一氧化氮对先天性心脏病患者 肺泡表面活性物质的影响

【摘要】  目的 研究先天性心脏病患者尤其是合并肺动脉高压患者手术后经吸入一氧化氮后，支气管肺泡灌洗液中肺泡表面活性物质（PS）的浓度、成分的变化，及随吸入时间的延长而发生的改变。方法 将34例先天性心脏病伴肺动脉高压并实施体外循环手术的患儿,随机分为INO组(外源性NO吸入组) 和对照组，每组17例。分别于术前和术后30 min、2 h、6 h检测支气管肺泡灌洗液中总磷脂、饱和卵磷脂、总蛋白的含量，并氧合指数。结果 体外循环术后两组PS水平显著降低，氧合指数升高。术后2 h、6 h后INO组PS水平显著低于对照组(P<0.01)，其余时点两组无显著差异，两组间氧合指数无显著性差异(P>0.05)。结论 体外循环可明显降低PS水平，应用外源性NO进一步降低PS水平，但对呼吸功能无明显影响。

【关键词】  一氧化氮 体外循环 表面活性物质 支气管肺泡灌洗液 肺动脉高压

    Abstract: OBJECTIVE   To investigate the effect of inhaling nitric oxide(NO) on pulmonary surfactant(PS)  including the change of concentration and composition with the time in the patients with congenital heart disease complicating pulmonary hypertension. METHODS  34 children with congenital heart disease associated with pulmonary hypertension undergoing heart surgery with extracorporeal circulation(ECC) were randomly divided into two groups: inhaled NO group and control group. The bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was obtained for analyzing content of total phospholipids (TPL), saturate phosphatidy choline (SPC),total protein (TP) and the oxygenation index (QI) before and after surgery at 30 min,2 h and 6 h. RESULTS  The PS activity was decreased and the QI was increased significantly after ECC in both the control group and inhaled NO group. The PS activity in the inhaled NO group was markedly decreased compared with the control group after ECC at 2 h and 6 h (P<0.01) and there were no difference after ECC at 30 min (P>0.05).There were no significant differences in the oxygenation index between the two groups(P>0.05).CONCLUSION  ECC reduces pulmonary surfactant activity signifficantly. The pulmonary surfactant was lower after exogenous inhaled NO. There were no significant effects on respiratory function after ECC.

    Key words：  Nitric oxide;Extracorporeal circulation;Pulmonary surfactant;Bronchoalveolar lavage fluid;Pulmonary hypertension

    吸入一氧化氮（inhaled nitric oxide，INO）具有降低肺动脉压，减少肺内分流和改善氧合的作用。INO在体外循环(extracorporeal circulation，ECC) 后对肺顺应性和肺泡表面活性物质（PS）有何影响尚需进一步研究。本文对先天性心脏病合并肺动脉高压患者手术经INO后观察支气管肺泡灌洗液中PS的浓度、成分的变化，及随吸入时间的延长而发生的改变，并且探讨其对呼吸功能的影响。

    1  资料与方法

    1.1  一般临床资料  选择2004年5月至2006年12月先天性心脏病合并肺动脉高压患者共34例，男19例，女15例；年龄6个月～17岁；体重4.5～39（13.4）kg；其中室间隔缺损20例，房间隔缺损7例，动脉导管未闭2例，复合畸形5例。术前经心脏超声、心导管检查和临床体征明确有中、重度肺动脉高压，平均肺动脉压力59 mmHg。随机分成两组，每组17例，其他条件相对固定，一组采用机械通气同时吸入NO治疗（INO组），另一组机械通气同时静脉应用硝普钠治疗（对照组）。

    1.2  麻醉和ECC  麻醉诱导后气管置管、机械通气静脉复合麻醉及间断吸入恩/异氟烷麻醉维持。均采用胸骨正中切口，肝素化后，建立ECC，使用Stocket SⅢ人工心肺机及膜肺氧合，中度血液稀释（Hct 0.20～0.30）。转流中维持ACT 480 s以上，停机后以鱼精蛋白1∶1中和肝素。术中监测动脉压，中心静脉压（CVP），鼻咽、肛温，血气，电解质，灌注泵压等。

    1.3  通气方式和INO吸入  采用间歇正压通气,呼气末正压（PEEP）5 cmH2O，VT 8 ml/kg，调节呼吸频率使呼气末二氧化碳分压维持于40～50 mmHg。手术后INO组吸入NO，吸入浓度为10～15 ppm（1ppm=10-6mmol/L），平均吸入时间8 h，在吸入治疗中监测NO2浓度，未达到机器报警值；在8 h后停用NO治疗时，采用逐渐减少用量，过渡到呼吸机辅助。对照组采用静脉泵滴入硝普钠治疗，硝普钠的泵入浓度为3～6 μg/（kg·min），平均用药时间36 h。

    1.4  采集标本  两组分别于手术前气管插管后、手术后机械通气30 min、2 h、6 h时，经气管插管获取气道吸出物。用无菌细硅胶管，一端接负压吸引器，中间接无菌瓶，另一端插入患者气道，插至气管分叉以下，使气道吸出物收集在无菌瓶内。量约2～ 3 ml，离心取上清液，置-80℃保存待测定PS水平。于各时点同步作血气分析。

    1.5  实验监测  血气和电解质由Nova Stat Profile血气检测仪监测。呼吸数据由Servo ventilator300A呼吸机监测系统搜集。呼吸机测定吸入氧浓度(FiO2)、平均气道压(MP, cmH2O) ，血气分析仪测定氧分压(PaO2) ，用公式：氧合指数(OI)=FiO2×MP×100/ PaO2，计算出氧合指数。

    1.6  肺泡灌洗液生化指标测定  分别以氨萘磺酸法(Bartlett法)、四氧化饿反应后中性铝粉柱层析法(Mason法)和改良Folin酚试剂法(Lowry法)测定总磷脂(TPL)、饱和卵磷脂(SatPC)以及总蛋白(TP)浓度，为修正因肺泡灌洗液对PS稀释程度的不同所致偏差，取SatPC/ TPL和SatPC/ TP比值作为判断PS活性水平的指标。

    1.7  统计分析  应用SPSS 11.5软件进行数据分析，所有数据表示为(±s)，组内采用单因素方差分析，组间采用ｔ检验。P<0.05为差异有显著性。

    2  结  果

    两组患者术中经过平稳，顺利脱机，无1例再次开胸或严重并发症，无死亡病例。ECC后两组3个时点肺支气管肺泡灌洗液(BALF)SatPS/ TPL和SatPS/ TP较术前均显著性降低(P<0.05)，ECC后6 h时变化更显著(P<0.01)。ECC后2 h、6 h INO组较对照组SatPS/ TPL和SatPS/ TP均降低，差异显著(P<0.01)。两组间OI比较无显著性差异。 测定结果见表1。

    3  讨  论

    PS是维持肺功能稳定的重要因素之一，其主要功能是维持肺泡稳定、调节肺顺应性，防止肺泡毛细血管内液体渗出至肺泡内，其合成减少和功能障碍都会导致肺泡萎陷(肺不张)和肺顺应性下降［1］。PS是一种由脂质、蛋白质和糖类组成的混合物。脂 质中的主要活性成分是饱和卵磷脂。表面活性物质相关蛋白(Surfactant- associated Protein, SP)目前发现有4种，包括亲水的糖蛋白SPA和SPD，疏水的糖蛋白SPB和SPC。这些蛋白具有调节PS合成，分泌及局部免疫防御作用［2］。PS由肺泡II型细胞合成，分泌入肺泡腔内，与SP结合成单分子薄层覆盖于肺泡表面。近年来对PS的基础功能研究取得了许多新进展，证实其不仅能降低肺泡表面张力，促进液体吸收，防止肺水肿，稳定肺泡和小气道的形态结构，还有稳定外周小气道，维持其开放状态，增强纤毛活性，促进分泌物排出，参与局部抗感染防御机制，调节局部免疫及炎性反应等重要生理功能［3］。表1   INO对先天性心脏病患者PS的影响  注：*与术前比，P＜0.05；**与术前比，P＜0.01；#组间比，P＜0.01

    在本研究中，ECC手术后支气管肺泡灌洗液(BALF)SatPS/ TPL和SatPS/ TP较术前均显著性降低，证实肺泡表面活性物质减少，加重了肺损伤，与国内学者研究相一致［4］。ECC可能通过下列途径导致内源性PS的异常变化：①直接损伤肺泡II型上皮细胞，致使PS的合成和分泌减少。②损伤肺泡-毛细血管膜，使肺泡上皮和毛细血管内皮通透性增高，血浆蛋白、细胞膜脂类、游离血红蛋白均可渗透到肺泡内，作为PS的抑制物而降低其活性。③肺泡-毛细血管膜通透性增高，肺泡腔内液体增多，使PS过度稀释，消耗增加，不能正常地吸附和分布在肺泡液-气交界面形成单分子层膜。另外，由于手术中低血流灌注和随后缺血再灌注损伤，肺血管内皮细胞及支气管上皮细胞受到损害，产生炎性反应，引起肺功能损害，其中一个重要方面就是对PS的影响。PS失活或不足，一方面导致肺泡表面张力增加，使得肺间质静水压降低，另一方面因PS对肺泡-毛细血管屏障通透性的限制作用减弱，进一步促进肺水肿的形成，如此便形成恶性循环，加重肺功能损害。

    NO是一种重要的调节生命活动的物质，它是由L- Arg通过NOS催化生成。是一种选择性的肺血管扩张药物。在围手术期间吸入NO，对于改善氧合状况，保证足够通气具有重要意义。NO进入肺内之后，迅速弥散至血管平滑肌，产生选择性的舒张肺血管的作用，可有效地改善通气与血流比，减少肺内分流，降低肺动脉压。但NO及其代谢产物也会给机体带来不良影响。本研究发现，吸入NO组手术后2 h、6 h较对照组SatPS/ TPL和SatPS/ TP均降低，差异性有统计学意义。有研究发现，吸入NO潜在毒性作用是NO有一未配对，易与O2-发生反应，形成ONOO-和OONOH-，二者均是很强的氧化剂，通过脂质过氧化可破坏磷脂和肺泡上皮细胞。ONOO-与SP- A蛋白上的巯基结合，可改变其空间构相，使其发生断裂和聚合，降低磷脂的聚集能力。其他PS结合蛋白SP-B、SP-C在降低表面张力中的协同作用也受到抑制，使得肺泡表面张力升高。体外研究表明NO代谢产物，过氧化亚硝酸盐通过对SP- A和SP-B的脂质过氧化作用和酪氨酸的硝化作用，减少了PS的活性［5-6］。对离体肺泡Ⅱ型细胞的研究显示，NO 可以减少肺表面活性物质结合蛋白的基因表达［7］。在实际临床应用过程中，应重视吸入NO对PS的影响，尽可能应用最低有效吸入浓度，同时严密监测高铁血红蛋白、亚硝酸根水平，注意NO累积浓度，并实时监测有创血压、肺动脉压等相关指标，采取适当措施以减少对机体产生的不利影响。

【】
  ［1］ Daniels CB, Orgeig S. Pulmonary surfactant: the key to the evolution of air breathing ［J］. News Physiol Sci, 2003, 18: 151-157.

［2］ Haagsman HP, Diemel RV. Surfactant-associated proteins: functions and structural variation ［J］. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol,2001, 129(1): 91-108.

［3］ Huang YC, Sane AC, Simonson SG,et al. Artificial surfactant attenuates hyperoxic lung injury in primates. I. Physiology and biochemistry ［J］. J Appl Physiol, 1995, 78(5): 1816-1822.

［4］ 郑晓方，徐峥嵘，徐长庆.体外循环手术对小儿肺表面活性物质的影响及其与肺功能的关系 ［J］.哈尔滨医科大学学报，2003，37（6）：510-512.

［5］ Haddad IY, Ischiropoulos H, Holm BA,et al. Mechanisms of peroxynitrite-induced injury to pulmonary surfactant ［J］. Am J Physiol, 1993, 265(6 Pt 1):L555-564.

［6］ Hallman M, Bry K, Lappalainen U. A mechanism of nitric oxide induced surfactant dysfunction ［J］. J Appl Physiol,1996, 80(6):2035-2043.

［7］ Lee JW, Gonzalez RF, Chapin CJ, et al. Nitric oxide decreases surfactant protein gene expression in primary cultures of type II pneumocytes ［J］. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2005, 288(5): 950-957.