浅低温心脏不停跳手术减轻术后肺损伤机制及对高迁移率族蛋白B1表达影响研究

摘要

研究背景：
　　肺损伤是体外循环(CPB)心内直视手术后常见并发症之一，也是患者术后出现并发症及死亡的主要原因之一，探讨CPB心内直视手术肺保护措施一直是心外科研究领域热点。近年来，有临床研究表明，浅低温心脏不停跳心内直视手术可减轻术后肺损伤，但未对其作用机制进行阐明。因此，应进一步研究，详细阐述其减轻肺损伤作用机制，进一步完善浅低温心脏不停跳手术理论基础。
　　CPB心内直视手术后肺损伤的病理生理机制尚未完全明确，目前认为CPB术后肺损伤多与其诱发的全身炎性反应综合征(SIRS)及肺脏缺血再灌注损伤(IRI)两大主要因素有关，SIRS是诱发CPB术后肺损伤首要因素。目前研究表明，多形性中性粒细胞(PMN)在肺内的聚集与激活并释放各种毒性产物是CPB术后肺损伤机制的中心环节。在肺损伤研究中，肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及白细胞介素-8(IL-8)是反映肺部炎症的重要指标。核转录因子-κB(NF-κB)能启动和调节炎症反应有关的基因转录，对PMN激活及分泌各种炎性因子、趋化因子等信号调控中起重要作用，是调节炎症反应重要机制。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)在细胞外发挥“晚期”炎性因子作用，证明参与内毒素、烧伤、出血等引起的急性肺损伤(ALI)的发生及发展，是否参与CPB术后肺损伤病理过程，未见报道。
　　HMGB1是一种广泛分布于高等真核生物细胞核中蛋白，在各种因素的刺激下，HMGB1释放出细胞外发挥炎性作用，HMGB1在炎性反应中出现时间晚且持续时间长被称为“晚期”炎性因子。目前HMGB1胞外的致炎作用在国内外被高度关注，证实参与脓毒血症、内毒素血症、IRI、ALI等很多疾病的发生及发展，在动物研究中，针对HMGB1的治疗，能明显改善实验动物的愈后，在炎性疾病的治疗中具有很好的应用前景。
　　CPB能诱发SIRS，目前认为这种炎性过程是CPB术后低心排综合征、ALI或急性呼吸急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、出血疾病及脑功能障碍等并发症的病理基础。CPB心内直视手术诱发SIRS的机制尚未完全明确，目前认为多种机制参与了其发生及发展。HMGB1作为“晚期”炎性因子，是否在CPB心内直视手术表达增加及表达规律如何，是否参与CPB心内直视手术后SIRS的病理过程？浅低温心脏不停跳手术避免心肌IRI，能减少TNF-α等炎性因子的释放，是否能减轻HMGB1释放？国内外未见报道。
　　目的：
　　主要探讨浅低温心脏不停跳心内直视手术减轻术后肺损伤炎性作用机制及HMGB1在CPB心内直视手术表达水平及变化规律和浅低温心脏不停跳心内直视手术对HMGB1表达的影响。
　　方法：
　　风湿性心脏病二尖瓣置换(MVR)的患者40例，随机分为对照组及实验组，每组20例，对照组采用中低温心脏停跳CPB手术，实验组采用浅低温心脏不停跳手术。
　　1.监测术前及术后各时点的呼吸指数(RI)、氧合指数(OI)、静态肺顺应性(Cs)及呼吸机通气时间，评价呼吸功能变化。
　　2.在开胸后及CPB后30min两个时点抽血检测左右心房PMN计数，计算左右心房PMN跨肺计数差值;流式细胞术(FCM)，检测PMN粘附分子CD11b/CD18荧光阳性百分率;分别于开胸后及CPB结束30min两个时点采集肺组织，比色法测量肺组织匀浆髓过氧化物酶(MPO)的活性，酶联免疫吸附吸附试验(ELISA)检测肺组织匀浆TNF-α及IL-8浓度;western印迹法检测肺组织NF-κB及HMGB1蛋白质的表达水平;ELISA检测术前、术中及术后各时点血清NE浓度。
　　3.ELISA法检测CPB前及CPB术后各时点血清中TNF-α、IL-8及HMGB1浓度。
　　结果：
　　1.呼吸功能变化
　　①RI值:两组在停机后三个时点与手术前比较，明显升高(P＜0.05,P＜0.01）;对照组在停机后三个时点明显高于实验组(P＜0.05）。
　　②OI值:两组在停机后三个时点与手术前比较，明显降低(P＜0.05,P＜0.01）;对照组在停机后三个时点明显低于实验组(P＜0.05）。
　　③Cs值:对照组在停机后三个时点与手术前比较，明显降低(P＜0.01）;实验组在停机时及CPB后1h两个时点，明显降低(P＜0.01）;对照组在停机后三个时点明显低于实验组(P＜0.05）。
　　④呼吸机通气时间:两组比较差异无统计学意义(P＞0.05）。
　　2.PMN在肺部集聚、黏附及NE的释放
　　①左右心房PMN跨肺差值:对照组及实验组在CPB后30min都明显升高(P＜0.01）;对照组在CPB后30min时点明显高于实验组(P＜0.05）。
　　②CD11b/CD18荧光阳性百分率:对照组及实验组在CPB后30min都明显升高(P＜0.01);对照组在CPB后30min时点明显高于实验组(P＜0.05)。
　　③肺组织匀浆MPO活性:对照组及实验组在CPB后30min都明显升高(P＜0.01);对照组在CPB后30min时点明显高于实验组(P＜0.05)。
　　④血清NE浓度:对照组在CPB30min后各时点明显升高(P＜0.05，P＜0.01);实验组在CPB30min、CPB停机时、CPB后3h及CPB后6h4个时点明显升高(P＜0.05，P＜0.01);对照组在CPB30min、CPB停机时、CPB后3h及CPB后6h4个时点明显高于实验组(P＜0.05）。
　　3.肺部TNF-α及IL-8浓度变化
　　①肺组织匀浆TNF-α浓度:对照组及实验组在CPB后30min都明显升高(P＜0.01);对照组在CPB后30min时点明显高于实验组(P＜0.05)。
　　②肺组织匀浆IL-8浓度:对照组及实验组在CPB后30min都明显升高(P＜0.05);对照组在CPB后30min时点明显高于实验组(P＜0.05）。
　　4.肺组织NF-κB及HMGB1蛋白表达
　　①肺组织NF-κB蛋白表达:对照组及实验组在CPB后30min都明显升高(P＜0.01);对照组蛋白表达水平在CPB后30min时点明显高于实验组(P＜0.01)。
　　②肺组织HMGB1蛋白表达:对照组及实验组CPB后30min蛋白表达升高，但差异无统计学意义(P＞0.05);在CPB后30min对照组蛋白表达高于实验组，但差异无统计学意义(P＞0.05）。
　　5.血清TNF-α、IL-8及HMGB1浓度变化
　　①血清TNF-α浓度:两组CPB停机时、CPB后6h、CPB后12h及CPB后24h4个时点与CPB前比较明显升高(P＜0.01）;对照组在CPB停机时、CPB后6h、CPB后12h及CPB后24h4个时点血清浓度明显高于实验组(P＜0.01）。
　　②血清IL-8浓度:两组在CPB停机时后各时点血清浓度明显升高(P＜0.01，P＜0.05);对照组在CPB停机时、CPB后6h、CPB后12h及CPB后24h4个时点血清浓度明显高于实验组(P＜0.01)。
　　③血清HMGB1浓度:两组在CPB停机时血清浓度未明显升高（P＞0.05），在CPB后6h后各时点明显升高(P＜0.01);对照组血清浓度在CPB后6h后各时点明显高于实验组(P＜0.01，P＜0.05)。
　　④TNF-α、IL-8及HMGB1术后血清浓度变化趋势:TNF-α及IL-8血清浓度在CPB结束后明显升高，在CPB结束时及CPB后24h两个时点达到峰值，在CPB后48h时点基本恢复正常; HMGB1血清浓度在CPB后6h后开始升高，在CPB后24h时点达到峰值，在CPB后48h仍明显升高。
　　结论：
　　1.与中低温心脏停跳手术比较，浅低温心脏不停跳心内直视手术可减轻术后肺损伤;但对肺脏也可能造成一定损伤。
　　2.浅低温心脏不停跳心内直视手术减轻CPB术后肺损伤机制可能与减少PMN在肺部滞留、积聚，降低粘附分子CD11b/CD18的表达及NE释放，减轻肺部炎性反应，抑制NF-κB活性等有关。
　　3.在CPB心内直视手术过程中，HMGB1可能作为“晚期”炎性因子参与CPB术后SIRS的发生及发展;浅低温心脏不停跳心内直视手术可减少CPB术后HMGB1释放，减轻CPB术后SIRS。

目录

声明

摘要

英文缩略词表

第一部分：浅低温心脏不停跳手术减轻术后肺损伤临床研究

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分：浅低温心脏不停跳手术减轻术后肺损伤炎性作用机制的研究

前言

资料与方法

实验方法

结果

讨论

结论

参考文献

第三部分：浅低温心脏不停跳手术对高迁移族率B1表达影响的临床研究

前言

资料与方法

实验方法

结果

讨论

结论

参考文献

全文总结与展望

本课题创新与不足

综述一：体外循环肺损伤机制及肺保护措施

综述二：体外循环急性肺损伤与急性呼吸窘迫综合征治疗

致谢

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