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编号:10204078
体外循环对血浆血栓调节蛋白、内皮素-1和一氧化氮的影响
http://www.100md.com 体外循环杂志 2001年第3期第3卷
     400042 第三军医大学附属大坪医院、野战外科研究所麻醉科(重庆) 陈力勇;葛衡江;刘怀琼

    关键词:血管内皮细胞;血栓调节蛋白;内皮素-1;一氧化氮;体外循环;心血管手术

    摘要:

    目的 目的:探讨体外循环(CPB)对血管内皮细胞(VEC)的损伤及血浆ET-1/NO平衡的影响。 方法:40例心血管择期手术病人,在全麻中低温CPB下手术。分为先心病Ⅰ组(n=20)和心脏瓣膜病Ⅱ组(n=20)。于术前至术后3天共7个点采血,测定血浆TM、ET-1和NO的变化。

    结果:两组病人血浆TM在CPB期间和术后1天均显著增高(P<0.05或P<0.01),手术结束时最高,Ⅰ组为(4.88±1.12)ng/ml,Ⅱ组为(8.34±1.84)ng/ml,手术后3d恢复至术前水平(P>0.05);两组病人CPB后ET-1都非常显著增高(P<0.01),Ⅰ组手术结束时最高为(129.04±22.29)pg/ml,Ⅱ组停CPB时达最高为(156.62±29.66)pg/ml,两组至3d仍高于术前水平(P<0.05);而两组NO无显著变化(P<0.05)。
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    结论:在心血管CPB手术中,CPB可导致机体急性全身性VEC损伤,这种损伤可持续24~48h,大约72h恢复;CPB可致血浆ET-1/NO平衡失调。

    血管内皮细胞(vascular endothelial cells VEC)不仅是机体的重要屏障和半透膜,而且还是重要的代谢和内分泌器官,具有重要而广泛的生物学功能。在心血管体外循环手术中,VEC的损伤/活化是急性血管痉挛、凝血功能失调、全身炎症反应和缺血-再灌注损伤的一个关键环节〔1、2〕。通过对VEC损伤的标志物血浆血栓调节蛋白(thrombomodulin,TM)、以及血浆内皮素-1(Endothelin-1,ET-1)和一氧化氮(nitric oxide,NO)的动态观察,探讨体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)对VEC的损伤及ET-1/NO平衡的影响。

    材料与方法

    一、观察对象 40例心血管择期手术病人。分为2组:先天性心脏病组(Ⅰ组)20例,男9例、女11例。其中室间隔缺损修补术13例,房间隔缺损修补术7例。年龄14.3±7.8岁,体重30.2±9.6kg。心功能均为Ⅰ~Ⅱ级。CPB时间60.5±20.4min,升主动脉阻断时间31.6±17.5min。心脏瓣膜病组(Ⅱ组)20例,男10例、女10例。其中二尖瓣膜替换术15例,主动脉瓣替换术3例,二尖瓣和主动脉瓣联合替换术2例。心功能为Ⅰ~Ⅱ级13例、Ⅲ~Ⅳ级7例。CPB时间92.5±31.2min,升主动脉阻断时间60.8±27.3min。在全麻中低温CPB下手术。
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    二、标本采集及处理 标本采集为术前、转流前、转流后30min、停转流、手术结束、术后1d和术后3d共7个点。采血2ml经抗凝离心后,取血浆测TM、NO;血2ml加入10%EDTA 30μ1和抑肽酶40μ1,离心后取血浆测ET-1。

    TM浓度测定采用TM试剂盒,用自动酶联免疫检测仪,通过酶联免疫吸附双抗体夹心法测定。

    ET-1浓度测定用ET-1试剂盒,用γ放射免疫计数器测ET-1的含量。

    NO含量测定用NO试剂盒,利用硝酸还原酶特异性将NO-3还原为NO-2,用分光光度计测定其浓度,间接反应血浆NO含量。

    三、测定值校正 稀释后物质含量校正值=实测值×术前HCT/取样时HCT。
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    四、统计学方法数据以` X±s表示,用双因素方差分析行组内,团体t检验行组间显著性检验。

    结 果

    一、血浆血栓调节蛋白(TM)的变化,见表1 两组变化趋势一致,CPB 30min至术后1d均增高,与术前相比CPB 30min时有显著性差异(P<0.05),停转流、手术结束和术后1d有非常显著性差异(P<0.01),但转流前无显著性差异(P>0.05)。术后3d恢复到术前水平。组间比较,Ⅱ组TM水平持续高于Ⅰ组,术前到术后1d均有非常显著性差异(P<0.01),术后3d也有显著性差异(P<0.05)。

    二、血浆内皮素-1(ET-1)的变化,见表2 两组CPB后ET-1都增高。Ⅰ组术前与CPB30min至术后1d相比非常显著性差异,与转流前相比无显著性差异,与术后3d相比显著性差异。Ⅱ组术前与CPB30min至术后1天相比非常显著性差异,与转流前和术后3d相比显著性差异。Ⅱ组一直高于Ⅰ组。两组术前、转流前、术后1天和术后3天显著性差异(P<0.05),CPB30min和停CPB非常显著性差异(P<0.01)。
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    表1 血浆TM的变化(PB/ng·ml-1,` X±s)

    分组

    病例数

    术前

    体外循环

    手 术

    转流前

    30min时

    结束时

    结束时

    1日后

    3日后
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    Ⅰ

    20

    2.59±0.48

    2.63±0.39

    3.14±0.77*

    3.69±0.68##

    4.88±1.12##

    3.69±1.06##

    2.78±0.75

    Ⅱ

    20
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    3.72±0.67##

    3.68±0.84##*

    5.69±1.54##**

    7.76±1.46##**

    8.34±1.84##**

    5.81±1.57##**

    3.78±1.24#

    * P<0.05,** P<0.01 vs术前;# P<0.05, ## P<0.01 vs组Ⅰ表2血浆ET-1的变化(PB/ng·ml-1,` X±s)
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    分组

    病例数

    术前

    体外循环

    手 术

    转流前

    30min时

    结束时

    结束时

    1日后

    3日后

    Ⅰ

    20
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    57.51±13.91

    61.46±11.90

    102.21±21.69##

    116.349±24.37##

    129.04±22.29##

    97.13±24.57##

    65.68±12.57#

    Ⅱ

    20

    63.31±11.77#
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    69.64±15.67#*

    134.17±23.60##**

    156.62±29.66##**

    144.60±28.24#**

    109.51±20.92#**

    74.73±21.16#*

    * P<0.05,** P<0.01 vs术前;# P<0.05,## P<0.01 vs组Ⅰ

    三、血浆一氧化氮(NO)的变化,见表3两组组内不同时相点数据虽然有升高或降低趋势,但t检验均无显著性差异。两组转流前和术后1天相比显著性差异(P<0.05),其余时相点相比无显著性差异(P>0.05)
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    表3 血浆NO的变化(CB/μmol·L-1,` X±s)

    组别

    病人数

    术 前

    体外循环

    手 术

    转流前

    30min

    结束时

    结束时

    1日后

    3日后
, 百拇医药
    Ⅰ

    20

    59.61±13.27

    56.02±10.61

    55.90±10.61

    57.86±11.45

    64.70±12.45

    63.79±11.28

    56.97±10.02

    Ⅱ

    20

    62.18±9.46
, 百拇医药
    61.41±8.25#

    57.81±9.32

    58.11±8.20

    69.35±15.31

    72.85±13.98#

    65.45±13.01

    # P<0.05 vs组Ⅰ

    讨 论

    一、体外循环对血管内皮细胞的损伤 TM是细胞表面的凝血酶受体,本质为跨膜糖蛋白,主要表达于内皮细胞的膜表面,在血小板、单核细胞和中性白细胞上也有少量表达。Ishii等〔3〕发现在体外,用白细胞介素-1或凝血酶激活VEC不能诱导TM释放,只有当细胞有形态学损伤时,TM才从VEC表面蛋白水解释放。在体内VEC损伤时,TM从VEC表面脱落入血引起血浆TM水平增加,血浆TM的浓度增加是VEC损伤的可靠标志物〔4〕。本观察表明,CPB 30min时TM水平增高,此后到术后1d非常显著性升高,术后3d才恢复术前水平,两组病人变化趋势一致。这提示在手术中,CPB可导致机体急性全身性VEC损伤/活化;在CPB停止后机体VEC可由于CPB启动的继发性损伤因素持续作用一段时间(24~48h),大约72h恢复。Ⅱ组病人CPB期间至术后1d TM均高于Ⅰ组,提示Ⅱ组病人CPB所致的急性全身EC损伤的程度比Ⅰ组大,可能与Ⅱ组病人CPB时间和升主动脉阻断时间长有关。而Ⅱ组病人术前血浆TM就高于Ⅰ组,这与Ⅱ组病人心功能较差、长期瘀血和年龄因素有关。另外,VEC上的TM是维持血管表面抗凝特性的重要成分,VEC上TM的存在和蛋白细胞的完整性是凝血-纤维之间平衡所必须的〔5〕。由于CPB致EC表面TM脱落释放入血,而伴随CPB增加的细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)、IL、脂多糖(PLS)又下调EC的TM表达,使EC膜表面TM数量减少,这可导致EC表面抗凝特性丧失。
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    二、体外循环致血管内皮细胞分泌内皮素-1和一氧化氮平衡失调 正常血管张力的维持有赖于血管收缩物质和血管舒张物质之间的平衡。生理状态下,ET-1主要由VEC合成和释放,其合成和释放很低,呈连续式释放,主要作用在于维持血管系统的基础张力。本观察显示:两组血浆ET-1水平在CPB期间及术后1d非常显著增加(P<0.01),至术后3d还高于术前水平(P<0.05),提示CPB可致VEC合成和分泌ET-1增加。Ⅱ组比Ⅰ组血浆ET-1在术前、转流前、术后1d和术后3d显著性增高,CPB 30min和停CPB期间非常显著性增高,血浆TM已提示Ⅱ组病人CPB所致的VEC损伤的程度比Ⅰ组大,Ⅱ组血浆ET-1一直高于Ⅰ组也反映了这一点。在心血管CPB手术中,伴随着CPB的启动,许多与CPB相关的因素如非搏动血流、缺血-再灌注损伤、血凝血酶和内毒素水平增高以及炎症递质的大量表达,均可导致全身VEC急性损伤/活化,从而上调VEC的ET-1基因的表达,使血浆ET-1水平增高〔6〕。EC表达内皮细胞型NO合酶(eNOS),其合成和释放的NO通过激活血管平滑肌细胞GTP转变为cGMP,发挥强有力的松弛血管效应。VEC损伤/活化可下调eNOS的基因表达,使NO合成减少〔1〕;而CPB所致的炎症递质和内毒素可引起可诱导型NO合酶(iNOS)表达,使NO的释放增加〔7〕。本实验结果显示:两组病人CPB围术期血浆NO水平无明显变化。而Ⅱ组血浆NO除转流前和术后1d比Ⅰ组显著性增高(P<0.05)外,其余时相点相比无显著性差异。其原因可能与eNOS表达下调和iNOS的激活程度不平衡相关。动物实验显示:心肌缺血-再灌注对VEC的损伤,减少NO的合成和释放,并且增加ET-1合成和释放,导致冠状血管的内皮细胞依赖舒缩功能之ET-1/NO平衡失调〔8〕,在再灌注过程中,用L-Arg或NO供体能有效地减轻与缺血-再灌注相关的内皮细胞和心肌细胞损伤〔9〕。Beghetti等〔10〕报道CPB导致病人呼出气体中NO水平下降,这可能是继发于肺VEC损伤/活化导致NO合成下降所致。在心血管CPB手术中,阻断升主动脉将不可避免出现心肌缺血-再灌注损伤,推测在复跳后早期可能存在EC损伤所致的NO合成和分泌下降的情况。本观察在复跳后早期时相点也未见血浆NO水平下降。这可能表明血浆NO水平可能不能准确反映心、肺器官NO水平的变化。两组病人CPB围术期血浆ET-1和NO的变化趋势一致,均表现为血浆ET-1增加而NO无明显变化,提示CPB可致ET-1/NO平衡失调。内皮细胞依赖缩血管物质和扩血管物质的比例失调可能是导致CPB术后早期急性血管痉挛的重要原因〔6〕,尤其在心脏可引起术后心肌细胞缺血,导致心功能不全;在肺可引起肺血管阻力增高,导致肺动脉高压,从而增加并发症和死亡率。因此,在心血管CPB手术中,采取保护内皮细胞的治疗措施具有重要的意义。
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    参考文献

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    2.Boyle EM Jr,Pohlman TH,Johnon MC,et al.Endothelial cell injury in cardiovascular surgery:the systemic inflmmatory response.Ann Thorac Surg,1997,63:277-284.

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    5.Cicala C,Cirino G.Lingkage between inflammation and coagulation:an update on the molecular basis of the crosstalk.Life Sciences,1998,62:1817-1824.

    6.Sellke FW,Boyle EM Jr,Verrier ED.Endothelial cell injury in cardiovascular surgery:the pathophysiology of vasomotor dysfunction.Ann Thorac Surg,1996,62:1222-1228.
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    9.Zhar U,Schwalb H,Borman JB,et al.Cardioprotective effect of L-arginine in myocardial ischemia and reperfusion in an isolated working rat heart model.J Thorac Cardiovasc Surg,1998,39:321-329.

    10.Beghetti M,Silkoff PE,Caramori M,et al.Decreased exhaled nitric oxide may be a marker of cardiopulmonary bypass-induced injury,Ann Thorac Surg,1998,66:532-534., 百拇医药