体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)术后肺损伤是临床上常见的并发症。目前认为,肺脏高温缺血是肺损伤发生的始动因素。随后,多种机制参与了发病过程。其中,肺源性肿瘤坏死因子(TNF-α)在CPB肺损伤中具有起动和触发作用,而细胞凋亡在CPB肺损伤中的作用及机制尚待明确。据此,我们提出保持肺脏低温、抑制肺源性TNF-α的释放来实现对CPB肺损伤的多层次"链锁式"保护。前期工作中,我们已经证实气管内给予抗TNF抗体可以减轻CPB肺损伤。本研究拟建立兔的体外循环模型,并通过肺动脉低温灌注抗TNF-α抗体,对围CPB期不同时点的肺功能、病理及血液学指标进行动态观察,验证保护效果,并从基因、蛋白水平探讨保护机制,进一步研究TNF-α相关细胞凋亡在CPB肺损伤的作用和信号传导途径,为使用抗凋亡药物进行CPB肺保护提供依据,从而有利于提高危重病人手术成功率,扩大手术适应症的范围。
Cardiopulmonary bypass;Lung injury;Pulmonary arterial perfusion;Anti-tumor necrosis factor-αan;Lung protection
体外循环(Cardiopulmonary bypass,CPB)是心内直视手术的一种重要手段,CPB后肺损伤仍然是临床最为常见的并发症之一。CPB期间肺组织处于相对高代谢和高温缺血状态,显著增加炎症细胞在肺循环中的聚集、蛋白渗出和肺水肿等,此为肺损伤发生的始动因素。同时,血液与体外循环管道及氧合器接触可触发全身炎症反应,是引起CPB术后肺损伤的首要因素。而肺源性肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)在该炎症反应中具有起动和触发作用。此外,近年研究发现,细胞凋亡可能在CPB肺损伤的病理过程中起着重要的作用,且TNF-α与细胞凋亡密切相关。据此,我们提出保持肺脏低温、抑制肺源性TNF-α的释放来实现对CPB肺损伤的多层次“链锁式”保护。本课题选取健康新西兰大白兔40只,随机均分为CPB+单纯肺动脉灌注液组、CPB+肺动脉灌注TNF-αAb组(主动脉阻断同时及30分钟后于肺动脉远端灌注TNF-αAb,总量27ng/kg)、单纯CPB组和单纯开胸组。测定各组围CPB期左、右心房血液中中性粒细胞计数、肿瘤坏死因子(TNF-α)、MDA含量及氧合指数;取肺组织样本,光镜观察其病理改变,电镜观察其超微结构。同时,动态观察肺组织含水量、TNF-αmRNA表达、细胞凋亡相关因子Bcl-2、Bax、Fasl的表达和Bcl-2/Bax及凋亡指数变化情况。结果证实TNF-αAb可明显抑制CPB期间中性粒细胞在肺内的聚集,抑制肺源性TNF-α的释放,减少脂质过氧化物的终产物MDA的产生,提高氧合指数。同时,TNF-αAb可降低肺含水量,减少肺组织细胞凋亡的发生, 降低肺泡上皮细胞Fasl、Bax蛋白表达,减缓Bcl-2蛋白表达下降,且TNF-αAb组肺组织病理形态学改变较轻。此外,低温肺动脉灌注方式给药可以降低肺内温度、减少肺循环炎症细胞聚集和氧自由基的产生并减轻细胞水肿,尤其可从转录水平降低肺组织TNF-α表达。因此,我们推断肺动脉灌注TNF-αAb能明显减轻体外循环引起的炎性肺损伤,并从内源性和外源性两条途径减轻肺组织细胞凋亡,进而达到肺保护目的,但CPB引发的TNF-α相关肺组织细胞凋亡的具体调控机制有待进一步研究。本项目研究成果共发表论文7篇,其中国内核心期刊文章5篇,SCI文章2篇,影响因子共5.7。