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类固醇激素在体外循环中的临床应用

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中华临床医药2002年第3卷第6期 Journal of Chinese Clinical Medicine,2002,Vo1.3,No.6 ・45・ ●综述● 类固醇激素在体外循环中的临床应用 武汉大学人民医院心胸外科430071 高华综述 毛志福审校 [文章编号: 1562—9023(2002)一06—0045—04 伴随体外循环[Cardiopulmonary Bypass CPB]的发展, 人们一直在探讨药物在CPB中的应用,类固醇激素在CPB中 的应用已达30多年,通过类固醇激素在CPB中的应用,取 得了较显著的临床效果¨ ,明显改善 病人的预后。但关于 类周醇激素在CPB中的作用并不完全清楚,且作用机制知之 甚少,因此,类固醇激不比在CPB中的应用,也直存在着 争议 。 而,多年来,类固醇激素在CPB中的应用也就成 为临床工作者的研究课题。现就目前关于类固醇激泰在CPB 中的临床研究状况及发展,综述如下。 类固醇激素是一类甾体皮质醇激素,在体内肾} 腺柬状 带、网状带可少量分泌,它具有抗炎、抗休克、抗过敏、免 疫抑制等许多独特功能。因此在临床各科广泛应用。伴随CPB 技术的引进,类固醇激素在CPB、心脏直视手术也开始应用, 并且取得了较好的临床效果。但早期关于类固醇激素在CPB 中应用的研究,主要集中在药物对血液动力学的影响卜,单 的大剂量类固醇给药作为种预防CPB术后低心输出量综 合症的治疗方法 ,且对类固醇激素在CPB中的作用效果的 研究,主要通过对临床卜客观指标的观察比较分析,显示了 一些有益于CPB术后病人恢复的结果:①可 显著减轻CPB 术后病人中的血管收缩,改善灌注流量。②可以减少CPB后 病人机械辅助通气的时间。③可以减少CPB术后病人液体的 补充量。④可以减少CPB术后病人在ICU病房的留住时间和 住院时问。⑤可以提高CPB术后病人的心脏指数和平均动脉 雎。⑥可以明显降低CPB术后病人并发症的发生率(包括呼 衰、肾衰、心功能不全等)。但足这些早期关于类固醇激素 在CPB中的应用研究,都没有实验和临床检验的客观数据予 证明,因此,促使了临床【 怍者进一 步关于类周醇激素在 CPB中应用的作用机制的研究。 近年来,由于对cPB术后全身性炎症反应综合症 (Systemic Inflammatory Response Syndrome.SIRS)认 识的不断深入.基本上弄清了SIRS的作用机制,而促炎细 胞因子和抗炎细胞因子在细胞因子网络中的平衡状杏t直接 决定着SIRS的程度和CPB术后病人并发症的发展及临床预 后,因此,类固醇激素在CPB应用的研究就集中在SIRS产 生的机制上= ,即补体的激活 中性粒细胞激活及粘附分子 的表达,炎性细胞因子TNF—a,IL一6,IL-8和抗炎细胞因子 IL/IO的产生和释放。通过大量的动物实验和临床研究,基 本上弄清了类同醇激素在CPB、心脏直视手术中,在分子水 平上的作用机制。 1 抑制补体激活及组织纤维蛋白溶解酶原激活物(t—PA) 的活性 补体系统由20种血浆蛋白组成,形成人体的防卫机制。 在CPB中扑体通过经典途径和选择途径激活,从而产生一个 联级放大的反应。血液在CPB管道的暴露激活选择途径,形 成C3a、C5a,用鱼精蛋白对抗肝素激活经典途径形成C4a, 进一步升高C3a的水平 。。补体成份的激活被认为是中性粒 细胞激活和聚集的主要激活物, 有助于炎牲细胞 子的释 放,晟终导致内皮细胞和实质细胞的损害。扑体激活的程度 取决于外科损伤和CPB持续时问。类固醇激素可 抑SUrF体 的激活,Engelman等 ‘在1g例常温(37"C)CABG病人的研 究中,在CPB前静脉给予甲基强的松龙1g,在手术后第一个 24小时每隔6小时重复静脉给予4mg地塞米松,发现给予类 固醇激素的病人扑体C3a的血浆水平在CPB后T1,术后第一 个24小时T2,第48小时T3,第72小时lr4,均低于对照组, 分别是:TI lO00ng/ml/l150ng/ml,T2 240ng/Ⅲl/380ng/皿l, T3 2100ng/ml/420ng/ml,T4 215ng/ml/61Ong/ml,P<O.05。 扑体CSa的血浆水平在上述四个时间点分别是:T1 7.89ng/mI/7,80ng/ml,T2 7.8ng/ml/1lng/ml,T3 8.Ong/m]/lOng/ml,T4 8 lng/a]/9.Ong/ml,其P<O.05。 结果显示类固醇激素可以明显抑制补体的激活。 Ha ̄merschmid 和Cavmrocchf 等在过去的研究中,也曾报 道,类固醇激素可 减少补体的激活。但.Jansen等 的临 床研究与上述相矛盾,并没有观察到类周醇激素可 抑制补 体的激活。又在检测组织纤维蛋白溶解酶原激活物(Tissue P]asmfnogen activator.t-PA>的活性时,发现类周醇激 素可以有效地减少t—P^的活性。t—P^可能从停滞循环的血 管内皮细胞产生和释放,前列腺素E (PGE )和激活的多形 核中性细胞(PⅪN)的血小扳活因子可 增加其话性。t—P^ 运送纤维蛋白酶原在有纤维存在的地方进^血浆系统,产生 纤维蛋白的降解产物,这些纤维蛋白降解产物引起PMN和血 小扳的聚集,损害血管内皮细胞屏障,在最终阶段,导致组 织损害,诱发呼吸道窘迫。Jansen等…研究CPB中t—P^的 活性时,用地寒米松进行对比研究,发现地塞米松组和对照 组在主动脉阻断开放前t—P^的活性没有区别,在主动脉阻 断开放后,对照组卜PA的活性明显增加,而地塞米松组t—P^ 活性显著下降,P<O.01。地塞米松组与对照组在不同时问点 t—PA的活性分别是:开放前5分钟3.25uI/ml/2.28ui/m], 开放后5分钟3.18 uI/mt/6.30ul/ml,开放后30分钟2.5 uI/a]/5.30u[/ml,手术结束时1.25ul/ml/2.60uI/ml。地 塞米松降低t—PA的活性可能是地塞米松直接对内皮细胞的 维普资讯 http://www.cqvip.com

‘46‘ 中华临床医药2002年第3卷第6期 Journal of Chinese Clinical Medicine,2002,Vo1.3,No.6 保护作用和减少白细胞酶系统的释放。 2 抑制中性粒细胞激活和粘附分于的表达 CPB中,许多介质可以激括中性粒细胞,这些介质包括 补体C3a,CSa,血小板激活因子(Platelet activating factor PAF)和白三烯B4(Leukotrien B4 LTB4)。中性粒 细胞粘附到内皮细胞的粘附反应主要由特殊的存在于PgN表 面的粘附分子的表达所介导,在组织损伤中, 个晕要的早 期步骤,是在局部释放有害产物 导致组织损伤具有决定性 步就是细胞因子介导的中性粒细胞和血小板的激活,特别 是激活的中性粒细胞和单核细胞重新循环进入组织,引起纽 织水肿 日前研究较多的影响中性粒细胞激活州子是LTB4 及粘附分子CD1 lb/CD18。LTB4主要由激活的白细胞释放, 促使白细胞粘附到血管壁,诱使血浆通过血管内皮细胞屏障 漏出 地塞米松对激活的白细胞的抑制作用,表现在以抑制 PMN的聚集和下调PLiN的受体。通过对磷酸磷脂酶A2活性的 抑制,直接抑制白细胞花生四烯系统。Jansen等…在临床研 究中发现在CPB开始LTB4浓度在地塞米松组显著卜降, P<O.05,在主动脉阻斯期间,地塞米松和对照组,两组LTB4 达到相同的浓度,但在主动脉阻断开放后,对照组LTB4的 浓度显著增加,P<O.0l,而地塞米松组LTB4浓度比对照组 显著下降,P<O.01,在CPB结束时,地塞米松组LTB4浓度 再次显著下降,P<O.05 粘附分子是指由多种细胞产生,舟 导细胞与细胞问或细胞与基质问相互接触和结合的一类分 子。在动物CPB实验… 和临床研究 均发现CPB心脏手术 中粘附分子CI)I lb/CDI8有较高的血浆水平。C01 lb/CU18 是粘附分子整合素家旗中的一员,在中性粒细胞与内皮细胞 的紧密粘附过程中起关键作用。其最主要的配体是细胞问粘 附分子一1(ICMd 1),ICMd一1的表达可因干扰素(INF),IL一1, 内毒素等炎症介质的刺激而上调,即使内皮细胞在静止状态 下也能表达较高水平的[CMd-I,但经细胞因子刺激后, ICMd一1的上调表达对中性粒细胞与内皮细胞的粘附起重要 作用。而类固醇激素在CPB中可以有效抑制整合素。 (CDI 16)的白细胞表达” ,但其作用机制是否是对整合素的特别 作用或是否是对中性粒细胞激话的非特别抑制仍然不清楚。 近来,在离体的动物实验“ 研究中发现类固醇激素,通过类 固醇受体介导对中性粒细胞L一选择素和整合素目2(CDI8), 摘加有特别作用。由于对粘附分子的研究相对较少,CPB中 关于炎症反应粘附分子表达的许多具体复杂的机制,还不清 楚,有待于进一步探讨研究 3 抑镧促炎细胞园于释放,提高抗炎细胞园子水平 细胞因子是由多种类型细胞产生的,具有多种生物免疫 活性的可溶性小分子多肽(蛋白)。CPB中,由于缺血——再 灌注,朴体激活,内毒素的释放,及血小板的激活,从而导 致细胞因子的表达和释放,调节紧随下一步的炎症反应,并 造晓 脏和其它组织器官的有害损伤,导致CPB术后SIRS。 其主要机制之 就是通过细胞因予参与、粘附分了舟导的j}ff 胞与细胞问的相互作用所引起的组织器官损害。类固醇激素 能明显抑制促炎j}ff胞因子的释放,提高抗炎细胞因子的水平。 Bronicki等 ’在,J,JL CPB中给予地塞米松,按lmg/kg体重 术前给药,在检测细胞园子水平时,结果发现地塞米松组比 对照组CPB后,1l『6血浆水平有8倍下降,TNF一。的血浆水 平有3倍下降,P<O 05。Yilmaz等“ 在20例OABG病人用 小剂量甲基强的松龙( )进行临床研究,并检测血清细胞 因子水平,发现IL一6在盱组比对照组显著降低,P<O.009, 从而证明了小剂量MP可以抑制CPB诱导的炎症反应。 Tabarde1等 在22倒男性CAB6病人,在CPB前给予类固 醇激素,并分别检测细胞因子血清水平,结果在没有类固醇 给予的对照组TNF一Ⅱ,IL一6,IL-8等水平,在不同时间点 显著增加,且P均<0.05 对照纽IL一10的水平在各时点虽 也增加(IL一10,17±12pg/m1),但类固醇给药组显著增加, 在主动脉阻断开放90分钟达到高峰(IL-10,删组271± 128pg/ml和肝组312±3130g/m1),通过以E比较分析, IL—l0在类固醇给药的CPB中,可达到lO倍的增加,但CPB 巾通过类固醇的药物剂量上调IL一10水平的机制,还不十分 清楚 CPB中,IL-10水平的提高,可以产生一些有益作用, 不仅是通过抑制其它一些促炎细胞因子释放,而且可以减轻 在CPB状况下免疫细胞的超敏刺激。通过抑制TN卜n,IL-6, IL-8的释放,类周醇激素可以预防由于促炎细胞因子引起的 温血心脏手术的周围血管扩张而导致的液动力学紊乱。 Jansen等 报道,类固醇给药可以有效地减少再灌注后TNF— d的产物。Englman等” 提示类固醇给药可以显著抑制IL_l 目和IL_8。leans等 在心肺移植(HLTx)和心脏移植(HTx) 的病人进彳亍娄固醇给药的比较研究,在CPB前给予类固醇药 物,可以显著抑制TN n,I卜8的产物,而增加IL—l0的 释放,这些研究和其它的研究基本一致。另有报道 类固醇 激素可以反向调节IL一6的产物,而IL一6被认为可以反映CPB 术后炎症反应损害的程度。 4 类固醇激素的免疫调节作用 关于类固醇的免疫调节作用,在许多研究中都有报道。 在WanS等 的研究中,通过对细胞因子的检测发现,应用 类固醇激素的病人I卜l0水平特别高,且对HLTx和HTX移 植物的存活产生有利的影响,并更有利于同种移植物的存话, 诱导免疫耐受。近来的研究认为IL l0只在炎症浸润地起 着一个免疫调节功能,并不是在排斥过程中的起免疫抑制 作用。另有人在离体研究实验中 ,发现类固醇可以提高 IL一4的产物,而IL一4也是另一个重要的抗炎细胞因子。在 HITx和HTX中,通过I卜4也是另一个重要的抗炎细胞因子。 在HITx和HTX中,通过IL一4的输注可以明显延长移植物的 存活时间。 5 不同类型的类固醇在CPB中的应用 维普资讯 http://www.cqvip.com

中华临床医药2002年第3卷第6捌 Journal of Chinese Clinical Medicine,2002.Vo1.3,No.6 ・47・ 为了更进一步研究不同类型的类周醇激素在CPB中的 应用及作用效果,Jansen等 在48例CABG病人中,用地 塞米松(Dexamethasone DM)、甲基强的松龙 (Methylprednisol0ne )、拔尼松龙(prednisolone P) 等作对比研究,发现单一剂量的类固醇激素对朴体激活没有 影响,但可以有效抑制白细胞激活和纤维蛋白溶解作用,但 各种药物作用的侧重点不同 地寒米松对炎症反戍有强烈的 抑制作用,且作用特续时间较长 甲基强的松龙和泼尼松l芷 两者的忤用时间都较短,但大剂量的甲基强的松龙和小剂量 的地塞米松的作用相同,小剂量的拔 松对炎症反麻抑制作 用较小,其对炎性介质的抑制程度,同种剂量的比较 Dg>MP>P 在类固醇给药时机的探讨-}-,Lodje等”进行了大 量的实验研究,在动物CPB的手术实验i}J,十手术前8小时 给千MP和CPB开始给予MP进行比较,发现8小时前给药. 可以改善肺的顺应性,增加肺动脉血氧浓度、降低肺血管阻 力和减少细胞外液的集聚 Bulter等 。也进行了临床研究, 在CPB手术过程中使用类固醇激素,发现CPB术后IL-6水 平硅著增高,且术后病人有较多的发热。在类固醇给药剂量 方面的探讨中,Bone等 研究指出大剂量的肝由十rj_起免 疫抑制而增加感染并发症.不能提高脓毒败血症患者的生存 车。Yilmaz等“‘报道小剂量的肝可以抑制CPB的炎症反应, 并改善了临床结果 阻上,从小剂量持续给药到大剂量一次 性给药,但总量不变进行了对比研究.指出了三种不同类型 类固醇激素在CPB中临床应用的使用区剐.认为从给药时间 ,在CPB前卜4小时是最佳时机,小剂量的地塞米松和大 剂量的甲基强的梧龙用药,具有相同的效果,小剂量的泼尼 松在CPB过程中需要蕈复给药,并且・直推荐 ,在 CPB前,卜4小时按lmg/kg体重,地塞米松常规使用,这样 可以达到理想的最佳效果。 总之,类固醇激素在CPB }]的应用,通过大量的临床研 究_已成为常规,但由此而引发了免疫抑制、增加感染、较高 血糖水平、伤口延迟愈合、应激性溃疡等问题 因此探寻一 种更合理的剂量,使其发挥其最佳效果.副作用减少到 低 限度,有待于进一步研究,对于类固醇激素的其它作用有待 于在分子水平上进一步探讨、阐明。几种不同类型的类固醇 激素在CPB中的联合应用,阻及类固醇激素和其它药物(抑 肚酶等)联合使用.扬长避短,在什么剂量组合下,对病人 恢复更有利,使其在分子水平上有效地操纵CPB术后的SIR 的过程.在没有危害宿主防卫机制的情况下,改善它的副作 用等许多临床问题.有特于我们进一步探讨研究。 参考文献 1 Jansen NJG.Van Oeverenw Broek Led.et a1. Inhibition by dexanethaSone of the reperfusion pheaomena in cardiopulmonary bypass.J Thorac cardiOVaSC 1991 102:515 25 2 Broninki R^, Banker CL, Baden lip, et al Dexanethasone reduce the inflammatory res ponse to cardiopulmonary by pass in nhi ldren.Ann Thorac surg 2000:69:1490—5 3 Tassani P. C0rtic0ster0ids during operations uSing cardiopuImonary bypass. J C1in Anesth 2000:12(3):242 7 4 Butler J,Rocker GM.Westaby S.Inflammatory response to cardio pulmonany bypass.Ann Thorace Surg l993:55:552 9 5 Wan S,Lecelc J L,Vincent J Z.et a1.Inflammatory response to cardio pulminary by pass:mechanisms Involved and possible therapeut ic strategies. Chest.1997:112:676—92 6 Engelman R M, ̄OUSOU JA,Flack III JE,et a1. Influence of steroids on complement and Cytokine generation after cardiopul 0nary bypass. Ann Thoral surg 1995:60:801 4 7 Ha ̄erschmidt DE.Stronnek DF.Bowers TK.et a1. Complement activation and neutropenia during cardlopuImonary bypass.J Thorac cardiovasc surg, 1991:81:370 7 8 Cavaronchi NC,pluth JR,Snhaff 1t3/,et a1. Complement activation during nardiopumonary bypass: comparison of bubble and menbrae oxygnators.J Thoran cardiOVaSC 1986:91:252—8 9 Jansen NJG,van Oeveren霄,Van Vliet M,et a1.The role of dlfferent types of c0rticosteroids on the in flammatory mediators in cardiopul 0nary bypass.J Cardio thoran Surg 1991 5:211 7 10 Dreyer冒J,Michael Llt,Mi1lman EE,et a1. Neutrophi1 activation and adhesion molenu1e expression in a canine mode1 of open heart Surgery with cardioplmonary bypass.Cardiovasa Res 1995:29:775—81 11 Dreyer町.Minhael LH,Vi 1iman EE,et a1. Neutrophil sequestrat ion and pulmonary dysfunction in a canine mode1 of open heart surgery with c8rdi0pul 0nary bypass: evidence for a CD15 dependent mechanis皿 Circalation 1995:92:2276 83 l2 Gu YJ.van Oeveren ,Boonstra PW.et a1. Leukocyte activation with increased expression of CR3receptors during cardiopu1 0nary bypass. Ann Theral Surg 1992.53:839 45 维普资讯 http://www.cqvip.com

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