引用本文： 吳彬, 胡金曉, 樓松, 龍村, 王會穎. 白細胞濾器對體外循環剩余機血成分及炎性細胞因子影響的隨機對照研究. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2014, 21(2): 147-150. doi: 10.7507/1007-4848.20140046 復制
體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB） 引起的全身炎性反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）是術后患者并發多器官功能不全和死亡的重要原因，白細胞在SIRS中占主導地位[1]。當前應用圍術期自體輸血越來越多，CPB結束后儲血器中的剩余機血回輸也相當普遍，而剩余機血中活化的白細胞含量明顯升高[2]。白細胞濾器可有效濾除血液中活化的白細胞[3-5]，但白細胞濾器對剩余機血的成分及其炎性細胞因子濃度的影響尚無相關報道。本研究以體外循環下行心臟手術的患者為研究對象，探討白細胞濾器對體外循環剩余機血成分及炎性細胞因子的影響。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
選取2012年12月至2013年2月擇期行主動脈瓣置換術、二尖瓣置換術或冠狀動脈旁路移植術的患者40例，其中男34例、女6例，年齡16～72歲，體重47～92 kg。隨機（通過隨機數表產生隨機序列，信封法隱藏隨機序列）分為過濾組（試驗組）和對照組，每組各20例。入選患者術前左心室射血分數（LVEF，經Simpson法測定）均>35%，術前肝、腎等重要器官功能未見異常。記錄患者年齡、體重、CPB時間、升主動脈阻斷時間及剩余機血量等。
1.2 方法
1.2.1 麻醉和CPB方法
均采用靜脈誘導、靜脈吸入復合麻醉，升主動脈和腔靜脈插管，建立CPB。使用Stockert S3體外循環機、Medtronic膜式氧合器、Stockert變溫水箱、阜外醫院自制CPB管道、國產動脈微栓濾器、Medtronic靜脈血氧飽和度監測儀。采用非搏動性灌注，灌注流量維持在2.2～2.6 L/（min·m2），平均動脈壓維持在50～80 mm Hg。
1.2.2 干預措施
在CPB結束后，將對照組剩余機血直接儲存于無菌儲血袋中待回輸，將試驗組剩余機血通過白細胞濾器（北京博德桑特輸采血器材科技開發中心生產，批號：BD-Q100M100RF）過濾后儲存于無菌儲血袋中待回輸。
1.2.3 標本采集與測定
（1）標本采集：分別采集兩組患者CPB前動脈血（T1）、停機后剩余機血（T2）、室溫放置4 h剩余機血（T3）各20 ml。（2）檢測指標：全自動血細胞分析儀測定白細胞數，10 ml血樣標本3 000 r/m離心10 min后取上清液分別裝于EP管，-70 ℃冰箱保存。酶聯免疫吸附雙抗體夾心法（ELISA法）測定血漿中白細胞介素（IL）-6、IL-10和腫瘤壞死因子α （TNF-α）的濃度。試劑由Rapidbio公司提供，IL-6批號：1R140；IL-10批號：1R210；TNF-α批號：1R350。
1.3 統計學分析
使用SPSS 13.0軟件，計量資料以均數±標準差（
2 結 果
2.1 臨床資料
兩組患者流程圖見圖 1。兩組患者性別、年齡、體重、CPB轉機時間、升主動脈阻斷時間、術后剩余機血回輸量差異均無統計學意義（P>0.05），見表 1。
圖1
兩組患者流程圖
表1
兩組患者臨床資料（2.2 血液成分變化
對各時間點血液中成分進行比較，T2及T3時試驗組白細胞（WBC）及中性粒細胞（NEU）計數顯著低于對照組（P<0.05）。紅細胞（RBC）、血紅蛋白（Hb）、紅細胞壓積（HCT）、游離血紅蛋白（FHb）同時間點組間差異無統計學意義（P>0.05），T2、T3時組內差異無統計學意義（P>0.05），見表 2。
表2
兩組患者血液成分變化（2.3 血漿中炎性因子變化
對照組及試驗組患者血漿中IL-6、IL-10和TNF-α濃度各時間點組內差異無統計學意義（P>0.05），同時間點組間差異無統計學意義（P>0.05），見表 3。
表3
兩組患者血漿中炎性細胞因子變化（ng/L，3 討 論
心臟手術已成為普遍開展的醫療技術，CPB使心臟手術得以安全實施，但CPB引起的SIRS是術后患者發生并發癥和死亡的主要原因。在CPB誘發的炎性反應中，激活的白細胞特別是中性粒細胞起著非常重要的作用，白細胞激活是造成CPB損傷的原因之一。CPB中白細胞的激活主要由血液與大面積體外循環管道的接觸、術野血液吸引系統對血液的機械作用、主動脈開放后主要器官的缺血-再灌注損傷（ischemia reperfusion，IR）以及腸道中內毒素的釋放和手術損傷等引起[6-7]。自20世紀80年代起，有研究表明白細胞濾器在CPB中通過白細胞濾膜能夠機械去除活化的白細胞，從根本上消除這些細胞對機體的有害作用[8]，因此在CPB中使用白細胞濾器可能會減輕炎性反應所造成的機體損傷，改善術后臨床轉歸。近年來，CPB期間白細胞濾除得到普遍重視，學者們進行了大量的臨床和實驗研究。目前，至少有3種白細胞濾除技術在心臟手術中應用，包括心臟停搏液的白細胞濾過[9]、CPB時體外循環管道中的白細胞濾過（動脈路或靜脈路） [10-11]和機器剩余機血白細胞濾過用于自體回輸。本研究采用將機器剩余機血經白細胞濾器濾除白細胞后回輸的方法，期望了解白細胞濾器對剩余機血中血液成分及炎性細胞因子的影響。
本試驗中兩組患者的性別、年齡、體重、CPB轉機時間、主動脈阻斷時間相似，停機后機器剩余機血量差異無統計學意義。我們采用將剩余機血經白細胞濾器濾過的方法，結果表明過濾組剩余機血經白細胞濾器處理后白細胞數量及中性粒細胞數量較對照組明顯下降，濾除率達95%以上，但兩組患者剩余機血中RBC、HCT、Hb、FHb等指標未見明顯變化。這說明本試驗采用的白細胞濾器和濾除方法對血液中白細胞濾除效果明顯，在濾除白細胞的同時未對血液中其他成分產生明顯影響。同時，本試驗發現兩組患者的剩余機血室溫放置4 h后血液中各種成分較停機時無明顯變化，且試驗組剩余機血放置4 h后血液中RBC、HCT、Hb、FHb等指標較對照組未見明顯變化。這說明剩余機血無論是否經過白細胞濾器濾除白細胞，其在室溫條件下短時間保存，血液中成分不會出現明顯改變。
白細胞是機體內主要的炎性細胞，它活化后通過與血管內皮細胞粘附、發生脫顆粒作用并釋放炎性介質參與炎性反應和機體的損傷過程[12]。活化的白細胞激活許多炎性細胞因子和補體，而這些因子又可以進一步激活白細胞。各種炎性細胞因子在SIRS中起保護或損害作用，CPB開始時其釋放就開始增加，并隨CPB和主動脈阻斷時間的延長不斷升高，目前CPB中檢測到的炎性細胞因子主要有TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8和IL-10 [13]。TNF-α在啟動炎性反應中具有十分重要的作用，它能激活中性粒細胞、內皮細胞，表達粘附分子，引起中性粒細胞釋放蛋白酶、氧自由基，參與炎性反應。IL-6是急性炎性反應的一個重要介質，它對炎性刺激可能最為敏感。IL-10是機體中主要的抗炎細胞因子，IL-6分泌增加可以促使IL-10分泌增加，而IL-10分泌增加可以抑制中性粒細胞、淋巴細胞的活性，減輕炎性反應。幾乎所有的炎性介質均來源于中性粒細胞、單核細胞和吞噬細胞等。由此可見，白細胞不僅直接參與細胞引起的炎性反應，還參與炎性介質的釋放。
本試驗中，試驗組各時間點血漿中TNF-α、IL-6、IL-10濃度較對照組同時間點濃度差異無統計學意義，兩組患者停機時剩余機血中炎性細胞因子濃度較室溫放置4 h后無顯著差異。白細胞濾器雖可有效濾除剩余機血中激活的白細胞，但對血漿中的炎性細胞因子無濾除作用，且濾除白細胞的剩余機血短時間室溫放置其炎性細胞因子濃度未發生明顯變化，表明回輸經白細胞濾器濾過后的機血并不會減少或增多炎性細胞因子的輸入量。
目前我院CPB停機后剩余機血主要處理方式為直接儲存至無菌儲血袋后通過靜脈通路回輸至患者體內，一般剩余機血在室溫下4 h內輸注完畢。本研究主要探討了白細胞濾器對體外循環剩余機血成分及炎性細胞因子的影響，而將剩余機血經白細胞濾器濾過后再回輸對患者術后炎性反應及預后的影響還有待進一步研究。
綜上所述，心臟手術患者CPB剩余機血經白細胞濾器濾過可以減少余血中的白細胞和中性粒細胞數量，但剩余機血中其它成分及血漿中TNF-α、IL-6、IL-10含量無明顯變化，且機血在室溫下短時間保存其成分及其中炎性細胞因子未發生明顯改變，回輸經白細胞濾器濾過后的機血未改變炎性細胞因子的輸入量。
體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB） 引起的全身炎性反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）是術后患者并發多器官功能不全和死亡的重要原因，白細胞在SIRS中占主導地位[1]。當前應用圍術期自體輸血越來越多，CPB結束后儲血器中的剩余機血回輸也相當普遍，而剩余機血中活化的白細胞含量明顯升高[2]。白細胞濾器可有效濾除血液中活化的白細胞[3-5]，但白細胞濾器對剩余機血的成分及其炎性細胞因子濃度的影響尚無相關報道。本研究以體外循環下行心臟手術的患者為研究對象，探討白細胞濾器對體外循環剩余機血成分及炎性細胞因子的影響。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
選取2012年12月至2013年2月擇期行主動脈瓣置換術、二尖瓣置換術或冠狀動脈旁路移植術的患者40例，其中男34例、女6例，年齡16～72歲，體重47～92 kg。隨機（通過隨機數表產生隨機序列，信封法隱藏隨機序列）分為過濾組（試驗組）和對照組，每組各20例。入選患者術前左心室射血分數（LVEF，經Simpson法測定）均>35%，術前肝、腎等重要器官功能未見異常。記錄患者年齡、體重、CPB時間、升主動脈阻斷時間及剩余機血量等。
1.2 方法
1.2.1 麻醉和CPB方法
均采用靜脈誘導、靜脈吸入復合麻醉，升主動脈和腔靜脈插管，建立CPB。使用Stockert S3體外循環機、Medtronic膜式氧合器、Stockert變溫水箱、阜外醫院自制CPB管道、國產動脈微栓濾器、Medtronic靜脈血氧飽和度監測儀。采用非搏動性灌注，灌注流量維持在2.2～2.6 L/（min·m2），平均動脈壓維持在50～80 mm Hg。
1.2.2 干預措施
在CPB結束后，將對照組剩余機血直接儲存于無菌儲血袋中待回輸，將試驗組剩余機血通過白細胞濾器（北京博德桑特輸采血器材科技開發中心生產，批號：BD-Q100M100RF）過濾后儲存于無菌儲血袋中待回輸。
1.2.3 標本采集與測定
（1）標本采集：分別采集兩組患者CPB前動脈血（T1）、停機后剩余機血（T2）、室溫放置4 h剩余機血（T3）各20 ml。（2）檢測指標：全自動血細胞分析儀測定白細胞數，10 ml血樣標本3 000 r/m離心10 min后取上清液分別裝于EP管，-70 ℃冰箱保存。酶聯免疫吸附雙抗體夾心法（ELISA法）測定血漿中白細胞介素（IL）-6、IL-10和腫瘤壞死因子α （TNF-α）的濃度。試劑由Rapidbio公司提供，IL-6批號：1R140；IL-10批號：1R210；TNF-α批號：1R350。
1.3 統計學分析
使用SPSS 13.0軟件，計量資料以均數±標準差（
2 結 果
2.1 臨床資料
兩組患者流程圖見圖 1。兩組患者性別、年齡、體重、CPB轉機時間、升主動脈阻斷時間、術后剩余機血回輸量差異均無統計學意義（P>0.05），見表 1。
圖1
兩組患者流程圖
表1
兩組患者臨床資料（2.2 血液成分變化
對各時間點血液中成分進行比較，T2及T3時試驗組白細胞（WBC）及中性粒細胞（NEU）計數顯著低于對照組（P<0.05）。紅細胞（RBC）、血紅蛋白（Hb）、紅細胞壓積（HCT）、游離血紅蛋白（FHb）同時間點組間差異無統計學意義（P>0.05），T2、T3時組內差異無統計學意義（P>0.05），見表 2。
表2
兩組患者血液成分變化（2.3 血漿中炎性因子變化
對照組及試驗組患者血漿中IL-6、IL-10和TNF-α濃度各時間點組內差異無統計學意義（P>0.05），同時間點組間差異無統計學意義（P>0.05），見表 3。
表3
兩組患者血漿中炎性細胞因子變化（ng/L，3 討 論
心臟手術已成為普遍開展的醫療技術，CPB使心臟手術得以安全實施，但CPB引起的SIRS是術后患者發生并發癥和死亡的主要原因。在CPB誘發的炎性反應中，激活的白細胞特別是中性粒細胞起著非常重要的作用，白細胞激活是造成CPB損傷的原因之一。CPB中白細胞的激活主要由血液與大面積體外循環管道的接觸、術野血液吸引系統對血液的機械作用、主動脈開放后主要器官的缺血-再灌注損傷（ischemia reperfusion，IR）以及腸道中內毒素的釋放和手術損傷等引起[6-7]。自20世紀80年代起，有研究表明白細胞濾器在CPB中通過白細胞濾膜能夠機械去除活化的白細胞，從根本上消除這些細胞對機體的有害作用[8]，因此在CPB中使用白細胞濾器可能會減輕炎性反應所造成的機體損傷，改善術后臨床轉歸。近年來，CPB期間白細胞濾除得到普遍重視，學者們進行了大量的臨床和實驗研究。目前，至少有3種白細胞濾除技術在心臟手術中應用，包括心臟停搏液的白細胞濾過[9]、CPB時體外循環管道中的白細胞濾過（動脈路或靜脈路） [10-11]和機器剩余機血白細胞濾過用于自體回輸。本研究采用將機器剩余機血經白細胞濾器濾除白細胞后回輸的方法，期望了解白細胞濾器對剩余機血中血液成分及炎性細胞因子的影響。
本試驗中兩組患者的性別、年齡、體重、CPB轉機時間、主動脈阻斷時間相似，停機后機器剩余機血量差異無統計學意義。我們采用將剩余機血經白細胞濾器濾過的方法，結果表明過濾組剩余機血經白細胞濾器處理后白細胞數量及中性粒細胞數量較對照組明顯下降，濾除率達95%以上，但兩組患者剩余機血中RBC、HCT、Hb、FHb等指標未見明顯變化。這說明本試驗采用的白細胞濾器和濾除方法對血液中白細胞濾除效果明顯，在濾除白細胞的同時未對血液中其他成分產生明顯影響。同時，本試驗發現兩組患者的剩余機血室溫放置4 h后血液中各種成分較停機時無明顯變化，且試驗組剩余機血放置4 h后血液中RBC、HCT、Hb、FHb等指標較對照組未見明顯變化。這說明剩余機血無論是否經過白細胞濾器濾除白細胞，其在室溫條件下短時間保存，血液中成分不會出現明顯改變。
白細胞是機體內主要的炎性細胞，它活化后通過與血管內皮細胞粘附、發生脫顆粒作用并釋放炎性介質參與炎性反應和機體的損傷過程[12]。活化的白細胞激活許多炎性細胞因子和補體，而這些因子又可以進一步激活白細胞。各種炎性細胞因子在SIRS中起保護或損害作用，CPB開始時其釋放就開始增加，并隨CPB和主動脈阻斷時間的延長不斷升高，目前CPB中檢測到的炎性細胞因子主要有TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8和IL-10 [13]。TNF-α在啟動炎性反應中具有十分重要的作用，它能激活中性粒細胞、內皮細胞，表達粘附分子，引起中性粒細胞釋放蛋白酶、氧自由基，參與炎性反應。IL-6是急性炎性反應的一個重要介質，它對炎性刺激可能最為敏感。IL-10是機體中主要的抗炎細胞因子，IL-6分泌增加可以促使IL-10分泌增加，而IL-10分泌增加可以抑制中性粒細胞、淋巴細胞的活性，減輕炎性反應。幾乎所有的炎性介質均來源于中性粒細胞、單核細胞和吞噬細胞等。由此可見，白細胞不僅直接參與細胞引起的炎性反應，還參與炎性介質的釋放。
本試驗中，試驗組各時間點血漿中TNF-α、IL-6、IL-10濃度較對照組同時間點濃度差異無統計學意義，兩組患者停機時剩余機血中炎性細胞因子濃度較室溫放置4 h后無顯著差異。白細胞濾器雖可有效濾除剩余機血中激活的白細胞，但對血漿中的炎性細胞因子無濾除作用，且濾除白細胞的剩余機血短時間室溫放置其炎性細胞因子濃度未發生明顯變化，表明回輸經白細胞濾器濾過后的機血并不會減少或增多炎性細胞因子的輸入量。
目前我院CPB停機后剩余機血主要處理方式為直接儲存至無菌儲血袋后通過靜脈通路回輸至患者體內，一般剩余機血在室溫下4 h內輸注完畢。本研究主要探討了白細胞濾器對體外循環剩余機血成分及炎性細胞因子的影響，而將剩余機血經白細胞濾器濾過后再回輸對患者術后炎性反應及預后的影響還有待進一步研究。
綜上所述，心臟手術患者CPB剩余機血經白細胞濾器濾過可以減少余血中的白細胞和中性粒細胞數量，但剩余機血中其它成分及血漿中TNF-α、IL-6、IL-10含量無明顯變化，且機血在室溫下短時間保存其成分及其中炎性細胞因子未發生明顯改變，回輸經白細胞濾器濾過后的機血未改變炎性細胞因子的輸入量。
