心脏停跳与不停跳手术TNF-α、IL-6和IL-8的动态变化

及对比研究

高秉仁 陈武林 陈文胜 赵启明 李斌 魏万胜 杨坤 苟永久 王志强

 兰州大学第二医院 心胸外科 （730030  兰州）

【摘要】 目的　探讨先天性心脏病体外循环心脏停跳与不停跳手术围术期血清 TNF-α、 IL-6和IL-8 的动态变化及对比研究。方法　30例先天性心脏病病人分成两组( n = 15 )， A组在体外循环心脏停跳下行心脏畸形矫正手术, B组在体外循环心脏不停跳下施行心脏畸形矫正手术。每位病人分别在术前、体外循环开始30 min、体外循环结束2 h、术后6 h和24 h中心静脉采血，放免法测定TNF-α、IL-6和IL-8的血浆含量。结果  A、B两组病人术前血浆TNF-α、IL-6和IL-8平均水平无明显差异。体外循环开始30 min、体外循环结束2 h及术后6 h, 均比术前明显升高，并在体外循环结束2 h后达到高峰。术后24 h IL-8与TNF-α基本回落到术前水平，而IL-6仍保持较高水平。A组患者在体外循环结束2 h及术后6 h的 TNF-α、IL-6和IL-8水平显著高于B 组。结论　在心脏外科手术中,体外循环和心肌缺血-再灌注损伤会引起病人血浆致炎因子如TNF-α、IL-6 和IL-8 水平的升高。心脏停跳手术方法将加重这种改变，而心脏不停跳手术方法没有心肌缺血-再灌注的过程，减少了心肌损伤，具有良好的心肌保护作用。

【关键词】 先天性心脏病；停跳与不停跳手术；TNF-α；IL-6；IL-8

Comparisons of changes in TNF-α,IL-6 and IL-8 levels in the Serum of patients with or without Cardiac Arrest    Gao  Bing-ren，Chen  Wu-lin，et al.    

Cardiaothoracic Surgery Department, Second Hospital of Lanzhou University, Gansu, 730000 China 

【Abstract】 Objective  To compare the changes in TNF-α,IL-6 and IL-8 levels in the serum of patients with CHD before, after and during the operation with or without cardiac arrest.  Methods   Thirty patients were equally divided into two groups: Group A and Group B. During the operation, Group A experienced cardiac arrest, and Group B did not. Blood samples were collected from the central vein of each patient at five time points: before the operation, 30 mins after the beginning of CPB, 2 hrs after CPB, 6 and 24 hrs after the operation. The levels of TNF-α,IL-6 and IL-8 were measured. Results  There was no significant difference between the two groups’ levels of TNF-α,IL-6 and IL-8 before the operation. 30 mins after the beginning of CPB, 2 hrs after CPB and 6 hrs after the operation, the levels of TNF-α,IL-6 and IL-8 increased significantly compared with preoperative level, and reached their peak at 2 hrs after CPB. The average level of TNF-αand IL-8 returned to normal 24 hrs after the operation, while IL-6 level remained high. Group A’s levels of IL-6,IL-8 and TNF-αat 2 hrs after CPB and 6 hrs after the operation were significantly higher than those in group B. Conclusion In heart operations, CPB and ischemia-reperfusion injury could increase the levels of IL-6 ,IL-8 and TNF-αin patients’serum.  Operation technique with cardiac arrest aggravated these changes. Since the beating heart operation technique has no cardiac ischemia-reperfusion procedure, it reduces the injury to cardiac muscle and is good for cardiac protection.

【Key words】 CHD；Operation with or without cardiac arrest；TNF-α；IL-6；IL-8

体外循环(Cardiopulmonary bypass，CPB)心脏手术能够引起全身性炎性反应, 肿瘤坏死因子、白细胞介素( IL-6、IL-8 等)、补体等在炎症反应过程中扮演了重要角色，它们有协同作用并通过增强血细胞之间相互作用来诱导和维持炎症反应[1]，体外循环中的缺血-再灌注可增强炎症反应，加重组织损伤。为此, 笔者对体外循环手术患者围术期TNF-α、IL-6和IL-8进行检测,初步观测和探讨TNF-α、IL-6和IL-8在常规体外循环心脏停跳下和体外循环心脏不停跳下行心脏畸形矫正手术前后的动态变化和对比性研究。

1       对象和资料

1.1　实验对象　均为兰州大学附院胸心外科2004年8月～2005年4月普通先天性心脏病病人,其中男17例，女13例,年龄3～28(12.3±7.1)岁。手术种类：室间隔缺损(VSD)14例，房间隔缺损(ASD)16例。

1.2  方法　手术均为择期手术，采用胸部正中切口。30例病人分成两组,体外循环心脏停跳手术15例(A组),体外循环心脏不停跳手术15例（B组）。 CBP降温范围(28±2)℃，时间35.2～128 min,平均69.6 min。主动脉阻断时间18～70.4 min,平均42.3 min。中度血液稀释,平衡液预充,全身肝素化(3mg·kg-1)。患者全部采用气管插管、静脉复合麻醉。术前诊断明确,排除先心病以外的其它疾病。手术过程顺利,术后患者恢复良好,术后1周余出院。

1.3　设备　美国产Sarns7400型人工心肺机,美国产North-American容控型呼吸机,西安产

87型鼓泡式氧合器,上海产SN-695B型智能放免r-测量仪。

1.4　试剂盒　TNF-α、IL-6和IL-8药盒由北京华英生物技术研究所、北京美迪克生物技术有限公司提供。

1.5　样品的收集和处理　在下列时间点1.全麻插管前；2. CPB开始后30 min；3. CPB结束后2 h； 4.术后6 h； 5.术后24 h计５次采集血标本。每次采静脉血2 ml,注入含有10%乙二胺四乙酸二钠３0μl和抑肽酶40μl的聚丙烯试管内混匀,在4℃、3000 r/min离心15 min,分离血浆后于-20℃保存待测。

1.6  测定方法　采用放射免疫分析法（RIA），在兰州大学附一院核医学科放免分析室进行。测定前，将样本置于室温中复融，混匀，再次4℃、3000 r/min离心10 min,取上清测定。

1.7　统计学处理　测定结果以均值±标准差（

2 结 果

2. 1　两组患者年龄、体重、体外循环时间均无显著性差异。

2. 2　细胞因子　全麻插管前两组病人血浆TNF-α、IL-6和IL-8含量无显著性差异。在CPB开始30 min、CPB结束后2 h和术后6 h, 两组患者的TNF-α、IL-6和IL-8血浆水平均比术前明显升高（P ＜0.05），CPB结束后2 h达到高峰, 然后逐渐下降。两组患者的TNF-α和IL-8水平在手术后24 h后基本恢复正常，而IL-6术后24 h仍保持较高的水平。A组患者的TNF-α、IL-6和IL-8水平在体外循环结束后2 h和术后6 h都比B组的显著增高(P ＜0.05)。

表 1    两组病人不同时间血浆TNF-α的变化  (ng/ml)

组别        T1            T2            T3            T4         T5

停跳组    0.58±0.06       0.77±0.04**      1.07±0.08**▲▲     1.01±0.05**▲▲   0.68±0.07

不停跳组  0.60±0.05       0.78±0.07*       0.84±0.06**       0.80±0.05*      0.65±0.07

注: 与术前比较， *P ＜ 0.05 ,  **P ＜ 0.01 ；停跳组与不停跳组比较，▲▲P ＜ 0.01

表 2    两组病人不同时间血浆IL-6的变化  ( pg/ml)

组别    T1     T2     T3    T4   T5

停跳组     91.87±8.18    116.86±8.30*    137.02±5.27**▲   130.88±5.15**    106.30±7.23

不停跳组  87.94±12.10    113.46±7.68*    117.17±7.27*     115.44±7.06*     102.60±8.63

注:  与术前比较，*P ＜0.05 ,  **P ＜ 0.01；停跳组与不停跳组比较，▲P ＜ 0.05

表 3    两组病人不同时间血浆IL-8的变化   (ng/ml)

组别         T1               T2              T3              T4             T5

停跳组    0.59±0.05       0.75±0.04**       1.00±0.06**▲     0.93±0.05**▲    0.52±0.04

不停跳组  0.51±0.04       0.73±0.13*        0.78±0.06*       0.73±0.05      0.47±0.04

注: 与术前比较， *P ＜0.05 ,  **P ＜0.01；停跳组与不停跳组比较，▲P ＜ 0.05

3   讨  论

体外循环应用于心脏外科已经有50余年的历史了，它可以诱发全身炎症反应，导致包括心脏在内的全身各脏器功能障碍，甚至引起多器官功能衰竭，成为术后并发症和死亡率增高的主要原因。细胞因子是一类具有复杂生物学活性，且在机体免疫调节和炎症反应中起着重要作用的效应物质，与体外循环引起的全身炎症反应密切相关，目前检测到的有TNF-α、IL-6和IL-8等。这些情况在需心脏停跳的体外循环手术患者中表现得更为严重，这可能与心肌缺血-再灌注损伤有关[2]。

TNF-α是一种重要的炎性细胞因子, CPB期间TNF-α血浆浓度的升高比其他细胞因子更快,在炎症反应中有启动、触发作用,可诱发其他炎性介质的释放。过量的TNF-α会导致心脏的损伤,引发低心排血量和低血压, TNF-α还能够刺激内皮细胞分泌IL-8,并促进中性粒细胞、巨噬细胞在损伤部位聚集[3]。血浆TNF-α在主动脉(或上下腔静脉)阻断后30 min 即明显升高，体外循环结束后2 h达到高峰，以后逐渐降低，术后24 h基本降到术前水平。我们推测早期血浆TNF-α的迅速升高是由于CPB引起的全身炎症反应和心肌急性缺血后由巨噬细胞、单核细胞和肥大细胞等大量释放造成的，而以后的升高(停跳组)是由于缺血-再灌注引起血管内皮细胞的损伤、激活中性粒细胞、心肌细胞死亡等所致。A,B两组相比，体外循环结束后2 h和术后6 h不停跳组血浆TNF-α含量增高低于停跳组( P ＜ 0.05 )。因此,不停跳组具有良好的心肌保护作用可能是因为减少了损害性细胞因子如TNF-α的产生。

IL-6 是一种主要的急性相反应促进因子,活化的单核细胞是血液中IL-6的主要来源,淋巴细胞、内皮细胞等都能在不同条件下产生IL-6，术后的炎症反应和组织损伤都与急性相反应有关[4]。血清IL-8水平与缺血-再灌注后细胞的实质性损伤紧密相关,是一种主要的中性粒细胞趋化因子,TNF-α能够刺激内皮细胞分泌IL-8并促进中性粒细胞、巨噬细胞在损伤部位聚集,激活的吞噬细胞能直接分泌IL-8,血清中增加的IL-8能进一步加重组织损伤。IL-8还能诱导多种白细胞趋化运动,激活中性粒细胞促进细胞脱颗粒,破坏内皮细胞基底膜的完整性和促进中性粒细胞跨内皮细胞游走[5]。笔者的研究显示,体外循环术后患者的IL-6和IL-8都不同程度的升高,特别是A组（停跳组）患者的IL-6和IL高程度更为显著，这种差异提示二者可能与心肌缺血-再灌注损伤有紧密的内在关系。

研究显示CPB心脏手术后,血浆TNF-α升高常可引发低心排血量和低血压, 血浆IL-6浓度的升高可反映组织损伤的程度,与心肌损害具有很好的相关性，IL-6水平的异常增高对心脏功能也有抑制作用。 IL-8对中性粒细胞既具有活化作用又有选择性趋化作用,是典型的炎性介质,血浆IL-8水平升高与心血管系统功能恶化呈明显相关性，而且与CPB术后心脏功能不全有明显关系[6]，这些情况在心脏停跳手术的病人表现得更为突出。而在体外循环心脏不停跳下手术的病人其心肌有持续的血液供应，没有缺血-再灌注损伤的过程，减少了心肌损害，减轻了术后全身炎症反应，有利于病人早日康复，缩短住院时间，减少花费。

4   参考文献:

[1]   Ide H,Kakiuchi T, Furual N, et al. The effect of cardiopulmonary bypass on T cells and their subpopulation [ J ].Ann Thorac Surg, 1987, 44: 277-282.

[2]   龙村. 体外循环学 [M]. 北京: 人民军医出版社，2004，193-197.

[3]   Levine B, Kalman J, Mayer L, et al. Elevated circulation levels of tumor necrosis factor in congestive heart failure [ J ].  NEng1 MED, 1990, 332: 236-241. 

[4]   Kawamura T, Wakusawa R, Okada K. Evaluation of cytokines during open heart surgery with cardiopulmonary bypass: participation of IL-8 and IL reperfusion injury [ J ].Can J A naesth, 1993, 56(Suupl): 92-96.

[5]  孙卫民，王慧琴. 细胞因子研究方法学[M].北京:人民卫生出版社,1999, 443- 453, 466- 485.

[6]   Joren PG, De Jongh R, DeBacker W, et al . Interleukin-8 production in patients undergoing cardiopulmonary bypass [ J ]. Am.Respir Dis, 1993, 148(4): 890-895.