全身炎症反应综合征与体外循环

    侯晓彬（综 述），肖明第（审 校）
（上海交通大学附属第一人民医院心脏外科，上海  200080）
 
    体外循环(Cardiopulmonary bypass, CPB)使心内直视手术成为可能，但因为
它是一个“控制性休克”过程，可以导致全身炎症反应综合征(Systemic inflamm
atory response syndrome, SIRS)，从而影响心脏手术效果。CPB心内直视手术是
一个复杂的刺激过程，既有物理因素，如手术创伤等机械刺激，又有化学刺激，如
CPB中炎性介质、细胞因子的产生等，加上机体反应的不同，使CPB后信号转导表现
出复杂的形式。CPB后SIRS发病机理迄今尚未完全阐明，现在较为公认的“二次打
击”学说认为, CPB应激可以导致第一次打击,使机体免疫细胞处于激活状态；如再
出现肠道细菌移位、缺血-再灌注等第二次打击，即可引起失控的炎症反应,效应细
胞释放炎症介质,进而引发瀑布效应，全身炎症反应不断放大,影响器官正常功能，
甚至导致或加速单个或多个器官功能不全或衰竭的发生。在此过程中，过度炎症反
应激活效应细胞并释放炎性细胞因子起到重要作用。SIRS的产生和发展是一个极其
复杂的级联过程，其严重程度主要是由下游促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-8等
）和抗炎细胞因子（IL-10等）的平衡状态决定的。因此，研究和探讨CPB后SIRS引
起的各种细胞因子的释放和变化规律，以及阐明影响其变化的机制和因素，成为近
年来的研究热点。

1  CPB中各种细胞因子的主要来源 

    细胞因子是一类由多种细胞产生释放，具有多种生理活性的、能调节免疫功能
、参与炎症反应和创伤愈合的内源性小分子多肽，包括肿瘤坏死因子、白细胞介素
、干扰素、集落刺激因子、转化生长因子、趋化因子等。参与CPB后SIRS发生发展
的细胞因子是TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10等，炎性细胞因子的水平高低直接反映
CPB后SIRS的严重程度。Wan S等［1］在CPB术前、再灌注后、术后1、6、18h等不
同时间采取周围动脉血、冠状窦血、肺动脉血进行细胞因子的监测，发现CPB中心
肌是TNF-α、IL-6、IL-8等细胞因子的主要来源，进一步还证实了TNF-α、IL-6主
要来源于再灌注后的心肌；在更严重的心肌损伤中才释放IL-8 。Liebold［2］ 等
研究显示CPB中心肌产生释放促炎因子TNF-α、IL-6、IL-8，而肺脏消耗这些促炎
因子；抗炎细胞因子IL-10的产生和消耗既不在心脏，也不在肺脏。有研究提示［
3］在给予类固醇激素的CPB心脏手术中，肝脏是IL-10的主要来源。

2  CPB中细胞因子的变化规律

    细胞因子在CPB中的变化有明显的规律性，且不同细胞因子的变化规律并不一
致。Hennein等［4］研究发现，TNF-α、IL-6、IL-8在CPB心脏手术中均有2次高峰
。细胞因子血浆水平的变化与其CPB时间，主动脉阻断时间成正相关［5］。TNF-α
血浆水平在CPB后2h出现第一次高峰，18 ~ 24h出现第二次高峰，48h后基本降至正
常水平； IL-6的血浆水平在CPB后即开始升高，2h后出现第一次高峰，5 ~ 6h降至
术前水平，12 ~ 18h后又出现第二次高峰，48h后降至术前水平；IL-8水平在CPB开
始1 ~ 2h出现第一次高峰，CPB后16 ~ 18h出现第二次高峰， 48h后降至正常；IL
-10水平在升主动脉开放后即升高，90min后达到高峰浓度，CPB结束后4h恢复基础
水平。另外，Kalfin RE等［6］报道IL-1 beta 和IL-8均在术后24h达峰值，在各
时间点均未检测到抗IL-1 beta或IL-8 的抗体；同时IL-8在CPB 后的多形核白细胞
和T淋巴细胞的激活和募集中起到重要作用。

    除上述一般变化规律外，SIRS严重程度与CPB时间也有很大关系。Furunaga A
等［7］研究指出，CPB时间超过120min比少于120min时SIRS的发生更为频繁，持续
时间明显延长。SIRS持续状态与CPB时间和血浆IL-6、IL-8水平相关。心肌缺血引
发的SIRS对心肌损害可能较轻且可逆，而再灌注引发的SIRS则可造成更严重的心肌
损害。主动脉阻断时间是一个预测术后血浆细胞因子水平的独立因素。

    CPB术后血栓素(Tx)水平亦升高，Erez E等［8］研究发现TXB2水平在CPB全过
程中均升高，阿司匹林可显著降低CPB中Tx产量，或许对CPB后预防心肺功能损伤起
到重要作用。

3  CPB中温度对细胞因子的影响

    CPB中温度对炎性介质和细胞因子的释放也有明确的影响。Menasche［9］等研
究比较了常温与低温CPB中血浆细胞因子的水平，发现常温CPB中TNF-α、IL-1β、
IL-6、IL-8水平显著高于低温CPB，说明温度显著影响中性粒细胞和内皮细胞的相
互作用，常温CPB在炎性介质介导的器官损害中有更高的风险。Seghage 等还报道
［10］低温可以增加抗炎性细胞因子IL-10的释放。Grunenfelder［11］报道超滤
可以在低温CPB中减少粘附分子和细胞因子的水平，而在常温则无此作用。Lichte
nstein［12］研究报道浅低温(30~33℃) CPB细胞因子TNF-α、IL-6水平相对低于
常温，从而证明了浅低温是最理想的CPB方式。Qing M等［13］还实验研究CPB中中
心温度是否可以影响围术期全身炎症反应和术后器官功能障碍，检测常温、浅低温
和深低温CPB围术期白细胞活化、内皮素释放、IL-10、TNF-α 水平及 CPB后6h各
器官损伤情况，发现浅低温CPB组全血白细胞计数、TNF-α水平明显比其他组低，
而IL-10水平则显著高于其他组。弹性蛋白酶活性、白三烯B4(LTB4）和内皮素水平
则不受中心温度影响，浅低温器官损伤指数最低而常温组最高；所有动物的心脏、
肺脏和肾脏功能都与CPB后TNF-α水平密切相关，表明心脏手术中TNF-α的生成与
术后各器官功能损伤关系明确。浅低温CPB可增加IL-10生成、减少TNF-α生成, 对
器官功能保护有利。

4  细胞因子对CPB术后患者的影响

    细胞因子网络、心衰的细胞因子假说是当前心衰研究的热点之一。炎性细胞因
子参与心衰的发生发展已得到普遍承认。细胞因子在达到一定浓度时可引起心衰的
一些特征性表现：如左室功能障碍、肺水肿、左室重构、致死基因表达、心肌病等
。“心衰的细胞因子假说”认为至少在部分程度上心衰的进程是由于细胞因子对心
脏循环的直接毒性作用，促炎
 《全身炎症反应综合征与体外循环》