乌司他丁在婴幼儿体外循环时的抗炎和肺功能的保护作用

曾庆玲 ，唐培佳，徐月秀，梁勇升

乌司他丁在婴幼儿体外循环时的抗炎和肺功能的保护作用

曾庆玲 ，唐培佳，徐月秀，梁勇升

目的：探讨乌司他丁对婴幼儿体外循环时的抗炎和肺功能保护作用及其机制。

乌司他丁；婴幼儿；体外循环；抗炎；肺功能

(Chinese Circulation Journal, 2014,29:819.)

患儿体外循环过程中血液接触非生物相容性材料和心肌缺血再灌注损伤等因素的影响，能够诱发机体产生全身炎症反应，导致重要器官如心肺的不同程度的损伤，延迟了患儿的术后康复，严重者可导致患儿多器官衰竭，甚至死亡[1,2]。有报道称乌司他丁（UTI）是目前广泛应用急性循环衰竭和急性胰腺炎等疾病的一种蛋白酶抑制剂。最近的研究发现：乌司他丁能够影响T淋巴细胞和巨噬细胞的分化，从而抑制炎症反应，减轻肺损伤[3]。但小儿心脏手术中尚少见相关的研究报道。本研究探讨乌司他丁对婴幼儿体外循环时的抗炎和肺功能的保护作用。

1 材料和方法

资料：选取2008-01至2012-12我院行心内直视手术的室间隔缺损患儿38例，平均年龄（2.70±1.28）岁，平均体重（15.69±3.94）kg。入选标准：无肝肾功能异常、未使用免疫抑制剂、无呼吸道感染。38例患儿随机分为两组：乌司他丁组（n=20）， 将20 000 U/kg剂量的乌司他丁溶解在10 ml生理盐水，在主动脉插管前经外周静脉推注半量，剩余部分加入预充液；对照组（n=18），给予等量生理盐水者。本研究通过我院伦理委员会批准。

麻醉和体外循环方式：静吸复合麻醉，在体外循环支持下行室间隔缺损修补术，术中采用浅低温和中低温体外循环，经主动脉根部顺行灌注低温高钾的含血心脏停搏液，所有氧合器均为膜式氧合器，等待血液肝素化后插入腔静脉插管和主动脉插管，手术结束后给予鱼精蛋白中和肝素，术后进术后重症监护室（ICU），维持患儿生命体征的稳定直至拔管。

标本的收集和检测指标：38例患者 ① 炎症因子水平即血清肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-2（IL-2）和白细胞介素-10（IL-10）水平的检测：在切皮前 5 min（T1）、主动脉开放时（T2）、术后4 h（T3）、术后24 h（T4） 四个时间点，经中心静脉导管抽取3 ml的静脉血，离心后取上清液置于-80℃冰箱保存，以备检测并观察四个时间点炎症因子的变化。 ②呼吸指数和氧合指数[4]的检测：计算肺泡动脉氧分压差与动脉氧分压之比、动脉血氧分压与吸入氧浓度之比，并观察四个时间点呼吸指数和氧合指数的变化。③CD4+CD45+ T细胞水平和调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）水平的检测： 术后24 h抽取外周血1 ml至检验科行流式细胞仪检测。

统计学处理：采用SPSS 19.0统计软件进行分析，分类变量资料及构成比的比较应用χ2检验，计量资料采用均数±标准差表示，两组比较采用单独样本t检验，以P＜0.05差异为有统计学意义。

2 结果

两组患儿一般临床资料及术中、术后基本情况的比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。 表1

表1 两组患儿一般临床资料和术中及术后基本资料的比较

表1 两组患儿一般临床资料和术中及术后基本资料的比较

注：ICU：术后重症监护病房

对照组 (n=18) 乌司他丁组 (n=20) P值一般临床资料年龄 (岁) 2.76±1.38 2.62±1.24 0.74性别 (男/女) 8/10 11/9 0.52体重 (kg) 16.28±4.28 15.27±3.75 0.44术中基本情况阻断时间 (min) 33.71±8.83 35.89±10.63 0.50体外循环时间 (min) 65.76±14.28 66.23±11.92 0.91术后基本情况ICU住院时间 (h) 23.64±10.56 22.47±8.24 0.70术后第1天引流量 (ml) 98.27±38.43 92.54±35.68 0.64术后第2天引流量 (ml) 57.45±23.74 53.26±19.86 0.56

两组患儿四个时间点的炎症因子水平的比较：两组患儿的TNF-α、IL-2和IL-10水平在 T1时间点相比差异均无统计学意义（P＞0.05）。 乌司他丁组的TNF-α、IL-2水平在T2、T3和T4三个时间点明显低于对照组，乌司他丁组的IL-10水平在T2、T3和T4三个时间点明显高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.01）。表2

两组患儿的四个时间点的呼吸指数和氧合指数的比较：两组患儿的氧合指数与呼吸指数在T1时间点相比差异无统计学意义（P＞0.05）。乌司他丁组在T2、T3和T4三个时间点的氧合指数明显高于对照组，呼吸指数明显低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。表3

表2 两组患儿的不同时间点的炎症因子的比较 ( pg/ml，

表2 两组患儿的不同时间点的炎症因子的比较 ( pg/ml，

注： 与对照组比较*P＜0.05 **P＜0.01。 T1：切皮前5 min T2：主动脉开放时 T3：术后4 h T4：术后24 h

对照组 (n=18) 乌司他丁组 (n=20)血清肿瘤坏死因子α T1 190.23±45.87 197.45±50.92 T2 362.65±57.98 305.87±46.09**T3 305.24±50.48 245.76±34.68**T4 270.59±54.27 208.34±32.15**白细胞介素-2 T1 20.08±6.54 22.43±9.19 T2 95.61±20.43 62.97±34.86**T3 87.97±29.25 61.09±21.32**T4 62.48±25.31 42.25±18.60**白细胞介素-10 T1 48.28±12.97 51.64±14.26 T2 89.21±34.28 108.32±22.16*T3 72.87±30.12 116.84±48.21**T4 56.92±27.47 95.26±44.38**

表3 两组患儿的不同时间点的氧合指数和呼吸指数的比较

表3 两组患儿的不同时间点的氧合指数和呼吸指数的比较

注：与对照组比较*P＜0.05 **P＜0.01。1 mmHg=0.133 Pka。余注见表2

对照组 (n=18) 乌司他丁组 (n=20)氧合指数（mmHg）T1 451.76±72.78 449.26±67.02 T2 298.82±82.15 378.01±69.26**T3 324.87±58.09 374.52±58.03*T4 316.71±49.74 369.03±38.75**呼吸指数T1 0.22±0.14 0.24±0.17 T2 2.15±0.44 1.68±0.25**T3 1.85±0.43 1.27±0.32**T4 1.76±0.63 1.04±0.37**

两组患儿的CD4+CD45+ T细胞与调节性T细胞CD4+Foxp3+ T表达的比较：乌司他丁组的患儿的CD4+CD45+ T细胞所占淋巴细胞的百分比[（35.98±3.67）%]较对照组[（41.94±4.56）%]降低，差异有统计学意义（P＜0.05）（图1）；乌司他丁组患儿的调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T） 所占淋巴细胞的百分[（19.65±3.45）%]较对照组 [（6.45±1.47）%]升高，差异有统计学意义（P＜0.01）。 图2、3

图1 两组患儿的淋巴细胞中CD4+CD45+ T细胞的表达水平

图2 两组患儿的淋巴细胞中调节性T细胞(CD4+Foxp3+ T）的表达水平

图3 两组患儿的CD4+CD45+ T细胞与调节性T细胞(CD4+Foxp3+ T）所占淋巴细胞百分比的比较

3 讨论

体外循环心脏直视手术中，血液与非生物相容性的物质接触以及主动脉开放后的心肌缺血再灌注损伤等因素的影响，会引起机体单核细胞和巨噬细胞的大量激活，释放过量的TNF-α等炎症因子[4]。这些因子除了对机体造成直接的损伤外，它们还能够促进T淋巴细胞的大量活化，形成一种正性反馈作用，最终导致机体产生以心血管系统和肺功能为主要改变的全身的炎症反应，机体出现促炎的炎症因子（TNF-α、IL-2、IL-6等）和抑炎的炎症因子（IL-4、IL-10和TGF-beta等）表达的失衡，造成患儿各器官不同程度的损伤[5,6]。乌司他丁是一种能够抑制多种蛋白水解酶活性的广谱蛋白酶抑制剂，能够抑制糜蛋白酶、胰蛋白酶、纤溶酶和透明质酸酶等，因而广泛应用于急性胰腺炎的治疗[7-9]。最新的的研究发现乌司他丁能够抑制多型核粒细胞弹性蛋白酶的活性，对肺功能起保护性作用，但目前关于乌司他丁能否抑制婴幼儿体外循环过程中产生的炎症反应及对肺功能有无保护性作用尚需深入的研究[10,11]。

本研究结果发现：乌司他丁对患儿的相关临床指标无明显的影响（P＞0.05），提示乌司他丁对患儿机体无明显的副作用及不良反应研究；它的应用能够减少T2、T3和T4三个时间点TNF-α、IL-2的表达，而增加具有抗炎作用的IL-10的表达（P＜0.05），提示乌司他丁有较好的抗炎效果，体外循环时机体血液与异物接触和缺血再灌注对机体产生明显的损伤，正常情况下机体产生一定的炎症反应对机体是一种保护性调控，但体外循环过程中机体的免疫系统过度激活，产生过量的炎症因子，对机体产生损伤，而应用乌司他丁后能够显著下调机体的炎症反应，改善患儿的预后。Nishise等[12]研究发现应用乌司他丁对患儿无明显毒副作用，它能够增加机体具有抗炎效果的IL-10水平的表达，对机体起保护性作用。shen等[13]在一项动物研究中发现类似的结果，其研究发现乌司他丁能够减少血液中相关粘附分子和炎症因子的表达，对急性损伤的肺起保护作用，这些结果与本研究基本一致。

体外循环后的肺功能的损伤非常普遍，轻者表现为咳嗽、咳痰、呼吸浅快费力和低氧血症等，进一步可发展为肺不张、肺炎和胸膜腔积液，严重者甚至出现术后急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征[10]。因婴幼儿特殊的生理状态和解剖特点，代偿能力较差，更容易出现肺损伤，肺损伤会明显延长婴幼儿机械通气时间和ICU住院时间，严重者还会因急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的发生而增加婴幼儿患儿的死亡率[14]。因此体外循环后的肺损伤的保护也是目前心外科手术领域的研究重点。我们的研究发现：应用乌司他丁增加了T2、T3和T4三个时间点的氧合指数，而降低呼吸指数（P＜0.05），提示乌司他丁能够改善体外循环后的肺功能，有较好的肺功能保护作用。Noguchi等[15]发现乌司他丁能够降低术后肺损伤程度，改善重症患儿的呼吸功能，与本研究结果相符。这可能与减少肺内中性粒细胞的聚集、抑制透明质酸酶和纤溶酶的活性有关。目前最新的研究发现表达叉头/翼状螺旋转录因子（ Foxp3） 的调节性T细胞（Treg细胞）与机体自身的免疫平衡密切相关，主要表达于CD4+CD45+ T细胞，其在抑制炎症的过程中发挥重要作用[4,6]。本研究采用细胞内荧光染色的流式细胞检测体外循环婴幼儿术后24h的外周血CD4+CD45+ T细胞和调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）表达情况，结果发现乌司他丁增加调节性T细胞（CD4+Foxp3+T）的表达，降低CD4+CD45+ T细胞的表达（P＜0.05），提示其能够通过增加具有抗炎作用的调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）的表达而发挥抗炎作用，最近也有报道称乌司他丁能够促进CD4+CD45+ T细胞的分化，增加调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）的表达来抑制机体的炎症反应，与本研究的结果相一致[16]。

婴幼儿体外循环时应用乌司他丁能够促进CD4+CD45+ T细胞向调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）的分化，下调机体的炎症水平，从而对患儿的肺功能起保护性作用。

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Effect of Ulinastatin on Anti-inflammation and Pulmonary Function Protection for Infants at Cardiopulmonary Bypass Surgery

ZENG Qing-ling, TANG Pei-jia, XU Yue-xiu, LIANG Yong-sheng.
Department of Anesthesiology, Sixth Aff i liated Hospital of Guangxi Medical University, Yulin (537000), Guangxi, China Corresponding Author: TANG Pei-jia, Email: mzktpj@163.com

Objective: To explore the effect of ulinastatin on anti-inflammation and pulmonary function protection with its mechanism for infants at cardiopulmonary bypass surgery.Methods: A total of 38 infants with ventricular septal defect undergoing cardiac operation were randomly divided into 2 groups. Ulinastatin group, the patients received uliastatin 20 000 U/kg, n=20 and Control group, the patients received the same volume of normal saline, n=18. The serum levels of TNF-α, IL-2, IL-l0 were examined at 4 time points: 5 min before skin incision (T1), immediate opening of aorta (T2), 4 hours after operation (T3) and 24 hours after operation (T4). The expressions of CD4+CD45+ T cells and CD4+Foxp3+ T cells were measured at T4. The respiratory index and oxygenation index at 4 time points were compared between 2 groups.Results: Compared with Control group, Ulinastatin group had the lower levels of TNF-α, IL-2 and higher level of IL-l0 at T2, T3, T4; Ulinastatin group also had the higher oxygenation index and lower respiratory index at T2, T3, T4, all P＜0.05. Ulinastatin group had less expression of CD4+CD45+ T cells (35.98 ± 3.67)% than Control group (41.94 ± 4.56)% , and more expression of CD4+Foxp3+ T cells (19.65 ± 3.45)% than Control group (6.45 ± 1.47)%, P＜0.05-P＜0.01.Conclusion: Ulinastatin may improve the differentiation from CD4+CD45+ T cell to Foxp3+CD4+ T cell, downregulating inf l ammatory response and protecting pulmonary function for infants at cardiopulmonary bypass surgery.

Ulinastatin; Infants; Cardiopulmonary bypass; Anti-inf l ammation; Pulmonary function

2013-12-04）

（助理编辑：曹洪红）

537000 广西壮族自治区，玉林市第一人民医院 麻醉科

曾庆玲 主治医师 学士 主要研究方向为心血管麻醉和体外循环 Email: 1476625757@qq.com 通讯作者：唐培佳 Email:mzktpj@163.com

R541

A

1000-3614（2014）10-0819-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.10.015

方法：选取婴幼儿心内直视手术的室间隔缺损患儿38例，随机分为两组，给予20 000 U/kg剂量的乌司他丁者为乌司他丁组（n=20）和给予等量生理盐水者为对照组（n=18）。观察患儿的临床相关指标，检测切皮前5min（T1）、主动脉开放时（T2）、术后4 h（T3）和术后24 h（T4）四个时间点血清肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-2（IL-2）和白细胞介素-10（IL-10）水平，术后24 h患儿的CD4+CD45+ T细胞水平和调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）水平，并对患儿的四个时间点的呼吸指数和氧合指数四个时间点进行比较。

结果：乌司他丁组在T2、T3和T4三个时间点的TNF-α、IL-2水平明显低于对照组，IL-10水平明显高于对照组；乌司他丁组在T2、T3和T4三个时间点的氧合指数明显高于对照组，呼吸指数明显低于对照组；乌司他丁组的患儿的CD4+CD45+ T细胞所占淋巴细胞的百分比[（35.98±3.67）%]较对照组[（41.94±4.56）%]降低，调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）所占淋巴细胞的百分[（19.65±3.45）%]较对照组[（6.45±1.47）%]升高。上述比较差异均有统计学意义（P＜0.05～P＜0.01）。

结论：婴幼儿体外循环时应用乌司他丁会促进CD4+CD45+ T细胞向调节性T细胞（CD4+Foxp3+ T）的分化，从而下调机体的炎症水平，对患儿的肺功能起保护性作用。