持续血液净化在肝移植围手术期多器官功能障碍综合征中应用研究.doc

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首都医学发展科研基金管理委员会
持续血液净化在肝移植围手术期多器官功能障碍综合征中应用研究
1、研究意义

在我国，目前肝移植受者主要是肝硬化、终末期肝病及部分肝癌患者，这些患者术前多存在明显的血流动力学异常。多器官功能障碍综合征（multiple
organ dysfunction
syndrome,MODS）是严重创伤或感染后,同时或顺序出现两个或两上以上系统器官功能不全或衰竭的临床综合征,为临床常见和病死率很高的危重病，也是肝移植围手术期严重的并发症之一,并且与移植肝功能恢复不良互为因果,是肝移植术后重症加强治疗病房(ICU)治疗费用增加和导致患者死亡的主要原因。尽管肝移植围手术期MODS的治疗强调早期进行ICU监护
,但其死亡率并无明显下降。MODS患者两个以上器官功能衰竭死亡率为
50%～60%,而四个或四个以上器官功能衰竭者,死亡率几乎达到100%。

MODS的发病机制比较复杂 ,一般认为MODS是全身炎症反应综合征 (systemic
inflammatory response
syndrome,SIRS)的继发反应。参与MODS的细胞因子较多如肿瘤坏死因子（TNF）,白细胞介素等。TNF-α参与炎性反应和免疫应答以及内毒素性休克等过程,对机体的康复过程产生重大影响[1],这些影响血管舒缩功能及损伤血管内皮细胞的毒素及炎症介质的清除可以改善循环中的血流动力学[2]，在肝移植围手术期并发MODS病人中清除血液中参与MODS发生发展的致损因子，改善MODS的预后结局
,是目前关注的治疗热点。

持续血液净化 (continuous blood purification，CBP)
以治疗过程中稳定的血液动力学、较高的溶质清除率、清除炎症介质、改善组织氧化代谢、保持水电解质平衡和保证临床充分的营养支持等优点,治疗范围扩展到多器官系统支持治疗。本研究建立实验动物肝移植合并MODS模型,
深入研究肝移植围手术期MODS的病理机制,并将CBP应用于肝移植围手术期MODS治疗，为我国研究肝移植围手术期MODS的有效治疗措施，改善肝移植预后结局，奠定坚实的基础。

2、 国内外研究现状及分析

（1）肝移植围手术期患者并发MODS的主要病理特点

肝移植受者在肝移植过程中经历了失血、门脉及下腔静脉阻断和缺血再灌注过程，下腔静脉阻断使静脉回心血量骤减，心输出量下降、血压下降，而在开放门静脉、下腔静脉后出现的再灌注综合症，在移植肝和肠道静脉中大量的酸性物质、高钾体液、低温保护液及一些介质释放入血循环，引起外周血管扩张、CO增加、低血压，导致一定程度的心肌抑制[3]。释放的介质包括内皮素、肿瘤坏死因子、缓激肽、血栓素和氧自由基等。内皮素、肿瘤坏死因子这种介质都是危重病患者中独立的心肌抑制因子。长时间阻断肝脏血流，以及疾病本身的病理生理特点、药物、手术操作等各种影响因素，使体内存在的补体、凝血、纤溶及激肽系统的正常运行和平衡失调，血管内皮系统损害，白细胞淤积以及炎症因子释放，毛细血管内血细胞凝集及微栓形成，造成组织灌注不足，微循环障碍；在器官恢复血流后继发缺血-再灌注损伤，激活白细胞产生大量氧自由基及细胞毒性物质，以及内毒素的释放，使毛细血管内皮细胞严重损伤，组织细胞产生水肿、变性、坏死，从而发生“无灌流”现象，以上因素都非常容易引发MODS。MODS治疗后期的高死亡率，与细菌感染、内毒素、细胞因子等因素导致系统性炎症综合征（SIRS）,微循环障碍以及缺血-再灌注损伤氧自由基损伤、创伤后脓毒症等导致的多系统脏器功能衰竭有密切的关系。此外，移植术后患者往往存在一定的心室功能下降、心肌抑制，尤其是术前心脏储备较差的患者，术后易出现心衰，增加病死率[4-5]。晚期肝病的患者往往在门脉高压的基础上出现肺动脉高压，同时这些患者表现出不正常的组织氧合伴有氧摄取率的降低，氧供增加，动脉血乳酸浓度增加，组织的低氧血症，也容易引发MODS。

(2)持续血液净化 (continuous blood
purification，CBP)在肝移植围手术期并发MODS患者应用的理论基础

持续血液净化 (continuous blood
purification，CBP)，包括血液透析（hemodialysis）、血液滤过（hemofiltration）、血液灌流、血浆置换（plasma
exchange）和免疫吸附等，起源于肾科持续肾脏替代疗法(continuous renal
replacement therapy,CRRT)。
自1977年Kramer应用于临床治疗单纯性肾功能衰竭患者以来,
随着研究的不断深入,该技术以治疗过程中稳定的血液动力学、较高的溶质清除率、清除炎症介质、改善组织氧化代谢、保持水电解质平衡和保证临床充分的营养支持等优点,治疗范围扩展到多器官系统支持治疗。

①连续清除炎性介质，有效清除中小分子毒素和代谢产物。肝移植围手术期病人尤其是并发MODS时都存在有SIRS的过程。SIRS时各种炎性介质对局部与全身血管张力及通透性产生显著影响，造成微循环紊乱，全身内皮细胞及实质细胞损伤，最终导致机体发生不可逆性休克及MODS等，其中一般最易受累的是肺，可发生急性肺损伤和ARDS。SIRS是MODS的诱发与介导过程，MODS是SIRS发展过程中严重的阶段。炎性细胞因子的失控性释放是SIRS向MODS转化的关键[6]。尽管在ICU中应用大量有效抗生素治疗，细菌被杀灭，血培养转阴，病情却继续恶化，因此，清除或拮抗炎性介质被认为是治疗SIRS的重要方法。研究表明
,SIRS及MODS发生发展过程中出现的促炎及抗炎介质多具有水溶性,且相对分子质量(Mr)自100～
200 (小分子)、500～60000 (中分子)至大于 60000(大分子)不等
,以中大分子物质为主
,多数能被CRRT清除。已有研究表明血流动力学的改善与血液滤过后循环中某些影响血管舒缩功能及损伤血管内皮细胞的毒素及炎症介质如NO（NO合成酶代谢L-精氨酸的产物）、TNF-α等的清除有关[7]。1992年Grootendorst[8]等在血液净化疗法研究中，采用高容量血液滤过(HVHF)的实验研究,证实增加超滤量可改善接受内毒素注射猪的血流动力学。Bellomo等[9-11]证实HVHF(6L/h)可以清除感染性休克猪血浆中心肌抑制因子,并有效清除感染性休克及MODS中的各种炎症反应介质,尤其是大中分子炎症介质。Emre等[12]在猪胰腺炎动物模型中发现:CBP明显降低血清TNF、磷脂酶和激肽水平
,有效清除这些介质可明显延长实验动物的生存时间,并且治疗越早生存时间越长。
②改善氧合功能。CBP有效清除组织水肿，特别是肺间质和肺泡等组织水肿，改善肺的气体交换和微循环，从而改善组织和有氧代谢。CBP最重要的是调节内环境平衡,包括调节容量平衡、离子平衡、酸碱平衡及温度平衡等,对于危重疾病的治疗尤其关键。肝移植围手术期患者并发MODS尤其是同时还有急性呼吸窘迫综合症（ARDS）发病机制的重要环节就是炎性细胞的迁移与聚集,以及炎性介质的释放,作用于肺泡毛细血管,引起后者通透性增高,造成肺间质水肿。CBP治疗ARDS的机制:一方面清除炎性介质,清除肺间质水分,从而明显改善肺氧合,减少对呼吸机的依赖。其次是CBP治疗中的低温,可使ARDS患者减少氧耗,使CO2产生减少。而且置换液中补充碳酸氢盐,可使CO2产生减少,有助于减轻高碳酸血症。

③纠正水电解质及酸碱平衡紊乱，能最大程度地维持血流动力学的稳定，维持内稳态,组织器官水肿时,血容量过多,间质及细胞内水分蓄积。CBP一方面脱水调节血容量,有利于控制心衰;另一方面,利用血浆胶体渗透压的作用,将间质、细胞内水分持续、缓慢地“拉”入血管,治疗细胞内、间质内水肿。减轻机体的水负荷，是实施营养支持的基础，同时可以改善机体免疫系统功能。

④有效控制体温，改善SIRS和MODS症状，当肝移植围手术期患者合并有感染、SIRS或MODS时，常有高热，甚至高热持续不退，应用多种药物治疗亦难以奏效。而CBP可以使机体迅速降温，同时心率减慢，呼吸改善。体温下降本身即可以减轻机体的应激水平和改善心肺等器官的功能。
3、本项目发展趋势与应用前景

目前尚无任何单一的理论能满意解释肝移植围手术期并发MODS的发病机制,更多可能是多种机制共同作用的结果。到目前为止,尚无一种比较标准的血液净化疗法,因此治疗上均以症状治疗为主,以纠正低氧血症,支持呼吸功能,改善循环,保护肺、脑、肾等重要器官为主，疗效有限。

CBP治疗采用缓慢、连续疗法，溶质清除多以对流为主，可以等渗地清除水分，清除中、小分子的炎症介质，患者临床耐受性好、血流动力学稳定，可维持人体电解质和酸碱平衡，可降低患者的体温，同时可以满足高营养。理论上讲，通过CBP清除相关的炎症介质会改善肝移植围手术期并发MODS病人的预后。但目前，国内外对于肝移植围手术期并发MODS病人的CBP治疗，大多无统一规范。已知在SIRS时．前炎症介质和抗炎症介质均大量、过度释放，严重者导致器官功能障碍乃至患者最终死亡。CBP不加区分地清除这些介质，故能同时清除炎症介质及其抑制物，是否会影响抗炎症介质的生物活性。CBP疗法可清除多种可溶性物质,而有些物质的清除不利于机体内环境的稳定,如引起蛋白的丢失[13],许多被清除物质的性质和数量还没有完全明确，应从整体、器官、组织和分子生物学水平等多层次综合性研究,才能阐明CBP对肝移植围手术期合并MODS病人的疾病生理、病理及预后的影响。如果CBP能清除前炎症介质，对于肝移植围手术期合并MODS病人有治疗作用，那么是否应该尽早开始治疗，甚至在肾脏和其他器官功能发生障碍之前，以避免发生下可逆性功能损害。但仍缺少有力的证据说明清除炎症介质与提高患者存活率之间存在直接的因果关系，目前迫切需要大规模、多中心、前瞻性地基础与临床研究,以明确CBP对提高肝移植围手术期并发MODS患者存活率的影响以及明确CBP介入治疗时机、剂量以及治疗延续时间。
对于危重疾病的诊治,应强调多学科通力合作,打破以往以单器官或系统为中心的传统专科界限,提倡互相渗透和协作才是提高诊疗水平的关键所在。CBP作为一种与呼吸机等同地位的器官支持手段,成为了联系各科的桥梁,多学科的合作也必将为提高危重患者的抢救成功率作出更大的贡献。本研究建立实验动物肝移植围手术期并发MODS模型,
深入研究肝移植围手术期并发MODS的发病机制,并将持续血液净化疗法（CBP）应用于肝移植围手术期并发MODS治疗，深入进行CBP治疗时机和剂量研究，可望为我国研究肝移植围手术期并发MODS的有效治疗措施，改善肝移植的预后结局
,奠定坚实的基础。
参考文献
1、Tomasdottir H，Hjartarson H,Ricksten A ，et
al.Tumor necrosis factor gene poly morphismis
associated with enhanced systemic inflammatory
response and increased cardio pulmonary morbidity
after cardiac surgery[J].Anesth Analg，
2003；97(4):944-949.
2、Klouche K,Cavadore P，Portales P,et al.Continuous
veno-venous hemofiltration improves hemodynamics
in septic shock with acute renal failure without
modifying TNF-alpha and IL-6 plasma
concentrations[J].J Nephrol,2002;15(2):150-157.
3、Oberholzer A,Oberholzer C,Moldawer L L. Sepsis
syndromes:understanding the role of innate and
acquired immunity[J].Shock,2001 ,16(2) :83-96.
4、Von Andran UH,Mackay CR.T cell function and
migration N Engl J Med,2000,343:1020.
5、Klouche K,Cavadore P，Portales P,et al.Continuous
veno-venous hemofiltration improves hemodynamics
in septic shock with acute renal failure without
modifying TNFalpha and IL-6 plasma
concentrations[Ｊ].J Nephrol,2002,15(2):150-157.
6、乔万海 危重病患者细胞因子和氧代谢指标的动态变化[J]
中国危重病急救医学,2004,16:493.
7、Klouche K,Cavadore P，Portales P,et al.Continuous
veno-venous hemofiltration improves hemodynamics
in septic shock with acute renal failure without
modifying TNF-alpha and IL-6 plasma
concentrations[J].J Nephrol,2002;15(2):150-157.
8、Grootendorst AF,van Bommel EFH,vander Hoven
B,etal.High volume hemofiltration improves right
ventricular function of endotoxin –induced shock
in the pig.Intensive Care Med,1992,18:235 .
9、Bellomo R,Baldwin I,Ronco C. High volume
hemofiltration.Contrib Nephrol,2001,132:375.
10、Schetz M.Non-indications for continuous
renalreplacement therapy
Kidney Int,1999,56: 588.
11、Honore PM,Jamez J,Wauthier M,et al. Prospective
evaluation of short-term, High volume isovolemic
hemofiltration on the hemodynamic course and
outcome in patients with intractable circulatory
failure resulting from septic shock.Crit Care
Med,2000,28:3581.
12、Emre F,Yekebas,Hendrik Treede,Wolfram T,et
al.Influnce of zero banlanced hemofiltration on
the course of severe experimental pancreatitis in
pigs .Ann surgery,1999,229:514
13、Morgera S,Sloeinski T,Melzer C,et al.Renal
relpacement therapy with high cut-off
hemofilters:Impact of convection and diffusion on
cytokine clearances and protein status [Ｊ].Ａｍ Ｊ
Kidney Dis,2004,43(3):444-453.
14、夏穗生,主编 临床移植医学 第1版 杭州:浙江科学技术出版社,1999,119-121.
15、盛志勇,胡森主编.多器官功能障碍综合征.北京:科学出版社. 2000.186-187.

项目的研究内容、研究目标,以及拟解决的关键问题301SICU 2007-8-23
14:36:00

1、研究内容

本课题通过建立实验动物肝移植围手术期并发MODS模型,
研究肝移植围手术期并发MODS的发病机制,对持续血液净化疗法(continuous blood
purification，CBP)治疗肝移植围手术期并发MODS作用机理研究，重点研究肝移植围手术期并发MODS发病机理、CBP治疗时生物学基础研究（包括对细胞因子、炎症介质的影响）、CBP的治疗时机和剂量研究，为我国研究肝移植围手术期并发MODS的有效治疗措施，改善肝移植围手术期的预后结局
,奠定坚实的基础。

主要研究内容

①肝移植围手术期合并MODS动物模型的建立

选取健康雄性小型猪（中国人民解放军总医院医学实验动物中心提供，清洁动物）30只，体重25～45kg，供体、受体猪各15头,每对体重相差约3kg;肝移植受体、供体手术步骤按有关文献[14]进行,供肝灌注液、保存液采用4℃乳酸钠林格液。无肝期行髂外、门静脉、左颈外静脉转流,转流前应用肝素0.5mg·kg-1部分肝素化,停转流后鱼精蛋白拮抗。术中如循环不稳定给予多巴胺2～10ug·kg-1·min-1维持循环功能,根据尿量情况适当利尿;无肝期及新肝期依照动脉血气和血电解质调节酸碱平衡,补充电解质。术后未作特殊护肝及免疫抑制治疗。

术后待动物全身情况稳定后，采用改良Wiggers方法复制失血性休克模型，自动脉鞘管放血，连接一次性使用塑料血袋保存，30分钟内放出猪总血容量的35～45％（猪血容量占体重的3.5～5.6％），将平均动脉压（MAP）降至55±5mmHg，维持2小时。上述步骤完成后，在放血后2小时开始复苏，将60％所放血液回输，同时输入平衡液及羟乙基淀粉溶液扩容，剂量分别为平衡液33ml/kg、羟乙基淀粉7ml/kg，上述液体在1.5～2小时内回输完毕，将MAP恢复至伤前水平80％以上。利用上述方法建立肝移植实验动物缺血再灌注损伤引起的MODS模型。MODS诊断标准参照文献[15]动物的MODS诊断标准。

②肝移植围手术期合并MODS动物模型生物学基础研究：对细胞因子、炎症介质的影响

大部分细胞因子是相对分子质量为10000～30000的中分子物质,筛选系数为0.8～1.0左右。近年研究焦点主要集中在IL
-1、IL
-6和TNF等促炎因子。TNF是一种重要的细胞因子,是相对分子质量为54000的三聚体,大于膜的截留量,限制了其清除效果。对已建立的肝移植围手术期合并MODS动物模型进行细胞因子、炎性介质及抗炎介质检测研究,取各组肝移植术后动物在合并MODS前及合并MODS后30、60、90、120、210、360min静脉血，3000ｒ/min离心
30min ,提取上清液 ,鲎三肽偶氮显色法测定ET
,酶联免疫吸附法测定TNF-α、IL-6、IL-10、PGE2、TXB2等,研究MODS细胞因子、炎症介质的产生及时间分布规律。

③CBP的治疗时机和剂量研究

根据肝移植围手术期合并MODS动物模型细胞因子、炎症介质的产生及时间分布规律,选择并确定CBP治疗肝移植围手术期合并MODS动物模型的最佳时机。同时由于细胞因子、炎症介质的清除和内环境的稳定需要通过增加交换量来实现
,通过已建立的动物模型,进行CBP合适的置换量研究,选择最佳的置换量。

④CBP的治疗时对血流动力学影响研究

肝移植受者在肝移植过程中经历了失血、门脉及下腔静脉阻断和缺血再灌注过程，当合并MODS时往往血流动力学是不稳定的，常常是低血压与严重的水负荷并存，在应用CBP治疗时应该选择合适的治疗方法和剂量，才能实现治疗过程中稳定的血流动力学。

⑤CBP治疗时置换液配方研究

由于CBP置换液流量大 ,要求血流量达到200-300ml/min
,否则清除率降低。根据每个病例不同的病理生理条件配置个性化的置换液,研制出CBP基本置换液配方,并可以根据血气及生化检查结果随时方便地进行调整。

⑥CBP治疗时间的个性化确定

根据建立的肝移植围手术期动物模型研究所得的细胞因子、炎症介质释放和CBP治疗时清除的时间,确定CBP治疗的最佳时间,以期实现CBP治疗时间的个性化。

2、拟解决的关键问题

①CBP对细胞因子、炎症介质影响研究

CBP基本原理是模拟人体正常肾小球滤过的方式来清除血浆中的水和溶质
,并以补充置换液的方法模拟肾小管的重吸收功能 ,当血液通过一种半透膜时 ,给予一定的压力 ,当水分子通过半透膜时
,溶质也随之通过 ,这一机制称为对流转运
,又称超滤作用。由于CBP在治疗过程中不加区分地清除炎症介质及其抑制物,因此本课题将重点对CBP治疗时炎症介质的生物活性及不同时间点的清除率进行研究。不同滤过膜的使用
,是影响细胞因子、炎症介质清除的重要因素之一。通过对各种膜的效能治疗价值和副作用进行比较,通过合作或外委协作的方式研制出高通透性甚至超高通透性的滤器,要求表面积大,生物相容性好
,
并具有一定的吸附作用 ,同时不激活补体系统 ,对凝血系统影响小 ,血流阻力小
。
②CBP时机选择研究

CBP可清除前炎症介质 ,那么对于SIRS或感染中毒性休克的治疗, CBP应该越开始的早越好
,甚至在肾脏或其他器官发生障碍以前就可开始进行,
动物实验及临床研究已证实CBP在感染性休克及MODS患者中能有效改善患者血流动力学 ,减少升压药物的用量
,并清除某些可溶性的炎症介质。因此选择合适的CBP治疗时机
,在临床应用中可望降低患者APACHEⅡ和SAPSⅡ评分 ,有效降低患者的死亡率。

③CBP治疗量的选择

确定危重病患者治疗剂量十分困难 ,主要是肝移植围手术期合并MODS患者处于不稳定的代谢状态
(包括重症感染、酸中毒、高分解代谢及营养支持治疗对代谢的影响 )。此外
,输液量、CBP时血流量及再循环量、滤器凝血、有效治疗时间等均影响透析剂量的测定。细胞因子的清除和内环境的稳定需要通过增加交换量来实现
, CBP合适的置换量究竟是多少
,应进一步探讨。本课题将重点突破CBP个性化、标准化，在治疗过程中，最大程度地稳定机体内环境，很好地达到治疗的目的。

3、预期研究目标

预期本课题研究成果可为我国研究肝移植围手术期合并MODS患者的有效治疗措施，改善肝移植围手术期合并MODS患者的预后结局，奠定坚实的基础。获得1～2项发明专利，发表论文5—10篇。

4、拟采取的研究方案及可行性分析

4.1技术路线

研究出肝移植合并MODS的有效治疗措施 , 改善该疾患预后结局
4.2 项目的可行性分析

在本科题研究中得到了解放军总医院大力支持，解放军总医院外科重症监护科病例多，每年均接受60-80例肝移植患者治疗，临床应用资料丰富。本课题组利用自有的研究条件，已完成部分肝移植合并MODS患者相关炎症介质、细胞因子的研究工作，对列入研究组的患者在保证常规治疗的同时进行上述内容的动态监测；绘制各项指标的动态曲线，已完成本课题前期部分研究，在今后的课题实施过程中，可以通过技术产出成果及专利科技奖项等方面获得了一定经费支持，同时可以在课题进行中继续产生的技术产出成果及专利科技奖项等获得经费，形成良性循环，得到滚动资金支持，使本课题得以顺利开展。