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经下腔静脉逆灌对腹腔重要脏器保护作用的实验研究

林宝泉  
【摘要】:【背景】 主动脉弓部手术常需要在低温停循环(HCA)等体外循环辅助技术下进行。虽然近年来HCA技术取得长足进步,但主动脉弓部手术仍有较高的术后死亡率和致残率,其常见术后并发症包括神经系统损伤,脊髓损伤,肝肾功能不全,呼吸衰竭等。目前研究认为,这些多脏器功能不全与CPB术后的全身炎症反应综合征(SIRS)密切相关,而在SIRS的发生机制中,胃肠道的缺血低灌注以及随之的缺血再灌注损伤导致胃肠道粘膜屏障功能丧失,从而使内毒素吸收入血,是SIRS发生的始动因素。因此,在大血管手术中对腹腔重要脏器进行保护具有非常重要的意义。 在主动脉弓部的开放手术中,常用的内脏器官保护方法是应用体外循环技术从股动脉行主动脉远端灌注,对于累及腹腔动脉开口的胸腹主动脉瘤(TAAA)则较多利用架桥管道行相应动脉的灌注。但上述方法不是循环管道复杂,操作繁琐,就是保护效果不佳。因此,探索一种新型、方便及安全有效的灌注方法来对停循环状态下的腹腔脏器进行保护无疑具有重要的学术意义和应用价值。 猪、犬及人体的下腔静脉及肝、肾等大静脉处均无明显的瓣膜,理论上经下腔静脉逆行灌注可以到达内脏器官起到保护作用。经下腔静脉逆灌具有方法简单,无需额外循环管道,不影响手术视野等优点,但目前国内外文献缺乏对下腔静脉逆灌行腹腔脏器保护的系统研究。 【目的】 本课题采用猪深低温停循环经下腔静脉逆灌的动物模型,研究经下腔静脉逆行灌注方法在深低温停循环时对腹腔重要脏器的保护作用,并通过不同的逆灌压力对比,寻找合理的逆灌压力,同时分析该方法起保护作用的机制,为该方法在临床上的应用提供理论依据。 【方法】 (1)以猪为实验动物,模拟主动脉弓部手术深低温停循环条件,构建深低温停循环经下腔静脉逆行灌注模型。对照组(A组)单纯深低温20℃停循环90min,实验组(B组)在深低温20℃停循环同时给予经下腔静脉逆行灌注含氧的自体血90min,90min后两组均开放升主动脉心脏复跳,缓慢复温至37℃,循环稳定后脱离体外循环,并保持麻醉状态10小时。通过检测不同时间点生化、动脉血气、肠系膜微循环、病理等指标,并与对照组对比,评价该方法在停循环时对腹腔重要脏器的保护效果。 (2)检测不同时间点上述两组实验动物血浆炎症因子TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8水平以及血清及肝肾组织中丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)含量,并通过两组对比,分析该方法对DHCA后的炎症反应和氧化应激的影响。 (3)根据不同逆灌压力进行分组,A、B两组为步骤(1)中的A、B组,C组为逆灌压力15mmHg组,D组为逆灌压力35mmHg组。通过检测各组的血清肝肾功能、肠系膜微循环血流速度、术后病理变化,观察不同逆灌压力组的保护效果及其并发症,据此筛选出合理的逆灌压力。 (4)通过Tunel染色检测肾脏、肝脏细胞凋亡指数,RT-PCR法检测肝、肾组织中凋亡相关基因Bax, Bcl-2的mRNA水平变化,分光光度法检测肝肾组织中Caspase-3活性,探讨经下腔静脉逆灌对细胞凋亡的影响,进一步阐述逆灌对内脏器官保护的可能机制。 【结果】 (1)成功构建了低温停循环经下腔静脉逆行灌注的动物模型; (2)术后10小时血清ALT、AST水平B组较A组降低(P0.05),血尿素氮、肌酐对比无差异(P0.05),?2–MG从复灌后1小时开始两组就出现统计学差异(P0.05)。 (3)血气分析结果提示在逆灌30min、逆灌60min时间点实验组肝脏乳酸清除率(LER)、肝脏、肾脏局部组织氧摄取量均较对照组升高(P0.05)。 (4)在逆灌60min及复灌后30min、60min时对比,实验组肠系膜微动脉和微静脉管径均较对照组增粗(P0. 05),实验组肠系膜微动脉和微静脉血液流速均较对照组增快(P0. 05),逆灌时B组血流能达到CPB前血流的25-36%水平,而A组微循环血流仅为CPB前血流的1%左右。 (5) A组DHCA后在复灌后1hr、5hr、10hr(T3-5)时间点血清及肝脏、肾脏组织中MDA水平均较术前(T1)升高, SOD活性较术前下降(P0.05),而B组在给予经IVC逆行灌注含氧的自体血后,与A组对比在T3-5时间点能降低DHCA术后血清及肝脏、肾脏组织中MDA水平,同时升高SOD活性(P0.05)。 (6)A组组内自身对比DHCA后血清IL-1、L-6、IL-8、TNF-α浓度水平在复灌后1hr、3hr、5hr、7hr(T3-6)明显升高(P0.01)。而B组给予经逆灌后与A组对比在复灌后3hr、5hr、7hr(T4-6)能降低血浆IL-1、L-6、IL-8、TNF-α水平(P0.05)。 (7)逆灌时,B组(25mmHg)肠系膜微动脉血流较C组(15mmHg)组明显增加(P0.05),D组(35mmHg)较B组血流也增加(P0.05)。而微静脉血流B组较C组明显增加(P0.05),B、D两组血流差异不显著(P0.05)。 (8)病理学检查D组可见明显的肝细胞肿大。肾小管上皮细胞空泡变性伴炎症细胞浸润。A、B、C未见明显形态学异常。 (9)Tunel染色结果:肾脏凋亡指数(AI)比较:与A组比较,B、C、D在复灌后10小时AI均降低(p0.05)。B、C、D三组组建对比,B组C组D组。肝脏凋亡指数结果与肾脏AI对比是一样的。 (10)Bcl-2 mRNA在复灌后10小时,A组明显低于B、C、D组(P0.01);D组显著低于B组。Bax mRNA表达上,A组显著高于B、C、D组(P0.05);D组显著高于B组(P0.05)。Caspase-3酶活性:A组明显高于B组、C组、D组(p0.01) , B组低于C组和D组(p0.01)。 【结论】 (1)成功构建了深低温停循环时经IVC逆灌的猪的模型; (2)经IVC逆灌可以降低DHCA术后的ALT、AST、β2-MG,增加肝脏乳酸清除率,增加肝肾脏局部组织氧摄取量,同时增加肠系膜微循环血流速度和管径,可对腹腔重要脏器起保护作用; (3) DHCA后血清及肝肾、组织的MDA含量明显上升,SOD活性明显下降,而经IVC逆行灌注含氧的自体血后可以显著降低停循环时血清及肝、肾组织内的MDA含量,同时提高SOD活性,从而对抗氧化应激,减轻缺血再灌注损伤; (4) DHCA后血浆的TNF-a、IL-1,IL-6,IL-8水平较术前明显升高,而经IVC逆灌后可以显著降低DHCA后血浆TNF-a、IL-1,IL-6,IL-8的水平,从而减轻DHCA后的炎症反应,具有抗炎作用; (5)经IVC逆灌后能降低DHCA后肝、肾细胞的凋亡指数,增强Bcl-2基因的表达,降低Bax基因的表达,并同时降低Caspase-3的酶活性。 (6)逆灌压力25mmHg时较逆灌压力15mmHg和35mmHg组具有更好的保护效果。


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