體外膜肺氧合對急性肺損傷犬血漿粘附分子的影響

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1、體外膜肺氧合對急性肺損傷犬血漿粘附分子的影響 作者：周成斌，張鏡芳，章曉華，莊建，祁周措，姚麗明 【摘要】 目的 探討經皮穿刺靜脈-靜脈體外膜肺氧合（ECMO）對急性肺損傷犬血漿粘附分子的影響。方法 10頭雄性犬利用油酸建立急性肺損傷模型，隨機分為機械通氣組（MV組，n=5）和ECMO組（n=5），觀察肺損傷4 h。經皮穿刺右頸內靜脈和右股靜脈建立ECMO轉流，灌注流量35～40 ml/（kgmin）。記錄肺損傷形成時、肺損傷2h、肺損傷4 h動脈血氣值、肺動態(tài)順應性的變化，用ELISA方法檢測血漿細胞間粘附分子1（ICAM-1）和P選擇素。結果 兩組各時間點血氣值總體差異

2、沒有統(tǒng)計學意義。在肺損傷2 h、4 h兩組肺動態(tài)順應性總體差異有統(tǒng)計學意義（F=5.84，P=0.042），ECMO組低于MV組。ECMO組在肺損傷2 h、4 h血漿 ICAM-1和P-選擇素顯著增高（P＜0.05），兩組總體差異有統(tǒng)計學意義（ICAM-1的F=8.716，P=0.018；P-Selection的F=20.373，P=0.002）。結論 經皮穿刺靜脈-靜脈ECMO有效促進急性肺損傷犬的血液氧合和二氧化碳排出，但增加血漿粘附分子水平，影響肺動態(tài)順應性。 【關鍵詞】 急性肺損傷；體外膜肺氧合；粘附分子 　　Abstract: OBJECTIVE To investig

3、ate the effects of percutaneous venous-venous extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) on plasma adhesion molecule in canines with acute lung injury (ALI). METHODS Ten canines with ALI caused by the injection of oleic acid were divided into a control (mechanical ventilation, MV) group and an ECMO

4、group, and performed experience for 4 hours. The device of V-V ECMO connected with a cannular percutaneously inserted through right jugular vein and a cannular percutaneously inserted through right femoral vein. The perfusion flow from 35 to 40 ml/(kgmin). The arterial blood gas and lung dynamic com

5、pliance were recorded at the beginning of ALI, ALI 2 hours, ALI 4 hours. Plasma intercellular adhesion molecular-1(ICAM-1) and P-Selectin were detected by ELISA. RESULTS There was no difference between two groups in the arterial blood gas. The lung dynamic compliance of ECMO group were lower than th

6、at of MV group(F=5.84，P=0.042). There was noticeable increase in Plasma ICAM-1 and P-Selectin of ECMO group compared with MV group(ICAM-1, F=8.716，P=0.018; P-Selection, F=20.373，P=0.002). CONCLUSION Percutaneous venous-venous ECMO can efficiently take in blood oxygen and take off blood carbon dioxid

7、e in canines with ALI, increase the plasma ICAM-1 and P-Selectin, and decrease the lung dynamic compliance. 　　Key words： Acute lung injury;Extracorporeal membrane oxygenation;Adhesion molecule 　　體外膜肺氧合（ECMO）用于心肺功能衰竭的支持治療，可明顯改善低氧血癥，但是在急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的治療中存在爭議。一些臨床總結顯示ECMO技術在提高ARDS存活率方面并沒有明顯優(yōu)勢［1］

8、?？赡苁茄毫鹘汦CMO非生理性管道被激活，產生炎性介質，影響肺功能恢復。已有研究顯示ECMO過程中血漿細胞因子水平升高［2］，但是有關血漿粘附分子變化的報道較少，本研究用油酸誘發(fā)犬急性肺損傷，觀察經皮穿刺靜脈-靜脈ECMO轉流對血漿粘附分子的影響。 　　1 材料與方法 　　1.1 犬急性肺損傷模型 雄性犬10只，隨機分為兩組，機械通氣組（MV組，n=5），體重（19.71.5）kg，ECMO組（n=5），體重（21.10.7）kg，體重差異沒有統(tǒng)計學意義。禁食24 h，氯胺酮10 mg/kg、阿托品0.5 mg肌注麻醉，使用F8.0氣管插管，接西門子900C呼吸機。呼吸機參數：S

9、IMV模式，FiO2 1.0，TV 12-15 ml/kg，RR18次/分。仰臥位，左頸內靜脈放置漂浮導管到肺動脈，監(jiān)測肺動脈壓和肺毛細血管鍥壓。股動、靜脈切開，持續(xù)監(jiān)測心率和動脈血壓。油酸0.1 ml/kg經漂浮導管30 min注入肺動脈，誘發(fā)急性肺損傷。待4～6 h后PaO2/FiO2<300 mmHg，即開始干預。 MV組動物機械通氣4 h，參數不變。ECMO組動物停呼吸機，轉流4 h。 　　1.2 ECMO裝置的建立 ECMO裝置包括滾軸泵（Storket Ⅱ型心肺機）、中空纖維膜式氧合器（東莞科威公司提供，膜面積0.8 m2，最大流量1.5 L/min，預充量80 ml）

10、、變溫裝置和儲血瓶（順德樂從德潤醫(yī)械化工有限公司）、儲血囊及其報警裝置（Medtronic）。預充液包括林格液300 ml、犬血300 ml、肝素20 mg、碳酸氫鈉30 ml、地塞米松5mg。排氣完畢鉗夾動、靜脈端和儲血瓶出口。 　　給予ECMO組犬肝素20 mg，經皮穿刺右頸內靜脈放置引流管（Bio-Medicus靜脈插管，17 Fr），接ECMO裝置的靜脈端；經皮穿刺右股靜脈放置灌注管（Bio-Medicus動脈插管，10 Fr），接ECMO裝置的動脈端。開放動、靜脈端鉗夾，通過重力引流頸內靜脈的血回到儲血囊，經滾軸泵到氧合器，再變溫，而后回到股靜脈。ECMO流量為35～40 m

11、l/（kgmin），氧氣流量1～1.5 L/min，水箱溫度設定在40℃恒溫。 　　1.3 數據采集 記錄肺損傷形成、肺損傷2 h、肺損傷4 h的心率、平均動脈壓、平均肺動脈壓、肺毛細血管鍥壓以及血氣值。通過西門子900C型呼吸機的監(jiān)測儀記錄潮氣量（Vt）、氣道峰壓（PIP）及呼氣末正壓(PEEP)值，計算肺動態(tài)順應性（C）：C=Vt /（PIP-PEEP）。ECMO組轉流中測量數據時，開啟呼吸機，參數同機械通氣組，平衡5 min后記錄數據。采靜脈血5 ml，經乙二胺四乙酸（EDTA 1mg/ml）抗凝，3000 r/min離心后，收集血漿，-80℃保存，犬酶聯免疫吸附試驗（ELISA）

12、試劑盒（RapidBio Lab，USA）檢測細胞間粘附分子1（ICAM-1）和P選擇素（P-Selectin）。 　　1.4 統(tǒng)計學方法 計量資料用均數標準差( s )表示，SPSS 9.0統(tǒng)計軟件處理數據。肺損傷形成時采用t檢驗比較兩組指標的均衡性；采用方差分析進行組內比較，LSD法做兩兩比較；用多元重復方差分析進行組間比較， P＜0.05為有顯著性差異。 　　2 結果 　　2.1 犬血流動力學變化 肺損傷形成時兩組心率、平均動脈壓、平均肺動脈壓、肺毛細血管鍥壓的數據均衡。組內比較，ECMO組心率、平均肺動脈壓、肺毛細血管鍥壓沒有顯著性變化，在轉流中平均動脈壓降低（P＜0

13、.01）。組間比較，轉流期間兩組平均動脈壓的差別有統(tǒng)計學意義（F=12.691，P＜0.01）。見表1。 　　2.2 犬血氣值變化 肺損傷形成時兩組pH、PCO2、PO2的數值均衡。組內比較，ECMO組pH 、PO2數值差異沒有統(tǒng)計學意義，轉流中PCO2數值降低（P＜0.05）。組間比較，兩組各時間點pH、PCO2、PO2數值總體差異沒有統(tǒng)計學意義。見表2?！　?.3 犬肺動態(tài)順應性 肺損傷形成時兩組犬的肺動態(tài)順應性數值均衡。組內比較，MV組肺動態(tài)順應性沒有顯著性變化，ECMO組在肺損傷2 h、4 h肺動態(tài)順應性明顯低于肺損傷形成時（P＜0.05）。組間比較，兩組在肺損傷2 h、4 h肺

14、動態(tài)順應性總體差異有統(tǒng)計學意義（F=5.84，P=0.042），ECMO組低于MV組。見圖1。 　　圖1 肺損傷過程中動態(tài)順應性變化（略） 　　表1 犬血流動力學變化（略） 　　注：*與肺損傷形成時比較，P＜0.01；#組間比較，P＜0.01 　　表2 犬血氣值變化（略） 　　注：*與肺損傷形成時比較，P＜0.05 　　表3 犬血漿 ICAM-1和P-Selection變化（略） 　　注：*與肺損傷形成時比較，P＜0.05；#組間比較，P＜0.05 　　 　　2.4 犬血漿 ICAM-1和P-Selection變化 肺損傷形成時兩組血漿 ICAM-

15、1和P-Selection數據均衡。組內比較，MV組血漿 ICAM-1和P-Selection沒有顯著性變化，ECMO組在肺損傷2 h、4 h血漿 ICAM-1和P-Selection顯著增高（P＜0.05）。組間比較，兩組在肺損傷2 h、4 h血漿 ICAM-1和P-Selection總體差異有統(tǒng)計學意義（ICAM-1的F=8.716，P=0.018；P-Selection的F=20.373，P=0.002），ECMO組高于MV組。見表3。 　　3 討論 　　治療急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的重要手段之一是機械通氣。由于不恰當機械通氣將加重原有肺損傷，因而機械通氣

16、參數的調節(jié)受到諸多限制。一些重癥患者的血液氧合單純依靠呼吸機支持達不到治療效果。ECMO技術可以代替病肺功能，氧合血液、排出二氧化碳［3］，緩解機體缺氧狀態(tài)，為后續(xù)治療創(chuàng)造條件。但是一系列研究發(fā)現ECMO并不能顯著降低成人ARDS的死亡率，這一方面與ECMO適應證的選擇和原發(fā)病變的治療有關，另一方面也與ECMO本身對肺功能的影響有關。 　　ECMO分為靜脈-動脈和靜脈-靜脈兩種轉流方式，后者主要用于呼吸衰竭的支持治療。經皮穿刺插管的方法使ECMO技術的開展更加迅速和簡便。本研究結果顯示小流量灌注能夠有效幫助機體排出二氧化碳，氧合血液。但是，肺動態(tài)順應性顯著下降，比依賴機械通氣的急性肺損

17、傷肺改變更為明顯，表明ECMO影響急性肺損傷中的肺功能。Stillerman等人認為ECMO治療初始階段肺動態(tài)順應性降低，可能與原發(fā)病變如敗血癥、肺炎、ARDS等影響肺表面活性物質的分泌及其活性有關［4］。但是張琪等人的研究顯示，在沒有肺部病變的健康綿羊中開展ECMO 3 h，肺動態(tài)順應性同樣明顯低于轉流前狀態(tài)，而肺表面活性物質并沒有減少，說明ECMO直接影響肺功能［5］。其作用機制還不明確。有報道ECMO初期機體液體總量增加，肺內含水量增多，肺動態(tài)順應性顯著下降，在胸部X線檢查中顯示“白肺”，但隨著治療的延續(xù)，肺動態(tài)順應性不斷改善，ECMO停止之前達最高水平，這一現象在新生兒、小嬰兒表現突出

18、［6］。最近，蔣進軍等人報道在犬急性肺損傷中使用ECMO后，血漿中多種細胞因子較非ECMO組顯著增高，在改善肺損傷犬的氧供時，不能降低肺動脈壓力［7］。 　　目前認為中性粒細胞（PMNs）與肺血管內皮細胞的粘附是肺損傷過程中的重要環(huán)節(jié)，粘附分子參與這一過程。本研究在ECMO轉流中發(fā)現ICAM-1和P-Selectin顯著升高，伴隨肺動態(tài)順應性的下降，推測粘附分子參與了ECMO對肺功能影響的過程。因為ECMO是一種密閉式體外循環(huán)方式，血液成分與體外循環(huán)管路中的非生理性界面接觸，產生大量炎性介質如補體、血栓素、腫瘤壞死因子a，激活血管內皮細胞和PMNs以及血小板。在靜脈-靜脈ECMO模式中

19、接觸過非生理性界面的血液回到體內，首先流經肺組織，將有可能加重原有肺損傷。血管內皮細胞表達P-Selectin，與PMNs表面的選擇素受體特異性結合，使自由移動的PMNs進入滾動狀態(tài)。血小板激活后，P-Selectin表達升高，促進PMNs與血小板、內皮細胞粘附。而PMNs與內皮細胞的牢固結合還需ICAM-1參與。Dreyer等人報道體外循環(huán)后犬肺的ICAM-1轉錄增強，蛋白表達增多，PMNs在肺內大量聚集［8］。PMNs在毛細血管內聚集，導致肺微循環(huán)灌流量減少；在趨化因子如白介素-8的作用下PMNs移行到血管內皮細胞之外。激活的PMNs釋放溶酶、活性氧和花生四烯酸代謝產物，造成血管內皮細胞和

20、其他肺組織細胞的廣泛損傷。 　　據臨床報道，肺動態(tài)順應性下降主要在ECMO初始階段。這對于實施ECMO存在兩難抉擇，一方面嚴重低氧血癥常規(guī)治療無效，需要ECMO支持；另一方面ECMO對肺功能存在一定影響，因此在選擇實施ECMO患者應嚴格掌握適應證和應用時機，同時改進ECMO裝置。本研究使用的氧合器和管道為非肝素化材料，ECMO時間遠遠低于臨床實際運用時間。因此，對于使用肝素化管路開展ECMO，其血漿粘附分子和肺動態(tài)順應性的變化還有待進一步研究。 【參考文獻】 　?。?］ Mols G, Loop T, Geiger K,et al. Extracorporeal membra

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