机械通气所致肺损伤生物学标志探究进展

题目：机械通气所致肺损伤的生物学标志的研究进展

单位：上海市瑞金医院

作者：沈富毅张富军审校：薛庆生

摘要：对于急性肺损伤（acute lung injury,ALI）、急性呼吸窘迫综合症(acute respiratory distress syndrome,ARDS)患者，正压机械通气可以挽救生命。然而，大量实验及临床资料证明，临床医生如何设定通气方案包括潮气量、PEEP及气道平台压等，将影响患者肺损伤的严重性、预后和死亡率。近年来，固有免疫应答及炎症反应在机械通气所致肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI）发病机制中的作用得到了广泛的研究。目前的研究结果倾向于炎症反应是VILI发生的主要机制。研究发现，血浆、血清及肺泡灌洗液内的细胞因子和趋化因子是VILI的主要生物学标志。

关键词：机械通气，肺损伤，VILI，炎症反应，生物学标志

Abstract: For patients with ALI(acute lung injury) or ARDS(acute respiratory distress syndrome),the positive pressure mechanical ventilation can save their lives.However,a lot of experimental studies and clinical datas have proved that how the clinicians set the ventilatory strategies(including the tidal volume,the positive end-expiratory pressure and the plateau airway pressure,etc) can affect the severity of the lung

injury,the outcomes and the mortality.In recent years,the effects of the inherent immunity and the inflammation have been widely studied in pathogenesy of the ventilator-induced lung injury(VILI).The investigators find that the inflammation is the main mechanism in VILI and the cytokines and chemokines are the main biological markers in plasm,serum and bronchoalveolar lavage fluid.

Keywords:ventilator-induced lung injury,inflammation,biological marker

机械通气是治疗急性肺损伤(ALI)与急性呼吸窘迫综合征(ARDS)不可缺少的手段之一。但机械通气和呼吸机的使用过程中，也可能产生或加重肺损伤，其机理主要与肺组织的过度牵张、萎陷肺泡反复闭合—开放产生的剪力损伤及机械通气诱导产生炎症介质的大量释放密切相关1。下文将对机械通气所致肺损伤（VILI）生物学标志的研究进展做一综述。

临床研究

一系列临床研究证明，在治疗急性肺损伤(ALI)与急性呼吸窘迫综合征(ARDS)中，小潮气量、高PEEP机械通气可明显降低患者死亡率并减少呼吸机使用天数。目前的研究结果倾向于VILI形成的主要原因是炎症反应。研究中所发现的指标主要有IL-6、IL-8、IL-10、SP-D、

IL-1Ra、sTNFR1、sTNFR2等。

1998年，Amato等报道了第一例结果呈阳性的对ARDS患者实施保护性机械通气的随机对照研究，研究结果表明，与常规机械通气相比，保护性机械通气可改善ARDS患者28天内的生存率(图1)、减少呼吸机使用天数、降低气压伤发生率2。

图1

2000年，Laffey等进行的一项多中心研究结果显示，与大潮气量机械通气相比，对ALI及ARDS患者采用小潮气量机械通气，能明显降低其死亡率并减少呼吸机使用天数。该研究将861名ALI或ARDS患者随机分为两组，大潮气量组（大潮气量12ml/kg，气道平台压＜50cmH2O）与小潮气量机械通气组（潮气量6ml/kg，气道平台压＜30cmH2O）。研究在病例数达到861例时终止，因为小潮气量组死亡率明显低于大潮气量组（31.0%vs. 39.8%, P=0.007）,且前28天内减少呼吸机使用天数，小潮气量组高于大潮气量组（12±11 vs. 10±11,

P=0.007）。该试验第1-3天平均潮气量分别为 6.2±0.8ml/kg和11.8±0.8ml/kg，平均气道平台压分别为25±6cmH2O和33±8cmH2O3。该多中心研究的后续研究中，发现了一系列与VILI相关的生物学标志。Ware等对患者进行的一项追踪研究显示，在收集到的样本中，常规机械通气组肺泡灌洗液中的中性粒细胞活化作用明显升高4。Parsons等进行的深入研究（861例患者中的703例进入此项研究）表明，低潮气量可能使炎症反应减弱。该研究发现高水平的IL-6、IL-8、IL-10分别与所有患者的死亡危险度升高相关。在低潮气量组中，IL-6的血浆水平下降26%，IL-8的血浆水平下降12%，IL-10至第三天仍无变化。第三天血浆IL-6水平所对应的死亡率比值比为3.7。值得注意的是，IL-6与IL-8水平随着ARDS的临床危险因素改变而改变，例如感染可增加这些介质的水平。然而，作者计算了低潮气量组治疗效果，第三天IL-6水平下降30%5。Eisner等进行的另一项研究发现，血浆高SP-D（肺泡表面蛋白-D）水平与死亡风险的增加相关。第三天，低潮气量通气组SP-D显著下降。由于SP-D为肺泡上皮细胞特有，故低潮气量通气可能减少了肺泡上皮细胞损伤或降低了肺泡上皮细胞对蛋白的通透性6。

一项较早的研究也发现了一系列生物学标志。该研究将44名使用机械通气8小时以内的ARDS患者作为研究对象，患者随机分为两组，常规机械通气组（平均潮气量11 ± 2 mL/kg，平均PEEP 7 ± 2 cm H2O）及小潮气量组（平均潮气量8 ± 1 mL/kg，平均PEEP 15 ± 3 cm H2O）。两组气道平台压均限制于35 cm H2O以内。大约36小时后，