2. 中南大学湘雅三医院/卫生部移植医学工程技术研究中心 湖南 长沙 410013
2. The 3rd Xiangya Hospital of Central South University & Research Center of National Health Ministry on Transplantation Medicine Engineering and Technology, Changsha 410013, China
肝移植作为治疗终末期肝病的唯一有效手段,其应用于临床已逾半个世纪,但是肝移植术后早期各种并发症仍是影响肝移植术后患者及器官存活率的重要因素。经历无肝期到新肝期,肠道经历了淤血性缺血再灌注的过程。肠道瘀血性再灌注损伤可直接加重肠道黏膜屏障的损伤,导致肠道细菌移位,进入血液循环,全身炎症反应综合征(systemic inflammation response syndrome,SIRS)是肝移植围术期常见的并发症。肝移植围术期有多种原因可导致全身炎症反应。国内外众多研究者已经在此领域开始了相关研究,本文就受体移植术后早期全身炎症反应综合征作一探讨,为临床正确及时治疗提供指导。
1 SIRS的概念在SIRS被明确提出以前,人们对全身性的炎症感染认识最多的为败血症,并且对败血症的诊断标准进行了相关定义。但是败血症的临床表现非常复杂,并且往往缺乏菌血症的证据,所以,很难使其定义被广泛接受。1989年,败血症被定义为机体对感染的全身反应。至1991年8月,美国胸科学会(ACCP)和危重症医学会(SCCM)召开会议并明确了SIRS的概念,确定其为一种全身性的炎症反应,并制定诊断标准应具备以下两项或两项以上的体征或实验室发现:①体温 > 38 ℃或 < 36 ℃;②心率 > 90次/min;③呼吸频率 > 20次/min,或PaCO2 < 32 mmHg;④血白细胞计数 > 12×109/L,或未成熟中性粒细胞 > 10%。并且指出可引起SIRS的病因可分为两类,即感染性和非感染性。其中后者包括创伤、烧伤、缺血再灌注损伤、肝硬化、胰腺炎以及外科大手术等[1]。
由于以上诊断标准仍然缺乏特异性,对疾病进程和危险因素无法准确进行判断,也很难预测疾病的预后以及患者对治疗的反应性。因此,在2001年12月,30多位有关专家,代表欧美5个相关学会,聚会于美国华盛顿,对SIRS的诊断要点进行了重新修订,增加了C反应蛋白和前降钙素的炎症指标以及高排低阻的血液动力学指标[2]。
2 肝移植围术期导致SIRS的因素 2.1 细菌感染从肝移植受者角度来看,对于终末期肝病患者抵抗力低下,常并发细菌感染,如肺炎、胆道感染、大肠杆菌败血症和自发性腹膜炎等。其中,自发性腹膜炎的致病菌多为革兰氏阴性杆菌,其释放的内毒素脂多糖[3]具有激发SIRS的始动作用。此外,终末期肝病患者严重的肝细胞损害使肝内胆汁酸淤积,Kupffer细胞功能被抑制,使其清除内毒素的功能减弱,产生肠源性内毒素血症:严重肝病肝硬化时,侧支循环建立,使来自肠道的内毒素绕过肝脏,直接进入体循环,并且,长期大量腹水、低蛋白血症引起的肠道水肿、通透性增加,细菌毒素被吸收入血形成内毒素血症,随着肠黏膜屏障功能进一步被破坏,肠道中的细菌异位进入血液循环,引起菌血症。
2.2 肠源性内毒素血症肠黏膜是体内血管最丰富的部位。肠道是体内最大的驻菌器官,有大量的细菌繁殖和毒素产生。生理情况下,肠黏膜是一个高效的选择性屏障系统,需要充足的血液灌注以及维护其屏障功能。阎勇等人[4]机械性阻断兔肝十二指肠韧带造成入肝血流阻断建立肠黏膜屏障损害的研究中,模拟肝移植手术中胃肠道淤血,肝门血流阻断后静脉内毒素明显升高,细菌移位也随阻断时间延长而增多,肠黏膜损伤也随之加重。细菌感染时,内毒素是主要的致病因子,可以引起全身炎症反应综合征。同时,在肝内可激活Kupffer细胞。Kupffer细胞是存在于肝窦内的巨噬细胞,其主要功能是吞噬、清除来自肠道的细菌、病毒及异物;在T细胞增殖和抗原提呈方面也有重要作用;在一定条件下可以合成、释放多种生物活性物质和细胞因子,例如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-10等。IL-1可使有趋化作用的IL-8增加,使粒细胞、单核细胞等炎症细胞聚集[5]。而Kupffer细胞功能被抑制加剧了全身炎症反应综合征的强度。
2.3 缺血再灌注损伤在肝移植手术时,供肝在获取与保存过程中经历了冷、热缺血性损伤后植入患者体内,开放血管后造成再灌注性损伤。Gao等[6]认为,缺血再灌注是肝移植术中引起炎症反应最主要的原因。已有文献证实,低温保存的肝脏在再灌注期间有两个特征性改变:肝窦内皮细胞在数分钟内迅速死亡,基底膜裸露;Kupffer细胞被激活,通过NF-κb、AP-1调控释放大量炎性介质,包括氧自由基、血小板活化因子、细胞因子等,参与调节内皮细胞表面分子的表达,趋化白细胞、血小板等向裸露的血管内皮黏附,降低移植脏器血流量,甚至阻塞血管,导致微循环障碍加重,进一步损害器官功能[7]。此外,肝移植手术过程中,还会导致内毒素血症;TNF-α等炎症因子浓度增高,刺激肠上皮细胞分泌IL-8等促炎因子,一方面加重肠上皮损伤,一方面扩大炎症反应效应,导致全身炎症反应综合征。
2.4 长时间的机械通气肝移植术后患者在未完全苏醒、自主呼吸恢复前需使用机械通气。而谢丽娟等[8]在幼兔机械通气肺损伤的研究中发现运用中等潮气量和大潮气量均会导致幼兔的肺部损伤。众多研究[9, 10]证实机械因素造成肺损伤的共同途径也许是诱发了细胞和炎症介质介导的肺局部炎症反应,如炎症细胞激活,释放大量炎性介质包括TNF-α,IL-8等。尽早脱机能减少机械通气相关损伤以及肺部感染的发生率。
2.5 其他因素肝移植手术本身所带来的创伤,会导致全身炎症反应综合征的发生。肝移植手术方式的选择以及术者技巧的熟练程度都影响着手术时间的长短和创伤的大小。另有研究证明术中使用静脉转流可减轻患者血液中炎症因子的产生[11]。术中门静脉阻断,血流动力学剧烈波动,全身氧供下降,诱发炎症反应[12, 13]。此外,肝移植术中大量的血液制品的输注也可直接诱发炎症反应。
3 肝移植围术期SIRS的控制目前,对肝移植围术期炎症反应的临床研究主要集中在数种经典的炎症因子的表达水平上,包括TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、氧自由基等[14, 15]。移植术中选取不同时间点,检测血清中各种炎症因子水平,以反映各个手术时期炎症反应发生的情况[16]。通过对炎症因子浓度高低的研究,判断炎症反应的情况。张群华等[12]研究发现犬肝移植无肝期前后炎性介质浓度明显升高,提示无肝期炎症反应剧烈。杨哲等[17]研究发现肝移植术中由于缺血再灌注损伤及手术应激,机体产生明显的炎症及抗炎反应,以IL-6和IL-10的变化较为灵敏。并且,在植入肝血流开放前IL-6及IL-10水平显著上升,说明此时机体的炎症及抗炎反应已被充分激活。3种细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1)于再灌注后1 h达峰值,术后4 h明显下降,24 h降至略高于术前水平。Kim[15]等研究表明TNF-α、IL-1β的浓度变化波动较大,无肝期25 min和新肝植入后3 h时无显著变化;而植入后24 h时血清TNF-α、IL-1β、IL-8浓度显著增高。虽然诸多研究具体结果不尽相同[18, 19],但都说明在肝移植围术期炎症介质明显升高。
针对各种炎症因子表达浓度的研究引发了许多针对肝移植围术期如何降低其炎症因子浓度从而达到抑制炎症反应的研究。有研究在肝移植围术期运用17β-雌二醇可以减少TNF-α的表达;术中运用静脉-静脉转流术亦可降低肝移植围术期炎症因子的表达[19, 20],乌司他丁的运用也被证明在肝移植围术期可以抑制肝细胞产生中性粒细胞趋化因子,抑制TNF-α和IL-8的分泌,并可抑制NF-κB的表达[21];此外,赵东等[22]运用以氧供为导向的血流动力学麻醉管理模式进行肝移植麻醉管理,也同样维持了各种炎症因子处在一个较低的水平。
中药在对抗SIRS的研究也有不少。丹参在对肠缺血再灌注损伤炎症反应调节方面能够明显降低血浆及肠组织中IL-1β、IL-6、IL-8含量[23];黄芪在大鼠及兔失血性休克再灌注过程中能够降低TNF-α的浓度[24, 25]; 此外,程梦琳[26]等通过对核桃承气汤在大鼠肠缺血再灌注损伤的研究中发现,大剂量核桃承气汤的应用不仅能抑制促炎细胞因子IL-6、TNF-α的释放,促进抗炎因子IL-4、IL-10的释放,从而通过减轻炎症反应对大鼠肠缺血再灌注损伤产生保护作用,并呈依赖效应。
关于如何控制肝移植围术期炎症反应综合征的研究还有很多,但是总体思路都集中在如何降低围术期各种炎症因子的浓度上。然而,炎症反应介质是以级联反应形式释放的,具有网络性的特点,只在蛋白水平阻断一种或者几种炎症介质,其效果不佳。这也是迄今为止人们对全身炎症反应综合征仍不能够很好的控制的一个重要原因。基于对这一点的认识,不少研究者已经将对炎症反应综合征治疗的研究调整到基因水平,阻断炎症信号转导已成为了研究热点。
综上所述,炎症反应综合征广泛存在于各种疾病的发展和较大手术过程中。其表现主要以各种炎症因子在体内的浓度升高,并因此而产生一系列的炎症损伤,进一步发展将会导致多个器官功能障碍,危及生命安全。在肝移植围术期,炎症反应综合征表现更加明显,虽然在如何控制肝移植围术期机体炎症因子浓度上作了广泛的研究,但其对肝移植患者预后以及对术后生存率的影响并未有明确结果;然而,炎症反应介质是以级联反应形式释放的,具有网络性的特点,仅对几种炎症因子的表达浓度进行针对性的控制,其效果欠佳。如何有效控制炎症反应,尚有待进一步的研究。
[1] | Bone RC, Balk RA, Cerra FB, et al. Definition for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis[J]. Chest, 1992, 101(6): 1. |
[2] | American College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine Consensus Conference: definitions for sepsis and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis[J]. Crit Care Med, 1992, 20(6):864-874. |
[3] | Poltorak A, He X, Smirnova I, et al. Defective LPS signaling in C3H/HcJ and C57BL/10ScCrmice:mutations in Tlir4 gene[J]. Science, 1988, 282: 2 085-2 088. |
[4] | 阎勇, 田伏洲, 尹志良, 等. 常温下肝门入肝血流阻断后肠黏膜屏障损害实验研究[J]. 成都军区医学院报, 1999, 1: 1-3. |
[5] | 黑子清, 陆敏强. 肝移植麻醉学[M]. 广州: 中山大学出版社, 2006: 23-24. |
[6] | Gao W, Currin RJ, Lemasters JJ, et al. Reperfusion rather than storage injury predominates following long-term (48h) cold storage of grafts in UW solutions:studies with Carolina Rinse in transplanted rat liver[J]. Transpl Int, 1992, 5(Suppl): S329. |
[7] | Wanner GA, Ertel W, Muller P, et al. Liver ischemia and reperfusion induces a systemic inflammatory response through Kuffer cell activation[J]. Shock, 1996, 5(1): 34. DOI: 10.1097/00024382-199601000-00008. |
[8] | 李伟华. 肠缺血再灌注损伤大鼠肠黏膜组织中TNF-α和VIP的表达及意义[J]. 青岛大学医学院学报, 2007, 6: 510-513. |
[9] | 谢丽娟, 朱晓东, 沈艺, 等. TNF-α和IL-8在幼兔机械通气肺损伤炎症反应中的作用[J]. 上海第二医科大学学报, 2005, 25(4): 392-395. |
[10] | Bueno PCS, Bueno CE, Santos ML, et al. Ventilation with high tidal volume induces inflammatory lung injury[J]. Braz J Med BiolRes, 2002, 35(2): 191-198. DOI: 10.1590/S0100-879X2002000200007. |
[11] | Wilson MR, Choudhury S, Goddard ME, et al. High tidal volume upregulates intapulmonary cytokines in an in vit 0mouse mode of ventilator induced lung injury[J]. J Appl Physiol, 2003, 95(4): 1 385-1 393. DOI: 10.1152/japplphysiol.00213.2003. |
[12] | 张群华, 蔡瑞, 陈宗佑, 等. 犬肝移植无肝期前后的炎性介质变化[J]. 肝胆外科杂志, 1998, 6: 247-248. |
[13] | 郭锐, 施冲, 盛恒炜, 等. 非转流肝移植手术种血管外肺水、肺血管通透性及死腔/潮气容积比的变化[J]. 实用医学杂志, 2007, 23: 3 847-3 848. |
[14] | 李士通, 汪正平, 王莹恬, 等. 移植肝门脉血流恢复后肝静脉血成分变化及其对内环境的影响[J]. 临床麻醉学杂志, 2004, 20: 198-199. |
[15] | Kim YL, Song KE, Ryeon HK, et al. Enhanced inflammatory cytokine production at ischemia/reperfusion in human liver resection[J]. Hepato-gastroenterology, 2002, 49: 1 077-1 082. |
[16] | Gogos CA, Drosou E, Bassaris HP, et al. Proversus anti-inflammatory cytokine profile in patients with severe sepsis: a marker for prognosis and future therapeautic options[J]. J Infect Dis, 2000, 181: 176-180. DOI: 10.1086/jid.2000.181.issue-1. |
[17] | 杨哲, 陈仲清, 蒋晓清. 原位肝移植围手术期血清TNF-α、IL-6、IL-10的变化[J]. 解放军医学杂志, 2006, 31: 301-302. |
[18] | Maring JK, Klompmaker IJ, Zwaveling JH, et al. Endotoxins and cytokines during liver transplantation: changes in plasma levels and effects on clinical outcomes[J]. Liver Transpl, 2000, 64(4): 480-488. |
[19] | Miki C, Iriyama B, Gunson B, et al. Influence of intraoperative blood loss on plasma levels of cytokines and endotoxin and subsequent graft liver function[J]. Arch Surg, 1997, 132(2): 136-141. DOI: 10.1001/archsurg.1997.01430260034006. |
[20] | Paster CM, Losser MR, Payen D. Nitric oxide donor prevents hepatic and systemic perfusion decrease induced by endotoxin anesthetized rabbits[J]. Hepatology, 1995, 22: 1 547-1 552. |
[21] | 甘惠珍, 何谦, 董少良, 等. 乌司他丁对肝移植供肝再灌注损伤的保护作用[J]. 临床军医杂志, 2007, 35: 199-201. |
[22] | 赵东, 王天龙, 潘芳, 等. 以氧供为导向的血流动力学麻醉管理模式对非转流下原位肝移植患者全身炎性反应的影响[J]. 中华普通外科杂志, 2006, 2: 411-413. |
[23] | 陆贝, 蔡阳. 丹参对肠缺血再灌注损伤炎症反映网络的调节[J]. 医学研究杂志, 2006, 12(35): 48-50. |
[24] | 罗刚健, 甘小亮, 黑子清, 等. 黄芪对失血性休克再灌注肠黏膜肥大细胞活性及肠黏膜炎症反应的影响[J]. 中国中药杂志, 2007, 14(7): 1 436-1 439. |
[25] | 黑子清, 林世清, 刘卫峰, 等. 黄芪对失血性休克-再灌注兔肠黏膜微循环血流量的影响[J]. 中华麻醉学杂志, 2003, 23(7): 543-544. |
[26] | 程梦琳, 邱明义, 陶春晖, 等. 核桃承气汤对大鼠肠缺血再灌注损伤血清IL-4、IL-6、IL-10及TNF-α的影响[J]. 湖北中医杂志, 2007, 5(29): 10-12. |