乌司他丁和抑肽酶对小儿体外循环炎性反应的保护_药学论文

    【摘要】  目的:研究乌司他丁和抑肽酶对小儿体外循环(cpb)炎性反应的影响。方法:按入选标准筛选90例小儿先天性心脏病患者并随机分成六组:对照组 (a组),小剂量乌司他丁组(b组),大剂量乌司他丁组(c组),小剂量抑肽酶组 (d组),大剂量抑肽酶组 (e组),小剂量乌司他丁+小剂量抑肽酶组(f组),每组15例。于cpb前(t1)、升主动脉开放后5 min(t2)、cpb结束后30 min(t3)、4 h(t4)、24 h(t5)五个时间点抽取桡动脉血行白细胞(pmn)计数、il-6、il-8、il-10、tnf-α浓度测定。术中定时监测act、hct;同时记录主动脉阻断(acc)时间、cpb时间、呼吸机支持时间、住院时间。结果:pmn计数各组差别不大。b、c、e、f组与a组相比,il-6、il-8、tnf-α明显降低,il-10明显增高(均p<0.05)。与f组相比,a、b、d组il-6,a、d组il-8、tnf-α明显增高;a、b、c组il-10明显降低 (均p<0.05)。c组与b组、e组与d组、c组与e组相比il-6、il-8、tnf-α显着降低;d组与e组、b组与d组、c组与e组相比il-10显着降低 (均p<0.05)。f组呼吸机支持时间、住院时间较a组明显缩短(p<0.05)。结论:单次使用乌司他丁和抑肽酶都能减轻cpb所致的炎性反应,药效呈剂量依赖性;乌司他丁以抑制促炎因子il-6、il-8、tnf-α释放为着,抑肽酶以增加抑炎因子il-10释放为着;同时使用小剂量乌司他丁加小剂量抑肽酶减轻炎性反应较为合理。
    【关键词】  乌司他丁 抑肽酶 体外循环 炎性反应
    clinical study of ulinastatin on inflammatory response in children undergoing open heart surgery with cpb: comparison with aprotinin  zhao qi-feng, hu xing-ti, du jie, et al. department of thoracic and cardio surgery, the 2nd affiliated hospital of wenzhou medical college, wenzhou 325027
    abstract:  objective:to investigate the protective effect of ulinastatin and aprotinin on inflam-matory response in children open heart surgery with cardiopulmonary bypass(cpb). methods: ninety patients were selected on standard, and randomly divided into six group: control group (group a, n=15), small-dose ulinastatin group (group b, n=15), full-dose ulinastatin group(group c, n=15), small-dose aprotinin group (group d, n=15), full-dose aprotinin group (group e, n=15), small-dose ulinastatin + small-dose aprotinin group (group f, n=15). arterial blood samples were taken before operation (t1), 5 min after release of the aortic cross-clamp (t2), and at 30 min (t3), 2 hours (t4), 24 hours (t5) after cpb termination for determination of polymorphonuclear (pmn) and plasma levels of il-6, il-8, il-10 and tnf-α. results:pmn varied similarly in every group. the plasma level of il-6,il-8,tnf-αin group b, c, e and f were lower than that in group a, il-10 was higher than that in group a (p<0.05). compared with group f, the values of il-6 in group a, b, d and il-8, tnf-αin group a and d were higher, the level of il-10 in group a, b and c obviously decreased (p<0.05). the level of il-6, il-8 and tnf-αdecreased obviously in group c compared with b, in group e compared with d, in group c compared with e; the il-10 level decreased remarkably in group d compared with e, in group b compared with d, in group c compared with e (p<0.05). conclusion:ulinastatin and aprotinin can effectively decrease inflammatory response during children open heart surgery with cpb and exist dose-dependent effect. ulinastatin can remarkably inhibit the inflammatory cytokine (il-6, il-8 and tnf-α) release, while aprotinin stimulate the release of il-10 obviously. usage of small-dose ulinastatin (1×104u.kg-1) and small-dose aprotinin (7.5×104kiu.kg-1) is reasonable for decreasing inflammatory response.
    key words:  ulinastatin;aprotinin;cardiopulmonary bypass;inflammatory response
    体外循环(cpb)心内直视术作为一种非生理性过程可诱发全身炎性反应,严重时可导致器官功能不全,而细胞因子是炎性反应的信号传递物质,在该反应中起相当重要的作用,并在一定程度上反映了炎性反应的强度。近年来研究表明,抑肽酶和乌司他丁能减轻cpb所致的炎性反应[1~4],但在婴cpb中的应用报道甚少。本研究通过小儿心内直视术前后不同时间点白细胞(pmn)计数、白细胞介素-6(il-6)、白细胞介素-8(il-8)、白细胞介素-10(il-10)、肿瘤坏死因子-α(tnf-α)浓度的测定,评价乌司他丁和抑肽酶对cpb炎性反应的保护作用、量效关系,以及两种药物的小剂量组合是否优于单一的大剂量药物。
    1  资料和方法
    1.1  研究对象
    1.1.1  入选标准:cpb中细胞因子的释放受温度、血氧分压、cpb时间等因素的影响,为了减少各种因素对测定指标的影响,规定了以下病例入选标准:①非紫绀型先心病,病种为室缺或伴有房缺,动脉导管未闭。②年龄1~4岁。③体重不超过或低于标准体重的30%。④采用浅低温cpb,肛温不低于30 ℃;⑤术前红细胞压积(hct)≥30%,术中维持在20%以上。⑥术中灌注压维持在40~80 mmhg;⑦cpb时间为30~90 min。⑧左室射血分数≥50%,无肺、肝、肾等功能衰竭,术后血流动力学稳定。  
    1.1.2  分组:按入选标准选择今年1月-今年8月在我院治疗的90例先天性心脏病患儿,随机分成六组,对照组 (a组,n=15),小剂量乌司他丁组(b组,n=15),大剂量乌司他丁组(c组, n=15),小剂量抑肽酶组 (d组,n=15),大剂量抑肽酶组 (e组,n=15),小剂量乌司他丁+小剂量抑肽酶组(f组,n=15),各组一般情况见表1。
    1.2  麻醉及cpb方法  所有患儿均经鼻气管插管采用以芬太尼为主的静吸复合麻醉,麻醉诱导:静注咪达唑仑(0.2~0.4 mg·kg-1)+芬太尼(5~10μg·kg-1)+哌库溴铵(0.1 mg·kg-1);麻醉维持:全过程泵注异丙酚3 mg·kg-1·h-1,并分别于切皮、cpb开始前静注咪达唑仑(0.1~0.3 mg·kg-1)+芬太尼(5~10μg·kg-1)+哌库溴铵(0.05 mg·kg-1),同时根据麻醉深度和血流动力学变化适当复合吸入异氟烷;各组术前用药、麻醉剂选择与剂量等组间差异无显着性。采用美国sarns8000型cpb机、百特oxim-plus膜式氧合器、1/4管道及无血预充技术,预充液用乳酸林格氏液作为基础液,按0.5~1.5 g·kg-1量加入20%甘露醇,按2 mg·100 ml-1量加入肝素,不常规加入碳酸氢钠,以后是否加入视情况而定。按3 mg·kg-1剂量行全身肝素化后,常规插管建立cpb,术中维持act>480s。
    1.3  用药方法  a组不使用乌司他丁及抑肽酶,b组使用乌司他丁1万u·kg-1,c组使用乌司他丁2万u·kg-1,d组使用抑肽酶7.5万kiu·kg-1,e组使用抑肽酶15万kiu·kg-1,f组使用乌司他丁1万u·kg-1+抑肽酶7.5万kiu·kg-1。对于乌司他丁,抑肽酶用法为:各组按照要求于转机前将药物一次性加入预充液中。
    1.4  试剂和设备  抑肽酶为珠海丽珠集团丽宝生物制药有限公司生产,批号为040501,规格为每瓶50万kiu(278单位);乌司他丁为广东天普生化医药股份有限公司生产,批号为03041101,规格为每瓶10万u。 pmn计数采用sysmex xe-2100全自动五类血细胞分析仪及配套试剂;il-6、il-8、tnf-α试剂盒购自晶美工程(北京)有限公司,il-10试剂盒购自bender medsystems公司,均采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验(elisa)法,应用意大利alisei第三代全自动酶标仪进行测量。
    1.5  实验方法  于cpb前(t1)、升主动脉开放后5 min(t2)、cpb结束后30 min(t3)、4 h(t4)、24 h(t5)五个时间点抽取桡动脉血6 ml,其中1 ml血立即送检行pmn计数,其余5 ml血以3000 r·min-1离心10 min,抽取上层血浆注入无菌硅化塑料管,密封置于-30 ℃冰箱冻存,2个月内进行il-6、il-8、il-10、tnf-α浓度测定。术中定时监测act、hct,同时记录主动脉阻断(acc)时间、cpb时间、呼吸机支持时间及住院时间。由于cpb期间血液稀释程度不断发生变化,为排除其对测定值的影响,各组不同时段的测定结果均由hct校正,公式为:校正值=[实测值×术前hct]/实测hct。
    1.6  统计学处理方法  采用sas 8.0软件进行统计分析。多组数据经方差分析后进行两两比较,配对资料采用t检验;计数资料采用卡方检验。
    2  结果
    2.1  一般情况  f组呼吸机支持时间、住院时间较a组明显缩短(p<0.05),见表2。
    2.2  炎性反应指标  各项指标的具体结果见表3。
    3  讨论
    研究表明,cpb心内直视术可诱发全身炎性反应综合征(sirs),其中多伴有某些细胞因子的产生,它们在介导微血管损伤与脏器功能障碍方面起重要作用,是小儿心脏术后病情不断发展和恶化的一个重要环节,如何减轻cpb所致的炎性反应是心脏外科领域研究的热点课题。
    il-6是炎症递质网络中的关键成分,可作为识别组织损伤的早期敏感指标;il-8对中性粒细胞既具有活化作用又有选择性趋化作用,是典型的炎性递质;tnf-α具有广泛的生物活性,在导致炎症过程中具有启动作用和触发作用;il-10被认为是一种抗炎和免疫抑制因子,对炎症反应的调控起非常重要的作用。细胞因子il-6、il-8、tnf-α等作为cpb期间释放的炎性递质的重要成分,是cpb诱发sirs的重要标志,并在一定程度上反映了sirs的强度。目前可通过增加cpb物品的相容性、白细胞滤器、抑制炎性反应的药物等方法减轻sirs[7]。抑肽酶是一种广谱的丝氨酸蛋白酶抑制剂,具有抑制激肽酶、纤溶酶及体外循环炎性反应的功能[1,2]。haring等[7]研究发现抑肽酶在cpb期间对il-6和il-8有抑制作用,同时促进il-10的释放;defraigne等[8]的研究结果提示抑肽酶和肝素涂层管道均不能抑制促炎因子il-6、il-8和tnf-α的释放以及中性粒细胞的激活。乌司他丁是从人尿中提取的蛋白酶抑制剂,对多种蛋白酶、糖和脂水解酶有抑制作用,并稳定溶酶体膜,抑制多种炎症递质释放对机体造成的损伤[3,9]。研究发现乌司他丁能抑制il-6、il-8的释放[9];sugita等[10]认为乌司他丁对il-8的抑制作用不明显。本研究结果表明:cpb可引起pmn和多种细胞因子的升高,cpb所致的炎性反应是确实存在的。每组pmn在各时间点的变化差别不大,其表明炎性反应强度的特异性不强。抑肽酶和乌司他丁均可不同程度地抑制促炎因子il-6、il-8、tnf-α的释放,根据b组与d组、c组与e组的比较结果,乌司他丁对促炎因子的抑制作用强于抑肽酶,而抑肽酶可引起il-10的大量释放,其作用明显优于乌司他丁(详见表3,p<0.05)。抑肽酶和乌司他丁的半衰期不长,为保持cpb中的有效药物浓度,临床上多采用分次给药的方式,但本研究是根据要求将药物一次性加入预充液中,也能产生一定的抗炎作用,可能与本研究的cpb时间不是很长,期间仍能保持有效的药物浓度有关,但由于婴转流中血液与异物接触面积相对较大,炎性反应较成人更为强烈,抑肽酶和乌司他丁的抑炎作用仍然有限,其给药的最佳剂量和给药方式有待进一步研究。
    不同剂量的抑肽酶对体外循环炎性反应的影响是否不同,目前存在许多分歧且无全面的观察和比较,临床报道不一,lei等[11]认为大剂量抑肽酶能减少术后il-8、tnf-α的升高并促进il-10的释放,但小剂量抑肽酶对细胞因子的产生无减轻作用;但parolari等[12]的研究结果提示大剂量抑肽酶也不能影响细胞因子的释放和临床转归。乌司他丁在cpb中应用的最佳剂量尚不清楚,未见关于不同剂量抗炎效果对比的报道。本研究结果显示:小剂量抑肽酶与乌司他丁的抑炎作用较弱,其中小剂量抑肽酶不能抑制cpb后il-6、il-8和tnf-α的升高,小剂量乌司他丁不能明显增加il-10的释放;从c组与b组、e组与d组相比的情况来看,大剂量组的抑炎效果要好于小剂量组(详见表3,p<0.05),呈一定的剂量依赖性。
    乌司他丁和抑肽酶同为蛋白酶抑制剂,但两者的药理特性各有异同,从性价比的角度考虑,是否小剂量的两种药物一起使用,其保护效果会优于单一的大剂量药物,临床上未见报道。本研究结果表明:f组在下调il-6、il-8、tnf-α的同时明显上调il-10(p<0.05),与c、e组相比数值偏低,但多数差异无显着性,这更有利于实现机体促炎系统与抗炎系统的平衡;抑肽酶具有良好的抗纤溶特性,f组的呼吸机支持时间、住院时间较b、c、d、e组短,明显少于对照组(p<0.05);以上结果说明为了减轻体外循环所致的全身炎性反应,同时考虑性价比,使用小剂量乌司他丁(1万u·kg-1)+小剂量抑肽酶(7.5万kiu·kg-1)较为合理,这也有利于为小儿先心病患者提供更好的围术期保护。
    【参考文献】
    mcdonough j, gruenwald c. the use of aprotinin in pediatric patients: a review [j]. j extra corpor technol, 2003,35(4): 346-349.
    punjabi pp, wyse rk, taylor km. role of aprotinin in the management of patients during and after cardiac surgery[j]. expert opin pharmacother, 2000,(7):1353-1365.
    sato y, ishikawa s, otaki a, et al. induction of acute-phase reactive substances during open-heart surgery and efficacy of ulinastatin. inhibiting cytokines and postoperative organ injury [j]. jpn j thorac cardiovasc surg, 2000, 48(7):428-434.
    于金贵,周广利,孟东冬,等. 乌司他丁对心脏直视手术患者围 体外循环期炎性细胞因子和自由基的影响[j]. 中华麻醉学杂 志,2001, 21(12):724-726.
    曹新来,胡小琴,付亚琴. 不同剂量抑肽酶对体外循环心脏手术炎性反应的作用[j]. 中华麻醉学杂志,2000,20(7):389-391.
    许运宾,郭兰敏,陈忠堂. 抑肽酶对体外循环下心脏直视术后血清细胞因子浓度的影响[j].山东医药,2002,42(7):31-32.
    [7] harig f, feyrer r, mahmoud fo, et al. reducing the post- pump syndrome by using heparin-coated circuits, steroids, or aprotinin [j].thorac cardiovasc surg, 1999,472(2):111-118.
    [8] defraigne jo, pincemail j, larbuisson r, et al. cytokine re-lease and neutrophil activation are not prevented by heparin- coated circuits and aprotinin administration [j]. ann thorac surg,2000,69(4):1084-1091.
    [9] 李明睿,李步龙,张秀燕,等. 乌司他丁对体外循环心脏手术患者全身炎性反应的影响[j]. 中国基层医药. 2005, 12(9):1157-1158.
    [10] sugita t, watarida s, katsuyama k, et al. effect of a human urinary protease inhibitor (ulinastatin) on respiratory func-tion in pediatric patients undergoing cardiopulmonary bypass[j]. j cardiovasc surg, 2002,43(4):437-440.
    [11] lei y, haider hkh, chusnsheng w, et al. dose-dependent effect of aprotinin on aggravated pro-inflammatory cytokines in patients with pulmonary hypertension following cardiop-ulmonary bypass[j]. cardiovasc drugs ther, 2003,17(4):343-348.
    [12] parolari a, antona c,alamanni f, et al. aprotinin and deep hypothermic circulatory arrest: there are no benefits even when appropriate amounts of heparin are given[j]. eur j cardiothorac surg, 1997, 11(1):149-156.