抑肽酶对犬肺移植中缺血/再灌注损伤的作用

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作者：田丰，程庆书，李小飞，王小平，姜涛，周勇安，杨晔，陈连宏

【关键词】 肺移植

Effect of aprotinin on lung ischemia/reperfusion injury in lung transplantation in canines

【Abstract】 AIM： To evaluate the effect of aprotinin on the ischemia/reperfusion injury of the lung in lung transplantation in canines. METHODS: Twenty male canines were randomly divided into two groups. In each group the canines were randomly assigned to donors (n=5) and recipients (n=5). The recipients received either aprotinin 25 U/kg iv. infusion (Group I) or equivalent volumes of 50 g/L glucose i.v.(Group II) before reperfusion. The lung tissue samples were obtained one hour after reperfusion. The pulmonary water content, tissue myeloperoxidase (MPO) activity, content of MDA and nitric oxide (NO) were measured. Microscopic examination of lungs was also conducted. RESULTS: The pulmonary water content (7365±431)%, the tissue MPO activity (021±005 ΔOD/min・g), the content of MDA (017±0004 nmol/mg・prot) and the content of NO (1260±873 nmol/mg・prot) in group I were significantly lower respectively than those in control (8133±367)%, (037±010 ΔOD/min・g), (029±0010 nmol/mg・prot) and (3509±1373 nmol/g・prot) (P<005). The microscopic examination showed that there were severe leukocyte infiltration and edema formation in the alveolar space in group II, but the changes were less severe in group I. CONCLUSION: The application of aprotinin before reperfusion can protect the lung against ischemia/reperfusion injury in lung transplantation in canine.

【Keywords】 lung transplantation; aprotinin;reperfusion injury

【摘要】 目的： 研究抑肽酶(aprotinin)在犬肺移植手术中对肺组织缺血/再灌注损伤的作用.方法： 20只成年雄性犬随机分为两组，每组供体和受体各5只.建立肺移植动物模型.I组（抑肽酶组）： 术中受体给予aprotinin静滴（25 u/kg），II组（对照组）： 给予等容积50 g/L葡萄糖溶液.恢复血流灌注1 h后，取移植肺组织为标本，检测肺组织中丙二醛（MDA）含量、髓过氧化物酶（MPO）活力、一氧化氮（NO）含量、肺组织含水量并做HE染色光镜下观察病理变化.结果： aprotinin组的肺组织含水量(7365±431)%较对照组(8133±367)%显著降低（P＜005）.aprotinin组肺组织中髓过氧化物酶活性(021±005 ΔOD/ min・g)显著(P＜005)低于对照组(037±010 ΔOD/min・g).抑肽酶组丙二醛每毫克蛋白含量(017±0004）nmol显著低于对照组(029±001）nmol.aprotinin组一氧化氮每毫克蛋白含量(1260±873) nmol显著（P＜005）低于对照组(3510±1373) nmol(P＜005).病理切片观察显示缺血/再灌注后的肺组织呈较为严重的白细胞浸润及肺水肿形成，而aprotinin组的病变程度较对照组轻微.结论： 在肺移植术中使用aprotinin对肺的缺血/再灌注损伤有保护作用.

【关键词】 肺移植；抑肽酶；再灌注损伤

0引言

肺的缺血/再灌注(I/R)是肺移植手术中不可避免的过程，I/R损伤会严重影响移植肺功能，也是肺移植失败的主要原因之一.抑肽酶（aprotinin）是从牛肺中提取的一种丝氨酸蛋白酶抑制剂.以往有研究证实在兔肺的离体再灌注模型［1］以及在肺保存液中［2］使用aprotinin可以减轻肺的I/R损伤.我们通过在犬的单侧肺移植手术中使用aprotinin，观察其对I/R损伤的作用，以期为临床肺移植过程中I/R损伤的防治、改善肺移植手术预后提供思路和参考.

1材料和方法

11实验动物和分组成年杂种雄性犬20只，体质量（150±25） kg.随机分为试验组与对照组，每组供体与受体各5只.

12动物模型的建立实验动物给予 30 g/L戊巴比妥纳 30 mg/kg iv麻醉，气管插管呼吸机调节呼吸.供体犬仰卧位，经胸骨正中切口进胸，切开心包，于主肺动脉根部前壁作荷包缝合后插入灌洗管，于左心耳注入肝素（1 mg/kg），结扎上下腔静脉，阻断横窦，切开左右心耳，钳夹主肺动脉根部，近灌注管注入前列腺素E105 mg，经灌洗管灌洗，灌洗液为EuroCollins液，温度4℃，灌洗量60 mL/kg，灌注压力33～40 kPa，灌注时间6～8 min.灌洗结束后纯氧吹张双肺，双重钳闭气管，切下心肺，将左肺放入保存液中（4℃EuroCollins液）保存.

受体犬右侧卧位，左侧第4肋间切口进胸，分别结扎切断左肺动脉、左肺静脉3支及左主支气管，将左肺切除，将供肺移入左胸腔内并进行原位移植，吻合完毕后恢复循环和通气.试验组于手术开始后至再灌注之前给予aprotinin静滴（25 u/kg，溶于50 g/L葡萄糖溶液中），对照组给予同等容积的50 g/L葡萄糖溶液.

13标本采集再灌注1 h后取左肺上叶组织，一部分放入40 g/L甲醛中固定，一部分研磨为组织匀浆，4000 r/min匀速离心20 min，取上清液，一部分留作测湿干重比.

14检测指标和方法

141肺组织丙二醛（MDA）含量取肺组织匀浆上清，用硫代巴比妥酸（TBA）法，利用MDA可与TBA缩合形成红色产物，并在532 nm处有最大吸收峰的原理，用比色法测定MDA含量.

142肺组织髓过氧化物酶（MPO）活力MPO可使过氧化氢还原，利用这一点可以通过比色法测量反应产物生成量来推算出MPO的活力.

143肺组织一氧化氮（NO）含量采用硝酸还原酶法，其原理为NO在体内代谢为NO2和NO3，而NO2又进一步转化为NO3，而利用硝酸还原酶将NO3还原为NO2，通过显色深浅即可测定其浓度.（MDA、MPO及NO的检测试剂盒均购自南京建成生物工程研究所）

144肺组织含水量测定取肺组织称湿重（W）后，60℃烘箱中干燥2 wk后称其干重(D)，计算肺组织含水量：（WD）/W.

145病理学观察取肺组织用40 g/L甲醛固定后，HE染色、光镜下观察其病理变化.

统计学处理： 数据结果以x±s表示，用SPSS软件进行统计分析，两组间均值的比较采用成组t检验，以P＜005为差异有统计学意义.

2结果

21肺组织MDA含量Aprotinin组肺组织MDA含量［每毫克蛋白（0170±0004） nmol］显著低于对照组 ［每毫克蛋白（029±001） nmol］，（P＜005）.

22肺组织MPO活力Aprotinin组肺组织MPO活力［（021±005） ΔOD/min・g］显著低于对照组［（037±010）ΔOD/min・g］，（P＜005）.

23肺组织NO含量抑肽酶组肺组织NO含量［每毫克蛋白(1260±873) nmol］低于对照组 ［每克蛋白(3510±1373) nmol］，（P＜005）.

24肺组织含水量抑肽酶组 (7365±431)%低于对照组 (8133±367)%,（P＜005）.

25病理学观察光镜下见对照组肺组织间质水肿明显，有较多的白细胞渗出（Fig 1），而aprotinin组水肿程度较对照组轻，白细胞渗出较少（Fig 2）.

图1－图2　略

3讨论

Aprotinin是从牛肺中提取的一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，以往被用于心脏手术中以减少出血，aprotinin主要有以下功能： ① 抑制循环中纤溶酶；② 阻止血小板激活，保护糖蛋白Ⅱb／Ⅲa受体及止血功能；③ 抑制中性白细胞激活和脱颗粒，具有抗炎作用；④ 抑制激肽释放酶的激肽形成和血管活性效应；⑤ 抑制补体激活，抑制C3a和C5a产生；⑥ 抑制溶酶体酶的释放并抑制其活性.通过本实验，我们发现aprotinin对犬肺移植中的I/R损伤有保护作用.具体体现在以下几个方面.首先，通过病理学观察及肺组织含水量的测定，可以发现aprotinin组的手术后炎症反应及肺水肿程度显著低于对照组.更进一步测定肺组织丙二醛（MDA）含量及髓过氧化物酶（MPO）活性，发现aprotinin组均较对照组有明显降低.MDA是氧自由基与生物膜中的多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化作用的产物，这一结果说明aprotinin可以降低氧自由基活性，减轻肺组织I/R后脂质过氧化的程度，从而减轻细胞的损伤.髓过氧化物酶（MPO）是中性粒细胞有的酶，MPO活性可反映中性粒细胞激活和浸润的程度，实验结果说明aprotinin在肺I/R过程中抑制了中性粒细胞的激活和浸润，减轻了组织的损伤.

一氧化氮（NO）在I/R损伤有着很重要的地位，有研究表明在心脏［3］、肾［4］等器官的缺血后再灌注期间，NO或一氧化氮合酶（NOS）的表达增加.吴健等人的研究［5］发现在肺的缺血后再灌注期，内源性NO的表达也有增加.关于NO对I/R损伤的作用存在争议，一方面NO可以［6］增加肺移植后的肺静脉氧合能力，降低气道阻力，减少中性粒细胞扣押，降低肺血管的阻力等［7］.另一方面，作为重要的炎症介质，NO可以形成多种代谢产物损伤细胞的DNA蛋白和脂质，继而可引起机体细胞和组织的损伤.近来有研究发现［8］，吸入NO，会增加肺血管的滤过系数，增加再灌注后肺的湿重，支气管肺泡灌洗液中的蛋白含量也升高，而再灌注期间内源性NO合成的增加也会加重组织的损伤.Meade 等［9］进行的临床研究中发现，肺移植中恢复再灌注后吸入NO并不能改善患者术后的生理指标和预后.在本实验中，使用aprotinin后，肺组织中NO的表达显著低于对照组.这与Ulker等［10］以及Ozer等［4］的研究结果是一致的.因此，我们推断aprotinin减轻组织I/R损伤可能与aprotinin抑制NOS活性，减少肺组织中内源性NO的合成有一定的关系.

移植后肺I/R损伤的病理变化涉及肺泡毛细血管屏障渗透性增高、中性粒细胞渗出、间质与肺泡水肿、组织炎症与细胞损伤及死亡.NOS活性的变化、氧自由基的产生、脂质过氧化与多种炎性介质的释放可能是介导I/R损伤的因素［11,12］.使用aprotinin可以降低氧自由基活性，减轻脂质过氧化的程度，使肺组织含水量降低，减轻了水肿，抑制了中性粒细胞的激活与浸润，对肺组织在I/R损伤过程中起到了有效的保护作用.

【参考文献】

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