降钙素原值与体外循环术后炎症反应严重程度的相关性研究

姚 圣，刘灿辉，董国华，许 飚

(临床研究)

降钙素原值与体外循环术后炎症反应严重程度的相关性研究

姚 圣，刘灿辉，董国华，许 飚

目的 体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)下心脏手术可诱发全身炎症反应，降钙素原(Procalcitonin，PCT)作为鉴别感染性和非感染性全身炎症反应的工具已得到广泛应用，文中旨在探讨PCT在预测CPB术后全身炎症反应严重程度中的意义。 方法 统计2011年6月至2011年10月接受心脏瓣膜置换手术部分患者80例，按术后全身性炎性反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)的严重程度作为分组标准，并于术前清晨8∶00(T0)，术后8h(T8h)，术后1－7 d(T1－T7)，测取血浆IL-6、PCT、CRP的浓度。分别对其变化规律及相关性进行观察和分析。结论重症SIRS组PCT在T8h－T4较轻症SIRS组有统计学意义(P＜0.05)，尤其在T8h－T3上差异极显著(P＜0.01)，而C反应蛋白(C reaction protein，CRP)在T3－T7较轻症SIRS组有统计学意义(P＜0.05)，IL-6在各对应时间点上差异均无统计学意义(P＞0.05)。结果与CRP和IL-6比较，PCT能更早、更显著地在CPB后重症SIRS的患者血浆中表达，可能是一种更好的预警指标。

降钙素原;体外循环;炎性反应

0 引 言

CPB下心脏手术可诱发非感染性SIRS，其严重程度很大程度上决定了手术的预后，因此对CPB

患者进行炎性反应的监测是十分必要的。及早地预测术后严重全身炎症反应，提前预知各种严重并发症的发生，已得到了临床的普遍关注。PCT是降钙素的前体，具有细胞因子样介质作用，来源尚不明确，临床上已有研究证实在严重感染(细菌、真菌、寄生虫)时血浆或血清内的PCT会特异性升高。非感染因素引起的SIRS患者血浆内的PCT是否也会有类似的变化，近年来，有部分学者开始研究认为PCT能在体外循环后较早期的在血浆中表达，是体外循环下全身炎症反应严重程度的一个理想的预警指标，国内尚无类似研究，本研究就血浆PCT在CPB后的变化进行详细观察，分析其与CPB后全身炎症反应之间的相关性，并与IL-6，CRP等做对照研究。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2011年6月至2011年10月在我科首次接受心脏二尖瓣及主动脉瓣置换手术患者80例，心功能Ⅱ-Ⅲ级(AHA美国心脏病学会);既往无呼吸、消化、内分泌系统疾病，无肝、肾、脑等其他重要器官病史;术前无感染性疾病(所有研究患者均已签署知情同意书且得到伦理委员会批准)。

1.2 实验仪器和试剂 普通离心机(上海仪器总厂);尤斯特拉滚轴式体外循环机(美国尤斯特拉公司);Medtronic膜式氧合器(美国Medtronic公司)，PCT-Q试剂盒(BRAHMS Aktiengesellschaft，Hennigsdorf，Germany);IL-6放免药盒(解放军总医院)日立T170A型全自动生化分析仪。

1.3 研究分组 80个患者分为重症SIRS组(A组)和轻症SIRS组(B组)，具体分组方法如下:在术后第1天满足以下所有条件的归为A组:①APACHEⅡ评分＞24分;②出现以下3项中2项或2项以上者:需要呼吸机辅助呼吸，并且FiO2＞0.5，呼吸指数RI=PaO2/FiO2＜33 kPa;需要血管活性药物才能维持平均血压≥65 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa);在正常的液体支持下，尿量＜1 ml/(kg·h)超过3 h;③满足SIRS诊断标准2条以上者。在术后第1天满足以下所有条件的归为B组:APACHEⅡ评分＜12分;未出现A组第2条中2条或2条以上者;仅满足SIRS诊断标准2条者。最后得出A组共28例，B组52例。

1.4 实验步骤和测定方法

1.4.1 手术及转流情况 手术麻醉全部采用静吸复合麻醉。体外循环用滚轴式尤斯特拉体外循环机，Medtronic膜式氧合器，灌注流量2.2～2.4L/(m2·min)，转流期间平均动脉压维持在60～80 mmHg。所有患者均采用浅低温体外循环，体外循环时间(100.91± 15.80)min，主动脉阻断时间(70.52±10.40)min，主动脉阻断后均采用冷晶体停搏液经左右冠状动脉分别插管进行顺行灌注，灌注量在10～20 ml/kg，随后采用经冠状静脉窦持续温血逆行灌注，所有手术过程顺利，术后心脏均成功复跳，术后均带气管插管回重症监护病房。

1.4.2 标本的采集 临床选取相应的患者后，在T0、T8h、T1－T7分别抽取静脉血2 ml各3份，1份立即送检验科，查CRP，另2份标本立即于离心机中以离心半径16cm，3500r/min离心5min，分离出血浆，置于－20℃冰箱冰冻保存。

1.4.3 标本的检测方法 采用放射免疫分析法测定血浆IL-6的浓度，用双抗夹心免疫发光法测定血浆PCT值，用检验科全自动生化分析仪测定CRP值。

1.4.4 患者的观察 监护和记录每位患者的术中和术后情况:体外循环时间，主动脉阻断时间，呼吸机辅助情况，血管活性药物支持情况，各器官术后功能情况，重症监护时间等，对每位患者术后第1天全身情况进行APACHE-Ⅱ评分。

2 结 果

2.1 2组一般情况的比较 对A、B 2组患者的一般情况行独立t检验，未见差异。

2.2 PCT的变化规律 A和B组PCT均在体外循环术后迅速升高，T1达到峰值，从T2开始到T7逐渐下降，在A组，T8h－T4与术前T0基础值相比有统计学意义(P＜0.05)，在B组，术后T8h－T2的值与术前T0基础值相比有统计学意义(P＜0.05)， A组和B组之间相比，2组在术后T8h－T4时PCT值有统计学意义(P＜0.05)，结果见表1。

表1 2组患者围手术期血浆中PCT的变化水平(，ng/ml)Table 1 Perioperative changes of PCT in the plasma of the two groups of patients(，ng/ml)

表1 2组患者围手术期血浆中PCT的变化水平(，ng/ml)Table 1 Perioperative changes of PCT in the plasma of the two groups of patients(，ng/ml)

与T0比较，*P＜0.05，＊＊P＜0.01;与B组比较，#P＜0.05，##P＜0.01

时间点 A组(n=28) B组(n=52) T00.14±0.05 0.14±0.05 T8h 4.40±1.39＊＊## 1.50±0.61＊＊T1 8.40±1.52＊＊## 3.20±1.30＊＊T2 4.60±1.14＊＊## 1.76±0.89＊＊T3 3.00±1.22＊＊## 0.70±0.54 T4 1.60±0.96*# 0.38±0.38 T5 0.66±0.48 0.24±0.15 T6 0.52±0.29 0.14±0.05 T70.26±0.13 0.12±0.04

2.3 CRP的变化规律 A组和B组CRP在体外循环术后先升高后逐渐下降，A组在T3上升到峰值，随后开始下降，T8h－T6与术前T0基础值相比有统计学意义(P＜0.05);B组在T2上升到峰值，随后开始下降，T8h－T5与术前T0基础值相比有统计学意义(P＜0.05)。A组和B组之间相比，2组在术后T3－T7其CRP值有统计学意义(P＜0.05)，结果见表2。

2.4 IL-6的变化规律 A组及B组IL-6在体外循环T8h达到峰值，从T1开始到T7逐渐下降，T8h－T2与术前T0基础值相比有统计学意义(P＜0.05)，A组和B组之间相比，2组在术后T8h－T2IL-6值无统计学意义(P＜0.05)，结果见表3。

表2 2组患者围手术期血浆中CRP的变化水平(，mg/L)Table 2 Perioperative changes of CRP in the plasma of the two groups of patients(，mg/L)

表2 2组患者围手术期血浆中CRP的变化水平(，mg/L)Table 2 Perioperative changes of CRP in the plasma of the two groups of patients(，mg/L)

与T0比较，*P＜0.05，＊＊P＜0.01;与B组比较，#P＜0.05，##P＜0.01

时间点 A组(n=28) B组(n=52) T08.20±7.55 4.54±1.85 T8h 26.34±4.78＊＊ 23.40±2.30＊＊T1 48.58±10.55＊＊ 55.48±8.24＊＊T2 74.44±21.33＊＊ 72.40±14.36＊＊T3 87.62±25.12＊＊# 49.66±9.30＊＊T4 69.82±23.27＊＊# 34.94±8.68＊＊T5 49.08±24.53＊＊# 16.66±5.47* T6 33.34±16.85*# 12.72±5.01 T7 21.18±6.15##7.84±3.24

表3 2组患者围手术期血浆中IL-6的变化水平(，ng/L)Table 3 Perioperative changes of IL-6 in the plasma of the two groups of patients(，ng/L)

表3 2组患者围手术期血浆中IL-6的变化水平(，ng/L)Table 3 Perioperative changes of IL-6 in the plasma of the two groups of patients(，ng/L)

与T0比较，*P＜0.05，＊＊P＜0.01

时间点 A组(n=28) B组(n=52) T060.9±24.6 61.2±30.1 T8h 440.5±105.3＊＊ 387.2±36.2＊＊T1 180.4±42.1＊＊ 171.2±32.1＊＊T2 128.3±29.4＊＊ 102.5±30.5＊＊T3 102.3±25.3 75.6±13.4 T4 80.4±15.2 70.2±16.5 T5 72.3±10.2 66.5±10.4 T6 70.3±10.8 63.4±8.5 T767.5±12.4 62.1±5.3

3 讨 论

CPB下心脏手术可诱发非感染性SIRS［1－2］，主要是由于血液成分与体外循环管道非生理性的人工界面接触，心肌缺血再灌注损伤，激活中性粒细胞、补体、凝血、纤溶系统，继而巨噬细胞、淋巴细胞、内皮细胞、单核细胞等细胞防御系统被激活，从而释放细胞因子、氧自由基、各种蛋白质、黏附蛋白、血小板激活因子及补体等炎症介质，体内整个细胞因子网络被激活［3－4］，最终导致炎症细胞溢出、脂质过氧化、细胞水肿及死亡。在一些患者可造成术后严重的并发症，包括呼吸和循环功能不全、肝、肾功能不全或神经系统功能不全等。国内外众多实验证实CPB术后，体内促炎细胞因子 IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α及细胞间黏附分子 ICAM-1水平明显上升［5－7］，本实验中亦观察到了在CPB术后体内促炎症因子代表IL-6和典型的时相蛋白CRP在体外循环结束后显著上升，提示CPB术后有SIRS的存在。

PCT是降钙素的前体分子，在体内外稳定性好。尽管PCT在危重病患者的分泌来源目前尚不明确，但诱导PCT分泌的机制现已明确。体内前炎症细胞因子诱导PCT产生在实验动物模型和人体均有报道［8－10］，促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6等细胞因子均可刺激PCTmRNA表达增加。动物实验证实，PCT不能刺激TNF-α或IL-1β表达，因此PCT可能是一种次级炎症介质，可放大并加重炎症反应过程，PCT最早是作为诊断细菌感染的新指标在1993年被Assicot等［11］首次报告，严重全身性感染时PCT可异位生成，水平异常升高，且升高的程度与感染严重程度及预后相关［12－13］，此后PCT在患者中是以作为脓毒症的早期和特异性标志物出现，作为鉴别SIRS并发细菌性或非细菌性感染的诊断工具，也用来监测患者发生脓毒症的危险性和对严重感染、脓毒症或感染性休克的随诊。PCT在体外循环炎症反应中的研究也是近期才开始的，1998年Hensel等［14］发现所有急性肺损伤患者PCT的浓度显著增加，提示大家开始进行关于PCT与CPB术后炎症反应方面的研究，随后进行的少量研究均提示PCT与CPB术后的炎症反应密切相关［15］。本实验在上述结论的启发下，进行了PCT与体外循环后的全身炎症反应之间关系的实验研究，在研究中我们重点研究了CPB术后重症SIRS和轻症SIRS在术后PCT、IL-6、CRP的变化，Pizls［16］等在大样本的分析后得出结论，心脏T1APACHE-Ⅱ评分＞24分的患者有高达96%的脓毒血症的发生率和76%的病死率，因此，我们主要以T1APACHE-Ⅱ评分作为主要的分组依据［17］，分为重症SIRS组和轻症SIRS组，研究可以看出，PCT上升的程度与SIRS的严重程度正相关，T1达到峰值，从T2开始到T7逐渐下降，重症SIRS组与轻症SIRS组的PCT相比在术后T8h－T4时有统计学意义(P＜0.05)，而IL-6、CRP在重症反应的A组和轻症反应的B组，也在体外循环结束后上升，IL-6在T8h左右上升到峰值，随后开始下降，2组相比在整个观察过程比较未见统计学意义(P＞0.05)，而CRP在术后第2～3d上升到峰值，2组相比在T3前各时间点未见统计学意义(P＞0.05)，而在T3后各时间点有统计学意义，因此我们可以判断，PCT能较IL-6、CRP更早期、更敏感和特异性的反应SIRS的严重程度，能在严重SIRS及并发症发生前提前预知。

综上所述在体外循环下的心脏手术可导致全身炎症反应，循环内各种促炎因子，如IL-6、时相蛋白CRP、及本实验中重点研究的PCT均有不同程度的升高，它们升高的程度预示了术后炎症反应的轻重，但较CRP和IL-6，PCT更能早期敏感地反映术后炎症反应的轻重，这样临床上使用这一指标的持续监测，能帮助我们区分重症患者，对临床针对性治疗有一定的指导作用。

［1］ 景 华.实用外科重症监护与治疗［M］.上海:第二军医大学出版社，1999:183-187.

［2］ 顾恺时.胸心外科手术学［M］.上海:上海科学技术出版社，2003:287-304.

［3］ Abe H，Kumagai K，Mastsuda T，et al.Effect of ulinastatin on the free radiacal during cardiopulmonary bypass［J］.Masui，1995，44(7):1005-1009.

［4］ 王常田，申 翼，钱雅君，等.心肺转流对大鼠血浆和肺内基质金属蛋白酶-9的影响［J］.医学研究生学报，2011，24(3): 242-245.

［5］ Sakamotoa K，Hisanob S，Kamoharab H，et al，Changes of interieukin 6 and soluble IL-6 receptor levels after surgery［J］.International Congress Series，1255(2003):135-141.

［6］ Dreyer WJ，Phillips SC，Lindsey ML，et al.Interieukin 6 induction in the canine myocardium after cardiopulmonary bypass［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2000，120(2):156-159.

［7］ Massoudy P，Zahler S，Tassani P，et al.Reduction of Pro-inflammatory cytokine levels and cellular adhesion in CABG procedures with separated pulmonary and systemic extracorporeal circulation without an oxygenator［J］.Eur J Cardiothorac Surg，2000，17(6):729-736.

［8］ Nijsten MWN，Olinga P，The TH，et al.Procalcitonin behaves as a fast responding acute phase protein In vlvo and In vitro［J］.Cril Care Med，2000，28(2):458-461.

［9］ Dondona P，Nix D，Wilson MF，et al.Procalcitonin increase after endotoxin injection in normal subjects［J］.J Clin Endocrinol Metab，1994，79(6):1605-1608.

［10］ Oberhoffer M，Stonan I，Russwurm S，et al.Procalcitonin expression In human peripheral blook mononuclear cell、and its modulation by lipopolysaccharides and sepsis-relatcd cytokines in vitro［J］.J Lab C1in Med，1999，134(l):49-55.

［11］ Assicot M，Gendrel D，Carsin H，et al.High serum procalcitonin concentrations in patients with sepsis and infection［J］.Lancet，1993，341(8844):515-518.

［12］ Oberhoffer M，Karzai W，Meier-Hellmann A，et al.Sensitivity and specificity of various markers of inflammation for the prediction of tumor necrosis factor-alpha and interleukin-6 in patients with sepsis［J］.Crit Care Med，1999，27(9):1814-1818.

［13］ Bone RC，Balk RA，Cerra FB，et al.Definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis［J］.Chest，1992，101(6):1644-1655.

［14］ Hensel M，Volk T，Docke WD，et al.Hyperprocalcitonemia in patients with noninfectious SIRS and pulmonary dysfunction associated with cardiopulmonary bypass［J］.Anesthesiology，1998，89(1):93-104.

［15］ 王常田，景 华.降钙素原在体外循环炎性反应中的研究［J］.医学研究生学报，2004，17(11):1037-1040.

［16］ Pizls G，Kaab S，Kreuzer E，et al.Evaluation of definitions and parameter for sepsis assessmemt in patients after cardiac surgery［J］.Infection，1994，22(1):8-17.

［17］ 曹 涌，景 华，李德闽，等.再次二尖瓣瓣膜置换术的术后监护［J］.医学研究生学报，2011，24(7):738-741.

Plasma procalcitonin and severity of systemic inflammatory response after cardiopulmonary bypass

YAO Sheng，LIU Chan-hui，DONG Guo-hua，XU Biao
(Department of Cardiothoracic Surgery，Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command，PLA，Nanjing210002，Jiangsu，China)

Objective Cardiac surgery with cardiopulmonary bypass(CPB)can evoke systemic inflammatory response syndrome(SIRS).Procalcitonin(PCT)is widely used for the differential diagnosis of infectious or non-infectious systemic inflammatory response.This article aimed to investigate the value of PCT in predicting the degree of SIRS after CPB. Methods We included in this study 80 patients undergoing valve replacement，who were divided the into two groups according to the severity of SIRS.We determined the concentrations of PCT，IL-6 and CRP in the plasma before operation(T0)，8 hours after surgery(T8h)and 1 to 7 days after surgery (T1－T7)，and analyzed the pattern and correlation of their changes. Results After surgery，the PCT level exhibited a significant elevation from T8hto T4(P＜0.05)，extremely significant from T8hto T3(P＜0.01)in the severe SIRS group as compared with the mild SIRS group，the CRP level was significantly higher from T3to T7(P＜0.05)in the former than in the latter，while the IL-6 level showed no statistically significant difference between the two groups(P＞0.05). Conclusion Compared with CRP and IL-6，PCT expresses earlier and more significantly in the plasma of the patients with severe SIRS，which suggests that it might be a good predicting marker.

Procalcitonin;Cardiopulmonary bypass;Inflammatory response

R654.1

A

1008-8199(2012)08-0801-04

国家自然科学基金(30972969)

210002南京，南京军区南京总医院心胸外科［姚 圣(医学硕士)、刘灿辉、董国华、许 飚］

董国华，E－mail:dongguohua@163.com

2012-03-30;

2012-05-09)

(责任编辑:缪 琴;英文编辑:罗永合)