乌司他丁对体外循环患者呼出气冷凝液IL-6、IL-8水平的影响及肺功能保护作用

姚雷，杜伯祥，葛建云，姜秀丽，刘麟，宋杰

南通市第一人民医院，江苏南通226001

体外循环(CPB)是心脏手术中的常用技术，然而CPB相关的肺缺血再灌注[1]、血液与CPB设备和管道接触及输血输液等原因均可引起炎症反应的过度激活[2]，导致一系列并发症。CPB相关的肺损伤是CPB术后患者死亡的主要原因之一[3]。呼出气冷凝液(EBC)检测技术是一种非侵入性的、能反映下呼吸道衬液的方法，可用于检测炎症因子水平来直接评价气道炎症程度[4]、评估肺功能改变甚至预测术后急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的发生[5]。近年来，EBC检测被越来越多的应用于机械通气患者气道内环境评估，EBC中的IL-6、IL-8是反映气道炎症程度的常用指标[6]。乌司他丁是一种蛋白酶抑制剂，能抑制多种蛋白酶的活性，可通过抑制各种促炎因子的表达减轻炎症反应[7]。乌司他丁还具有脏器保护作用，可改善心脏手术患者早期肺氧合情况[8]。但也有研究认为，乌司他丁并不能改善CPB患者的预后[9]。2018年1月～2019年9月，本研究观察了乌司他丁对行CPB患者呼出气冷凝液中IL-6、IL-8水平的影响及肺功能保护作用，探讨气道炎症反应与乌司他丁肺功能保护作用之间的关系。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2018年1月～2019年9月在我院行CPB下心脏手术的患者48例，年龄>18岁，ASA Ⅱ级或Ⅲ级。排除标准：合并严重肝肾功能障碍者，合并肺部炎性疾病者，合并神经系统疾病者，合并精神障碍需服用药物者，近期使用过抗炎药物或抗氧化药物者，长期使用糖皮质激素或免疫抑制剂者，困难气道者，二次转机或二次手术者等。采用随机数字表法将患者分为乌司他丁组(U组)和对照组(C组)，每组24例。U组年龄(58.4±12.8)岁，男14例、女10例，体质量(66.1±12.1)kg，身高(166.5±6.8)cm，ASA分级Ⅱ级8例、Ⅲ级16例；C组年龄(58.6±11.9)岁，男14例、女10例，体质量(67.2±11.1)kg，身高(166.4±6.9)cm，ASA分级Ⅱ级5例、Ⅲ级19例。两组一般资料具有可比性。本研究经我院伦理委员会批准且在中国临床试验注册中心注册(ChiCTR1800014299)，并与患者或其授权委托人签署知情同意书。

1.2 麻醉及乌司他丁给药方法 患者入手术室后常规监测无创血压、有创动脉压、心电图、脉搏血氧饱和度(SpO2)、脑电双频谱指数(BIS)、中心静脉压等。麻醉诱导采用静脉注射咪达唑仑0.05 mg/kg、舒芬太尼1 μg/kg、依托咪酯0.3 mg/kg和维库溴铵0.15 mg/kg，面罩通气后行气管插管。采用丙泊酚4～5 mg/(kg·h)、瑞芬太尼6～15 μg/(kg·h)和维库溴铵0.12～0.15 mg/(kg·h)静脉持续输注维持麻醉，术中维持PETCO235～45 mmHg，BIS 40～60。U组在体外循环预冲液中加入乌司他丁(广东天普生化医药股份有限公司，批号031708094)15 000 IU/kg，C组给予等量生理盐水。心脏复跳后根据患者情况静注血管活性药物，术后在重症监护病房(ICU)继续机械通气呼吸支持。

1.3 血气指标和手术相关指标检测 分别于气管插管后即刻(T0)、停CPB后(T1)、手术结束前30 min(T2)及术后4 h(T3)采集桡动脉血标本用于血气检测。记录患者各时间点生命体征、血气指标、手术时间、CPB时间、阻断时间、出血量、输血量。

1.4 EBC中IL-6、IL-8检测 分别于气管插管后即刻(T0)、停CPB后(T1)、手术结束前30 min(T2)及术后4 h(T3)收集EBC标本。EBC标本收集前15 min避免气道内注入生理盐水等护理操作，收集时将管道更换为干燥灭菌的螺纹管，将EBC收集装置串联入麻醉机呼气端和麻醉机之间进行EBC收集。每次收集时间为30 min，收集结束后将标本立即置于-80 ℃冰箱保存。采用ELISA法检测EBC中的IL-6、IL-8。为避免血液标本受预充液等原因稀释，按照公式校正所测血液标本数据：校正值=实测值×(术前Hct/实测Hct)。

1.5 呼吸力学及肺功能指标检测 分别于气管插管后即刻(T0)、停CPB后(T1)、手术结束前30 min(T2)及术后4 h(T3)记录患者的氧浓度(FiO2)、潮气量(VT)、气道峰压(Ppeak)、气道平台压(Pplat)，计算氧合指数(PaO2/FiO2)、肺泡动脉氧分压差[P(A-a)O2]、呼吸指数(RI)。P(A-a)O2=(PiO2-PaCO2×1.25)-PaO2。PiO2=FiO2×(760-47)。RI=P(A-a)O2/PaO2。

1.6 术后情况及并发症发生情况观察 观察并记录患者术后呼吸支持时间、术后拔管时间、住ICU时间、出院时间及术后肺部并发症(PPCs)发生情况。PPCs判定标准[10]：①体温≥38 ℃持续超过24 h或白细胞≥11×109/L；②有下列症状之一，包括呼吸急促(呼吸频率≥25次/min，持续超过24 h)，咳嗽伴痰量增多、颜色改变，排除心源性因素；③有肺部特异性指标之一，包括新出现的肺部体征(啰音、呼吸音减弱或管样呼吸音)，低氧血症(SpO2≤92%，持续超过24 h)，排除心源性因素；④有实验室或X线证据之一，胸部X线片新出现的浸润、实变、不张影像或痰培养发现致病菌。当①、②、③同时出现，或①、②、③至少出现一个并符合④时即诊断为PPCs。

2 结果

2.1 两组血气指标和手术相关指标比较 两组不同时间点MAP和HR差异均无统计学意义。U组T1时MAP低于T0时，两组T2时MAP高于T1时，两组T1～T3时HR均高于T0时(P均<0.05)。见表1。两组手术时间、CPB时间、阻断时间及术中出血量差异均无统计学意义。见表2。

表1 两组不同时间点MAP、HR比较

注：与同组T0时相比，*P<0.05；与同组T1时相比，#P<0.05。

表2 两组手术时间、CPB时间、阻断时间、术中出血量和输血量比较

2.2 两组不同时间点EBC中IL-6、IL-8水平比较 两组EBC中IL-6、IL-8在T0时差异均无统计学意义。U组T2、T3时EBC中IL-6水平低于C组，U组T1～T3时EBC中IL-8水平低于C组(P均<0.05)。两组T1～T3时EBC中IL-6、IL-8水平高于T0时(P均<0.05)；两组T2时EBC中IL-6、IL-8水平高于T1、T3时，T3时低于T1时(P均<0.05)。见表3。

表3 两组不同时间点EBC中IL-6、IL-8水平比较

注：与同时点C组相比，*P﹤0.05；与同组T0时相比，#P<0.05；与同组T1时相比，△P<0.05；与同组T2时相比，☆P<0.05。

2.3 两组不同时间点呼吸力学及肺功能指标比较 两组不同时点VT组间差异无统计学意义，组内比较差异也无统计学意义。两组不同时点Ppeak组间差异无统计学意义；两组T1时Ppeak低于T0时，T3时高于T1、T2时，C组T3时Ppeak高于T0时(P均<0.05)。两组不同时点Pplat组间差异无统计学意义；两组T3时Pplat高于T1、T2时，C组T1时Pplat低于T0时(P均<0.05)。两组PaO2/FiO2在T0时差异无统计学意义，U组T1～T3时PaO2/FiO2高于C组(P均<0.05)；两组T1～T3时PaO2/FiO2低于T0时(P均<0.05)。两组P(A-a)O2在T0和T3时差异无统计学意义，U组T1、T2时P(A-a)O2低于C组(P均<0.05)；两组T1、T2时P(A-a)O2高于T0时，两组T3时P(A-a)O2低于T2时，U组T2时P(A-a)O2高于T1时、T3时低于T1时，C组T3时P(A-a)O2低于T1时(P均<0.05)。两组RI在T0和T3时差异无统计学意义，U组T1、T2时RI低于C组(P均<0.05)；两组T1～T3时RI均高于T0时(P均<0.05)。见表4。

表4 两组不同时间点呼吸力学及肺功能指标比较

注：与同时点C组相比，*P﹤0.05；与同组T0时相比，#P<0.05；与同组T1时相比，△P<0.05；与同组T2时相比，☆P<0.05。

2.4 两组术后呼吸支持时间、拔管时间、住ICU时间和住院时间比较 两组术后呼吸支持时间和住院时间差异无统计学意义。U组术后拔管时间和住ICU时间均短于C组(P均<0.05)。见表5。U组PPCs发生率为29.2%(7/24)，C组PPCs发生率为62.5%(15/24)，U组PPCs发生率低于C组(P﹤0.05)。

表5 两组术后呼吸支持时间、拔管时间、住ICU时间和住院时间比较[M(Q1,Q3)]

注：与C组相比，*P﹤0.05。

3 讨论

在CPB下进行的心脏手术可引起大量的炎症因子激活，引发系统性炎症反应。而由CPB引起的术后肺功能障碍是心脏手术后较为常见的导致死亡率增加、住院时间延长的并发症[11]。乌司他丁是来源于人类尿液的分子量为67 kD的糖蛋白，是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂。乌司他丁除了能在体内和体外阻断蛋白酶通路，还具有抗炎特性，目前已被用于治疗急性炎症性疾病，如败血症、弥散性血管内凝血(DIC)、休克和胰腺炎等[12]。此外，有研究证明乌司他丁可预防CPB下心脏手术患者术后并发症的发生，减少CPB相关的炎症因子释放，缩短机械通气时间[13]。

EBC检测技术是一种非侵入性反映下呼吸道衬液的新方法，它不干扰气道的生理或病理状态，具有无创、简便、可靠性和重复性好等优点[14]，可用于评价气道炎症和氧化应激程度[4]、进行蛋白组学分析筛选生物标志物[15]、行miRNA序列分析呼吸系统疾病的表观遗传因子等[16]。除了可用于多种呼吸系统相关疾病的诊断、评估外，EBC检测技术也可用于气管插管全麻术中和术后评估肺功能改变，还有研究认为EBC中炎症因子水平变化较血清指标更灵敏[5，17～19]。IL-6和IL-8是参与CPB期间炎症反应和组织损伤的重要细胞因子，其水平可反映CPB后全身炎症反应的程度，CPB期间机体内IL-6和IL-8等促炎因子过度表达会导致肺组织和其他脏器损伤[20]。有学者[21]发现CPB下先心病矫正术患儿血清和肺泡灌洗液中IL-6、IL-8水平均较术前明显升高，且与患者术后呼吸功能受损明显相关。

本研究观察了乌司他丁对CPB患者EBC中IL-6、IL-8水平的影响、肺功能变化及术后肺部并发症的发生情况，进一步评估乌司他丁对CPB心脏手术患者的肺功能保护作用。结果显示，使用乌司他丁的患者EBC中IL-6、IL-8水平在CPB后明显低于未使用乌司他丁的患者，所有患者EBC中IL-6、IL-8水平在CPB后均明显增高，在手术结束前达到高峰，术后4 h时稍下降，提示经过CPB后患者气道内的炎症反应被过度激活，而使用乌司他丁可明显减轻炎症反应的程度。使用乌司他丁的患者在CPB后PaO2/FiO2明显高于未使用乌司他丁者，而所有患者PaO2/FiO2在CPB后均明显低于CPB前，提示CPB使得患者氧合严重受损，而使用乌司他丁可减轻损伤程度。使用乌司他丁的患者P(A-a)O2和RI在CPB结束后和手术结束前30 min均明显低于未使用乌司他丁者，但在术后4 h时差异无统计学意义，而所有患者P(A-a)O2和RI在CPB后较前明显增高，提示CPB会导致肺通气和换气功能减弱，造成肺功能下降，而使用乌司他丁可改善肺功能受损；至于术后4 h时无明显差异，分析原因一方面是由于机体自我修复即肺部炎症反应主要出现在损伤后4～6 h内[22]，另一方面是医疗干预的结果。使用乌司他丁的患者PPCs发生率低于未使用者，提示乌司他丁可能通过减轻下呼吸道炎症反应来减少PPCs的发生。使用乌司他丁的患者术后拔管时间和住ICU时间较未使用者均明显缩短，但呼吸支持时间和术后住院时间并无明显差异，可能与人为因素差异(包括人为判断脱机时机或人为要求出院等)或样本量较小有关。

本研究的不足在于样本量较小，且对患者仅随访至出院，未进行针对并发症和病死率的长期随访观察；在统计呼吸支持时间和拔管时间时，统计的仅为首次情况，对于拔管后因呼吸功能衰竭再次进行呼吸支持的情况未纳入统计；另外，EBC标本的采集不是瞬时完成的，这使得EBC检测的结果只能反映某一时间段内的气道炎症反应情况。

综上所述，乌司他丁可降低心脏手术患者CPB后EBC中IL-6、IL-8水平，改善氧合和肺功能，减少PPCs发生，缩短术后拔管时间和住ICU时间。乌司他丁可能是通过减轻气道炎症反应来发挥肺保护作用的。