糖尿病对肢体缺血再灌注后患者炎症反应和肺功能的影响

王良荣，金立达，林丽娜，陈磊，熊响清

（温州医科大学附属第一医院 麻醉科，浙江 温州 325015）

·论 著·

糖尿病对肢体缺血再灌注后患者炎症反应和肺功能的影响

王良荣，金立达，林丽娜，陈磊，熊响清

（温州医科大学附属第一医院 麻醉科，浙江 温州 325015）

目的：观察2型糖尿病对止血带所致缺血再灌注后患者炎症反应和肺换气功能的影响及与血糖控制水平和病程的相关性。方法：择期拟行单侧下肢手术患者85例，分为糖尿病组（n=55）和对照组（n=30），并根据糖化血红蛋白（HbA1c）水平和病程分为不同亚组。患者选择硬膜外麻醉，常规使用止血带1～1.5 h，分别在扎止血带前（T0）、松止血带后2 h（T1）、6 h（T2）和24 h（T3）行动脉血气分析，并测定血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）浓度。结果：与基础值比较，2组患者T1～T3时点血清TNF-α和IL-6浓度上升，T2时点肺泡-动脉氧分压差（PA-aDO2）和呼吸指数（RI）增加（P＜0.05）；与对照组比较，糖尿病组T1、T2时点血清TNF-α和IL-6浓度升高，T2时点PA-aDO2和RI增加（P＜0.05），且与血糖控制水平和病程相关。结论：2型糖尿病可加重肢体缺血再灌注所致炎症递质释放和肺换气功能损伤，其程度与血糖控制水平与病程相关。

糖尿病；再灌注损伤；止血带；肺功能

肢体缺血再灌注是临床常见的病理生理过程，不仅可加重缺血组织损伤，还可诱发远隔脏器损伤，其中肺是最常受累的脏器之一。前期研究表明，止血带应用所致再灌注损伤可影响下肢手术患者肺换气功能，其发生与炎症反应有关[1-3]。糖尿病是下呼吸道感染及感染严重程度的独立危险因素，慢性炎症反应在糖尿病及其血管并发症的发生、发展中具有重要的作用，但糖尿病患者肢体缺血再灌注后远隔肺功能损伤是否加重尚待研究。本研究拟观察2型糖尿病对止血带所致缺血再灌注后患者炎症递质和肺换气功能的影响及与血糖控制水平和病程的相关性，为临床提供理论基础。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选择2012年7月至2014年5月在温州医科大学附属第一医院拟择期行单侧胫腓骨或内外踝骨折切复内固定术患者85例，其中男41例，女44例，年龄45～65岁，平均（53±13）岁，体质量指数20～25 kg/m2，止血带应用时间1～1.5 h。分为2型糖尿病组（D组，n=55）和对照组（C组，n=30），其中D组根据血清糖化血红蛋白（HbA1c）水平分为D1（HbA1c＜6.5%，n=26）亚组和D2（HbA1c≥6.5%，n=29）亚组；根据病程分为Da（病程＜3年，n=30）亚组和Db（病程≥3年，n=25）亚组。2型糖尿病诊断均符合WHO糖尿病诊断标准，并内分泌科门诊随访治疗。入选标准：无糖尿病微血管、眼底、肾脏及神经系统并发症，无明显心、肺、肝、肾等重要脏器疾病。2组及各亚组间年龄、性别比、体质量指数、止血带时间、手术类别构成及麻醉药用量差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。本研究经医院伦理委员会批准，并和患者签订知情同意书。

表1 各组患者一般情况（）

表1 各组患者一般情况（）

与D1亚组比：aP＜0.05；与Da亚组比：bP＜0.05

1.2 实验方法 入室后行左侧桡动脉穿刺置管，用于血气分析和采样。选择L3-4间隙行硬膜外穿刺置管给予0.75%罗哌卡因溶液，感觉阻滞平面控制在T8以下，围术期保持血流动力学稳定。麻醉起效后常规应用自动充气式止血带，压力设置65 kPa（487.5 mmHg）。分别于扎止血带前（T0）、止血带松开后2 h（T1）、6 h（T2）和24 h（T3）抽取动脉血标本3 mL。

1.3 指标测定 1 mL血样应用i-STAT血液分析仪行动脉血气分析，记录动脉二氧化碳分压（PaCO2）和动脉氧分压（PaO2），计算：①肺泡-动脉氧分压差（PA-aDO2）：PA-aDO2=[FiO2×（PB-PH2O）-PaCO2/RQ]-PaO2，其中，PB（大气压）为760 mmHg，PH2O（肺泡水蒸气压）为47 mmHg，RQ（呼吸商）为0.8。②呼吸指数（RI）：RI=PA-aDO2/PaO2。其余2 mL血样离心后取血清，-20 ℃保存，采用酶联免疫吸附法测定肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）浓度（试剂盒购于上海西唐生物技术有限公司）。

1.4 统计学处理方法 所有数据经SPSS 13.0软件处理。计数资料采用卡方检验，计量资料均进行正态性检验，以±s表示，组内比较用重复测量资料的方差分析，组间比较采用独立样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组血气指标比较 与基础值比较，T2时点患者PA-aDO2和RI升高；与C组比较，T2时点D组PA-aDO2和RI升高；与D1亚组比较，T2时点D2亚组PA-aDO2和RI升高；与Da亚组比较，T2时点Db亚组PA-aDO2和RI升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。各组组间和组内PaCO2差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

2.2 各组炎症递质浓度比较 与基础值比较，T1～T3时点患者TNF-α和IL-6浓度升高；与C组比较，T1、T2时点D组TNF-α和IL-6浓度升高；与D1亚组比较，T1、T2时点D2亚组TNF-α和IL-6浓度高；与Da亚组比较，T1、T2时点Db亚组TNF-α和IL-6浓度升高，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

3 讨论

再灌注过程中，NADPH氧化酶活性增加，次黄嘌呤-黄嘌呤途径激活以及线粒体功能障碍细胞色素氧化酶系统功能失调，使得氧自由基大量产生，超过自身清除能力，通过与不饱和脂肪酸产生脂质过氧化，使生物膜结构及功能完整性受到破坏，当大量氧自由基释放入外周血时，可引起肺毛细血管通透性改变；另外，在氧自由基和炎性细胞因子作用下中性粒细胞被激活，并在IL-6和IL-8等趋化因子的作用下在肺部聚集，进而产生呼吸爆发，释放更多氧自由基和炎性细胞因子，引起进一步肺功能损伤[4-5]。TNF-α是介导肢体缺血再灌注远隔肺损伤的炎症递质，不仅产生直接的细胞毒性，还能通过激活中性粒细胞促进组织损伤，增加其他炎症递质的合成释放。IL-6是重要的促炎因子，可促进中性粒细胞的活化和聚集，与肺组织损伤程度相关。PaCO2与肺通气功能明显相关，而PA-aDO2和RI是评价肺换气功能的可靠指标，其数值与肺换气功能呈反比。本研究结果提示，止血带松开后6 h患者PA-aDO2和RI显著升高，而PaCO2改变无统计学意义，提示患者肺换气功能受损，与先前研究[1-3，6]一致。

表2 各组患者不同时点血气指标比较（）

表2 各组患者不同时点血气指标比较（）

与T0比：aP＜0.05；与C组比：bP＜0.05；与D1亚组比：cP＜0.05；与Da亚组比：dP＜0.05

表3 各组炎症递质浓度比较（）

表3 各组炎症递质浓度比较（）

与T0比：aP＜0.05；与C组比：bP＜0.05；与D1亚组比：cP＜0.05；与Da亚组比：dP＜0.05

近年来，肺脏作为糖尿病损害的靶器官被广泛关注，常表现为限制性通气功能障碍、小气道功能减退和弥散功能异常[7]。研究表明，糖尿病大鼠肺组织中大量炎症细胞浸润、肺泡隔增厚、肺间质重度增生。随着病程延长，肺组织结构紊乱，肺泡萎缩，甚至被胶原纤维取代[8]。高血糖可造成内皮细胞通透性增高和功能受损，机制可能与PI3K/Akt信号通路相关，可引起细胞间黏附分子、TNF-α和IL-6等炎症因子表达失调。TNF-α和IL-6可损害胰岛素β细胞功能加重糖尿病的进程，不仅与胰岛素抵抗相关，这一改变也可能参与了糖尿病肺部并发症的发生[9-10]。研究表明，即使血糖降至正常肺脏仍有轻度炎症改变，糖尿病大鼠肺组织Toll样受体4和NF-κB通路表达增加，提示糖尿病机体处于促炎症状态[9-10]。本研究结果表明，与对照组比较，止血带松开后6 h糖尿病组患者PA-aDO2和RI增加，提示糖尿病可加重肢体缺血再灌注所导致的炎症反应和肺换气功能损伤。HbA1c可反映较长时间内血糖控制情况，结果表明，HbA1c升高和病程更长者肺换气功能和炎症递质释放更为显著，与以往研究[7，11]结果一致。

综上所述，2型糖尿病可加重下肢手术患者肢体缺血再灌注后和炎症递质释放肺换气功能损伤，其程度与血糖控制水平和病程相关。

[1] Wang L, Wang W, Zhao X, et al. Effect of Shenmai Injection, a traditional Chinese medicine, on pulmonary dysfunction after tourniquet-induced limb ischemia-reperfusion[J]. J Trauma, 2011, 71(4): 893-897.

[2] 郑浏璞, 王良荣, 赵喜越, 等. 乌司他丁对肢体缺血再灌注性肺通气和氧合功能的影响[J]. 温州医学院学报, 2010, 40(1): 36-38.

[3] Lin LN, Wang LR, Wang WT, et al. Ischemic preconditioning attenuates pulmonary dysfunction after unilateral thigh tourniquet-induced ischemia-reperfusion[J]. Anesth Analg, 2010, 111(2): 539-543.

[4] 黄新莉, 周君琳, 黎宁, 等. 二氧化硫对大鼠肢体缺血再灌注所致肺损伤的影响及其作用机制[J]. 中国病理生理杂志, 2013, 29(10): 1747-1752.

[5] Yu L, Luo Q, Fang H. Mechanism of ulinastatin protection against lung injury caused by lower limb ischemia-reperfusion[J]. Panminerva Med, 2014, 56(1): 49-55.

[6] 王良荣, 郑浏璞, 蒋柳明, 等. 无创性缺血预处理对肢体缺血再灌注性肺换气功能及一氧化氮/内皮素-1失衡的影响[J]. 中国病理生理杂志, 2010, 26(2): 322-326.

[7] 郑东庆, 侯松萍, 于倩. 2型糖尿病患者的肺功能损害及其相关因素分析[J]. 中国糖尿病杂志, 2011, 19(12): 931-934.

[8] 聂丽萍, 穆维新, 周晓东, 等. 白细胞介素-6转化生长因子-β1在2型糖尿病大鼠肺组织中表达变化的研究[J]. 山西医药杂志, 2012, 41(7): 654-656.

[9] Ladefoged M, Buschard K, Hansen AM. Increased expression of toll-like receptor 4 and infammatory cytokines, interleukin-6 in particular, in islets from a mouse model of obesity and type 2 diabetes[J]. APMIS, 2013, 121(6): 531-538.

[10] Zheng X, Zhu S, Chang S, et al. Protective effects of chronic resveratrol treatment on vascular inflammatory injury in steptozotocin-induced type 2 diabetic rats: role of NF-kappa B signaling[J]. Eur J Pharmacol, 2013, 720(1-3): 147-157.

[11] 江山平, 黄莉文, 李依群, 等. 2型糖尿病患者的肺功能改变[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2005, 28(1): 65-66.

（本文编辑：胡苗苗）

The effect of diabetes on inflammatory response and pulmonary function in patients undergoing limb ischemia-reperfusion

WANG Liangrong, JIN Lida, LIN Lina, CHEN Lei, XIONG Xiangqing.
Department of Anesthesiology, the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325015

Objective: To investigate the effect of type 2 diabetes on infammatory response and pulmonary function in patients undergoing limb ischemia-reperfusion induced by tourniquet, and to study its relationships with blood glucose control level and disease duration. Methods: Eight-fve patients scheduled for unilateral lower extremity surgery were enrolled and divided into Diabetes (n=55) and Control (n=30) Group, Diabetes Group was allocated into several sub-groups according to blood glucose control level and disease duration, respectively. The patients received epidural anesthesia and radial arteries catheterization, and the tourniquet duration lasted for 1-1.5 h. The arterial blood gases and serum Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α) and interleukine-6 (IL-6) were measured immediately before tourniquet infation, 2 h, 6 h and 24 h after tourniquet defation. Results: Serum levels of TNF-α and IL-6 were signifcantly elevated at 2 h, 6 h and 24 h after tourniquet defation, and the values of alveolar-arterial oxygen tension difference (PA-aDO2) and respiratory index (RI) were increased were increased at 2 h and 6 h after tourniquet defation in both two groups (P＜0.05). As compared to Control Group, the serum levels of TNF-α and IL-6 were higher, and PA-aDO2and RI values were larger in Diabetes Group at 6h after tourniquet defation (P＜0.05), which were closely related to blood glucose control level and disease duration. Conclusion: Type 2 diabetes aggravates the infammatory mediators release and pulmonary gas exchange function, which relates to blood glucose control level and disease duration.

diabetes; reperfusion injury; tourniquet; pulmonary function

R614

ADOI: 10.3969/j.issn.2095-9400.2015.03.009

2014-07-04

温州市科技局科研基金资助项目（Y20120093，Y2013 0185）。

王良荣（1984-），男，浙江温州人，住院医师，硕士。

熊响清，副主任医师，Email：arerong1984@163. com。