乌司他丁在心脏直视术中对心肌缺血再灌注损伤的保护作用
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体外循环杂志 2002年第2期第4卷
100037 北京 中国医学科学院阜外心血管病医院体外循；麻醉科 吉冰洋；王伟鹏；冯正义
关键词：乌司他丁；缺血再灌注损伤；体外循环；心脏外科
摘要：
目的目的：研究乌司他丁在体外循环(CPB)心脏直视手术中对缺血再灌注损伤 的保护作用。
方法：20例择期CPB心脏瓣膜手术患者随机分为二组(每组10例)：对照组(C组)、 乌司他丁组(U组)。对照组不给药，试验组给予乌司他丁100万单位(其中30万为麻醉诱导前给予，40万预充体外循环机内，30万为开放升主动脉后给予)。分别于麻醉诱导后(T1)、阻断升主动脉30min(T2)、再灌注1h(T3)、再灌注2h(T4)及再灌注3h(T5)各时间点 取静脉血用ELISA法测定样本中下列各指标的水平：肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，白细胞介素 -6(IL-6)，白细胞介素-8(IL-8)。
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结果：两组血清中TNF-α、IL-6、IL-8的浓度，都是在再灌注后与手术前及阻断主动脉 30min时相比有明显的增加(P<0.05＝；在T3、T4、T5三个时点乌司他丁 组的TNF-α、IL-6、IL-8的释放明显低于对照组(P<0.05＝。
结论：在体外循环过程中乌司他丁可以通过抑制炎性介质TNF-α、IL-6和IL-8的释放而减轻 缺血再灌注损伤。
在体外循环心脏直视手术过程中由于机体处于一种非生理状态下，同时伴有缺血、缺氧再灌注损伤、血液与异物接触导致的全身炎性反应和自由基的大量释放以致机体心、肺和肾等重要器官及血管内皮损伤。我们通过对患者血清中TN F-α、IL-6、IL-8的水平进行测定来观察乌同他丁在体外循环中对缺血再灌注损伤的保护作用。
临床资料和方法
选择心脏手术患者20例，随机分为两组，试验组为乌司他丁组，对照组未用药。两组临床资料见表1。
, 百拇医药
麻醉和体外循环方法：全部患者采用静吸复合麻醉。行桡动脉、颈内静脉穿刺置管，分别监测平均动脉压以及中心静脉压。CPB采用Sarns体外循环机。Baxter膜式氧合器。预充液为乳酸林格氏液1000ml，4%琥珀酰明胶1000ml，并适量加入5%NaHCO3、10%MgSO4、CaCl2 等电解质溶液。预充液内加入肝素2000U，体内肝素化剂量为400U/kg，使CPB中ACT维持480 s以上，红细胞压积维持在20%～30%。
给药方法：乌司他丁总量100万单位，其中麻醉诱导前给予30万单位，体外循环机内预充40 万单位，开放升主动脉后给予30万单位。
血样采集：分别于麻醉诱导后(T1)、阻断升主动脉30min(T2)、再灌注1h(T3)、再 灌注2h(T4)及再灌注3h(T5)各时间点取静脉血。
测定方法：用ELISA法测定样本中下列各指标的水平：肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，白细 胞介素-6(IL-6)，白细胞介素-8(IL-8)。
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统计学处理：各项数据用均数±标准差(`X±s)表示，组内和组间比较用均数t检验，P<0.05为有显著差异。
表1 两组患者的一般临床资料
组别
性别
平均年龄
体重
鼻咽温
CPB时间
阻断时间
男 女
(岁)
(kg)
, 百拇医药
(℃)
(min)
(min)
C组
6
4
45.1±9.6
60.9±10.9
30.5±0.65
108.3±38.4
78.6±35.9
U组
5
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5
51.6±12.7
58.4±10.5
30.4±0.83
107.7±27.7
76.8±21.0
表2 两组患者围术期血浆中TNF-a、IL-6、IL-8的变化水平
诱导后
阻断30min
再灌注1h
再灌注2h
再灌注3h
, 百拇医药
IL-6
6.35±1.69
3.42±1.03＃
4.81±1.87＃
7.15±3.12＃
19.51±8.12＃
C组
IL-8
15.05±4.17
20.62±6.13＃
27.31±6.80＃
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25.67±6.22＃
33.31±6.74＃
TNFa
28.19±5.10
25.48±13.10＃
23.76±15.33＃
25.03±15.78＃
31.38±19.13＃
IL-6
6.02±2.00
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10.81±2.59**
18.35±2.59**
28.86±6.93**
39.92±6.41**
IL-8
15.13±1.98
31.74±3.63**
47.88±6.60**
59.92±7.22**
77.08±7.78**
, 百拇医药
TNFa
27.08±7.10
35.15±13.31**
42.75±17.94**
44.23±13.88**
51.29±19.49**
与诱导后比较，*P<0.05,**P<0.01，与U组比较＃P<0.01
结 果
两组间的年龄、体重、最低鼻咽温、阻断时间、心肌保护用液量、体外循环时间无明显差异。
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血清中TNF-α、IL-6、IL-8在两组中都是在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h与诱导后和阻断升主动脉后30min比较，有明显增加(P<0.05＝；但与C组相 比，U组血清中TNF- α、IL-6、IL-8的浓度在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h明显受到抑制( P<0.010＝
讨 论
心脏手术由于体外循环的介入而导致血液与异物表面直接接触而引发机体的一系列炎性反应，包括补体系统、中性粒细胞、纤溶系统以及血小板的激活，引起氧自由基、各种蛋白酶和炎性介质的释放；同时伴有因缺血再灌注而产生的氧自由基作为直接的细胞损伤因素致使机体心，肺，肾等重要器官及血管内皮细胞损伤〔1，2〕。由其所带来的并发症严重地干扰了患者术后心、肺等重要器官功能的恢复。因此怎样能有效地避免和减小由此而带来的不良反应，是目前心外科领域普遍关注的研究课题。乌司他丁(尿胰蛋白酶抑制剂)是由143个氨基酸组成的，分子量为67000道尔顿的酸性蛋白质，是一种典型的Kunitz型蛋白酶抑制剂，具有两个互不重叠的活性功能区，对多种酶、糖和脂水解酶有抑制作用。
, 百拇医药
在缺血再灌注过程中由于大量中性粒细胞的聚集和粘附于血管内皮，并且两者相互作用中， 主要是单核粒细胞或内皮细胞所产生的炎性细胞因子(如IL-1、TNF-α、IL-6、IL-8等)对缺血再灌注损伤起着非常重要的作用〔3，4〕。中性粒细胞可释放大量蛋白酶，如弹性蛋白酶，各种组织蛋白，胶原酶，明胶酶，血浆酶原激活因子，类胰蛋白酶，胃促胰酶等。它们中的多数也属于丝氨酸类蛋白酶。这些酶具有很强的损坏作用。正常情况下，它们的活性被相应的抗蛋白酶调节。CPB时，蛋白酶可能释放过多或/和抗蛋白酶消耗太多，从而导致蛋白酶和抗蛋白酶系统失衡。在CPB中，研究较多的是弹性蛋白酶，弹性蛋白酶来源于中性粒细胞和巨噬细胞的裂解释放。血浆中的弹性蛋白酶浓度在CPB开始后逐渐升高，在手术结束时达高峰。在肺再灌注期间，左房血液中的测定值较右房为高。提示在肺缺血期间肺内中性粒细胞的聚集和释放的弹性蛋白酶增多〔5～8〕。因此，抑制这些炎性细胞因子和弹性蛋白酶的增加，就有可能减轻再灌注损伤以及手术后的各种并发症。从本组实验的结果来看：血清中TNF-α、IL-6、IL-8在两组中都是在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h与诱导后 和阻断升主动脉后30min比较，有明显增加(P<0.05＝；但实验组的TNF-α、IL-6、IL-8的 三项指标在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h明显受到抑制(P<0.01)。说明乌司他丁在抑制缺血再灌注损伤方面有明显的作用。Hiyama等学者通过临床实验得出结论：乌司他丁能有效的抑制由中性粒细胞激活的PMNE且间接的抑制C3a和IL-8的产生，由 于大量P MNE会降低体外循环后肺脏气体交换的功能，因此Hiyama暗示乌司他丁可以降低再灌注后的肺损伤〔7〕。Nakamura通过基础研究：乌司他丁不仅能抑制PMNE的释放而且能抑制由PMNE诱 导的IL-8的基因表达和蛋白分泌，从而降低炎性反应对肺组织的损伤〔8〕。但由于本实验仍处于亚临床水平，因此对于细胞的保护效应有待进一步的研究。并且由于乌同他丁的半衰 期较短仅为40min左右，因此对手术后器官的保护作用还有待于对给药方式的进一步探讨和研究。
, 百拇医药
参考文献
1.Abe H,Kumagai K,Matsuda T,et al.Effect of ulinastatin on the free radical during cardiopulmonary bypass.Masui,1995,44:1005-9.
2.Kawai T，Wada Y,Nishiyama K,et al.Usefulness of ulinastatin as a radical scavenger for protection of reperfusion injury after myocardial ischemia in open heart surgery.Nippon Kyobu Geka Gakkai Zasshi.
3.Nakamura H,Abe S,Shibata Y,et al.Inhibition of neutrophil elastase-ind uced interleukin-8 gene expression by urinary trypsin inhibitor in human bronchi al epithelial cells.Int Arch Allergy Immunol,1997,112:157-62.
, 百拇医药
4.Kawamura T,Inada K,Kimura O,et al.The inhibitory effects of ulinastatin on the increase of IL-8 and IL-6 during heart surgery.Masui,1994,43:1818-23.
5.Larson DF,Bowers M,Schechner HW,et al.Neutrophil activation during cardiopulmonary bypass in paediatric and adult patients.Perfusion,1996,11:21-7.
6.Miura M,Sugiura T,Aimi Y.Effects of ulinastatin on PMNL and vascular endothelial injury in patients undergoing open heart surgery with CPB.Masui,19 98,47:29-35.
, 百拇医药
7.Hiyama A,Takeda J,Kotate Y,et al.A human urinary protease inhibitor (ulinastatin)inhibits neutrophil extracellular release of elastase during cardio pulmonary bypass.J Cardiothorac Vasc Anesth,1997,11:580-4.
8.Gando S,Tedo I.Increased neutrophil elastase release in patients with cardiopulmonary arrest:role of elastase inhibitor.Intensive Care Med,1995,21: 636-40., 百拇医药
关键词：乌司他丁；缺血再灌注损伤；体外循环；心脏外科
摘要：
目的目的：研究乌司他丁在体外循环(CPB)心脏直视手术中对缺血再灌注损伤 的保护作用。
方法：20例择期CPB心脏瓣膜手术患者随机分为二组(每组10例)：对照组(C组)、 乌司他丁组(U组)。对照组不给药，试验组给予乌司他丁100万单位(其中30万为麻醉诱导前给予，40万预充体外循环机内，30万为开放升主动脉后给予)。分别于麻醉诱导后(T1)、阻断升主动脉30min(T2)、再灌注1h(T3)、再灌注2h(T4)及再灌注3h(T5)各时间点 取静脉血用ELISA法测定样本中下列各指标的水平：肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，白细胞介素 -6(IL-6)，白细胞介素-8(IL-8)。
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结果：两组血清中TNF-α、IL-6、IL-8的浓度，都是在再灌注后与手术前及阻断主动脉 30min时相比有明显的增加(P<0.05＝；在T3、T4、T5三个时点乌司他丁 组的TNF-α、IL-6、IL-8的释放明显低于对照组(P<0.05＝。
结论：在体外循环过程中乌司他丁可以通过抑制炎性介质TNF-α、IL-6和IL-8的释放而减轻 缺血再灌注损伤。
在体外循环心脏直视手术过程中由于机体处于一种非生理状态下，同时伴有缺血、缺氧再灌注损伤、血液与异物接触导致的全身炎性反应和自由基的大量释放以致机体心、肺和肾等重要器官及血管内皮损伤。我们通过对患者血清中TN F-α、IL-6、IL-8的水平进行测定来观察乌同他丁在体外循环中对缺血再灌注损伤的保护作用。
临床资料和方法
选择心脏手术患者20例，随机分为两组，试验组为乌司他丁组，对照组未用药。两组临床资料见表1。
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麻醉和体外循环方法：全部患者采用静吸复合麻醉。行桡动脉、颈内静脉穿刺置管，分别监测平均动脉压以及中心静脉压。CPB采用Sarns体外循环机。Baxter膜式氧合器。预充液为乳酸林格氏液1000ml，4%琥珀酰明胶1000ml，并适量加入5%NaHCO3、10%MgSO4、CaCl2 等电解质溶液。预充液内加入肝素2000U，体内肝素化剂量为400U/kg，使CPB中ACT维持480 s以上，红细胞压积维持在20%～30%。
给药方法：乌司他丁总量100万单位，其中麻醉诱导前给予30万单位，体外循环机内预充40 万单位，开放升主动脉后给予30万单位。
血样采集：分别于麻醉诱导后(T1)、阻断升主动脉30min(T2)、再灌注1h(T3)、再 灌注2h(T4)及再灌注3h(T5)各时间点取静脉血。
测定方法：用ELISA法测定样本中下列各指标的水平：肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，白细 胞介素-6(IL-6)，白细胞介素-8(IL-8)。
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统计学处理：各项数据用均数±标准差(`X±s)表示，组内和组间比较用均数t检验，P<0.05为有显著差异。
表1 两组患者的一般临床资料
组别
性别
平均年龄
体重
鼻咽温
CPB时间
阻断时间
男 女
(岁)
(kg)
, 百拇医药
(℃)
(min)
(min)
C组
6
4
45.1±9.6
60.9±10.9
30.5±0.65
108.3±38.4
78.6±35.9
U组
5
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51.6±12.7
58.4±10.5
30.4±0.83
107.7±27.7
76.8±21.0
表2 两组患者围术期血浆中TNF-a、IL-6、IL-8的变化水平
诱导后
阻断30min
再灌注1h
再灌注2h
再灌注3h
, 百拇医药
IL-6
6.35±1.69
3.42±1.03＃
4.81±1.87＃
7.15±3.12＃
19.51±8.12＃
C组
IL-8
15.05±4.17
20.62±6.13＃
27.31±6.80＃
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25.67±6.22＃
33.31±6.74＃
TNFa
28.19±5.10
25.48±13.10＃
23.76±15.33＃
25.03±15.78＃
31.38±19.13＃
IL-6
6.02±2.00
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10.81±2.59**
18.35±2.59**
28.86±6.93**
39.92±6.41**
IL-8
15.13±1.98
31.74±3.63**
47.88±6.60**
59.92±7.22**
77.08±7.78**
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TNFa
27.08±7.10
35.15±13.31**
42.75±17.94**
44.23±13.88**
51.29±19.49**
与诱导后比较，*P<0.05,**P<0.01，与U组比较＃P<0.01
结 果
两组间的年龄、体重、最低鼻咽温、阻断时间、心肌保护用液量、体外循环时间无明显差异。
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血清中TNF-α、IL-6、IL-8在两组中都是在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h与诱导后和阻断升主动脉后30min比较，有明显增加(P<0.05＝；但与C组相 比，U组血清中TNF- α、IL-6、IL-8的浓度在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h明显受到抑制( P<0.010＝
讨 论
心脏手术由于体外循环的介入而导致血液与异物表面直接接触而引发机体的一系列炎性反应，包括补体系统、中性粒细胞、纤溶系统以及血小板的激活，引起氧自由基、各种蛋白酶和炎性介质的释放；同时伴有因缺血再灌注而产生的氧自由基作为直接的细胞损伤因素致使机体心，肺，肾等重要器官及血管内皮细胞损伤〔1，2〕。由其所带来的并发症严重地干扰了患者术后心、肺等重要器官功能的恢复。因此怎样能有效地避免和减小由此而带来的不良反应，是目前心外科领域普遍关注的研究课题。乌司他丁(尿胰蛋白酶抑制剂)是由143个氨基酸组成的，分子量为67000道尔顿的酸性蛋白质，是一种典型的Kunitz型蛋白酶抑制剂，具有两个互不重叠的活性功能区，对多种酶、糖和脂水解酶有抑制作用。
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在缺血再灌注过程中由于大量中性粒细胞的聚集和粘附于血管内皮，并且两者相互作用中， 主要是单核粒细胞或内皮细胞所产生的炎性细胞因子(如IL-1、TNF-α、IL-6、IL-8等)对缺血再灌注损伤起着非常重要的作用〔3，4〕。中性粒细胞可释放大量蛋白酶，如弹性蛋白酶，各种组织蛋白，胶原酶，明胶酶，血浆酶原激活因子，类胰蛋白酶，胃促胰酶等。它们中的多数也属于丝氨酸类蛋白酶。这些酶具有很强的损坏作用。正常情况下，它们的活性被相应的抗蛋白酶调节。CPB时，蛋白酶可能释放过多或/和抗蛋白酶消耗太多，从而导致蛋白酶和抗蛋白酶系统失衡。在CPB中，研究较多的是弹性蛋白酶，弹性蛋白酶来源于中性粒细胞和巨噬细胞的裂解释放。血浆中的弹性蛋白酶浓度在CPB开始后逐渐升高，在手术结束时达高峰。在肺再灌注期间，左房血液中的测定值较右房为高。提示在肺缺血期间肺内中性粒细胞的聚集和释放的弹性蛋白酶增多〔5～8〕。因此，抑制这些炎性细胞因子和弹性蛋白酶的增加，就有可能减轻再灌注损伤以及手术后的各种并发症。从本组实验的结果来看：血清中TNF-α、IL-6、IL-8在两组中都是在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h与诱导后 和阻断升主动脉后30min比较，有明显增加(P<0.05＝；但实验组的TNF-α、IL-6、IL-8的 三项指标在再灌注1h、再灌注2h、再灌注3h明显受到抑制(P<0.01)。说明乌司他丁在抑制缺血再灌注损伤方面有明显的作用。Hiyama等学者通过临床实验得出结论：乌司他丁能有效的抑制由中性粒细胞激活的PMNE且间接的抑制C3a和IL-8的产生，由 于大量P MNE会降低体外循环后肺脏气体交换的功能，因此Hiyama暗示乌司他丁可以降低再灌注后的肺损伤〔7〕。Nakamura通过基础研究：乌司他丁不仅能抑制PMNE的释放而且能抑制由PMNE诱 导的IL-8的基因表达和蛋白分泌，从而降低炎性反应对肺组织的损伤〔8〕。但由于本实验仍处于亚临床水平，因此对于细胞的保护效应有待进一步的研究。并且由于乌同他丁的半衰 期较短仅为40min左右，因此对手术后器官的保护作用还有待于对给药方式的进一步探讨和研究。
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参考文献
1.Abe H,Kumagai K,Matsuda T,et al.Effect of ulinastatin on the free radical during cardiopulmonary bypass.Masui,1995,44:1005-9.
2.Kawai T，Wada Y,Nishiyama K,et al.Usefulness of ulinastatin as a radical scavenger for protection of reperfusion injury after myocardial ischemia in open heart surgery.Nippon Kyobu Geka Gakkai Zasshi.
3.Nakamura H,Abe S,Shibata Y,et al.Inhibition of neutrophil elastase-ind uced interleukin-8 gene expression by urinary trypsin inhibitor in human bronchi al epithelial cells.Int Arch Allergy Immunol,1997,112:157-62.
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4.Kawamura T,Inada K,Kimura O,et al.The inhibitory effects of ulinastatin on the increase of IL-8 and IL-6 during heart surgery.Masui,1994,43:1818-23.
5.Larson DF,Bowers M,Schechner HW,et al.Neutrophil activation during cardiopulmonary bypass in paediatric and adult patients.Perfusion,1996,11:21-7.
6.Miura M,Sugiura T,Aimi Y.Effects of ulinastatin on PMNL and vascular endothelial injury in patients undergoing open heart surgery with CPB.Masui,19 98,47:29-35.
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7.Hiyama A,Takeda J,Kotate Y,et al.A human urinary protease inhibitor (ulinastatin)inhibits neutrophil extracellular release of elastase during cardio pulmonary bypass.J Cardiothorac Vasc Anesth,1997,11:580-4.
8.Gando S,Tedo I.Increased neutrophil elastase release in patients with cardiopulmonary arrest:role of elastase inhibitor.Intensive Care Med,1995,21: 636-40., 百拇医药