规律







    细胞因子在CPB中的变化有明显的规律性,且不同细胞因子的变化规律并不一



致。Hennein等[4]研究发现,TNF-α、IL-6、IL-8在CPB心脏手术中均有2次高峰



。细胞因子血浆水平的变化与其CPB时间,主动脉阻断时间成正相关[5]。TNF-α



血浆水平在CPB后2h出现第一次高峰,18 ~ 24h出现第二次高峰,48h后基本降至正



常水平; IL-6的血浆水平在CPB后即开始升高,2h后出现第一次高峰,5 ~ 6h降至



术前水平,12 ~ 18h后又出现第二次高峰,48h后降至术前水平;IL-8水平在CPB开



始1 ~ 2h出现第一次高峰,CPB后16 ~ 18h出现第二次高峰, 48h后降至正常;IL



-10水平在升主动脉开放后即升高,90min后达到高峰浓度,CPB结束后4h恢复基础



水平。另外,Kalfin RE等[6]报道IL-1 beta 和IL-8均在术后24h达峰值,在各



时间点均未检测到抗IL-1 beta或IL-8 的抗体;同时IL-8在CPB 后的多形核白细胞



和T淋巴细胞的激活和募集中起到重要作用。







    除上述一般变化规律外,SIRS严重程度与CPB时间也有很大关系。Furunaga A



等[7]研究指出,CPB时间超过120min比少于120min时SIRS的发生更为频繁,持续



时间明显延长。SIRS持续状态与CPB时间和血浆IL-6、IL-8水平相关。心肌缺血引



发的SIRS对心肌损害可能较轻且可逆,而再灌注引发的SIRS则可造成更严重的心肌



损害。主动脉阻断时间是一个预测术后血浆细胞因子水平的独立因素。







    CPB术后血栓素(Tx)水平亦升高,Erez E等[8]研究发现TXB2水平在CPB全过



程中均升高,阿司匹林可显著降低CPB中Tx产量,或许对CPB后预防心肺功能损伤起



到重要作用。







3  CPB中温度对细胞因子的影响







    CPB中温度对炎性介质和细胞因子的释放也有明确的影响。Menasche[9]等研



究比较了常温与低温CPB中血浆细胞因子的水平,发现常温CPB中TNF-α、IL-1β、



IL-6、IL-8水平显著高于低温CPB,说明温度显著影响中性粒细胞和内皮细胞的相



互作用,常温CPB在炎性介质介导的器官损害中有更高的风险。Seghage 等还报道



[10]低温可以增加抗炎性细胞因子IL-10的释放。Grunenfelder[11]报道超滤



可以在低温CPB中减少粘附分子和细胞因子的水平,而在常温则无此作用。Lichte



nstein[12]研究报道浅低温(30~33℃) CPB细胞因子TNF-α、IL-6水平相对低于



常温,从而证明了浅低温是最理想的CPB方式。Qing M等[13]还实验研究CPB中中



心温度是否可以影响围术期全身炎症反应和术后器官功能障碍,检测常温、浅低温



和深低温CPB围术期白细胞活化、内皮素释放、IL-10、TNF-α 水平及 CPB后6h各



器官损伤情况,发现浅低温CPB组全血白细胞计数、TNF-α水平明显比其他组低,



而IL-10水平则显著高于其他组。弹性蛋白酶活性、白三烯B4(LTB4)和内皮素水平



则不受中心温度影响,浅低温器官损伤指数最低而常温组最高;所有动物的心脏、



肺脏和肾脏功能都与CPB后TNF-α水平密切相关,表明心脏手术中TNF-α的生成与



术后各器官功能损伤关系明确。浅低温CPB可增加IL-10生成、减少TNF-α生成, 对



器官功能保护有利。







4  细胞因子对CPB术后患者的影响







    细胞因子网络、心衰的细胞因子假说是当前心衰研究的热点之一。炎性细胞因



子参与心衰的发生发展已得到普遍承认。细胞因子在达到一定浓度时可引起心衰的



一些特征性表现:如左室功能障碍、肺水肿、左室重构、致死基因表达、心肌病等



。“心衰的细胞因子假说”认为至少在部分程度上心衰的进程是由于细胞因子对心



脏循环的直接毒性作

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