糖尿病對肢體缺血再灌注后患者炎癥反應和肺功能的影響

王良榮，金立達，林麗娜，陳磊，熊響清

（溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 麻醉科，浙江 溫州 325015）

·論 著·

糖尿病對肢體缺血再灌注后患者炎癥反應和肺功能的影響

王良榮，金立達，林麗娜，陳磊，熊響清

（溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院 麻醉科，浙江 溫州 325015）

目的：觀察2型糖尿病對止血帶所致缺血再灌注后患者炎癥反應和肺換氣功能的影響及與血糖控制水平和病程的相關性。方法：擇期擬行單側下肢手術患者85例，分為糖尿病組（n=55）和對照組（n=30），并根據(jù)糖化血紅蛋白（HbA1c）水平和病程分為不同亞組。患者選擇硬膜外麻醉，常規(guī)使用止血帶1～1.5 h，分別在扎止血帶前（T0）、松止血帶后2 h（T1）、6 h（T2）和24 h（T3）行動脈血氣分析，并測定血清腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-6（IL-6）濃度。結果：與基礎值比較，2組患者T1～T3時點血清TNF-α和IL-6濃度上升，T2時點肺泡-動脈氧分壓差（PA-aDO2）和呼吸指數(shù)（RI）增加（P＜0.05）；與對照組比較，糖尿病組T1、T2時點血清TNF-α和IL-6濃度升高，T2時點PA-aDO2和RI增加（P＜0.05），且與血糖控制水平和病程相關。結論：2型糖尿病可加重肢體缺血再灌注所致炎癥遞質釋放和肺換氣功能損傷，其程度與血糖控制水平與病程相關。

糖尿病；再灌注損傷；止血帶；肺功能

肢體缺血再灌注是臨床常見的病理生理過程，不僅可加重缺血組織損傷，還可誘發(fā)遠隔臟器損傷，其中肺是最常受累的臟器之一。前期研究表明，止血帶應用所致再灌注損傷可影響下肢手術患者肺換氣功能，其發(fā)生與炎癥反應有關[1-3]。糖尿病是下呼吸道感染及感染嚴重程度的獨立危險因素，慢性炎癥反應在糖尿病及其血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展中具有重要的作用，但糖尿病患者肢體缺血再灌注后遠隔肺功能損傷是否加重尚待研究。本研究擬觀察2型糖尿病對止血帶所致缺血再灌注后患者炎癥遞質和肺換氣功能的影響及與血糖控制水平和病程的相關性，為臨床提供理論基礎。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選擇2012年7月至2014年5月在溫州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院擬擇期行單側脛腓骨或內外踝骨折切復內固定術患者85例，其中男41例，女44例，年齡45～65歲，平均（53±13）歲，體質量指數(shù)20～25 kg/m2，止血帶應用時間1～1.5 h。分為2型糖尿病組（D組，n=55）和對照組（C組，n=30），其中D組根據(jù)血清糖化血紅蛋白（HbA1c）水平分為D1（HbA1c＜6.5%，n=26）亞組和D2（HbA1c≥6.5%，n=29）亞組；根據(jù)病程分為Da（病程＜3年，n=30）亞組和Db（病程≥3年，n=25）亞組。2型糖尿病診斷均符合WHO糖尿病診斷標準，并內分泌科門診隨訪治療。入選標準：無糖尿病微血管、眼底、腎臟及神經系統(tǒng)并發(fā)癥，無明顯心、肺、肝、腎等重要臟器疾病。2組及各亞組間年齡、性別比、體質量指數(shù)、止血帶時間、手術類別構成及麻醉藥用量差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1。本研究經醫(yī)院倫理委員會批準，并和患者簽訂知情同意書。

表1 各組患者一般情況（）

表1 各組患者一般情況（）

與D1亞組比：aP＜0.05；與Da亞組比：bP＜0.05

1.2 實驗方法 入室后行左側橈動脈穿刺置管，用于血氣分析和采樣。選擇L3-4間隙行硬膜外穿刺置管給予0.75%羅哌卡因溶液，感覺阻滯平面控制在T8以下，圍術期保持血流動力學穩(wěn)定。麻醉起效后常規(guī)應用自動充氣式止血帶，壓力設置65 kPa（487.5 mmHg）。分別于扎止血帶前（T0）、止血帶松開后2 h（T1）、6 h（T2）和24 h（T3）抽取動脈血標本3 mL。

1.3 指標測定 1 mL血樣應用i-STAT血液分析儀行動脈血氣分析，記錄動脈二氧化碳分壓（PaCO2）和動脈氧分壓（PaO2），計算：①肺泡-動脈氧分壓差（PA-aDO2）：PA-aDO2=[FiO2×（PB-PH2O）-PaCO2/RQ]-PaO2，其中，PB（大氣壓）為760 mmHg，PH2O（肺泡水蒸氣壓）為47 mmHg，RQ（呼吸商）為0.8。②呼吸指數(shù)（RI）：RI=PA-aDO2/PaO2。其余2 mL血樣離心后取血清，-20 ℃保存，采用酶聯(lián)免疫吸附法測定腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-6（IL-6）濃度（試劑盒購于上海西唐生物技術有限公司）。

1.4 統(tǒng)計學處理方法 所有數(shù)據(jù)經SPSS 13.0軟件處理。計數(shù)資料采用卡方檢驗，計量資料均進行正態(tài)性檢驗，以±s表示，組內比較用重復測量資料的方差分析，組間比較采用獨立樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 各組血氣指標比較 與基礎值比較，T2時點患者PA-aDO2和RI升高；與C組比較，T2時點D組PA-aDO2和RI升高；與D1亞組比較，T2時點D2亞組PA-aDO2和RI升高；與Da亞組比較，T2時點Db亞組PA-aDO2和RI升高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。各組組間和組內PaCO2差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2。

2.2 各組炎癥遞質濃度比較 與基礎值比較，T1～T3時點患者TNF-α和IL-6濃度升高；與C組比較，T1、T2時點D組TNF-α和IL-6濃度升高；與D1亞組比較，T1、T2時點D2亞組TNF-α和IL-6濃度高；與Da亞組比較，T1、T2時點Db亞組TNF-α和IL-6濃度升高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

3 討論

再灌注過程中，NADPH氧化酶活性增加，次黃嘌呤-黃嘌呤途徑激活以及線粒體功能障礙細胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調，使得氧自由基大量產生，超過自身清除能力，通過與不飽和脂肪酸產生脂質過氧化，使生物膜結構及功能完整性受到破壞，當大量氧自由基釋放入外周血時，可引起肺毛細血管通透性改變；另外，在氧自由基和炎性細胞因子作用下中性粒細胞被激活，并在IL-6和IL-8等趨化因子的作用下在肺部聚集，進而產生呼吸爆發(fā)，釋放更多氧自由基和炎性細胞因子，引起進一步肺功能損傷[4-5]。TNF-α是介導肢體缺血再灌注遠隔肺損傷的炎癥遞質，不僅產生直接的細胞毒性，還能通過激活中性粒細胞促進組織損傷，增加其他炎癥遞質的合成釋放。IL-6是重要的促炎因子，可促進中性粒細胞的活化和聚集，與肺組織損傷程度相關。PaCO2與肺通氣功能明顯相關，而PA-aDO2和RI是評價肺換氣功能的可靠指標，其數(shù)值與肺換氣功能呈反比。本研究結果提示，止血帶松開后6 h患者PA-aDO2和RI顯著升高，而PaCO2改變無統(tǒng)計學意義，提示患者肺換氣功能受損，與先前研究[1-3，6]一致。

表2 各組患者不同時點血氣指標比較（）

表2 各組患者不同時點血氣指標比較（）

與T0比：aP＜0.05；與C組比：bP＜0.05；與D1亞組比：cP＜0.05；與Da亞組比：dP＜0.05

表3 各組炎癥遞質濃度比較（）

表3 各組炎癥遞質濃度比較（）

與T0比：aP＜0.05；與C組比：bP＜0.05；與D1亞組比：cP＜0.05；與Da亞組比：dP＜0.05

近年來，肺臟作為糖尿病損害的靶器官被廣泛關注，常表現(xiàn)為限制性通氣功能障礙、小氣道功能減退和彌散功能異常[7]。研究表明，糖尿病大鼠肺組織中大量炎癥細胞浸潤、肺泡隔增厚、肺間質重度增生。隨著病程延長，肺組織結構紊亂，肺泡萎縮，甚至被膠原纖維取代[8]。高血糖可造成內皮細胞通透性增高和功能受損，機制可能與PI3K/Akt信號通路相關，可引起細胞間黏附分子、TNF-α和IL-6等炎癥因子表達失調。TNF-α和IL-6可損害胰島素β細胞功能加重糖尿病的進程，不僅與胰島素抵抗相關，這一改變也可能參與了糖尿病肺部并發(fā)癥的發(fā)生[9-10]。研究表明，即使血糖降至正常肺臟仍有輕度炎癥改變，糖尿病大鼠肺組織Toll樣受體4和NF-κB通路表達增加，提示糖尿病機體處于促炎癥狀態(tài)[9-10]。本研究結果表明，與對照組比較，止血帶松開后6 h糖尿病組患者PA-aDO2和RI增加，提示糖尿病可加重肢體缺血再灌注所導致的炎癥反應和肺換氣功能損傷。HbA1c可反映較長時間內血糖控制情況，結果表明，HbA1c升高和病程更長者肺換氣功能和炎癥遞質釋放更為顯著，與以往研究[7，11]結果一致。

綜上所述，2型糖尿病可加重下肢手術患者肢體缺血再灌注后和炎癥遞質釋放肺換氣功能損傷，其程度與血糖控制水平和病程相關。

[1] Wang L, Wang W, Zhao X, et al. Effect of Shenmai Injection, a traditional Chinese medicine, on pulmonary dysfunction after tourniquet-induced limb ischemia-reperfusion[J]. J Trauma, 2011, 71(4): 893-897.

[2] 鄭瀏璞, 王良榮, 趙喜越, 等. 烏司他丁對肢體缺血再灌注性肺通氣和氧合功能的影響[J]. 溫州醫(yī)學院學報, 2010, 40(1): 36-38.

[3] Lin LN, Wang LR, Wang WT, et al. Ischemic preconditioning attenuates pulmonary dysfunction after unilateral thigh tourniquet-induced ischemia-reperfusion[J]. Anesth Analg, 2010, 111(2): 539-543.

[4] 黃新莉, 周君琳, 黎寧, 等. 二氧化硫對大鼠肢體缺血再灌注所致肺損傷的影響及其作用機制[J]. 中國病理生理雜志, 2013, 29(10): 1747-1752.

[5] Yu L, Luo Q, Fang H. Mechanism of ulinastatin protection against lung injury caused by lower limb ischemia-reperfusion[J]. Panminerva Med, 2014, 56(1): 49-55.

[6] 王良榮, 鄭瀏璞, 蔣柳明, 等. 無創(chuàng)性缺血預處理對肢體缺血再灌注性肺換氣功能及一氧化氮/內皮素-1失衡的影響[J]. 中國病理生理雜志, 2010, 26(2): 322-326.

[7] 鄭東慶, 侯松萍, 于倩. 2型糖尿病患者的肺功能損害及其相關因素分析[J]. 中國糖尿病雜志, 2011, 19(12): 931-934.

[8] 聶麗萍, 穆維新, 周曉東, 等. 白細胞介素-6轉化生長因子-β1在2型糖尿病大鼠肺組織中表達變化的研究[J]. 山西醫(yī)藥雜志, 2012, 41(7): 654-656.

[9] Ladefoged M, Buschard K, Hansen AM. Increased expression of toll-like receptor 4 and infammatory cytokines, interleukin-6 in particular, in islets from a mouse model of obesity and type 2 diabetes[J]. APMIS, 2013, 121(6): 531-538.

[10] Zheng X, Zhu S, Chang S, et al. Protective effects of chronic resveratrol treatment on vascular inflammatory injury in steptozotocin-induced type 2 diabetic rats: role of NF-kappa B signaling[J]. Eur J Pharmacol, 2013, 720(1-3): 147-157.

[11] 江山平, 黃莉文, 李依群, 等. 2型糖尿病患者的肺功能改變[J]. 中華結核和呼吸雜志, 2005, 28(1): 65-66.

（本文編輯：胡苗苗）

The effect of diabetes on inflammatory response and pulmonary function in patients undergoing limb ischemia-reperfusion

WANG Liangrong, JIN Lida, LIN Lina, CHEN Lei, XIONG Xiangqing.
Department of Anesthesiology, the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University, Wenzhou, 325015

Objective: To investigate the effect of type 2 diabetes on infammatory response and pulmonary function in patients undergoing limb ischemia-reperfusion induced by tourniquet, and to study its relationships with blood glucose control level and disease duration. Methods: Eight-fve patients scheduled for unilateral lower extremity surgery were enrolled and divided into Diabetes (n=55) and Control (n=30) Group, Diabetes Group was allocated into several sub-groups according to blood glucose control level and disease duration, respectively. The patients received epidural anesthesia and radial arteries catheterization, and the tourniquet duration lasted for 1-1.5 h. The arterial blood gases and serum Tumor Necrosis Factor-α (TNF-α) and interleukine-6 (IL-6) were measured immediately before tourniquet infation, 2 h, 6 h and 24 h after tourniquet defation. Results: Serum levels of TNF-α and IL-6 were signifcantly elevated at 2 h, 6 h and 24 h after tourniquet defation, and the values of alveolar-arterial oxygen tension difference (PA-aDO2) and respiratory index (RI) were increased were increased at 2 h and 6 h after tourniquet defation in both two groups (P＜0.05). As compared to Control Group, the serum levels of TNF-α and IL-6 were higher, and PA-aDO2and RI values were larger in Diabetes Group at 6h after tourniquet defation (P＜0.05), which were closely related to blood glucose control level and disease duration. Conclusion: Type 2 diabetes aggravates the infammatory mediators release and pulmonary gas exchange function, which relates to blood glucose control level and disease duration.

diabetes; reperfusion injury; tourniquet; pulmonary function

R614

ADOI: 10.3969/j.issn.2095-9400.2015.03.009

2014-07-04

溫州市科技局科研基金資助項目（Y20120093，Y2013 0185）。

王良榮（1984-），男，浙江溫州人，住院醫(yī)師，碩士。

熊響清，副主任醫(yī)師，Email：arerong1984@163. com。