异丙酚对体外循环患者肺保护作用的临床研究
［关键词］ 异丙酚；心肺转流术；核因子κB；肺保护
Protection of Propofol on Pulmonary Function in Patients Undergoing Cardiopulmonary Bypass
Abstract ：Objective To study the effects of propofol on the NF?κB activity and pulmonary compliance and explore mechanism of its pulmonary protection.Methods Thirty ASA Ⅱ?Ⅲ patients undergoing cardiac valve replacement surgery with CPB were randomly divided into two groups. Anesthesia was maintained with propfol in group P and with midazolam in group M. 3 milliliter radial artery blood was abstracted before induction of anesthesia, 30 min after CPB, 30 min, 4 hours and 24 hours after CPB finishing. NF?κB activity was tested in electrophoretic mobility shift assay (EMSA). The variety of pulmonary compliance and peak pressure of airway before CPB, at the end of CPB and surgery was monitored and recorded. The differences between the two groups were analyzed with Student t?test. Results The peak value of NF?κB activity was got 30 min after CPB in both group. The NF?κB activity in group P was lower than that in group D 30 min after CPB, 30 min, 4 hours and 24 hours after CPB finishing. Pulmonary compliance decreased significantly in both groups at the end of CPB, but it was better in group P than that in group M at the end of CPB or at the end of surgery (P<0.05). Conclusion Propfol can reduce the activity of NK?κB and plays a role on pulmonary protection during CPB.
Key words: Propofol; Cardiopulmonary bypass; NF?κB ; Pulmonary protection
心肺转流术(Cardiopulmonary Bypass，CPB)可触发一系列全身急性炎症反应(SIR)，核因子κB(Nuclear Factor?κB，NF?κB)，是多种细胞因子和炎症介质的基因转录和级联放大过程的共同通路和作用位点，该基因序列的活化可加重CPB及心脏缺血再灌注损伤中的炎症反应程度［1］。近年来的研究表明，异丙酚可以通过影响PMN的效应作用、促/抗炎细胞因子水平、氧自由基和一氧化氮的产生等炎性反应多个环节来防止过度失控的全身炎性反应的发生［2］。本项研究以通过比较不同麻醉维持方法的CPB患者PMN NF?κB活性和肺顺应性的影响，探讨异丙酚影响CPB引起的全身急性炎症反应的可能机制及其在CPB中应用的优点。
1 材料与方法
1.1 一般资料 选取本院风湿性心脏病于CPB下行心瓣膜置换术病例30例，ASA体格分级Ⅱ级～Ⅲ级，剔除术前有风湿活动者及合并冠心病、糖尿病、肝肾功能不全、呼吸系统疾病或感染性疾病，所有病例术前0.5 a均未使用糖皮质激素。随机分成D组(异丙酚组)和M组(咪唑安定组)各15例，两组患者性别、年龄、体表面积、CPB控制及主动脉阻断时间(>30 min)差异均无统计学意义。
1.2 麻醉方法 麻醉前30 min肌肉注射吗啡0.1 mg/kg、东莨菪碱6 μg/kg。依次静脉注射咪唑安定0.05 mg/kg，芬太尼5 μg/kg，维库溴铵0.1 mg/kg进行麻醉诱导；气管插管后，使用Drager麻醉机机械通气(潮气量为8 ml/kg～10 ml/kg，呼吸频率为12次/min)，维持动脉二氧化碳分压35 mmHg~40 mmHg。麻醉维持以吸入异氟醚、间断静脉注射维库溴铵为主，分别于切皮前、CPB前追加芬太尼10 μg/kg，芬太尼总量达30 μg/kg~40 μg/kg，CPB前停异氟醚。观察组于CPB前静脉注射异丙酚1 mg/kg后，以4 mg/ (kg·h)～6 mg/ (kg·h)持续泵入，开放主动脉后改为3 mg/ (kg·h)维持至CPB结束。对照组CPB期间给予咪唑安定0.1 mg/kg~0.2 mg/kg，氟哌利多0.1 mg/kg~0.2 mg/kg。应用Sarns TM 8000体外循环机，美国产成人型膜式氧合器，预充量为1 800 ml。转流中氧浓度为65%～70%，非搏动性灌注，维持红细胞压积(Hct)25%~30%，鼻咽温26 ℃~28 ℃，灌注流量80 ml/(kg·min)~l00 ml/(kg·min)，维持平均动脉压50 mmHg~80 mmHg。阻断升主动脉同时经主动脉根部灌注4 ℃晶体停跳液10 ml/kg~15 ml/kg，以后间隔30 min灌注冷血停跳液10 ml/kg，维持心电呈等电位线。
1.3 标本采集和测定
1.3.1 PMN NF?κB活性测定 分别在麻醉前(T1)、CPB开始后30 min(T2)、CPB停止后30 min(T3)、4 h(T4)、24 h(T5)从桡动脉无菌采3 ml抗凝血备用。抗凝血2.5 ml按以下步骤进行，PMN的分离：采用密度梯度离心法分离PMN。用无血清改良Eagles培养液(DMEM)悬浮PMN，配制PMN工作悬液1.0×109/ml，并立即放入4 ℃冰箱保存；细胞核蛋白的提取［3］：将分离的PMN用4 ℃0.1 mol PBS液冲洗并离心，沉淀悬浮于200 μl 4 ℃裂解液Ⅰ(20 mM HEPES pH 7.9，10 mM KCI, 0.1 mM NaVanadate，1 mM EDTA, 10% Glycerol , 1 mM DTT，1 mM PMSF)，研磨、离心后沉淀，并重复一次以上步骤，得到纯净的细胞核。沉淀悬浮于200 μl 4 ℃裂解液Ⅱ(20 mM HEPES pH 7.9，10 mM KCI，0.1 mM NaVanadate，1 mM EDTA， 20% Glycerol，0.42 M 氯化钠, 1 mM DTT，1 mM PMSF)，离心取上清液，改良酚试剂法测定蛋白浓度，分装，-80 ℃保存；序列寡核苷酸的同位素标记：采用末端标记法将NF?κB的DNA结合位点(5'?AGT TGA GGG GAC TTT CCC AGG C?3'，3'?TCA ACT CCC CTG AAA GGG TCC G?5')标记［γ-32P］ATP。用乙醇沉淀法去除未标记寡核苷酸探针；Gel Shift Assay：将核蛋白提取物与同位素标记的寡核苷酸探针室温下共同孵育30 min，加1 μl 10×点样缓冲液，经4%非变性聚丙烯酞胺凝胶恒压电泳分离蛋白，剥离凝胶置真空干胶仪干燥、压片，-80 ℃放射自显影72 h。冲洗X光片，灰度扫描，以积分灰度值表示NF?κB的活性变化。
1.3.2 肺顺应性测定 使用Datex多功能气体监测仪连续监测气道峰压(Ppeak)、动态肺顺应性(Cc)，分别于CPB前、CPB停止后即刻及术毕测量并记录上述指标。
1.4 统计学方法 所有数据录入SAS 8.0软件包，以计量资料采用均数±标准差(±s)表示，分别采用配对和非配对t检验进行组内、组间差异的统计学分析，以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 不同时间点两组CPB患者PMN NF?κB活性的比较 两组患者PMN NF?κB活性在CPB停止后30 min达到峰值，观察组在CPB开始后30 min、CPB停止后30 min、4 h、24 h PMN NF?κB活性低于对照组，差异有统计学意义，见表1。
2.2 CPB前后两组患者肺功能变化 与CPB前比较，CPB停机后即刻两组PAWpeak均升高，Cc方面表现为明显降低(P<0.05)；术毕时两组患者PAWpeak、Cc，明显改善，基本恢复到CPB前水平，见表2。
表1 不同时间点两组CPB患者PMN NF?κB活性比较（略）
注：与M组比较，# P<0.05，##P<0.01。
表2 两组患者CPB前后肺功能变化比较（略）
注:与M组比较，# P<0.05##P<0.01；与CPB前比较，*P<0.05**P<0.01。
3 讨论
NF?κB具有多向性调节功能，广泛参与CPB介导的炎症反应。CPB炎症反应的病理生理过程中产生的重要的细胞因子有IL?1、IL?2、IL?8、IL?10、TNF?α、NO等，这些物质可作用于IκB蛋白激酶(IKK)，影响IκB?α的磷酸化降解，加速NF?κB的活化；NF?κB活化后易位入核又通过诱导靶基因，加快这些炎性因子的转录［4］。研究表明，异丙酚可以减少PMN释放促炎性细胞因子IL?8、TNF?α，同时增加抗炎性细胞因子IL?1Ra、 IL?10的产生，这些细胞因子可以调控NF?κB的活化、转录过程，从而抑制NF?κB的促炎作用［2］。本次实验测定了两组不同麻醉方法的CPB患者PMN NF?κB的表达活性，结果显示两组患者随着CPB的启动而PMN NF?κB活性增高，并于CPB停止后30 min达到表达峰值，说明CPB的启动后，可以促进PMN中的NF?κB活化、转移入核。同咪唑安定组相比，异丙酚组在CPB开始后30 min、CPB停止后30 min、4 h和24 h这4个时间点的NF?κB活性均明显低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，表明比较传统麻醉用药咪唑安定，异丙酚可以减低CPB患者PMN NF?κB的活性。分析原因可能与以下几点有关：异丙酚对NF?κB活化具有一定的抑制作用，从而明显降低CPB后NF?κB的升高幅度，同时，异丙酚因化学结构类似维生素E的苯酚结构而具有清除氧自由基的功能，对氧化应激反应中氧自由基介导的脂质过氧化，膜结构和膜流动性改变及细胞内Ca2+超载均具有阻断作用；异丙酚能抑制PMN产生氧自由基并能有效清除过氧亚硝基阴离子，对氧化应激所致的血管内皮的损伤具有良好的保护作用［5］。 本项研究结果显示转机后两组患者肺顺应性均明显降低，异丙酚组下降幅度明显低于M组，而且术毕时明显高于M组，表明异丙酚麻醉对CPB心内直视手术患者肺功能有一定的保护作用，可能与其抑制良好的抑制CPB缺血引起的内毒素血症［6］和较好的麻醉效果对应激反应的抑制作用有关(持续泵注异丙酚维持麻醉，患者术中生命体征更趋于平稳)，然而关于异丙酚肺保护作用的具体机制及临床剂量尚待进一步研究。综上所述，同咪唑安定相比，异丙酚可以减低CPB引起的PMN NF?κB活性表达，抑制CPB引发的全身急性炎症反应，对CPB期间的肺损伤具有一定的保护作用，因此更适于CPB麻醉维持。
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