二氧化碳气腹对肝肾功能影响的研究进展

周瑶，杨毅

（大理大学第一附属医院麻醉科，云南 大理）

0 引言

近年来腹腔镜技术快速发展，与传统开腹手术相比，具备创伤小、术后疼痛轻、恢复快等优点，在外科手术中得到广泛应用。随着腹腔镜技术的日益完善，许多难度较高的手术也能在腹腔镜下完成，其适应证增多，气腹时间也相应延长。二氧化碳（carbon dioxide，CO2）气体因无色、不可燃、溶解度高等优点，成为临床上建立气腹的首选气体，但CO2气腹对机体生理功能常产生负面影响，对肝肾功能影响尤为明显,故主要针对CO2气腹影响肝肾功能的机制及临床防治的进展进行综述。

1 CO2 气腹对肝肾功能的影响

1.1 减少血液灌注

气腹建立过程中，腹腔压力逐渐升高，形成的“机械压迫”可直接影响腹腔脏器的血流灌注量。当腹内压持续超过12mmHg 时就被视为腹内高压(intra-abdominal hypertension, IAH)，当IAH＞20mmHg，同时存在新的器官功能障碍/ 衰竭，则成为腹部筋膜室综合征（abdominal compartment syndrome，ACS）。两者是相同病理生理导致的不同情况，其特征是腹腔压力升高及随后腹腔脏器及血管受到压迫。由于血管解剖结构原因，当腹内压升高时，静脉比动脉受到的影响更大。腔静脉受压，回心血流减少，同时高腹压向胸腔传递，心室舒张末期容积降低，导致心输出量下降，血压下降；肾静脉受压，肾小球滤过率降低，尿量减少。在气腹压为15mmHg 时，家兔肾血流平均减少53%±24%[1]，且脏器血流随腹腔压力的升高而减少，呈负相关。

在生理条件下，肝脏血流可自动调节，叫肝动脉缓冲 反 应（hepatic arterial buffer response，HABR），肝 动脉（hepatic artery，HA）和门静脉（portal vein，PV）是负责肝脏灌注的两条主要血管，当PV 血流减少时，HA 扩张以缓冲其对肝总血流量的影响，在维持肝血流灌注方面有重要作用。然而，在HABR 的电模拟模型研究中，结果表明HABR 的效应有限，肝动脉流量的增加并不能完全补偿门静脉灌注的减少，且在二氧化碳气腹的情况下，HABR 调节机制明显被抑制，肝脏血流灌注减少。

气腹会引起剧烈的血流动力学波动，而体位变动也会影响组织灌注，这主要通过影响心输出量和全身血管阻力实现。研究发现[2]，在健康志愿者中，不同体位（仰卧、俯卧、45°仰卧、45°抬腿仰卧、45°Trendelenburg 位和45°反向Trendelenburg 位）有着不同的组织灌注指数，45°仰卧时最低，Trendelenburg 位时最高。头高位时，静脉回流减少，且会激活交感神经引起血管收缩、外周阻力增加，以维持血压稳定，减少组织灌注，而头低位时则相反。

CO2气体栓塞是腹腔镜手术中一种潜在的严重并发症。建立气腹时，Veress 针头直接插入静脉、实质器官，或者术中二氧化碳通过破损的血管进入循环，均可能导致气体栓塞的发生，其临床表现从无症状到心血管衰竭甚至死亡，而临床报道多是严重气体栓塞的患者，故其实际发生率可能高于报道发生率。当栓塞直接发生在肝肾实质器官，或者气栓随血液到达肝肾血管并阻塞血管时，会严重影响栓塞部位及其远端组织的血供，造成组织损伤及器官功能障碍。

气腹时机体的一系列神经内分泌活动对脏器血流灌注也有影响。气腹诱导的高腹压可向胸腔传递，中央神经系统的静脉流出减少，导致急性颅内压升高，并通过库欣反射诱导血管加压素释放，引起不良血流动力学反应，显著降低尿渗透压、减少尿量。同时，气腹导致的高腹压直接压迫肝脏，肝血流量减少，而肝内压升高、肝窦血流量减少可通过交感神经途径（肝肾反射）引起肾血管收缩，影响尿生成，且脏器自身处于低血流量状态下时，也会激活肾素-血管紧张素轴，引起内脏血管收缩，进一步影响脏器灌注。

1.2 缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury，iRi）

气腹结束后缺血脏器再灌注可发生局部或者全身的应激反应，加重脏器损伤。再灌注时，氧和血灌注到缺氧区，激活Kupffer 细胞，释放细胞因子及后续的趋化因子、粘性因子，募集白细胞进入组织，产生大量活性氧和蛋白酶，引起线粒体功能障碍、钙积累及线粒体通透性改变，导致细胞凋亡或坏死。有研究发现，气腹压在12mmHg 维持90min 后去通气，较对照组，转氨酶水平升高了1.5 倍，白细胞和血小板与内皮细胞的粘附率分别增加了6 倍和3倍，同时呈激活状态的Kupffer 细胞明显增多，提示缺血再灌注损伤。

内质网应激与细胞凋亡有关。缺血再灌注可引起组织细胞钙离子浓度、能量水平、氧化还原状态等改变，这些变化会触发内质网应激，而持续的内质网应激导致细胞广泛的病理凋亡。肝脏是蛋白质合成和脂质代谢的重要场所，具有丰富而发达的内质网，缺血再灌注诱发内质网应激后，肝细胞可大量凋亡，出现功能障碍。肾脏由于存在动静脉氧分流，容易出现缺氧，而气腹期间肾血流灌注减少以及去通气后缺血再灌注，肾组织氧和较术前都降低，出现缺氧状态，从而触发内质网应激，激活细胞凋亡。

1.3 炎性反应

器官功能障碍不仅仅继发于低灌注，炎性反应也与之有关系。有研究报道，在内毒素血症动物模型中，即使在肾血流量正常或者增加的情况下，也可发生急性肾损伤。有学者认为，其机制可能与微循环功能障碍、炎症和细胞对炎症的代谢反应等有关[3]。内毒素刺激机体产生炎性应激反应，导致微血管血流异质性增加，线粒体功能障碍，细胞代谢重编程，减少非生命功能的能量消耗，这一系列病理生理改变共同导致细胞和器官功能障碍。气腹期间，肠系膜静脉受到压迫、肠内氧合异常、局部二氧化碳吸收和血管加压素释放等，影响肠上皮功能，导致肠屏障功能障碍，引起肠道细菌易位，其入血后导致内毒素血症，并引起远端脏器（如肝、肾、肺等）功能障碍，甚至死亡。

2 防治策略

2.1 低气腹压

在腹腔镜手术气腹期间，高腹内压对肝肾灌注影响大，术中采用低气腹压可降低腹腔镜相关并发症的风险，对预防CO2气体栓塞也有重要作用。对于一些心肺功能较差的特殊人群，低气腹压能获得更好的手术安全性。但低腹压限制了术野和视野，会增加术中并发症或转为开放手术的风险，而深度神经肌肉阻滞可优化这一情况，利于低压气腹的实施。研究表明[4]，与中度肌松相比，在腹腔镜手术中使用深度肌松可改善手术空间条件，有利于使用低压气腹，降低术后疼痛评分。

2.2 提高腹部顺应性

渐进性气腹（preoperative progressive pneumoperitoneum，PPP）即术前渐进性注入气体，能增加腹壁肌肉顺应性，扩大腹腔容积，提高患者耐受腹腔高压的能力。PPP 能明显增加腹腔容积（volumes of the abdominal cavity，VAC）在巨大疝和复杂腹壁疝手术前运用，疝内容物回纳后腹腔压力不会明显升高，能有效预防术后腹内高压和腹部筋膜室综合征的发生。术前A 型肉毒毒素（botulinum toxin A，BTA）注射浸润腹斜肌，能降低腹壁肌肉张力，增加腹壁顺应性，并促进腹部筋膜关闭。一项荟萃分析显示，注射BTA 后，腹壁外侧肌延长，平均3.33cm/ 侧。PPP 和BTA二者联合应用,腹围平均增加4.9cm，扩大了腹腔容积，同时有助于减少术后腹部筋膜室综合征和张力下筋膜闭合的后遗症的发生。

2.3 麻醉药物

吸入性麻醉药是临床麻醉的常用药物。七氟醚预处理可降低血清TNF-α、IL-1β、IL-6 等促炎因子水平，减轻炎症反应，减少细胞凋亡，从而减轻缺血再灌注肝损伤程度。Saki 等[5]认为，使用临床剂量的七氟醚，后处理与预处理对脏器缺血再灌注损伤具有同等保护作用。

右美托咪定（dexmedetomidine,Dex）为高选择性α2 肾上腺素能受体激动剂，具有抗炎和器官保护作用。Dex 通过激活胆碱能抗炎通路、抑制Toll 样受体4/核因子-KappaB(TLR4/NF-κB)通路、抑制单核巨噬细胞和小胶质细胞炎性因子的表达等多种途径发挥抗炎作用，降低全身炎性因子水平，减轻缺血再灌注损伤，对脏器具有保护作用。

丙泊酚是临床常用的一种静脉麻醉药。Wu 等[6]发现，丙泊酚通过抑制NMDA 受体，抑制钙积累、抑制钙调素依赖性蛋白激酶II、细胞外调节激酶1/2 和NF-κB 磷酸化，下调脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的促炎细胞因子和促炎酶的表达，发挥抗炎作用。

氯胺酮在肝缺血事件中也有保护作用。Li 等[7]研究显示，氯胺酮通过抑制NF-κB 信号通路，抑制Kupffer 细胞活化，显著降低血清肝酶及炎性因子水平，减少细胞凋亡，改善肝移植后的缺血再灌注损伤。

2.4 预防气体栓塞

气体栓塞虽然在临床上报道少，但一旦发生严重的CO2气体栓塞，病死率极高。识别气体栓塞的早期征象，采取积极有效的治疗措施，是预防和治疗的关键。降低气腹灌注压力可减少栓塞的发生；经食管超声心动图是监测血管内CO2气体最敏感的方式，但在临床上并未常规开展；呼气末CO2分压的突然下降是早期CO2栓塞的重要征象；术中发现可疑腔隙，分辨不出是正常组织间隙还是血管腔时，可以降低气腹压或停止气腹，观察是否出现“泡沫征”，若有则说明CO2进入血管，应考虑气体栓塞的可能。

2.5 内毒素预处理

单核/巨噬细胞事先暴露于LPS，其对随后内毒素刺激呈低反应性，这种现象称为内毒素或LPS 耐受。这是机体对炎症的一种自我调节过程，避免强烈的炎症反应导致一系列的临床并发症（如感染性休克、自身免疫性疾病），在这种状态下，单核细胞、巨噬细胞等先天免疫细胞会被重新编程，减少炎性细胞因子的产生，减弱体内的炎症反应。研究显示[8]，低剂量LPS 预处理，可降低促炎细胞因子和肝酶水平，抑制Caspase-12 和Caspase-3 的激活，抑制肝细胞凋亡，保护肝细胞免受缺血再灌注损伤，但LPS预处理尚未在实际临床中运用。

2.6 免气腹装置

免气腹即通过腹壁提升装置形成手术空间来实施手术，与气腹相比，在获得满意的术野及视野的同时，还能避免气腹相关并发症的发生，对有严重心肺功能障碍、不能耐受气腹的患者尤其适用。大量研究显示了免气腹在腹腔镜手术中的可行性、有效性、安全性，在子宫肌瘤切除、阑尾切除、疝气修补等诸多手术中均适用。一项荟萃分析结果显示[9]，在子宫肌瘤手术中，与其他微创手术相比，无气腹腹腔镜子宫肌瘤剔除术显著缩短了手术时间、住院时间，减少术中失血量，降低术后并发症（术后发热、腹痛、高血红蛋白等）的发生。

2.7 抗氧化剂

大量研究表明，缺血再灌注损伤部分原因是活性氧或自由基的过度生成，自由基能引发炎症反应，造成器官损伤。褪黑素是人体最有效的抗氧化剂，能够直接清除自由基，间接优化其他抗氧化酶，在再灌注期间抑制线粒体通透性转换孔，发挥脏器保护作用。研究发现，在大鼠皮下注射氢气，可减少炎症细胞因子的释放、抑制细胞凋亡、减轻氧化应激反应，对CO2气腹时的肝脏损伤有保护作用[10]。

2.8 甘氨酸

Mohammed 等[11]研究发现，气腹前注射甘氨酸，可抑制Kupffer 活化，白细胞的吞噬率减低50%，与内皮细胞的粘附率减低35%，肝酶水平也显著降低，改善了肝脏缺血再灌注损伤。

3 小结

腹腔镜技术的飞速发展使其适应证增多，气腹时间也相应延长，对机体的影响也越来越大[12]。CO2气腹主要通过减少脏器血流灌注、缺血再灌注损伤、炎性损伤等影响肝肾功能，影响患者预后，甚至延长住院时间。减轻气腹对脏器功能影响的措施：①降低气腹压；②提高腹部顺应性；③部分麻醉药物也对肝肾具有保护作用；④预防气体栓塞；⑤免气腹装置；⑥内毒素预处理；⑦抗氧化剂、甘氨酸等。尽管这些处理有一定的效果，但目前仍缺乏特异性防治措施，因此，在腹腔镜气腹手术中，维持肝肾血流量，减轻氧化应激及炎性损伤仍是未来的研究方向。