低钾保护液对离体肺保护的实验研究
作者：姚祖武 韩 涛 鲍家银 李梅珍
单位：福建省心血管病研究所外科(福州 350001)
关键词：低钾保护液；肺保护；兔
福建医科大学学报990309 目的 应用兔离体肺再灌注模型研究低钾保护液(LPD)与Euro-Collins液(EC)对肺保护的作用。 方法 18只实验用兔随机分为两组，分别用LPD液及EC液进行肺灌洗保存。每组9只再分为3小组(各含6个肺)，分别保存2,4及8 h后进行肺再灌注，测定再灌注后肺血管阻力(PVR)，肺通气阻力(LR)，肺含水量(LW)及肺静脉血气分析以了解肺保护效果。 结果 (1)EC组随保存时间的延长，LR逐渐增加，8 h后明显增高(P<0.01)，但保存2 h及4 h无统计学差异。在LPD组，各保存时间内LR无明显变化。保存8 h后LPD组LR明显低于EC组(P<0.05)。(2)两组在保存的8 h内再灌注后PVR均无明显增高，虽然LPD组PVR低于EC组，但无统计学差异。(3)肺含水量及PO2两组间在保存8 h内均无明显改变。 结论 (1)应用LPD液对离体肺灌洗及保存的效果优于EC液；(2)肺通气阻力的改变可能较肺血管阻力对损伤的反应更为敏感。
, 百拇医药
The Effect of Low Potassium Dextran Solution on Lung Preservation
Yao Zuwu, Han Tao, Bao Jiayin,et al
(Department of Cardiovascular Surgery, Fujian Provincial Cardiovascular
Diseases Research Institute, Fuzhou, 350001)
Objective To compare the effect of lung preservation between low potassium dextran(LPD) and Euro-Collins(EC) solutions using an isolated,perfused lung model. Methods 18 rabbits divided into two groups were isolated, preserved and reperfused. Lungs were flushed and preserved with EC solution in Group 1 and with LPD solution in Group 2. Each of the two groups were divided into 3 parts, preserved for 2 hours,4 hours and 8 hours respectively. Pulmonary vascular resistance(PVR), lung resistance(LR), lung water(LW) and blood gas after reperfusion were investigated. Results (1)LR increased significantly in Group 1 after 8-hour preservation (P<0.01) but did not increased in Group 2; (2)LR was significantly lower in Group 2 than that in Group 1(P<0.05); (3)PVR,LW and PO2 did not increased significantly in the two groups within 8-hour preservation. Conclusion LPD solution was superior to EC solution in lung flush and preservation.
, 百拇医药
Key words low potassium dextran solution; lung preservation; rabbit
近年来单肺移植、双肺移植及心肺联合移植的成功开展为某些终末期心肺疾病患者提供了一种有效的治疗手段，但供体的缺乏严重阻碍了此项技术的广泛应用。Euro-Collins液是目前应用最为广泛的保护液，在其他脏器保护中的成功应用使其在离体肺保护中亦被公认是一种标准溶液。但近年来许多研究表明,低钾保护液(low potassium dextran，LPD)对离体肺保护有良好效果[1～3]。本实验即应用兔离体肺再灌注模型比较它们的作用。
1 材料和方法
1.1 离体肺的获取和保存 实验用兔以硫贲妥钠25 mg/kg经耳缘静脉注入麻醉后，气管切开，呼吸机控制呼吸(江湾I型微型人工呼吸机，上海第二军医大学)，潮气量15 ml/kg，频率45 min-1，FiO2 21%，胸正中切口锯开胸骨，右心耳注入肝素700 U/kg，右房插管收集自体血(生理盐水稀释至HCT 25%，以备再灌注用);心脏停跳时，经主肺动脉灌入4℃保护液冲洗肺脏，同时切开左心耳，灌注压2.94 kPa(30 cmH2O，直至左房引流液澄清为止;完整切除心肺，在肺膨胀50%后浸入10℃与灌洗液相同的保护液中保存。本实验所用的两种保护液成分见表1。
, 百拇医药
表1 保护液成分(mmol/l)
EC液
LPD液
Na+
10
141
K+
115
6.4
Cl-
15
119
, 百拇医药
HCO3-
10
0
Mg2+
0
5
PO3-4
58
0
pH
7.3
7.6
, 百拇医药
葡萄糖(g/L)
35
10
右旋糖酐(g/L)
0
10
胰岛素(U/L)
0
20
1.2 离体肺的再灌注[4] 离体肺经保存后支气管插管接呼吸机(潮气量25 ml，频率45 min-1，FiO2 21%),同时用恒流泵(HL-3型，上海沪西仪器厂)将30℃自体血以20 ml/min泵入肺动脉，10 min后测定肺静脉回血的血气分析，30 min后测定气道压力，平均肺动脉压，肺湿重(Wr)，并将肺置入80℃烤箱烘干后称重(Wd)。
, 百拇医药
1.3 动物分组及研究指标 18只实验用兔，体重2.0±0.3 kg，随机分为两组(EC组及LPD组)，分别用EC液及LPD液灌注并保存。每组9只(18个肺)再分为3小组(各含6个肺，左右各3)分别在保护液中保存2，4及8 h进行再灌注。根据检测指标计算下列肺功能指标：
灌注后肺血管阻力(PVR)=平均肺动脉压/肺血流(mmHg.ml-1.min-1)
肺通气阻力(LR)=平均气道压力/潮气量(cmH2O/ml)
肺含水量(LW)=(Wr-Wd)/Wr×100%
1.4 统计学处理 各组测得值以均数±标准差表示，多组均数比较以方差分析，它们之间两两比较用q检验分析，以P<0.05为差别显著性与否标准。
, 百拇医药
2 结 果
2.1 肺通气阻力(表2) EC组随保存时间的延长，LR逐渐增加，8 h后明显增高(与保存2 h比较P<0.01,与保存4 h比较P<0.05)，但保存2 h与4 h比较统计学上无差异。而在LPD组，保存各时间LR无明显变化，但保存8 h后LPD组LR明显低于EC组(P<0.05)。
2.2 肺血管阻力 两组中保存8 h内均无明显增高(P>0.05)。虽然在各时间上LPD，PVR均小于EC组，但统计学上无差异。
2.3 肺含水量及肺静脉血气(PaO2) 两组在保存各时间内无明显变化(P>0.05)。
表2 两种保护液肺灌注后效果
保存2 h
, 百拇医药 保存4 h
保存8 h
LR(cmH2O/ml)
EC组
0.24
±
0.03**
0.32
±
0.09*
0.42
±
, http://www.100md.com
0.05
LPD组
0.23
±
0.03
0.33
±
0.12
0.30
±
0.05△
PVR(mmHg.ml-1.min-1)
, 百拇医药
EC组
2.77
±
0.74
2.60
±
0.63
2.70
±
0.29
LPD组
2.55
, 百拇医药
±
0.43
2.48
±
0.63
2.50
±
0.61
LW(%)
EC组
85.7
±
1.85
, 百拇医药
87.0
±
3.60
87.1
±
1.71
LPD组
88.7
±
2.82
86.2
±
4.84
, 百拇医药
87.0
±
3.15
PaO2(mmHg)
EC组
146
±
30
165
±
50
150
±
, http://www.100md.com
43
LPD组
163
±
38
178
±
46
185
±
52
LR：肺通气阻力； PVR：灌注后肺血管阻力； LW：肺含水量； PaO2：肺泡氧分压. EC组：保护液为Euro-Collins液; LPD组：保护液为低钾液. 与保存8 h比较，*:P<0.05; **:P<0.01; 与EC组比较，△：P<0.05.3 讨 论
, 百拇医药
离体肺保护方法主要集中于通气成分、低温保护、肺灌洗方法及灌洗液成分的研究[1,3]，但目前尚未发现一种能使人体肺安全保存超过4～6 h的方法[2]。肺保护的研究对肺移植及心肺联合移植有着及其重要的意义。尽管检验肺保护效果的指标很多，如肺组织学检查、生化及代谢改变、再灌注后肺功能测定等，但尚无一种标准方法来评价肺保护效果。本实验是以离体肺再灌注后肺功能为指标来评价肺保护效果。
目前采用的肺灌洗液及保护液可分为二类：(1)细胞内液型(IFS)含高浓度钾离子及低浓度钠离子。如Euro-Collins液、University of Wisconsin(UW)液等。(2)细胞外液型(EFS)含高钠低钾离子溶液，与细胞外液成分近似，如LPD液、Ringer液、Fujimura液、Rheomacrodex液等。由于应用IFS保存肾脏48 h取得成功，许多学者也将其用于肺保护方面，并有成功的报道。Starkey及Reichart分别用Euro-Collins液保存肺脏5～6 h获得满意效果。近年来许多研究发现IFS可引起严重的肺血管收缩，使离体肺灌洗不良，加重再灌注损伤，认为应用EFS可使肺保存时间延长[5]。
, 百拇医药
Yamazaki[2]发现应用IFS进行肺灌洗时，肺血管阻力明显增加，而LPD则无此现象，认为其机理是细胞外高浓度K+使血管平滑肌细胞膜去极化而引起血管收缩。Sasaki等[6]1995年的实验研究也得出相同结论。而Belzer等则认为IFS在肺保存方面优于EFS，理由是细胞内外离子浓度相同，不存在离子交换，从而避免了细胞膜上ATP的消耗，同时也避免了由于钠内流而致的细胞内水肿。
本实验结果表明,EC组保存8 h后再灌注时LR明显增高，而LPD组则无明显变化。在保存4 h以内两组间LR无明显差别，而保存8 h后LPD组明显低于EC组，说明随着保存时间的延长，LPD对离体肺的作用优于EC组。其机理除了与EC液灌洗时致肺血管收缩而使肺灌洗不良，肺内白细胞血小板等聚集而加重肺损伤外，尚与EC液在肺保存方面的缺陷有关：由于细胞膜内外电位差为零，细胞膜完全去极化，大量钙离子通过电压依赖型钙通道在细胞内聚集，同时再灌注时由于细胞内钙超载而加重肺损伤[6,7]。此外LPD中所含的低分子右旋糖酐可预防细胞水肿及红细胞聚集，改善微循环，在促进肺再灌注后功能的恢复也有一定的作用。
, http://www.100md.com
本实验中两组肺再灌注后肺水量无明显差异，LPD组PVR虽均低于EC组，但统计学上无差别，可能与再灌注时间太短有关，也可能与再灌注时肺泡上皮细胞损害较血管内皮细胞敏感有关。Spaggiari等应用细胞培养方法发现EC液保存时对肺泡Ⅱ型上皮细胞的损害较EFS液严重。本实验中LR的升高也反映了肺泡上皮的损害。笔者认为：(1)应用LPD液对离体肺灌洗及保存的效果优于EC液；(2)肺通气阻力的改变可能较肺血管阻力对损伤的反应更为敏感。一种满意的肺保护液应能使肺整体功能及肺组织细胞形态学上保持完整，因此LPD液在细胞水平上的进一步机制及优点尚待研究。
福建省卫生厅青年基金资助课题(9615)
参考文献
1 Keshavjee SH,Yamasaki F,Cardoso PF,et al. A method for safe twelve-hour pulmonary preservation. J Thorac Cardiovasc Surg, 1989;98:529
, 百拇医药
2 Yamazaki F,Yokomise H, Keshavjee H,et al. The superiority of an extracellular fluid solution over Euro-Collins' solution for pulmonary preservation. Transplantation, 1990;49:690
3 Puskas JD,Cardoso PFG,Mayer E,et al. Equivalent eighteen-hour lung preservation with low-potassium dextran or Euro-Collins solution after prostaglandin E1 infusion. Thorac Cardiovasc Surg, 1992;104:83
4 Kawahara K, Ikari H, Hisano H,et al. Twenty-Four-hour canine lung preservation using UW solution. Transplantation, 1991;51:584
, 百拇医药
5 Kimblad PO,Sjoberg T,Massa G,et al. High potassium contents in organ preservation solutions cause strong pulmonary vasocontraction. Ann Thorac Surg, 1991;52:523
6 Sasaki S,McCully J, Alessandrini F,et al. Impact of initial flush potassium concentration on the adequacy of lung preservation. J Thorac Cardiovasc Surg, 1995;109:1090
7 Morgan K. Role of calcium ion maintance of vascular smooth muscle tone. Am J Cardiol, 1987; 59: 24A
(收稿：1999-07-26 修回：1999-09-01), 百拇医药
单位：福建省心血管病研究所外科(福州 350001)
关键词：低钾保护液；肺保护；兔
福建医科大学学报990309 目的 应用兔离体肺再灌注模型研究低钾保护液(LPD)与Euro-Collins液(EC)对肺保护的作用。 方法 18只实验用兔随机分为两组，分别用LPD液及EC液进行肺灌洗保存。每组9只再分为3小组(各含6个肺)，分别保存2,4及8 h后进行肺再灌注，测定再灌注后肺血管阻力(PVR)，肺通气阻力(LR)，肺含水量(LW)及肺静脉血气分析以了解肺保护效果。 结果 (1)EC组随保存时间的延长，LR逐渐增加，8 h后明显增高(P<0.01)，但保存2 h及4 h无统计学差异。在LPD组，各保存时间内LR无明显变化。保存8 h后LPD组LR明显低于EC组(P<0.05)。(2)两组在保存的8 h内再灌注后PVR均无明显增高，虽然LPD组PVR低于EC组，但无统计学差异。(3)肺含水量及PO2两组间在保存8 h内均无明显改变。 结论 (1)应用LPD液对离体肺灌洗及保存的效果优于EC液；(2)肺通气阻力的改变可能较肺血管阻力对损伤的反应更为敏感。
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The Effect of Low Potassium Dextran Solution on Lung Preservation
Yao Zuwu, Han Tao, Bao Jiayin,et al
(Department of Cardiovascular Surgery, Fujian Provincial Cardiovascular
Diseases Research Institute, Fuzhou, 350001)
Objective To compare the effect of lung preservation between low potassium dextran(LPD) and Euro-Collins(EC) solutions using an isolated,perfused lung model. Methods 18 rabbits divided into two groups were isolated, preserved and reperfused. Lungs were flushed and preserved with EC solution in Group 1 and with LPD solution in Group 2. Each of the two groups were divided into 3 parts, preserved for 2 hours,4 hours and 8 hours respectively. Pulmonary vascular resistance(PVR), lung resistance(LR), lung water(LW) and blood gas after reperfusion were investigated. Results (1)LR increased significantly in Group 1 after 8-hour preservation (P<0.01) but did not increased in Group 2; (2)LR was significantly lower in Group 2 than that in Group 1(P<0.05); (3)PVR,LW and PO2 did not increased significantly in the two groups within 8-hour preservation. Conclusion LPD solution was superior to EC solution in lung flush and preservation.
, 百拇医药
Key words low potassium dextran solution; lung preservation; rabbit
近年来单肺移植、双肺移植及心肺联合移植的成功开展为某些终末期心肺疾病患者提供了一种有效的治疗手段，但供体的缺乏严重阻碍了此项技术的广泛应用。Euro-Collins液是目前应用最为广泛的保护液，在其他脏器保护中的成功应用使其在离体肺保护中亦被公认是一种标准溶液。但近年来许多研究表明,低钾保护液(low potassium dextran，LPD)对离体肺保护有良好效果[1～3]。本实验即应用兔离体肺再灌注模型比较它们的作用。
1 材料和方法
1.1 离体肺的获取和保存 实验用兔以硫贲妥钠25 mg/kg经耳缘静脉注入麻醉后，气管切开，呼吸机控制呼吸(江湾I型微型人工呼吸机，上海第二军医大学)，潮气量15 ml/kg，频率45 min-1，FiO2 21%，胸正中切口锯开胸骨，右心耳注入肝素700 U/kg，右房插管收集自体血(生理盐水稀释至HCT 25%，以备再灌注用);心脏停跳时，经主肺动脉灌入4℃保护液冲洗肺脏，同时切开左心耳，灌注压2.94 kPa(30 cmH2O，直至左房引流液澄清为止;完整切除心肺，在肺膨胀50%后浸入10℃与灌洗液相同的保护液中保存。本实验所用的两种保护液成分见表1。
, 百拇医药
表1 保护液成分(mmol/l)
EC液
LPD液
Na+
10
141
K+
115
6.4
Cl-
15
119
, 百拇医药
HCO3-
10
0
Mg2+
0
5
PO3-4
58
0
pH
7.3
7.6
, 百拇医药
葡萄糖(g/L)
35
10
右旋糖酐(g/L)
0
10
胰岛素(U/L)
0
20
1.2 离体肺的再灌注[4] 离体肺经保存后支气管插管接呼吸机(潮气量25 ml，频率45 min-1，FiO2 21%),同时用恒流泵(HL-3型，上海沪西仪器厂)将30℃自体血以20 ml/min泵入肺动脉，10 min后测定肺静脉回血的血气分析，30 min后测定气道压力，平均肺动脉压，肺湿重(Wr)，并将肺置入80℃烤箱烘干后称重(Wd)。
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1.3 动物分组及研究指标 18只实验用兔，体重2.0±0.3 kg，随机分为两组(EC组及LPD组)，分别用EC液及LPD液灌注并保存。每组9只(18个肺)再分为3小组(各含6个肺，左右各3)分别在保护液中保存2，4及8 h进行再灌注。根据检测指标计算下列肺功能指标：
灌注后肺血管阻力(PVR)=平均肺动脉压/肺血流(mmHg.ml-1.min-1)
肺通气阻力(LR)=平均气道压力/潮气量(cmH2O/ml)
肺含水量(LW)=(Wr-Wd)/Wr×100%
1.4 统计学处理 各组测得值以均数±标准差表示，多组均数比较以方差分析，它们之间两两比较用q检验分析，以P<0.05为差别显著性与否标准。
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2 结 果
2.1 肺通气阻力(表2) EC组随保存时间的延长，LR逐渐增加，8 h后明显增高(与保存2 h比较P<0.01,与保存4 h比较P<0.05)，但保存2 h与4 h比较统计学上无差异。而在LPD组，保存各时间LR无明显变化，但保存8 h后LPD组LR明显低于EC组(P<0.05)。
2.2 肺血管阻力 两组中保存8 h内均无明显增高(P>0.05)。虽然在各时间上LPD，PVR均小于EC组，但统计学上无差异。
2.3 肺含水量及肺静脉血气(PaO2) 两组在保存各时间内无明显变化(P>0.05)。
表2 两种保护液肺灌注后效果
保存2 h
, 百拇医药 保存4 h
保存8 h
LR(cmH2O/ml)
EC组
0.24
±
0.03**
0.32
±
0.09*
0.42
±
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0.05
LPD组
0.23
±
0.03
0.33
±
0.12
0.30
±
0.05△
PVR(mmHg.ml-1.min-1)
, 百拇医药
EC组
2.77
±
0.74
2.60
±
0.63
2.70
±
0.29
LPD组
2.55
, 百拇医药
±
0.43
2.48
±
0.63
2.50
±
0.61
LW(%)
EC组
85.7
±
1.85
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87.0
±
3.60
87.1
±
1.71
LPD组
88.7
±
2.82
86.2
±
4.84
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87.0
±
3.15
PaO2(mmHg)
EC组
146
±
30
165
±
50
150
±
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43
LPD组
163
±
38
178
±
46
185
±
52
LR：肺通气阻力； PVR：灌注后肺血管阻力； LW：肺含水量； PaO2：肺泡氧分压. EC组：保护液为Euro-Collins液; LPD组：保护液为低钾液. 与保存8 h比较，*:P<0.05; **:P<0.01; 与EC组比较，△：P<0.05.3 讨 论
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离体肺保护方法主要集中于通气成分、低温保护、肺灌洗方法及灌洗液成分的研究[1,3]，但目前尚未发现一种能使人体肺安全保存超过4～6 h的方法[2]。肺保护的研究对肺移植及心肺联合移植有着及其重要的意义。尽管检验肺保护效果的指标很多，如肺组织学检查、生化及代谢改变、再灌注后肺功能测定等，但尚无一种标准方法来评价肺保护效果。本实验是以离体肺再灌注后肺功能为指标来评价肺保护效果。
目前采用的肺灌洗液及保护液可分为二类：(1)细胞内液型(IFS)含高浓度钾离子及低浓度钠离子。如Euro-Collins液、University of Wisconsin(UW)液等。(2)细胞外液型(EFS)含高钠低钾离子溶液，与细胞外液成分近似，如LPD液、Ringer液、Fujimura液、Rheomacrodex液等。由于应用IFS保存肾脏48 h取得成功，许多学者也将其用于肺保护方面，并有成功的报道。Starkey及Reichart分别用Euro-Collins液保存肺脏5～6 h获得满意效果。近年来许多研究发现IFS可引起严重的肺血管收缩，使离体肺灌洗不良，加重再灌注损伤，认为应用EFS可使肺保存时间延长[5]。
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Yamazaki[2]发现应用IFS进行肺灌洗时，肺血管阻力明显增加，而LPD则无此现象，认为其机理是细胞外高浓度K+使血管平滑肌细胞膜去极化而引起血管收缩。Sasaki等[6]1995年的实验研究也得出相同结论。而Belzer等则认为IFS在肺保存方面优于EFS，理由是细胞内外离子浓度相同，不存在离子交换，从而避免了细胞膜上ATP的消耗，同时也避免了由于钠内流而致的细胞内水肿。
本实验结果表明,EC组保存8 h后再灌注时LR明显增高，而LPD组则无明显变化。在保存4 h以内两组间LR无明显差别，而保存8 h后LPD组明显低于EC组，说明随着保存时间的延长，LPD对离体肺的作用优于EC组。其机理除了与EC液灌洗时致肺血管收缩而使肺灌洗不良，肺内白细胞血小板等聚集而加重肺损伤外，尚与EC液在肺保存方面的缺陷有关：由于细胞膜内外电位差为零，细胞膜完全去极化，大量钙离子通过电压依赖型钙通道在细胞内聚集，同时再灌注时由于细胞内钙超载而加重肺损伤[6,7]。此外LPD中所含的低分子右旋糖酐可预防细胞水肿及红细胞聚集，改善微循环，在促进肺再灌注后功能的恢复也有一定的作用。
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本实验中两组肺再灌注后肺水量无明显差异，LPD组PVR虽均低于EC组，但统计学上无差别，可能与再灌注时间太短有关，也可能与再灌注时肺泡上皮细胞损害较血管内皮细胞敏感有关。Spaggiari等应用细胞培养方法发现EC液保存时对肺泡Ⅱ型上皮细胞的损害较EFS液严重。本实验中LR的升高也反映了肺泡上皮的损害。笔者认为：(1)应用LPD液对离体肺灌洗及保存的效果优于EC液；(2)肺通气阻力的改变可能较肺血管阻力对损伤的反应更为敏感。一种满意的肺保护液应能使肺整体功能及肺组织细胞形态学上保持完整，因此LPD液在细胞水平上的进一步机制及优点尚待研究。
福建省卫生厅青年基金资助课题(9615)
参考文献
1 Keshavjee SH,Yamasaki F,Cardoso PF,et al. A method for safe twelve-hour pulmonary preservation. J Thorac Cardiovasc Surg, 1989;98:529
, 百拇医药
2 Yamazaki F,Yokomise H, Keshavjee H,et al. The superiority of an extracellular fluid solution over Euro-Collins' solution for pulmonary preservation. Transplantation, 1990;49:690
3 Puskas JD,Cardoso PFG,Mayer E,et al. Equivalent eighteen-hour lung preservation with low-potassium dextran or Euro-Collins solution after prostaglandin E1 infusion. Thorac Cardiovasc Surg, 1992;104:83
4 Kawahara K, Ikari H, Hisano H,et al. Twenty-Four-hour canine lung preservation using UW solution. Transplantation, 1991;51:584
, 百拇医药
5 Kimblad PO,Sjoberg T,Massa G,et al. High potassium contents in organ preservation solutions cause strong pulmonary vasocontraction. Ann Thorac Surg, 1991;52:523
6 Sasaki S,McCully J, Alessandrini F,et al. Impact of initial flush potassium concentration on the adequacy of lung preservation. J Thorac Cardiovasc Surg, 1995;109:1090
7 Morgan K. Role of calcium ion maintance of vascular smooth muscle tone. Am J Cardiol, 1987; 59: 24A
(收稿：1999-07-26 修回：1999-09-01), 百拇医药