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1、體外膜肺氧合對(duì)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(jīng)皮穿刺靜脈-靜脈體外膜肺氧合（ECMO）對(duì)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(jī)分為機(jī)械通氣組（MV組，n=5）和ECMO組（n=5），觀察肺損傷4 h。經(jīng)皮穿刺右頸內(nèi)靜脈和右股靜脈建立ECMO轉(zhuǎn)流，灌注流量35～40 ml/（kgmin）。記錄肺損傷形成時(shí)、肺損傷2h、肺損傷4 h動(dòng)脈血?dú)庵?、肺?dòng)態(tài)順應(yīng)性的變化，用ELISA方法檢測(cè)血漿細(xì)胞間粘附分子1（ICAM-1）和P選擇素。結(jié)果 兩組各時(shí)間點(diǎn)血?dú)庵悼傮w差異

2、沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在肺損傷2 h、4 h兩組肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jì)學(xué)意義（ICAM-1的F=8.716，P=0.018；P-Selection的F=20.373，P=0.002）。結(jié)論 經(jīng)皮穿刺靜脈-靜脈ECMO有效促進(jìn)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(dòng)態(tài)順應(yīng)性。 【關(guān)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(zhēng)議。一些臨床總結(jié)顯示ECMO技術(shù)在提高ARDS存活率方面并沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)［1］

8、?？赡苁茄毫鹘?jīng)ECMO非生理性管道被激活，產(chǎn)生炎性介質(zhì)，影響肺功能恢復(fù)。已有研究顯示ECMO過(guò)程中血漿細(xì)胞因子水平升高［2］，但是有關(guān)血漿粘附分子變化的報(bào)道較少，本研究用油酸誘發(fā)犬急性肺損傷，觀察經(jīng)皮穿刺靜脈-靜脈ECMO轉(zhuǎn)流對(duì)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(jī)分為兩組，機(jī)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(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(mén)子900C呼吸機(jī)。呼吸機(jī)參數(shù)：S

9、IMV模式，F(xiàn)iO2 1.0，TV 12-15 ml/kg，RR18次/分。仰臥位，左頸內(nèi)靜脈放置漂浮導(dǎo)管到肺動(dòng)脈，監(jiān)測(cè)肺動(dòng)脈壓和肺毛細(xì)血管鍥壓。股動(dòng)、靜脈切開(kāi)，持續(xù)監(jiān)測(cè)心率和動(dòng)脈血壓。油酸0.1 ml/kg經(jīng)漂浮導(dǎo)管30 min注入肺動(dòng)脈，誘發(fā)急性肺損傷。待4～6 h后PaO2/FiO2<300 mmHg，即開(kāi)始干預(yù)。 MV組動(dòng)物機(jī)械通氣4 h，參數(shù)不變。ECMO組動(dòng)物停呼吸機(jī)，轉(zhuǎn)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(jī)）、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(yù)充量80 ml）

10、、變溫裝置和儲(chǔ)血瓶（順德樂(lè)從德潤(rùn)醫(yī)械化工有限公司）、儲(chǔ)血囊及其報(bào)警裝置（Medtronic）。預(yù)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(dòng)、靜脈端和儲(chǔ)血瓶出口。 　　給予ECMO組犬肝素20 mg，經(jīng)皮穿刺右頸內(nèi)靜脈放置引流管（Bio-Medicus靜脈插管，17 Fr），接ECMO裝置的靜脈端；經(jīng)皮穿刺右股靜脈放置灌注管（Bio-Medicus動(dòng)脈插管，10 Fr），接ECMO裝置的動(dòng)脈端。開(kāi)放動(dòng)、靜脈端鉗夾，通過(guò)重力引流頸內(nèi)靜脈的血回到儲(chǔ)血囊，經(jīng)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(shè)定在40℃恒溫。 　　1.3 數(shù)據(jù)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(dòng)脈壓、平均肺動(dòng)脈壓、肺毛細(xì)血管鍥壓以及血?dú)庵?。通過(guò)西門(mén)子900C型呼吸機(jī)的監(jiān)測(cè)儀記錄潮氣量（Vt）、氣道峰壓（PIP）及呼氣末正壓(PEEP)值，計(jì)算肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性（C）：C=Vt /（PIP-PEEP）。ECMO組轉(zhuǎn)流中測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，開(kāi)啟呼吸機(jī)，參數(shù)同機(jī)械通氣組，平衡5 min后記錄數(shù)據(jù)。采靜脈血5 ml，經(jīng)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(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）

12、試劑盒（RapidBio Lab，USA）檢測(cè)細(xì)胞間粘附分子1（ICAM-1）和P選擇素（P-Selectin）。 　　1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 計(jì)量資料用均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差( s )表示，SPSS 9.0統(tǒng)計(jì)軟件處理數(shù)據(jù)。肺損傷形成時(shí)采用t檢驗(yàn)比較兩組指標(biāo)的均衡性；采用方差分析進(jìn)行組內(nèi)比較，LSD法做兩兩比較；用多元重復(fù)方差分析進(jìn)行組間比較， P＜0.05為有顯著性差異。 　　2 結(jié)果 　　2.1 犬血流動(dòng)力學(xué)變化 肺損傷形成時(shí)兩組心率、平均動(dòng)脈壓、平均肺動(dòng)脈壓、肺毛細(xì)血管鍥壓的數(shù)據(jù)均衡。組內(nèi)比較，ECMO組心率、平均肺動(dòng)脈壓、肺毛細(xì)血管鍥壓沒(méi)有顯著性變化，在轉(zhuǎn)流中平均動(dòng)脈壓降低（P＜0

13、.01）。組間比較，轉(zhuǎn)流期間兩組平均動(dòng)脈壓的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=12.691，P＜0.01）。見(jiàn)表1。 　　2.2 犬血?dú)庵底兓?肺損傷形成時(shí)兩組pH、PCO2、PO2的數(shù)值均衡。組內(nèi)比較，ECMO組pH 、PO2數(shù)值差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，轉(zhuǎn)流中PCO2數(shù)值降低（P＜0.05）。組間比較，兩組各時(shí)間點(diǎn)pH、PCO2、PO2數(shù)值總體差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表2。　　2.3 犬肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性 肺損傷形成時(shí)兩組犬的肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性數(shù)值均衡。組內(nèi)比較，MV組肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性沒(méi)有顯著性變化，ECMO組在肺損傷2 h、4 h肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性明顯低于肺損傷形成時(shí)（P＜0.05）。組間比較，兩組在肺損傷2 h、4 h肺

14、動(dòng)態(tài)順應(yīng)性總體差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=5.84，P=0.042），ECMO組低于MV組。見(jiàn)圖1。 　　圖1 肺損傷過(guò)程中動(dòng)態(tài)順應(yīng)性變化（略） 　　表1 犬血流動(dòng)力學(xué)變化（略） 　　注：*與肺損傷形成時(shí)比較，P＜0.01；#組間比較，P＜0.01 　　表2 犬血?dú)庵底兓裕? 　　注：*與肺損傷形成時(shí)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(shí)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(shí)兩組血漿 ICAM-

15、1和P-Selection數(shù)據(jù)均衡。組內(nèi)比較，MV組血漿 ICAM-1和P-Selection沒(méi)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(jì)學(xué)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(jiàn)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(jī)械通氣。由于不恰當(dāng)機(jī)械通氣將加重原有肺損傷，因而機(jī)械通氣

16、參數(shù)的調(diào)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(jī)支持達(dá)不到治療效果。ECMO技術(shù)可以代替病肺功能，氧合血液、排出二氧化碳［3］，緩解機(jī)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(xiàn)ECMO并不能顯著降低成人ARDS的死亡率，這一方面與ECMO適應(yīng)證的選擇和原發(fā)病變的治療有關(guān)，另一方面也與ECMO本身對(duì)肺功能的影響有關(guān)。 　　ECMO分為靜脈-動(dòng)脈和靜脈-靜脈兩種轉(zhuǎn)流方式，后者主要用于呼吸衰竭的支持治療。經(jīng)皮穿刺插管的方法使ECMO技術(shù)的開(kāi)展更加迅速和簡(jiǎn)便。本研究結(jié)果顯示小流量灌注能夠有效幫助機(jī)體排出二氧化碳，氧合血液。但是，肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性顯著下降，比依賴機(jī)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(rèn)為ECMO治療初始階段肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性降低，可能與原發(fā)病變?nèi)鐢⊙Y、肺炎、ARDS等影響肺表面活性物質(zhì)的分泌及其活性有關(guān)［4］。但是張琪等人的研究顯示，在沒(méi)有肺部病變的健康綿羊中開(kāi)展ECMO 3 h，肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性同樣明顯低于轉(zhuǎn)流前狀態(tài)，而肺表面活性物質(zhì)并沒(méi)有減少，說(shuō)明ECMO直接影響肺功能［5］。其作用機(jī)制還不明確。有報(bào)道ECMO初期機(jī)體液體總量增加，肺內(nèi)含水量增多，肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)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(dòng)態(tài)順應(yīng)性不斷改善，ECMO停止之前達(dá)最高水平，這一現(xiàn)象在新生兒、小嬰兒表現(xiàn)突出

18、［6］。最近，蔣進(jìn)軍等人報(bào)道在犬急性肺損傷中使用ECMO后，血漿中多種細(xì)胞因子較非ECMO組顯著增高，在改善肺損傷犬的氧供時(shí)，不能降低肺動(dòng)脈壓力［7］。 　　目前認(rèn)為中性粒細(xì)胞（PMNs）與肺血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附是肺損傷過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，粘附分子參與這一過(guò)程。本研究在ECMO轉(zhuǎn)流中發(fā)現(xiàn)ICAM-1和P-Selectin顯著升高，伴隨肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性的下降，推測(cè)粘附分子參與了ECMO對(duì)肺功能影響的過(guò)程。因?yàn)镋CMO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(chǎn)生大量炎性介質(zhì)如補(bǔ)體、血栓素、腫瘤壞死因子a，激活血管內(nèi)皮細(xì)胞和PMNs以及血小板。在靜脈-靜脈ECMO模式中

19、接觸過(guò)非生理性界面的血液回到體內(nèi)，首先流經(jīng)肺組織，將有可能加重原有肺損傷。血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)P-Selectin，與PMNs表面的選擇素受體特異性結(jié)合，使自由移動(dòng)的PMNs進(jìn)入滾動(dòng)狀態(tài)。血小板激活后，P-Selectin表達(dá)升高，促進(jìn)PMNs與血小板、內(nèi)皮細(xì)胞粘附。而PMNs與內(nèi)皮細(xì)胞的牢固結(jié)合還需ICAM-1參與。Dreyer等人報(bào)道體外循環(huán)后犬肺的ICAM-1轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)，蛋白表達(dá)增多，PMNs在肺內(nèi)大量聚集［8］。PMNs在毛細(xì)血管內(nèi)聚集，導(dǎo)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(nèi)皮細(xì)胞之外。激活的PMNs釋放溶酶、活性氧和花生四烯酸代謝產(chǎn)物，造成血管內(nèi)皮細(xì)胞和

20、其他肺組織細(xì)胞的廣泛損傷。 　　據(jù)臨床報(bào)道，肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性下降主要在ECMO初始階段。這對(duì)于實(shí)施ECMO存在兩難抉擇，一方面嚴(yán)重低氧血癥常規(guī)治療無(wú)效，需要ECMO支持；另一方面ECMO對(duì)肺功能存在一定影響，因此在選擇實(shí)施ECMO患者應(yīng)嚴(yán)格掌握適應(yīng)證和應(yīng)用時(shí)機(jī)，同時(shí)改進(jìn)ECMO裝置。本研究使用的氧合器和管道為非肝素化材料，ECMO時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臨床實(shí)際運(yùn)用時(shí)間。因此，對(duì)于使用肝素化管路開(kāi)展ECMO，其血漿粘附分子和肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性的變化還有待進(jìn)一步研究。 【參考文獻(xiàn)】 　?。?］ Mols G, Loop T, Geiger K,et al. Extracorporeal membra

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