血管內(nèi)皮細(xì)胞功能在高容量血液濾過防治多器官功能障礙綜合征中的變化及意義.pdf

1、多器官功能障礙綜合征(MODS)是創(chuàng)傷及感染后最嚴(yán)重的并發(fā)癥，其在高危人群中的發(fā)生率約6％～7％，臨床上平均死亡率高達(dá)70％。因此，研究有效防治MODS發(fā)生、發(fā)展的手段成為近年來創(chuàng)傷外科和危重病學(xué)領(lǐng)域的重大課題。目前普遍認(rèn)同的是MODS是在機(jī)體免疫狀態(tài)失衡的背景下產(chǎn)生，該背景是以全身的炎癥反應(yīng)為基礎(chǔ)的，這種炎癥反應(yīng)既可以表現(xiàn)為過度的全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)，也可以表現(xiàn)為全身炎癥反應(yīng)受抑制的狀態(tài)，稱為代償性抗炎反應(yīng)綜合征(CARS)

2、。所以，如何有效改善這種全身的炎癥狀態(tài)，重建機(jī)體的免疫平衡成為防治MODS最有希望的方向。上世紀(jì)80年代，人們曾經(jīng)試圖通過抑制某種或一些炎癥因子的活性，從而改變機(jī)體的炎癥水平，但是實驗室和臨床實驗的結(jié)果均讓人失望。因為炎癥反應(yīng)是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系，僅阻斷其中的一兩條通道不足以影響全身的炎癥狀態(tài)。尋找一種非特異性的、能夠普遍改變血液循環(huán)中炎癥介質(zhì)濃度的治療方法成為人們新的追求目標(biāo)。血液濾過便因此進(jìn)入學(xué)者們的視野。 自1977年Kr

3、amer等首次提出連續(xù)性動靜脈血液濾過并應(yīng)用于臨床治療重癥急性腎功能衰竭以來，20多年中，對連續(xù)性腎臟替代治療(CRRT)概念的理解發(fā)生了深刻的變化，歷經(jīng)了連續(xù)性腎臟替代治療(CRRT)、連續(xù)性血液凈化治療(CBP)高容量血液濾過(HVHF)等概念的發(fā)展。目前大多數(shù)作者認(rèn)為該技術(shù)主要通過反復(fù)的超濾和吸附作用來清除MODS患者循環(huán)內(nèi)的高濃度可溶性促炎和抑炎因子(如TNFα，IL-1β，IL-4、IL-10等)，從而削弱血循環(huán)中促炎介質(zhì)和抗

4、炎介質(zhì)兩種物質(zhì)的峰值濃度，降低過度的炎癥反應(yīng)或免疫抑制狀態(tài)，重新建立機(jī)體的免疫平衡。 血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)裱襯于整個心血管系統(tǒng)表面，為單層扁平鱗狀細(xì)胞，現(xiàn)已證明血管內(nèi)皮是機(jī)體內(nèi)最大的器官，能夠合成并分泌多種活性因子，對血液和血管活動的穩(wěn)態(tài)平衡有重要調(diào)節(jié)作用。其功能包括：物理和滲透性屏障功能，承擔(dān)物質(zhì)交換和主動運(yùn)轉(zhuǎn)功能；合成抗凝、致栓物質(zhì)，維持血液動態(tài)平衡；合成調(diào)節(jié)血管張力的因子；表達(dá)細(xì)胞黏附分子和細(xì)胞因子調(diào)節(jié)血管免疫與炎癥反應(yīng)

5、，影響白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附與浸潤等等。血管內(nèi)皮細(xì)胞與免疫系統(tǒng)的功能異常同被視為SIRS、膿毒癥和MODS等重癥發(fā)生發(fā)展的病理基礎(chǔ)，且兩者功能改變密不可分。血管內(nèi)皮細(xì)胞可通過表達(dá)細(xì)胞黏附分子和內(nèi)皮素-1(ET-1)等黏附和活化免疫細(xì)胞，而免疫細(xì)胞分泌的許多炎癥介質(zhì)，如TNFα、IL-1β等需激活或損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞才能起作用。因此，通過影響內(nèi)皮細(xì)胞功能及其相關(guān)因素，已成為MODS治療的一個新途徑。目前HVHF防治MODS效果已經(jīng)確認(rèn)，在臨

6、床工作中也已有所開展，但是具體理論基礎(chǔ)和使用方法上尚存在爭議。尤其是通過構(gòu)建大動物模型，從血管內(nèi)皮細(xì)胞功能角度多時相動態(tài)了解HVHF如何發(fā)揮防治MODS的機(jī)制研究國內(nèi)外少有報道。 本研究通過復(fù)制豬MODS模型，予以HVHF干預(yù)，研究其對MODS的防治作用；同時觀察此過程中血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能變化。實驗分三部分：第一部分目的：利用“二次打擊”法構(gòu)建豬MODS模型。方法：實驗動物隨機(jī)分為失血性休克+復(fù)蘇再灌注+內(nèi)毒素組(M組，n=9)

7、；對照組(C組，n=9)，行假手術(shù)，不予以打擊。通過股動脈放血致平均動脈壓50±5mmHg，維持1.5-2h，然后回輸60％所失血液和兩倍平衡液復(fù)蘇，12h后由靜脈持續(xù)滴入內(nèi)毒素(1.5mg/kg)，24小時滴完。連續(xù)動態(tài)監(jiān)測心肺肝腎功能。七天后處死存活動物。觀察主要器官病理形態(tài)學(xué)變化。結(jié)果：M組外周血ALT、AST、Cr、BUN均明顯升高，動物死亡前顯著高于正常值，PaO2明顯下降；病理學(xué)改變主要以非特異炎癥改變?yōu)橹鳌組各器官的衰竭

8、率：肺77.8％，胃腸道66.7％，肝55.6％，腎33.3％，心22.2％，MODS發(fā)生率達(dá)88.9％，死亡率達(dá)77.8％，顯著高于對照組(P＜0.01)。結(jié)論：利用二次打擊方法，可以成功復(fù)制出動物MODS模型，且模型MODS發(fā)生率及死亡率高，重復(fù)性好，病理特征與臨床典型的雙相遲發(fā)MODS相似。 第二部分目的：研究HVHF對主要臟器功能及MODS發(fā)生率、死亡率的影響。方法：實驗動物被隨機(jī)分為2組：(1).模型組(M組)9頭，實

9、施失血性休克+內(nèi)毒素復(fù)合因素打擊，不實施干預(yù)措施；(2).治療組(HF組)9頭，實施失血性休克+內(nèi)毒素復(fù)合因素打擊+血液濾過。在內(nèi)毒素注射完畢后1h，立即給予高容量血液濾過(超濾量3000ml/hr)治療，持續(xù)時間為每天12h，共3天。連續(xù)動態(tài)監(jiān)測重要臟器功能變化，觀察主要器官病理形態(tài)學(xué)變化。結(jié)果：(1).早期HVHF干預(yù)，可以明顯改善動物模型的血流動力學(xué)狀態(tài)和肺、肝、腎等重要臟器功能。(2).HF組動物各器官功能障礙發(fā)生率分別肺33.

10、3％，胃腸道33.3％，肝33.3％，腎0％，心臟22.2％，其中兩組動物的肺、胃腸、腎的發(fā)生率均有顯著差異(P＜0.05)；HF組動物MODS發(fā)生率達(dá)為33.3％，M組為88.9％，兩組比較差異顯著(P＜0.01)；(3)HF組動物死亡率為22.2％，M組為77.8％，兩組比較差異顯著(P＜0.01)。結(jié)論：高容量血液濾過能有效控制炎癥反應(yīng)，從而明顯改善各主要臟器功能，降低MODS的發(fā)生率和死亡率。 第三部分目的：觀察血管內(nèi)皮

11、細(xì)胞在HVHF防治MODS中的變化及意義。方法：在不同時間點分別從M組和HF組動物外周血中分離血清，應(yīng)用ELISA法檢測血清中TNFa、IL-1β、IL-10等炎性細(xì)胞因子、TXB2、6-keto-PGF1α等血管活性因子以及sE-selectin、sICAM-1等可溶性細(xì)胞黏附分子的濃度變化。體外培養(yǎng)正常豬髂動脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(PIEC)，將M組和HF組不同時間點的血清經(jīng)處理后加入細(xì)胞培養(yǎng)液中，繼續(xù)培養(yǎng)24h，觀察血清對PIEC凋亡的影

12、響。分別應(yīng)用流式細(xì)胞儀檢測各組PIEC凋亡率，RT-PCR法檢測各組PIEC中caspase-3的mRNA表達(dá)量，Westernblot技術(shù)檢測各組PIEC中bcl-2的蛋白表達(dá)情況。結(jié)果：(1).HF組動物血清中TNFa、IL-1β、IL-10等炎性細(xì)胞因子濃度與M組相比在相同時間點均有顯著下降，而IL-10/TNFa較M組有明顯升高(P＜0.05)；(2).HF組血清中TXB2濃度在HVHF干預(yù)后較M組同一時間點有明顯下降，而6-k

13、eto-PGF1α有明顯升高(P＜0.01)；(3).HF組血清中sE-selectin、sICAM-1濃度分別在HF開始后24h及48h后較M組同一時間點有顯著下降(P＜0.01)、(P＜0.05)；(4).兩組血液濾過開始前血清與自身放血前血清比較，均使PIEC凋亡率、caspase-3mRNA表達(dá)量明顯增加，bcl-2表達(dá)量明顯減少(P＜0.01)；HF組濾過后24h、48h、72h及處死前血清與濾前血清比較，使PIEC凋亡率、c

14、aspase-3mRNA表達(dá)量明顯降低，bcl-2表達(dá)量明顯增加(P＜0.01)；與M組同一時間點比較，差異顯著(P＜0.05)。結(jié)論：HVHF能有效降低循環(huán)中的炎性細(xì)胞因子水平，使得抗炎和促炎兩方面趨于動態(tài)平衡。由于HVHF對炎癥水平的調(diào)整，可導(dǎo)致VEC分泌PGI2等血管舒張因子增加，從而改善血管張力，降低血栓形成可能，其次，HVHF能減少E-selectin等細(xì)胞黏附分子的合成，減輕炎癥反應(yīng)，再者，HVHF能抑制VEC的過度凋亡?？?/p>

15、體而言，HVHF能有效改善VEC的功能，防止MODS的發(fā)生、發(fā)展。 本實驗通過“二次打擊”方法成功構(gòu)建豬MODS模型，并施與HVHF干預(yù)，證實HVHF能夠有效機(jī)體改善血液動力學(xué)狀態(tài)和各個主要臟器功能，清除過度釋放的炎性因子，重新建立免疫平衡。同時，本實驗以血管內(nèi)皮細(xì)胞為研究靶點，從血管活性因子分泌及抗/促血功能、細(xì)胞黏附分子的表達(dá)以及VEC凋亡等幾個方面觀察到HVHF可以改善血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，減少M(fèi)ODS的發(fā)生。本實驗由VEC功