烏司他丁對體外循環患者呼出氣冷凝液IL-6、IL-8水平的影響及肺功能保護作用

姚雷，杜伯祥，葛建云，姜秀麗，劉麟，宋杰

南通市第一人民醫院，江蘇南通226001

體外循環(CPB)是心臟手術中的常用技術，然而CPB相關的肺缺血再灌注[1]、血液與CPB設備和管道接觸及輸血輸液等原因均可引起炎癥反應的過度激活[2]，導致一系列并發癥。CPB相關的肺損傷是CPB術后患者死亡的主要原因之一[3]。呼出氣冷凝液(EBC)檢測技術是一種非侵入性的、能反映下呼吸道襯液的方法，可用于檢測炎癥因子水平來直接評價氣道炎癥程度[4]、評估肺功能改變甚至預測術后急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的發生[5]。近年來，EBC檢測被越來越多的應用于機械通氣患者氣道內環境評估，EBC中的IL-6、IL-8是反映氣道炎癥程度的常用指標[6]。烏司他丁是一種蛋白酶抑制劑，能抑制多種蛋白酶的活性，可通過抑制各種促炎因子的表達減輕炎癥反應[7]。烏司他丁還具有臟器保護作用，可改善心臟手術患者早期肺氧合情況[8]。但也有研究認為，烏司他丁并不能改善CPB患者的預后[9]。2018年1月～2019年9月，本研究觀察了烏司他丁對行CPB患者呼出氣冷凝液中IL-6、IL-8水平的影響及肺功能保護作用，探討氣道炎癥反應與烏司他丁肺功能保護作用之間的關系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2018年1月～2019年9月在我院行CPB下心臟手術的患者48例，年齡>18歲，ASA Ⅱ級或Ⅲ級。排除標準：合并嚴重肝腎功能障礙者，合并肺部炎性疾病者，合并神經系統疾病者，合并精神障礙需服用藥物者，近期使用過抗炎藥物或抗氧化藥物者，長期使用糖皮質激素或免疫抑制劑者，困難氣道者，二次轉機或二次手術者等。采用隨機數字表法將患者分為烏司他丁組(U組)和對照組(C組)，每組24例。U組年齡(58.4±12.8)歲，男14例、女10例，體質量(66.1±12.1)kg，身高(166.5±6.8)cm，ASA分級Ⅱ級8例、Ⅲ級16例；C組年齡(58.6±11.9)歲，男14例、女10例，體質量(67.2±11.1)kg，身高(166.4±6.9)cm，ASA分級Ⅱ級5例、Ⅲ級19例。兩組一般資料具有可比性。本研究經我院倫理委員會批準且在中國臨床試驗注冊中心注冊(ChiCTR1800014299)，并與患者或其授權委托人簽署知情同意書。

1.2 麻醉及烏司他丁給藥方法 患者入手術室后常規監測無創血壓、有創動脈壓、心電圖、脈搏血氧飽和度(SpO2)、腦電雙頻譜指數(BIS)、中心靜脈壓等。麻醉誘導采用靜脈注射咪達唑侖0.05 mg/kg、舒芬太尼1 μg/kg、依托咪酯0.3 mg/kg和維庫溴銨0.15 mg/kg，面罩通氣后行氣管插管。采用丙泊酚4～5 mg/(kg·h)、瑞芬太尼6～15 μg/(kg·h)和維庫溴銨0.12～0.15 mg/(kg·h)靜脈持續輸注維持麻醉，術中維持PETCO235～45 mmHg，BIS 40～60。U組在體外循環預沖液中加入烏司他丁(廣東天普生化醫藥股份有限公司，批號031708094)15 000 IU/kg，C組給予等量生理鹽水。心臟復跳后根據患者情況靜注血管活性藥物，術后在重癥監護病房(ICU)繼續機械通氣呼吸支持。

1.3 血氣指標和手術相關指標檢測 分別于氣管插管后即刻(T0)、停CPB后(T1)、手術結束前30 min(T2)及術后4 h(T3)采集橈動脈血標本用于血氣檢測。記錄患者各時間點生命體征、血氣指標、手術時間、CPB時間、阻斷時間、出血量、輸血量。

1.4 EBC中IL-6、IL-8檢測 分別于氣管插管后即刻(T0)、停CPB后(T1)、手術結束前30 min(T2)及術后4 h(T3)收集EBC標本。EBC標本收集前15 min避免氣道內注入生理鹽水等護理操作，收集時將管道更換為干燥滅菌的螺紋管，將EBC收集裝置串聯入麻醉機呼氣端和麻醉機之間進行EBC收集。每次收集時間為30 min，收集結束后將標本立即置于-80 ℃冰箱保存。采用ELISA法檢測EBC中的IL-6、IL-8。為避免血液標本受預充液等原因稀釋，按照公式校正所測血液標本數據：校正值=實測值×(術前Hct/實測Hct)。

1.5 呼吸力學及肺功能指標檢測 分別于氣管插管后即刻(T0)、停CPB后(T1)、手術結束前30 min(T2)及術后4 h(T3)記錄患者的氧濃度(FiO2)、潮氣量(VT)、氣道峰壓(Ppeak)、氣道平臺壓(Pplat)，計算氧合指數(PaO2/FiO2)、肺泡動脈氧分壓差[P(A-a)O2]、呼吸指數(RI)。P(A-a)O2=(PiO2-PaCO2×1.25)-PaO2。PiO2=FiO2×(760-47)。RI=P(A-a)O2/PaO2。

1.6 術后情況及并發癥發生情況觀察 觀察并記錄患者術后呼吸支持時間、術后拔管時間、住ICU時間、出院時間及術后肺部并發癥(PPCs)發生情況。PPCs判定標準[10]：①體溫≥38 ℃持續超過24 h或白細胞≥11×109/L；②有下列癥狀之一，包括呼吸急促(呼吸頻率≥25次/min，持續超過24 h)，咳嗽伴痰量增多、顏色改變，排除心源性因素；③有肺部特異性指標之一，包括新出現的肺部體征(啰音、呼吸音減弱或管樣呼吸音)，低氧血癥(SpO2≤92%，持續超過24 h)，排除心源性因素；④有實驗室或X線證據之一，胸部X線片新出現的浸潤、實變、不張影像或痰培養發現致病菌。當①、②、③同時出現，或①、②、③至少出現一個并符合④時即診斷為PPCs。

2 結果

2.1 兩組血氣指標和手術相關指標比較 兩組不同時間點MAP和HR差異均無統計學意義。U組T1時MAP低于T0時，兩組T2時MAP高于T1時，兩組T1～T3時HR均高于T0時(P均<0.05)。見表1。兩組手術時間、CPB時間、阻斷時間及術中出血量差異均無統計學意義。見表2。

表1 兩組不同時間點MAP、HR比較

注：與同組T0時相比，*P<0.05；與同組T1時相比，#P<0.05。

表2 兩組手術時間、CPB時間、阻斷時間、術中出血量和輸血量比較

2.2 兩組不同時間點EBC中IL-6、IL-8水平比較 兩組EBC中IL-6、IL-8在T0時差異均無統計學意義。U組T2、T3時EBC中IL-6水平低于C組，U組T1～T3時EBC中IL-8水平低于C組(P均<0.05)。兩組T1～T3時EBC中IL-6、IL-8水平高于T0時(P均<0.05)；兩組T2時EBC中IL-6、IL-8水平高于T1、T3時，T3時低于T1時(P均<0.05)。見表3。

表3 兩組不同時間點EBC中IL-6、IL-8水平比較

注：與同時點C組相比，*P﹤0.05；與同組T0時相比，#P<0.05；與同組T1時相比，△P<0.05；與同組T2時相比，☆P<0.05。

2.3 兩組不同時間點呼吸力學及肺功能指標比較 兩組不同時點VT組間差異無統計學意義，組內比較差異也無統計學意義。兩組不同時點Ppeak組間差異無統計學意義；兩組T1時Ppeak低于T0時，T3時高于T1、T2時，C組T3時Ppeak高于T0時(P均<0.05)。兩組不同時點Pplat組間差異無統計學意義；兩組T3時Pplat高于T1、T2時，C組T1時Pplat低于T0時(P均<0.05)。兩組PaO2/FiO2在T0時差異無統計學意義，U組T1～T3時PaO2/FiO2高于C組(P均<0.05)；兩組T1～T3時PaO2/FiO2低于T0時(P均<0.05)。兩組P(A-a)O2在T0和T3時差異無統計學意義，U組T1、T2時P(A-a)O2低于C組(P均<0.05)；兩組T1、T2時P(A-a)O2高于T0時，兩組T3時P(A-a)O2低于T2時，U組T2時P(A-a)O2高于T1時、T3時低于T1時，C組T3時P(A-a)O2低于T1時(P均<0.05)。兩組RI在T0和T3時差異無統計學意義，U組T1、T2時RI低于C組(P均<0.05)；兩組T1～T3時RI均高于T0時(P均<0.05)。見表4。

表4 兩組不同時間點呼吸力學及肺功能指標比較

注：與同時點C組相比，*P﹤0.05；與同組T0時相比，#P<0.05；與同組T1時相比，△P<0.05；與同組T2時相比，☆P<0.05。

2.4 兩組術后呼吸支持時間、拔管時間、住ICU時間和住院時間比較 兩組術后呼吸支持時間和住院時間差異無統計學意義。U組術后拔管時間和住ICU時間均短于C組(P均<0.05)。見表5。U組PPCs發生率為29.2%(7/24)，C組PPCs發生率為62.5%(15/24)，U組PPCs發生率低于C組(P﹤0.05)。

表5 兩組術后呼吸支持時間、拔管時間、住ICU時間和住院時間比較[M(Q1,Q3)]

注：與C組相比，*P﹤0.05。

3 討論

在CPB下進行的心臟手術可引起大量的炎癥因子激活，引發系統性炎癥反應。而由CPB引起的術后肺功能障礙是心臟手術后較為常見的導致死亡率增加、住院時間延長的并發癥[11]。烏司他丁是來源于人類尿液的分子量為67 kD的糖蛋白，是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑。烏司他丁除了能在體內和體外阻斷蛋白酶通路，還具有抗炎特性，目前已被用于治療急性炎癥性疾病，如敗血癥、彌散性血管內凝血(DIC)、休克和胰腺炎等[12]。此外，有研究證明烏司他丁可預防CPB下心臟手術患者術后并發癥的發生，減少CPB相關的炎癥因子釋放，縮短機械通氣時間[13]。

EBC檢測技術是一種非侵入性反映下呼吸道襯液的新方法，它不干擾氣道的生理或病理狀態，具有無創、簡便、可靠性和重復性好等優點[14]，可用于評價氣道炎癥和氧化應激程度[4]、進行蛋白組學分析篩選生物標志物[15]、行miRNA序列分析呼吸系統疾病的表觀遺傳因子等[16]。除了可用于多種呼吸系統相關疾病的診斷、評估外，EBC檢測技術也可用于氣管插管全麻術中和術后評估肺功能改變，還有研究認為EBC中炎癥因子水平變化較血清指標更靈敏[5，17～19]。IL-6和IL-8是參與CPB期間炎癥反應和組織損傷的重要細胞因子，其水平可反映CPB后全身炎癥反應的程度，CPB期間機體內IL-6和IL-8等促炎因子過度表達會導致肺組織和其他臟器損傷[20]。有學者[21]發現CPB下先心病矯正術患兒血清和肺泡灌洗液中IL-6、IL-8水平均較術前明顯升高，且與患者術后呼吸功能受損明顯相關。

本研究觀察了烏司他丁對CPB患者EBC中IL-6、IL-8水平的影響、肺功能變化及術后肺部并發癥的發生情況，進一步評估烏司他丁對CPB心臟手術患者的肺功能保護作用。結果顯示，使用烏司他丁的患者EBC中IL-6、IL-8水平在CPB后明顯低于未使用烏司他丁的患者，所有患者EBC中IL-6、IL-8水平在CPB后均明顯增高，在手術結束前達到高峰，術后4 h時稍下降，提示經過CPB后患者氣道內的炎癥反應被過度激活，而使用烏司他丁可明顯減輕炎癥反應的程度。使用烏司他丁的患者在CPB后PaO2/FiO2明顯高于未使用烏司他丁者，而所有患者PaO2/FiO2在CPB后均明顯低于CPB前，提示CPB使得患者氧合嚴重受損，而使用烏司他丁可減輕損傷程度。使用烏司他丁的患者P(A-a)O2和RI在CPB結束后和手術結束前30 min均明顯低于未使用烏司他丁者，但在術后4 h時差異無統計學意義，而所有患者P(A-a)O2和RI在CPB后較前明顯增高，提示CPB會導致肺通氣和換氣功能減弱，造成肺功能下降，而使用烏司他丁可改善肺功能受損；至于術后4 h時無明顯差異，分析原因一方面是由于機體自我修復即肺部炎癥反應主要出現在損傷后4～6 h內[22]，另一方面是醫療干預的結果。使用烏司他丁的患者PPCs發生率低于未使用者，提示烏司他丁可能通過減輕下呼吸道炎癥反應來減少PPCs的發生。使用烏司他丁的患者術后拔管時間和住ICU時間較未使用者均明顯縮短，但呼吸支持時間和術后住院時間并無明顯差異，可能與人為因素差異(包括人為判斷脫機時機或人為要求出院等)或樣本量較小有關。

本研究的不足在于樣本量較小，且對患者僅隨訪至出院，未進行針對并發癥和病死率的長期隨訪觀察；在統計呼吸支持時間和拔管時間時，統計的僅為首次情況，對于拔管后因呼吸功能衰竭再次進行呼吸支持的情況未納入統計；另外，EBC標本的采集不是瞬時完成的，這使得EBC檢測的結果只能反映某一時間段內的氣道炎癥反應情況。

綜上所述，烏司他丁可降低心臟手術患者CPB后EBC中IL-6、IL-8水平，改善氧合和肺功能，減少PPCs發生，縮短術后拔管時間和住ICU時間。烏司他丁可能是通過減輕氣道炎癥反應來發揮肺保護作用的。