对白细胞去除在体外循环中作用的临床研究

1 / 7 对白细胞去除在体外循环中作用的临床研究 摘要： 目的 判定白细胞去除在体外循环 (CPB)中的作用。方法 20 例接受心脏手术的患者被随机分为对照组和白细胞去除组 (LD组 )。在体外循环开始前，开始后 10、 30 min, CPB 停止、停止后 2 h 采集血标本作 2 -integrin 和L-selectin 测定。术前、术后第 1 天测血浆肌钙蛋白(troponin I)。计算术前、术后氧合指数。结果 2 组 CD11a表达无明显差异 (P=0.074)。对照组 CPB 期间中性粒细胞CD11b表达高于 LD 组 (P=0.01)。对照组 CD11c在 CPB 开始时就升高 (P=0.018)，但与 LD 组比较差异无统计学意义(P=0.054)。 LD组 L-selectin表达低于对照组 (P=0.0147)。术后 LD组血浆 troponin I 低于对照组 (P= 0.021)。结论 CPB期间白细胞去除是一种有效、安全易行的减少组织损伤、保护肺功能的方法。 关键词： 白细胞去除 ;体外循环 ;组织损伤 ;肺功能 虽然技术更新极大地提高了体外循环 (CPB)的安全性，但术后仍有一些患者发生严重的并发症。多数学者指出，这些并发症多是由于 CPB 后全 身炎症反应所引起 1。全身炎症的原因主要是血液与人工心肺机各种管道的直接接触激活了多核白细胞主要是中性粒细胞，使其黏附在血管内皮2 / 7 并与之发生相互作用故造成了组织损伤。理论上，减少 CPB时白细胞数就能减轻中性粒细胞介入的组织损伤 2-3。本实验的目的就是判定在 CPB时使用白细胞去除是否影响中性粒细胞的黏附力，减轻或防止由此造成的广泛的组织、器官损伤。 1 资料和方法 1.1 临床资料 20 例接受室间隔缺损 (vs.D)修复术及二尖瓣替换术的患者被随机分为白细胞去除组 (LD 组 )(n=10)和对照组 (n=10)。两组 vs.D 患者的缺损直径均大于其主动脉瓣口的半径。其余资料见表 1。表 1 2组患者一般资料 (n=10) 1.2 CPB建立、心肌保护及白细胞去除 2组患者使用相同的麻醉方案和 CPB 建立方法。正中切口显露心脏。 CPB开始前肝素用量为 4 mg/kg，使活化凝血时间 400 s。全身转流降温至 28 左右。主动脉阻断，主动脉根部灌注冷血停搏液。 LD组使用白细胞去除动脉血滤器 (Leuko Guard.6;Pall Biomedical Product Corp,Eest Hills,NY),对照组使 用标准动脉血滤器。 1.3 标本采集及检测分析 在 5 个时点由外周采集动脉血标本： 锯开胸骨之前， CPB 开始后 10 min， CPB开始后 30 min， CPB 停止， CPB 停止后 2 h。每份血标本均进行白细胞 (WBC)和中性粒细胞计数 (109/L) 及 2 -integrin、 L-seleclin 分析。手术前、手术后第 1 天早晨3 / 7 采血标本测肌钙蛋白 (troponin I)。计算、记录术前、术后10 h氧合指数 (动脉氧分压 /吸入氧浓度， PaO2/Fi:O2),记录引流量等。 1.4 统计学处理 数据统计处理采用 SPSS 10.0 软件，所有实验数据以 s 表示，采用方差分析 (ANOVA)进行比较，P0.05,图 1)。 CPB 期间对照组 WBC 无明显变化， CPB 停止 2 h后， WBC明显升高 CPB前 (5.61.9)109/L vs. CPB 停止2 h (13.32.6)109/L,P73 ng/ml(73 190 ng/ml),LD 组1 例手术后血浆 troponin I 上升达 42 ng/ml。 troponin I只在对照组升高 (组间： P=0.021,图 7)。 2.2.7 氧合指数的其他指标 见表 2。 图 1 2 组在 CPB前、期间、结束后 WBC 计数 图 2 2 组在 CPB 前、期间、结束后中性粒细胞计数 图 3 2 组 CPB 期间中性粒细胞 CD11a 表达 图 4 2 组CPB期间中性粒细胞 CD11b表达 图 5 2 组 CPB期间 中线粒细胞 CD11c表达 图 6 2组CPB 期间中性粒细胞 L-selectin 表达表 2 术后氧合指数、引流量比较氧合指数组内比较： aP=0.0035,bP=0.029 3 讨 论 已经知道， CPB 后往往产生较严重并发症且涉及多个器官。这些并发症主要是由于 CPB 本身引起的全身 炎症反应4 / 7 4-5。在全身炎症反应中 ,WBC 尤其是中性粒细胞起到重要作用。被激活的中性粒细胞黏附于血管内皮并与之发生所谓的白细胞 -内皮细胞相互作用，造成内皮损伤，中性粒细胞迁移到血管外。同时，粒细胞堵塞毛细血管 ,在粒细胞 “ 脱粒 ” 后，细胞膜就会被各种细胞酶损伤 6-8。本研究证明， LD组 CPB期间 WBC 和中性粒细胞减少，因而在相当程度上减轻了全身炎症反应造成的组织、器官损伤。 本研究证明， 2 组患者 CPB 期间 CD11a 表达与其基线水平相比无明显变化。这主要是由于 CD11a 主要涉及淋巴细胞黏附，对激活 的中性粒细胞的黏附所起作用有限。 CD11c显示出一些 CD11b的黏附能力。 Smith 等 9认为 CD11b和 CD11c在介入中性粒细胞和单核细胞黏附于内皮细胞方面有相同的作用。 CD11c 糖蛋白主要是单核细胞表达的黏附分子。在本研究中，对照组 CPB期间 CD11c 升高后降低。 LD组 CD11c 在 CPB期间及停止后均明显降低。 在未被激活的中性粒细胞， CD11b 存在于细胞内、细胞表面和血管间隙。 CPB 期间，通过多种刺激物包括与合成物表面接触，衍生过敏毒素、血小板激活因子、血管舒缓素，尤其是白三烯和白 介素的刺激，中性粒细胞被激活。通过从细胞内储存到细胞外的转移， CD11b 在中性粒细胞表面急剧增加。激活了的中性粒细胞黏附于血管内皮，这是中性粒细胞介入的内皮损伤的重要早期阶段。中性粒细胞通过 CD11b5 / 7 的黏附，启动了中性粒细胞去核化。由于跨内皮细胞的趋化梯度使得已黏附的中性粒细胞脱离并迁移至细胞间质，直接损伤实质细胞。本实验证明，白细胞去除能明显减少 CPB 期间 CD11b 的表达。中性粒细胞在内皮细胞上的滚动似乎是流动状态下黏附在内皮细胞的必要条件。这个过程有选择素族群的成分介入。这种黏附相互作用具有空间特殊性，主要发生在毛细血管后静脉。 L-selectin 在中性粒细胞在内皮细胞上滚动的重要性已被证实。 由于白细胞去除能减轻 CPB诱发的全身炎症性反应，因而具有较好的保护重要器官的功能。 Koskenkari 等 10的研究证明，白细胞去除能保护 CPB后心、肺功能。本实验也证明，LD 组反映心肌损伤的术后血浆 troponin I 水平明显低于对照组，而反映肺气体交换功能的氧合指 数也明显高于对照组。要指出的是， LD组术后氧合指数明显高于对照组，但与术前比较仍有较明显的降低，说明术后肺功能仍有一定程度损伤。 【参考文献】 1 Edmunds LH Jr. Inflammatory response to cardiopulmonary bypassJ. Ann Thorac Surg,1998,66(5 Suppl):S12-S16. 2 von Andrian UH, Chambers JD, McEvoy LM, et 6 / 7 al. Two-step model of leukocyte-endothelial cell interaction in inflammation: distinct roles for LECAM-1 and the leukocyte beta 2 integrins in vivo J. Proc Natl Acad Sci USA， 1991， 88(17):7538-7542. 3 Wilson IC, Gardner TJ, DiNatale JM,et al. Temporary leukocyte depletion reduces ventricular dysfunction during prolonged postischemic reperfusion J. J Thorac Cardiovasc Surg， 1993， 106(5):805-810. 4 el Habbal MH, Smith LJ, Elliott MJ, et al. Cardiopulmonary bypass tubes and prime solutions stimulate neutrophil adhesion molecules J. Cardiovasc Res， 1997， 33(1):209-215. 5 Chen YF, Tsai WC, Lin CC,et al. Effect of leukocyte depletion on endothelial cell activation and transendothelial migration of leukocytes during cardiopulmonary bypass J. Ann Thorac Surg， XX，78(2):634-642. 6 Roth M, Kraus B, Scheffold T,et al. The effect of leukocyte-depleted blood cardioplegia in patients with severe left ventricular dysfunction: a randomized, double-blind study J. J Thorac Cardiovasc Surg， 2000，120(4):642-650. 7 / 7 7 Ilmakunnas M, Pesonen EJ, Ahonen J, et al. Activation of neutrophils and monocytes by a leukocyte-depleting filter used throughout cardiopulmonary bypass J. J Thorac Cardiovasc Surg，XX， 129(4):851-859. 8 Warren O, Alexiou C, Massey R,et al. The effects of various leukocyte filtration strategies in cardiac surgery J. Eur J Cardiothorac Surg， XX，31(4):665-676. 9 Smith CW, Kishimoto TK, Abbassi O, et al. Chemotactic factors regulate lectin adhesion molecule 1 (LECAM-1)-dependent neutrophil adhesion to cytokine-stimulated endothelial cells