生长抑素对猪体外循环下急性期细胞因子TNF-α、IL-6及IL-10的影响

发布时间：2018-11-06 07:10

【摘要】：体外循环(Cardiopulmonary bypass, CPB)是心脏大血管外科手术的一项重要辅助技术,然而体外循环是一种非生理性循环,其过程中血液同CPB装置的非生理性物质表面接触、器官缺血-再灌注、血流动力学的急剧改变,手术创伤,术中体温变化以及肠道细菌移位等因素,均可使机体免疫系统激活并释放炎性介质,各种炎性介质相互作用,引发炎症“级联”反应,使炎症反应失控而发生全身性炎症反应综合症(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)。大量炎症介质及酶类释放、氧自由基产生、肠道细菌移位释放内毒素入循环系统,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,从而引起体外循环围术期许多并发症的发生,如急性肺损伤、心功能不全、肾功能受损及术后感染等,甚至可能导致术后患者死亡率的增加。因此,探寻减轻体外循环相关性全身炎症反应的办法,以减少围手术期并发症的发生,对心血管外科手术具有重要的理论意义及实践意义。目前大多数研究认为炎症介质为CPB相关性炎症反应的主要因素,而体外循环相关的炎症介质有多种,其中肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)及白细胞介素(interleukin)的释放及其作用是诱发全身炎症反应综合症发生的中心环节,较重要的有白细胞介素6(interleukin6, IL-6)、白细胞介素10(interleukin10, IL-10)等。TNF-α是炎症反应的始动因子与最重要内源性介质,导致IL-6、IL-8和IL-10等释放。IL-6是急性期蛋白合成的强力诱导剂,其合成与释放增加可视为一种急性期反应；IL-10则能抑制单核细胞与巨噬细胞的活性,从而抑制TNF-a和IL-6等促炎症介质的合成,在体外循环过程中IL-10的表达被认为是机体的一种保护性机制,体外循环期间抗炎症和促炎症细胞因子间的平衡对于炎症反应程度与临床预后有着重要的意义。因此,本研究选择TNF-α、IL-6及IL-10三种具有代表性的炎性细胞因子,用以反映体外循环相关性炎症反应与抗炎症反应的变化趋势。近年来,国内外针对于如何减轻体外循环所引发的全身性炎症反应的研究一直在进行,目前体外循环术中针对于减轻术后全身炎症反应的干预措施有许多,例如肝素涂抹管道、改良超滤,除此之外还有抑肽酶、糖皮质激素、乌司他丁等药物的应用,虽然相关研究均显示这些举措可在一定程度上减轻CPB术后炎症反应,但目前均尚无定论,此外术中使用某些药物的副作用或者并发症较多。思他宁(stilamin)是一种生长抑素(somatostatin, SST),为14个氨基酸组成的环状肽类激素,大量存在于胰腺细胞、胃肠道神经等处,能有效抑制多种消化酶以及炎症介质等的过度分泌,从而减轻各种酶和炎症介质对主要器官功能的损害,减少多器官功能障碍综合症(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)的发生。此外,已有研究证实生长抑素及其类似神经肽(cortistatin)可作用于生长抑素受体而产生抑制炎症反应,而用于感染性休克、脓毒血症的治疗,而在CPB期间生长抑素则也有可能通过类似途径起到相同作用。生长抑素在临床上主要应用于消化道出血、急性胰腺炎等的治疗,在心血管外科方面的研究,国内外尚未发现相关的报道,本实验采用猪的体外循环模型,以探究生长抑素对体外循环相关性急性期全身炎症反应的影响,从而评价生长抑素调控炎症反应的作用。目的探讨生长抑素(思他宁)对猪体外循环下急性期炎性细胞因子TNF-α、IL-6及IL-10的影响,为进一步开展减轻体外循环相关性炎症反应的临床研究积累经验和提供依据。材料与方法 1.动物实验：选择健康家猪24只,雌性15只、雄性9只,体重21±2.5kg,随机分为四组,分别为不使用生长抑素的对照组(SS00组)和3个使用不同剂量生长抑素(思他宁,瑞士)的实验组,即SST的剂量为5μg/kg(SS05组)、5μg/kg(SS10组)及20μg/kg(SS20组),三个实验组的生长抑素于CPB前15min开始静脉泵入,共维持60min,对照组则替以等量生理盐水泵注。四组实验动物均采用气管插管+静脉麻醉技术,并于肝素化后行心脏停跳体外循环,转流期间保持中低体温和血液稀释,体外循环采用人工心肺机和小儿膜式氧合器,预充液选用胶体液(羟乙基淀粉130/0.4氯化钠注射液,万汶)与晶体液(林格液、碳酸氢钠),总量约为25～30ml/kg;四组动物均采用胸骨前正中切口,完全肝素化后常规建立CPB行升主动脉-右心房插管转流,维持灌注流量为80-120ml/(kg·min),后逐步进行全身降温,待鼻咽温降至30℃左右,行升主动脉阻断(ACC),并经主动脉根部顺行灌注停搏液,停搏液均采用高钾St.Thomas液(4℃),使心脏电活动消失并停止机械通气,各组实验动物均为阻闭45min后逐步全身复温,并开放升主动脉(CCR),待血流动力学稳定,鼻咽温达35℃左右后逐渐减流量并停止CPB,停机后持续监测血流动力学指标。所有动物实验均由同一组临床医师完成。 2.观测指标及标本采集：术中记录CPB转流时间、心脏自动复跳及血管活性药物的使用情况,监测并记录CPB前与CPB后各主要血流动力学指标(平均动脉压、心率等),血氧饱和度(Sp02)、血细胞比容(HCT)及体温等；并分别于CPB开始前15min(T0)、CPB结束时(T1)、CPB后2h(T2)、CPB后4h(T3)及CPB后6h(T4)分别抽取动脉血约3ml,所采集的标本均在2h内进行低温离心处理(3000转/min,l0min),提取血清并密封后置于-20℃的冰箱内保存备测。 3.指标检测：用酶联免疫吸附法(Enzyme-linked inununosorbent assay technique, ELISA)测定实验动物各时间点血清样本的TNF-α、IL-6及IL-10浓度,由加拿大HCB公司(Hermes Criterion Biotechnology)提供试剂盒。 4.统计学处理：本研究全部数据均采用SPSS13.0统计分析软件进行分析,应用重复测量方差分析,以及多样本均数间的两两比较(LSD-t或SNK检验)进行统计学处理,P0.05表示有统计学意义。结果 1.一般资料：术前四组实验动物性别比、月龄、体重、血氧饱和度、体温、平均动脉压、心率的差异均无统计学意义(P0.05)。 2.手术期间主要监测指标：四组实验动物的体外循环转流时间、自动复跳例数、呼吸机使用时间、血管活性药物及麻醉药品使用情况的差异均无统计学意义(P0.05)；四组实验动物阻断时间及呼吸机使用时间相同。 3.围CPB期血流动力学的变化：四组实验动物血流动力学指标平均动脉压(MAP)、心率(HR)、血氧饱和度(Sp02)以及体温(T)的差异均无统计学意义(P0.05)；术后无严重并发症发生。 4.血清促炎症细胞因子TNF-a水平的变化：四组实验动物的TNF-a水平在CPB前15min(即T0时)差异无统计学意义(P0.05)；CPB开始后各组TNF-a水平均呈现升高,T1、T2、T3时点各组TNF-a水平均较T0时点有显著地升高(P0.05),并于T2时点(即CPB结束后约2h)达到峰值,后逐渐下降,至T4时各组TNF-a水平仍高于术前水平(P0.05)；在T1、T2、T3、T4时点,SS10组与SS20组的TNF-a水平明显低于SS00组(P0.05),而SS05组与SS00组的TNF-a水平则无统计学差异(P0.05)；SS10组与SS20组在各时点TNF-a水平的差异无统计学意义(P0.05)。 5.血清促炎症细胞因子IL-6水平的变化：四组实验动物的IL-6水平在T0时点的差异无统计学意义(P0.05); T1、T2、T3时点各组IL-6水平均较T0时点有显著性升高(P0.05),并于T2时点达到峰值,此后逐渐降低,至T4时点各组IL-6水平仍高于术前水平(P0.05)；在T1、T2、T3、T4时点,SS10组与SS20组的IL-6水平明显低于SS00组(P0.05),SS05组、SS10组、SS20组的IL-6峰值浓度分别较SS00组降低了约20%、40%和46%,其中SS00组与SS10组、SS20组存在差异性(P0.05),而SS00组与SS05组的IL-6水平则无统计学差异(P0.05)；sS10组与SS20组在各时点IL-6水平的差异无统计学意义(P0.05)。 6.血清抗炎症细胞因子IL-10水平的变化：四组实验动物的IL-10水平在TO时点无统计学差异(P0.05); T1、T2、T3、T4时点各组IL-10水平均较TO时点有显著地升高(P0.05)；在T1、T2、T3、T4时点,SS10组与SS20组的IL-10水平明显高于SS00组(P0.05),且ss10组与SS20组的IL-10到达峰值浓度更快,峰值更高,持续时间更长,而SS05组与SS00组的IL-10水平则无统计学差异(P0.05)；SS10组与SS20组在各时点的IL-10水平差异无统计学意义(P0.05)。结论 1.动物猪体外循环模型是一种能够较好地模拟临床体外循环手术的动物模型,其具有心血管系统解剖结构与人相似、循环稳定、复跳较为顺利等特点。 2.在动物猪的体外循环手术中应用不同剂量的生长抑素(思他宁)不影响手术安全性,术后不出现生长抑素相关的副作用或者并发症。 3.体外循环本身的非生理性转流、器官缺血-再灌注损伤等不仅激活了实验猪的全身性炎症反应,具体表现为肿瘤坏死因子α、白细胞介素6等炎性细胞因子水平显著地升高,同时也诱发了机体的抗炎反应,机体的炎症反应与抗炎症反应相继启动,基本上呈现同步变化趋势,这就说明体外循环所诱发的炎性反应是一种由多因素共同作用的复杂调控过程。 4.体外循环开始前经静脉泵注剂量为5μg/kg的生长抑素未能充分地抑制体外循环后促炎细胞因子TNF-a、IL-6的水平或促进抗炎细胞因子IL-10的释放,从而不能达到调控体外循环急性期炎症反应的作用。 5.体外循环前开始静脉泵注剂量为10μg/kg的生长抑素能抑制CPB后促炎细胞因子TNF-a和IL-6的水平,促进抗炎细胞因子IL-10的释放,维持促炎症细胞因子与抗炎症细胞因子的再平衡,从而达到减轻体外循环急性期间炎症反应的作用；而将生长抑素的剂量增加至20μg/kg时,其调控体外循环后急性期全身炎症反应的效应并未显著地增强,故CPB前持续给予10μg/kg剂量的生长抑素可能为相对较优选择。综上,各组实验动物的血清TNF-a、IL-6及IL-10浓度均于体外循环转流开始后出现迅速升高,在术后约为2h时达到高峰值,之后逐渐缓慢降低,直到术后6h仍高出术前水平,这说明体外循环过程是防治体外循环相关性全身炎症反应综合症的关键时期,在CPB开始前即给予强力而且持续的抗炎症治疗可能更有益处,相比较而言,使用较大剂量的生长抑素后体外循环急性期炎症反应能够得到有效减轻,而不对手术的安全性产生影响。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R654.2

【参考文献】