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低鉀保護液對離體肺保護的實驗研究

時間：2023-02-20 08:28:11 西醫學論文我要投稿

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低鉀保護液對離體肺保護的實驗研究

摘　要　目的　應用兔離體肺再灌注模型研究低鉀保護液（LPD）與Euro-Collins液（EC）對肺保護的作用。　方法　18只實驗用兔隨機分為兩組，分別用LPD液及EC液進行肺灌洗保存。每組9只再分為3小組（各含6個肺），分別保存2,4及8 h后進行肺再灌注，測定再灌注后肺血管阻力（PVR），肺通氣阻力（LR），肺含水量（LW）及肺靜脈血氣分析以了解肺保護效果。　結果　（1）EC組隨保存時間的延長，LR逐漸增加，8 h后明顯增高（P<0.01），但保存2 h及4 h無統計學差異。在LPD組，各保存時間內LR無明顯變化。保存8 h后LPD組LR明顯低于EC組（P<0.05）。（2）兩組在保存的8 h內再灌注后PVR均無明顯增高，雖然LPD組PVR低于EC組，但無統計學差異。（3）肺含水量及PO2兩組間在保存8 h內均無明顯改變。　結論　（1）應用LPD液對離體肺灌洗及保存的效果優于EC液；（2）肺通氣阻力的改變可能較肺血管阻力對損傷的反應更為敏感。

低鉀保護液對離體肺保護的實驗研究

　　近年來單肺移植、雙肺移植及心肺聯合移植的成功開展為某些終末期心肺疾病患者提供了一種有效的治療手段，但供體的缺乏嚴重阻礙了此項技術的廣泛應用。Euro-Collins液是目前應用最為廣泛的保護液，在其他臟器保護中的成功應用使其在離體肺保護中亦被公認是一種標準溶液。但近年來許多研究表明,低鉀保護液（low potassium dextran，LPD）對離體肺保護有良好效果［1～3］。本實驗即應用兔離體肺再灌注模型比較它們的作用。

1　材料和方法

1．1　離體肺的獲取和保存　實驗用兔以硫賁妥鈉25 mg/kg經耳緣靜脈注入麻醉后，氣管切開，呼吸機控制呼吸（江灣I型微型人工呼吸機，上海第二軍醫大學），潮氣量15 ml/kg，頻率45 min-1，FiO2 21%，胸正中切口鋸開胸骨，右心耳注入肝素700 U/kg，右房插管收集自體血（生理鹽水稀釋至HCT 25%，以備再灌注用）;心臟停跳時，經主肺動脈灌入4℃保護液沖洗肺臟，同時切開左心耳，灌注壓2.94 kPa(30 cmH2O，直至左房引流液澄清為止;完整切除心肺，在肺膨脹50%后浸入10℃與灌洗液相同的保護液中保存。本實驗所用的兩種保護液成分見表1。

表1　保護液成分(mmol/l)

　EC液　LPD液
Na+ 10 141
K+ 115 6.4
Cl- 15 119
HCO3- 10 0
Mg2+ 0 5
PO3-4 58 0
pH 7.3 7.6
葡萄糖(g/L) 35 10
右旋糖酐(g/L) 0 10
胰島素(U/L) 0 20

1.2　離體肺的再灌注［4］　離體肺經保存后支氣管插管接呼吸機（潮氣量25 ml，頻率45 min-1，FiO2 21%）,同時用恒流泵（HL-3型，上海滬西儀器廠）將30℃自體血以20 ml/min泵入肺動脈，10 min后測定肺靜脈回血的血氣分析，30 min后測定氣道壓力，平均肺動脈壓，肺濕重（Wr），并將肺置入80℃烤箱烘干后稱重（Wd）。
1.3　動物分組及研究指標　18只實驗用兔，體重2.0±0.3 kg，隨機分為兩組（EC組及LPD組），分別用EC液及LPD液灌注并保存。每組9只（18個肺）再分為3小組（各含6個肺，左右各3）分別在保護液中保存2，4及8 h進行再灌注。根據檢測指標計算下列肺功能指標：
　　灌注后肺血管阻力(PVR)=平均肺動脈壓/肺血流(mmHg.ml-1.min-1)
　　肺通氣阻力(LR)=平均氣道壓力/潮氣量(cmH2O/ml)
　　肺含水量(LW)=(Wr-Wd)/Wr×100%
1.4　統計學處理　各組測得值以均數±標準差表示，多組均數比較以方差分析，它們之間兩兩比較用q檢驗分析，以P<0.05為差別顯著性與否標準。

2　結　果

2.1　肺通氣阻力(表2)　EC組隨保存時間的延長，LR逐漸增加，8 h后明顯增高（與保存2 h比較P<0.01,與保存4 h比較P<0.05），但保存2 h與4 h比較統計學上無差異。而在LPD組，保存各時間LR無明顯變化，但保存8 h后LPD組LR明顯低于EC組（P<0.05）。
2.2　肺血管阻力　兩組中保存8 h內均無明顯增高（P>0.05）。雖然在各時間上LPD，PVR均小于EC組，但統計學上無差異。
2.3　肺含水量及肺靜脈血氣（PaO2）　兩組在保存各時間內無明顯變化（P>0.05）。

表2　兩種保護液肺灌注后效果

保存2 h 保存4 h 保存8 h
LR(cmH2O/ml)
　EC組 0.24 ± 0.03** 0.32 ± 0.09* 0.42 ± 0.05
　LPD組 0.23 ± 0.03 0.33 ± 0.12 0.30 ± 0.05△
PVR(mmHg.ml-1.min-1)
　EC組 2.77 ± 0.74 2.60 ± 0.63 2.70 ± 0.29
　LPD組 2.55 ± 0.43 2.48 ± 0.63 2.50 ± 0.61
LW(%)
　EC組 85.7 &#

177; 1.85 87.0 ± 3.60 87.1 ± 1.71
　LPD組 88.7 ± 2.82 86.2 ± 4.84 87.0 ± 3.15
PaO2(mmHg)
　EC組 146 ± 30 165 ± 50 150 ± 43
　LPD組 163 ± 38 178 ± 46 185 ± 52

　　LR：肺通氣阻力； PVR：灌注后肺血管阻力； LW：肺含水量； PaO2：肺泡氧分壓. EC組：保護液為Euro-Collins液; LPD組：保護液為低鉀液. 與保存8 h比較，*:P<0.05; **:P<0.01; 與EC組比較，△：P<0.05.
3　討　論

　　離體肺保護方法主要集中于通氣成分、低溫保護、肺灌洗方法及灌洗液成分的研究［1,3］，但目前尚未發現一種能使人體肺安全保存超過4～6 h的方法［2］。肺保護的研究對肺移植及心肺聯合移植有著及其重要的意義。盡管檢驗肺保護效果的指標很多，如肺組織學檢查、生化及代謝改變、再灌注后肺功能測定等，但尚無一種標準方法來評價肺保護效果。本實驗是以離體肺再灌注后肺功能為指標來評價肺保護效果。
　　目前采用的肺灌洗液及保護液可分為二類：(1)細胞內液型（IFS）含高濃度鉀離子及低濃度鈉離子。如Euro-Collins液、University of Wisconsin(UW)液等。(2)細胞外液型(EFS)含高鈉低鉀離子溶液，與細胞外液成分近似，如LPD液、Ringer液、Fujimura液、Rheomacrodex液等。由于應用IFS保存腎臟48 h取得成功，許多學者也將其用于肺保護方面，并有成功的報道。Starkey及Reichart分別用Euro-Collins液保存肺臟5～6 h獲得滿意效果。近年來許多研究發現IFS可引起嚴重的肺血管收縮，使離體肺灌洗不良，加重再灌注損傷，認為應用EFS可使肺保存時間延長［5］。
　　Yamazaki［2］發現應用IFS進行肺灌洗時，肺血管阻力明顯增加，而LPD則無此現象，認為其機理是細胞外高濃度K+使血管平滑肌細胞膜去極化而引起血管收縮。Sasaki等［6］1995年的實驗研究也得出相同結論。而Belzer等則認為IFS在肺保存方面優于EFS，理由是細胞內外離子濃度相同，不存在離子交換，從而避免了細胞膜上ATP的消耗，同時也避免了由于鈉內流而致的細胞內水腫。
　　本實驗結果表明,EC組保存8 h后再灌注時LR明顯增高，而LPD組則無明顯變化。在保存4 h以內兩組間LR無明顯差別，而保存8 h后LPD組明顯低于EC組，說明隨著保存時間的延長，LPD對離體肺的作用優于EC組。其機理除了與EC液灌洗時致肺血管收縮而使肺灌洗不良，肺內白細胞血小板等聚集而加重肺損傷外，尚與EC液在肺保存方面的缺陷有關：由于細胞膜內外電位差為零，細胞膜完全去極化，大量鈣離子通過電壓依賴型鈣通道在細胞內聚集，同時再灌注時由于細胞內鈣超載而加重肺損傷［6,7］。此外LPD中所含的低分子右旋糖酐可預防細胞水腫及紅細胞聚集，改善微循環，在促進肺再灌注后功能的恢復也有一定的作用。
　　本實驗中兩組肺再灌注后肺水量無明顯差異，LPD組PVR雖均低于EC組，但統計學上無差別，可能與再灌注時間太短有關，也可能與再灌注時肺泡上皮細胞損害較血管內皮細胞敏感有關。Spaggiari等應用細胞培養方法發現EC液保存時對肺泡Ⅱ型上皮細胞的損害較EFS液嚴重。本實驗中LR的升高也反映了肺泡上皮的損害。筆者認為：(1)應用LPD液對離體肺灌洗及保存的效果優于EC液；（2）肺通氣阻力的改變可能較肺血管阻力對損傷的反應更為敏感。一種滿意的肺保護液應能使肺整體功能及肺組織細胞形態學上保持完整，因此LPD液在細胞水平上的進一步機制及優點尚待研究。

參考文獻

1　Keshavjee SH,Yamasaki F,Cardoso PF,et al. A method for safe twelve-hour pulmonary preservation. J Thorac Cardiovasc Surg, 1989;98:529
2　Yamazaki F,Yokomise H, Keshavjee H,et al. The superiority of an extracellular fluid solution over Euro-Collins' solution for pulmonary preservation. Transplantation, 1990;49:690
3　Puskas JD,Cardoso PFG,Mayer E,et al. Equivalent eighteen-hour lung preservation with low-potassium dextran or Euro-Collins solution after prostaglandin E1 infusion. Thorac Cardiovasc Surg, 1992;104:83
4　Kawahara K, Ikari H, Hisano H,et al. Twenty-Four-hour canine lung preservation using UW solution. Transplantation, 1991;51:584
5　Kimblad PO,Sjoberg T,Massa G,et al. High potassium contents in organ preservation solutions cause strong pulmonary vasocontraction. Ann Thorac Surg, 1991;52:523
6　Sasaki S,McCully J, Alessandrini F,et al. Impact of initial flush potassium concentration on the adequacy of lung preservation. J Thorac Cardiovasc Surg, 1995;109:1090
7　Morgan K.

Role of calcium ion maintance of vascular smooth muscle tone. Am J Cardiol, 1987; 59: 24A

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