L-精氨酸對(duì)犬體外循環(huán)時(shí)血流動(dòng)力學(xué)的影響

1、L-精氨酸對(duì)犬體外循環(huán)時(shí)血流動(dòng)力學(xué)的影響高振宇1 芶大明2 蔡慶勇3 楊新華1遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 外科實(shí)驗(yàn)室，貴州 遵義 563003 2 .遵義醫(yī)學(xué)院麻醉學(xué)系，貴州 遵義 563003 3 .遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院胸心外科，貴州 遵義 563003）摘 要 目的 探討體外循環(huán)（CPB）中加入L精氨酸（L-Arg）對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響。方法 成年健康雜種犬12只，隨機(jī)分為對(duì)照組(C組)和L-精氨酸組（L組），每組6只。兩組動(dòng)物均模擬臨床開(kāi)胸、建立體外循環(huán)。L組于轉(zhuǎn)流前靜脈注入L-Arg100mg.kg-1后，再持續(xù)靜滴L-Arg10mg.kg-1.min-1至體外循環(huán)結(jié)束，余同C組。兩組分別于轉(zhuǎn)流前

2、、并行循環(huán)5min、阻斷15min、45min、開(kāi)放15min、30min取靜脈血測(cè)一氧化氮（NO）代謝產(chǎn)物（NO2-、NO3-）、血管性假性血友病因子（vWF），同時(shí)測(cè)平均動(dòng)脈壓（MAP）、體循環(huán)阻力（SVR），并在CPB結(jié)束后記錄所用液體量。結(jié)果 轉(zhuǎn)機(jī)5分鐘后的各時(shí)間段，L組的NO2-、NO3-濃度明顯高于C組，而血漿vWF水平明顯低于C組；開(kāi)放后L組SVR顯著低于C組，而MAP比C組穩(wěn)定；術(shù)中L組所用晶體、膠體量低于C組。結(jié)論 CPB可致血流動(dòng)力學(xué)紊亂，血管通透性增高、血漿大量外滲。L-精氨酸可有效維持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定，降低血管通透性、減少血漿滲出。關(guān)鍵詞 L-精氨酸；血流動(dòng)力學(xué)；體外循環(huán)

3、Hemodynamic Changes in dogs with CPB after being used L-arginine GAO Zhen-yu; GOU Da-ming; CAI Qing-yong；YANG Xing-huaAbstracts Objective: To explore the effects of L-Arg whether it is conducive to maintain hemodynamic stability in dogs during cardiopulmonary bypss (CPB). Methods: Twelve adult healt

4、hy mongrel dogs were randomly divided into control group(CG) and L-arginine group(LG), six animals in each group. Two groups of animals are designed to simulate the clinical thoracotomy as to establish CPB. L-Arg 100mg.kg-1 were administered through intravenously injection before CPB in LG and conti

5、nuously infusion to the end of CPB according 10mg.kg-1.min-1.CG was treated as LG except the administration of L-Arg.Venous blood samples were taken respectively at the pre-bypass, 5min after parallel-bypass, 15min, 45min after aortic cross-clamping, and 15min, 30min after release of aortic cross-cl

6、amp for determination of the plasma levels of metabolites of nitric oxide(NO2-、NO3-) and von Willebrand Factor(vWF). Measure the mean arterial pressure(MAP) and systemic circulation resistance(SVR) at the same times, the liquid dosage used was recorded after CPB. Results: NO2- and NO3- levels reduce

7、d significantly after CPB in both groups but were significantly higher in LG than those in CG(P0.01)，vWF levels was significantly lower in LG. SVR was significantly lower in LG than in CG after release of aortic cross-clamp; and MAP was more stable in LG than in CG meanwhile. The dosages used crysta

8、ls, colloidal liquid in LG were below than in CG. Conclusion: Hemodynamic disorders, vascular permeability heighten and a large number of plasma exudation can be induced by CPB, and L-Arg can effectively maintain hemodynamic stability, reduce vascular permeability and plasma exudation.Key words L-Ar

9、g; hemodynamics; cardiopulmonary bypss體外循環(huán)（CPB）可引起血漿內(nèi)毒素、過(guò)敏毒素C3a、C5a水平增高及其它炎癥介質(zhì)釋放，直接作用于毛細(xì)血管壁，使血管通透性增加；中性粒細(xì)胞、血小板激活與血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附并釋放胞漿內(nèi)顆粒，導(dǎo)致血管壁損傷，血漿漏出，組織間隙水腫1。血管壁損傷后，血管舒張性物質(zhì)產(chǎn)生減少，而收縮性物質(zhì)產(chǎn)生增加2，體循環(huán)阻力（SVR）升高，血流動(dòng)力學(xué)難以維持穩(wěn)定。這些可能是CPB后急性呼吸窘迫綜合癥（ARDS）、多器官系統(tǒng)功能衰竭（MOSF）等發(fā)生的原因。一氧化氮（NO）由L-精氨酸（L-Arg）在內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合酶（NOS）催化下生成，它具有

10、強(qiáng)大的抗炎作用，可抑制多種炎性介質(zhì)的產(chǎn)生，抑制血小板的活化及聚集3，抑制白細(xì)胞活化與粘附4，擴(kuò)張血管。因此，增加NO底物L(fēng)-Arg可能有利于減輕組織炎癥、水腫及毛細(xì)血管滲出，從而使血流動(dòng)力學(xué)更加穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)旨在觀察L-Arg能否穩(wěn)定CPB中的血流動(dòng)力學(xué)，減少CPB后的并發(fā)癥。材料與方法1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及方法：健康成年雜種犬12只，體重1015kg, 雌雄不拘，隨機(jī)分為兩組：C組（對(duì)照組），L組（L-精氨酸組），每組6只。C組：麻醉后經(jīng)股動(dòng)脈、靜脈插管測(cè)平均動(dòng)脈壓（MAP）、中心靜脈壓（CVP），右頸內(nèi)靜脈入5F四腔的SwanGanz漂浮導(dǎo)管，連接西門(mén)子sirectcr-960型心臟監(jiān)護(hù)儀測(cè)血流動(dòng)

11、力學(xué)參數(shù)。模擬臨床開(kāi)胸，肝素化后建立體外循環(huán)（肝素劑量為3mg.kg-1），體外循環(huán)機(jī)為Sarns5000型，氧合器為科威97型一次性鼓泡式氧合器。預(yù)充液為羥乙基淀粉、乳酸林格液各500ml，以60-80ml.kg-1.min-1流量轉(zhuǎn)機(jī)。血溫維持2830C，轉(zhuǎn)機(jī)中維持儲(chǔ)血器內(nèi)液體量300400ml.CPB開(kāi)始5min后阻斷升主動(dòng)脈，主動(dòng)脈根部灌注K+濃度為20mmol/L 的40C St.Thomas停搏液10ml.kg-1。阻斷45min后開(kāi)放主動(dòng)脈，開(kāi)放后繼續(xù)轉(zhuǎn)機(jī)30min。L組：轉(zhuǎn)流前靜脈內(nèi)注入L-Arg100mg.kg-1后，再持續(xù)靜滴L-Arg10mg.kg-1.min-1至CPB

12、結(jié)束，余同C組。1.2測(cè)定指標(biāo)、方法：（1）NO2-、NO3-及vWF測(cè)定：兩組分別于轉(zhuǎn)流前、并行循環(huán)5min、阻斷15min、45min、開(kāi)放15min、30min取靜脈血，離心后取血漿置于-200C冰箱保存，備測(cè)NO代謝產(chǎn)物NO2-、NO3-及血管性假性血友病因子（vWF）。血漿NO2-、NO3-濃度用一氧化氮酶法測(cè)定（晶美生物工程公司提供），vWF濃度用酶聯(lián)免疫吸附雙抗體夾心法測(cè)定（上海西塘生物科技有限公司），所得數(shù)據(jù)用Taylor公式校正。（2）血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)測(cè)定：兩組分別于轉(zhuǎn)機(jī)前，開(kāi)放15min、30min測(cè)MAP、CVP、心輸出量（CO），按公式計(jì)算SVR=（MAP-CVP）/CO

13、80dyne.s-1.cm-5。（3）液體量計(jì)算：維持氧合器內(nèi)300400ml液體量，如低于300ml，則按2：1的比例加入乳酸林格液和羥乙基淀粉。靜脈滴注生理鹽水速度約50滴/分鐘。停機(jī)后計(jì)算所用晶體及膠體量，再除以體重，得出每公斤體重所用液體量。1.3統(tǒng)計(jì)分析：采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，所有數(shù)據(jù)均以s表示。組間比較采用兩獨(dú)立樣本均數(shù)t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。以P0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2 結(jié)果2.1 血漿NO2-、NO3-含量（見(jiàn)表1） 兩組CPB前無(wú)明顯差別，CPB后各時(shí)間點(diǎn)兩組動(dòng)物血漿NO2-、NO3-含量明顯低于CPB前（P0.01）。C組在并循5min后各時(shí)

14、點(diǎn)NO2-、NO3-濃度基本不變，保持較低水平，而L組則繼續(xù)升高。組間比較并循5min后各時(shí)點(diǎn)L組均明顯高于C組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.01）。表1 兩組動(dòng)物CPB前后血漿NO2-、NO3-濃度變化（mmol/L, s）CPB前并循5min阻斷15 min阻斷45 min開(kāi)放15 min開(kāi)放30 minC組L組14.93.616.06.14.41.8*7.81.8*3.91.7*7.71.8*4.31.9*8.51.9*4.01.5*8.81.9*4.11.5*8.51.8*注：與CPB前比較，*P0.05 *P0.01； 組間比較，P0.05 P0.012.2 血漿vWF含量（見(jiàn)表2） 兩

15、組CPB前無(wú)明顯差別，并循5min后C組血漿vWF含量迅速增高，與CPB前比較有顯著差異（P0.01）。L組CPB后各時(shí)點(diǎn)vWF水平也有增高，但均低于C組，組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）。表2 兩組動(dòng)物CPB前后血漿vWF含量變化（%, s）CPB前并循5min阻斷15 min阻斷45 min開(kāi)放15 min開(kāi)放30 minC組L組16.03.115.33.233.56.4*23.35.3*31.46.0*18.12.731.46.2*21.04.0*35.14.3*24.25.5*32.88.0*20.95.3注：與CPB前比較，*P0.05 *P0.01； 組間比較，P0.05 P

16、0.012.3 MAP結(jié)果（見(jiàn)表3）：C組轉(zhuǎn)機(jī)后一直維持較高水平（100mmHg左右），而開(kāi)放15、30min時(shí)，MAP較低，與CPB前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.01）。L組在開(kāi)放15、30min時(shí)，與對(duì)照組比較MAP較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）。表3 兩組動(dòng)物MAP變化（mmHg, s）CPB前并循5min阻斷15 min阻斷45 min開(kāi)放15 min開(kāi)放30 minC組L組10625102319524608*11231588*10117556*339*657*418*695*注：與CPB前比較，*P0.05 *P0.01 ； 組間比較， P0.05 P0.012.4 SVR結(jié)果

17、（見(jiàn)表4）：C組在并循5min后各時(shí)間段均升高，與CPB前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）；而L組SVR轉(zhuǎn)機(jī)后降低，開(kāi)放15 min時(shí)升高，開(kāi)放30 min時(shí)基本恢復(fù)正常，各時(shí)點(diǎn)與CPB前比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，。并循5 min至開(kāi)放30 minL組SVR均低于C組，同時(shí)間點(diǎn)組內(nèi)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.01）。表4 兩組動(dòng)物SVR變化（dyne.s-1.cm-5，s）CPB前并循5min阻斷15 min阻斷45 min開(kāi)放15 min開(kāi)放30 minC組L組698093762027298864588*551742110423928*53274219417594 *50413868849776*

18、656263781096905934558注：與CPB前比較，*P0.05 *P0.01 組間比較，P0.05 P0.012.5 所用液體量結(jié)果（見(jiàn)表5）：L組所用晶體量及膠體量均低于C組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）。表5 兩組動(dòng)物所用液體量（ml/，s）晶體液膠體液C組L組108227895412386注：與C組比較，P0.05 3 討論 體外循環(huán)期間，體外循環(huán)管道與血液的接觸及血流動(dòng)力學(xué)急劇改變可引起嚴(yán)重的全身炎癥反應(yīng)綜合征。迅速、大量激活的過(guò)敏毒素及炎癥因子，如TNF、IL-1/IL-8等可導(dǎo)致毛細(xì)血管漏5。中性粒細(xì)胞由補(bǔ)體、炎癥介質(zhì)激活后與內(nèi)皮細(xì)胞緊密結(jié)合，并釋放多種物質(zhì)損傷血管壁

19、4：彈性蛋白酶的釋放可損傷細(xì)胞及基質(zhì)的重要成分如彈性蛋白等6；堿性磷酸酶、組織胺釋放及白三烯B4的生成可使內(nèi)皮細(xì)胞通透性增高；粒細(xì)胞發(fā)揮殺傷功能時(shí)產(chǎn)生大量自由基攻擊細(xì)胞膜，導(dǎo)致毛細(xì)血管壁破壞，血漿大量滲出。血小板激活后釋放顆粒及致密顆粒內(nèi)容物（ADP、血栓素、纖維蛋白原、凝血酶原、5-HT等），這些物質(zhì)作用于毛細(xì)血管壁，引起血管壁通透性增高，血漿滲出，器官組織間隙水腫。內(nèi)皮細(xì)胞被激活、損傷后，促進(jìn)血小板、白細(xì)胞等聚集，導(dǎo)致局部?jī)?nèi)皮腫脹、血栓形成及局部缺氧，從而破壞血管內(nèi)皮的完整性，如此往復(fù)可引起血流動(dòng)力學(xué)紊亂及器官功能障礙，形成機(jī)體炎癥反應(yīng)的惡性循環(huán)。NO是血管內(nèi)皮細(xì)胞以L-精氨酸（L-Arg

20、）為底物合成的一個(gè)具有多種生理功能的小分子氣體物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)缺血-再灌注損傷可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞合成和釋放NO減少7。L-Arg為NO的前體，體外循環(huán)中增加L-Arg可使NO生成增加；L-Arg還可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞的NO合酶(NOS)而增加NO 的合成和釋放8。由于NO半衰期極短，常以其氧化產(chǎn)物NO2-、NO3-代表血漿NO濃度。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CPB后兩組動(dòng)物的NO生成均減少，但L組較C組增加明顯，說(shuō)明CPB中使用L-Arg可促進(jìn)NO的生成。vWF儲(chǔ)存于內(nèi)皮細(xì)胞中的Wiebel-Palade小體內(nèi)，在內(nèi)皮細(xì)胞被激活后釋放出來(lái)，因此血漿中vWF濃度變化能較好地反映內(nèi)皮細(xì)胞激活的程度。本實(shí)驗(yàn)觀察到CPB可引

21、起內(nèi)皮細(xì)胞釋放vWF增加，而L組vWF濃度明顯低于C組，表明增加的NO可產(chǎn)生明顯的抑制內(nèi)皮細(xì)胞激活作用。其機(jī)制是：NO能抑制IL-1、IL-6等多種炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，減少炎癥介質(zhì)對(duì)毛細(xì)血管壁的損傷9； NO可增加細(xì)胞內(nèi)環(huán)鳥(niǎo)苷酸濃度，直接抑制中性粒細(xì)胞10和血小板11活化、粘附及脫顆粒作用，減少炎性細(xì)胞對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的破壞作用；NO還可通過(guò)清除氧自由基減少其對(duì)毛細(xì)血管壁的破壞作用，并有直接對(duì)抗氧自由基的作用12 。CPB可使內(nèi)皮細(xì)胞激活損傷而發(fā)生功能障礙1，血管舒張物質(zhì)前列環(huán)素（PGI2）、NO產(chǎn)生減少，而血管收縮物質(zhì)血栓素（TXA2）、內(nèi)皮素（ET）生成增加，破壞了PGI2/TXA2、NO/ET

22、之間的平衡。本實(shí)驗(yàn)中C組SVR較CPB前顯著增高，主動(dòng)脈開(kāi)放后MAP難以維持滿意水平；而L組SVR明顯低于C組，MAP卻較為穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)還觀察到，L組動(dòng)物所用液體量小于C組，C組氧和器內(nèi)必須經(jīng)常加入液體才能維持300ml不變，因此最后累計(jì)所加液體量較多。然而，所加液體越多，血漿膠體滲透壓越難維持，滲出越嚴(yán)重，惡性循環(huán)發(fā)生。研究表明，在CPB中加入L-Arg，補(bǔ)充了NO的前體，NO生成增加，增加的NO可明顯減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷，減少血漿滲出。NO可保持內(nèi)皮依賴性血管舒張，并可減少ET-1生成，有利于ET-1/NO的平衡2，使SVR減小、MAP維持穩(wěn)定，增加了組織灌注。綜上所述， CPB中加入L-Ar

23、g,使機(jī)體產(chǎn)生NO增加,可抑制毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞激活，減輕血管壁損傷，減少血漿滲出。NO還可保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞舒張功能，擴(kuò)張血管，減少CPB引起的SVR升高，使灌注壓維持相對(duì)穩(wěn)定，從而有利于維持穩(wěn)定的臟器血液供應(yīng)，減少CPB后并發(fā)癥的發(fā)生。參考文獻(xiàn)Boyle EM Jr,Pohlman TH,Johnson MC,et al.Endothelial cell injury incardiovascular surgery:the systemic inflammatory response. Ann Thorac Surg, 1997,63:277-284.Hiramatsu T，Imai Y，Tak

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