ECMO在儿童重症医学中的应用及对外周血单个核细胞Annexin A1蛋白表达影响

【摘要】第一部分ECMO在儿童重症医学中的应用研究目的：体外膜肺氧合技术(ExtracorporealMembraneOxygenation,ECMO)是能够在较长时间内对严重的心肺功能衰竭患者进行长时间心肺支持的一种体外生命支持技术,是儿童重症医学体外生命支持系统中最重要的一环。目前ECMO技术在中国大陆在儿童重症医学领域的开展严重滞后。本研究通过回顾近年来本单位开展儿科ECMO病例资料,对接受ECMO支持患儿的临床应用指征、预后情况、儿科ECPR的开展情况及ECMO期间出现并发症的CRRT处理进行分析总结,希望对中国大陆儿童重症医学领域ECMO的开展提供可靠的临床参考资料,为完善儿童重症医学体外生命支持技术体系提供重要依据。方法：收集并回顾2010年至2013年因呼吸循环衰竭于本单位接受ECMO支持重症患儿病历资料并对ECMO应用的情况进行分析。研究对象纳入标准为出现心肺功能衰竭并接受ECMO支持患儿。计量资料中连续变量呈正态分布者表示为均数±标准差,所有统计分析均采用SPSS19.0软件进行处理。P<O.05表示差异有统计学意义。结果：1.临床情况及预后12例ECMO辅助患儿支持时间为81.2±46.5h,最短时间为12h,最长时间为173h,监护室停留时间为10.9±6.4d。其中成功撤离ECMO7例,撤机率58.3%,近期存活5例,存活率41.6%,死亡7例。2.ECMO支持应用指征与禁忌征呼吸支持指征：本组资料中根据主要患儿氧合指数及pH值评估是否具有呼吸支持适应征。4例呼吸支持患儿中,氧合指数分别为117、40、100和33,前3例是在吸入NO的情况下；所有pH值也小于7.25,低氧血症已经造成机体氧供和氧耗失衡,导致机体的内环境酸碱平衡紊乱。循环支持指征：8例循环支持患儿中,有5例是心肺复苏同时建立的ECMO,2例是心脏术后无法脱离体外循环而进行ECMO支持,1例是术中代替体外循环。禁忌症：心肺功能不可逆损伤是ECMO禁忌症；本组资料中根据ECMO支持前的胸片、肺部CT检查及呼吸机参数和应用时间评估肺功能；心功能的评估主要根据心跳停博持续时间和心脏畸形纠正情况；神经功能的评估主要是床旁头颅超声检查,尽量了解是否有颅内出现,脑积水等情况；坏死性小肠结肠炎,将是ECMO支持的绝对禁忌症。3.ECMO的治疗模式与建立方式本组资料中所有患儿均采用V-A模式ECMO进行呼吸或循环支持。6例经右心房、升主动脉插管建立ECMO,占50%。4例为经右颈内静脉、右颈总动脉插管建立ECMO,占33.3%。2例经右侧股静脉至股动脉建立ECMO,占16.7%。4.ECMO对重要生命体征及血气的影响ECMO支持前(T1)、支持后24小时(T2)及48小时(T3)三个时间点的平均动脉压、心率及血气相关指标进行方差分析,结果提示动脉平均压、pH值、BE与Lac水平在各个时间点有显著差异(p<0.05)。动脉平均压、pH值、BE和Lac进一步做多重比较可看出：平均压在T1与T2和T3时间点之间比较均有显著差异(p<0.05),而在T2和T3时间点之间比较无显著差异(p=0.75)。pH值在T1与T2和T3时间点之间比较均有显著差异(p<0.05),而T2与T3之间比较无显著差异(p=0.99)。BE在T1与T2和T3时间点之间比较均有显著差异(p<0.05),而T2与T3之间比较无显著差异(p=0.99)。Lac在T1与T2之间比较无显著差异(p=0.54),T1与T3时间点之间比较有显著差异(p<0.05),而T2与T3之间比较无显著差异(p=0.36)。与术前相比,接受ECMO支持后动脉平均压明显升高,血气分析提示pH也较术前升高、BE值趋于正常,乳酸水平也持续下降。ECMO能很好地改善机体灌注,内环境酸中毒得到改善。5.ECMO支持过程中并发症及处置ECMO支持过程中的并发症主要分为两大类：机械并发症及机体并发症机械并发症及处置：5例在支持期间出现膜肺血浆渗漏,发生率41.7%,出现膜肺血浆渗漏只能更换膜肺；1例出现插管堵塞,该事故与插管位置不合适导致插管打折有关,发生率8.3%。机体并发症与处置：1例(病例10)出现右下肢脚趾缺血坏死,发生率8.3%；5例出现手术切口渗血,发生率41.7%,输注血小板及新鲜冰冻血浆,维持ACT在140-160秒之间,均能控制住手术切口渗血；1例出现颅内出血,发生率8.3%,给予脑室引流；共有5例出现尿量少、肌酐尿素氮增高等急性肾功损伤症状。发生率41.7%,给予CRRT治疗。6.ECMO的撤离与终止所有患儿在ECMO撤离前,均床旁胸片以及心脏超声检查,评估肺部及心功能恢复情况。本组资料中共有7例患儿成功撤离ECMO,撤机成功率为58.3%,5例撤离ECMO失败,其中3例是心肺功能无法恢复,经家长同意,ECMO小组讨论决定后主动终止ECMO。7.ECMO撤离成功组与失败组的比较本组资料中,7例成功撤离ECMO,撤机成功率58.3%；5例撤离ECMO失败。4例呼吸支持的患儿,2例成功撤离ECMO,但术前OI值>100的2例患儿均未能存活下来,唯一例存活患儿术前OI值为33。OI过高可能预示预后不良。与ECMO撤离失败组比较,成功撤离组在ECMO支持后24小时乳酸水平明显下降,与撤离ECMO失败的患儿比较差异显著(p<0.05),AKI的发生率也较低,与撤离ECMO失败的患儿比较差异显著(p<0.05)。乳酸水平的变化趋势与AKI的发生率可能是与撤离ECMO的相关因素,这两点仍需要更多的病例临床实践证明。8.ECPR技术在心肺骤停患儿救治中的应用5例接受ECPR的患儿中,3例成功撤离ECMO,其中1例(病例5)撤离ECMO后1月后因手术切口感染,肺动脉出血死亡；存活2例(病例6、病例8),死亡2例(病例7、病例11),其中1例因出现NEC后终止ECMO,另1例在ECMO支持第26小时,家属决定终止治疗,撤离ECMO后死亡。主动终止ECMO程序如下：首先是经ECMO小组讨论,确定心肺功能无法恢复,由副高职称以上医师决定终止ECMO支持,其次充分将病情告知家属,取得家属同意或要求终止ECMO支持。9.ECMO支持过程中出现AKI的肾替代治疗本组资料中,12例患儿共有5例出现AKI,发生率约为41.7%,这5例患儿中共死亡4例；而未发生AKI的7例患儿中共死亡3例。选择CRRT系统直接与ECMO管路系统并联方式进行血液滤过治疗,CRRT系统取血端连接于泵后膜肺前,回血段连接于泵前,经本单位实践证明,该连接方法能够保证CRRT系统正常运转时,各个压力监测点都能保证在正常范围内。本组资料的CRRT治疗方式能够有效地维持机体液体平衡,有效清除肌酐和尿素氮等代谢产物。结论：1.ECMO技术能为心肺功能衰竭的患儿提供有效的呼吸循环支持。目前临床上呼吸支持手段多样化,使部分呼吸衰竭患儿避免ECMO支持,同时也延误了部分确实需要ECMO支持的患儿的治疗时机。如何从呼吸衰竭的患儿中甄别出真正需要ECMO支持的患儿,是下一步的儿童重症医学临床工作者的研究方向。2.ECPR技术是抢救对常规CPR技术反应不良的心肺骤停患者的有效手段,能为治疗导致心肺骤停的原发病争取了时间窗口,在儿科心肺骤停患儿的救治中有非常重要意义。在临床上组建一个ECPR小组,建立一套ECPR’决速反应机制,在及时有效心肺复苏,在准确充分评估心、肺及神经系统功能情况下,进行ECPR,能够提高心肺骤停患儿的救治成功率,与ECPR前的血清乳酸水平相比,在建立有效循环支持后乳酸水平的动态变化可能是提示预后的指标。3.ECMO相关并发症是影响病人预后的最大因素。机械并发症包括膜肺血浆渗漏和管道堵塞,一般都只能够通过更换ECMO系统解决。出血是最常见的机体并发症,调整肝素用量,维持较短的ACT时间,输注血小板和新鲜冰冻血浆,绝大部分出血都能得到有效控制。AKI是儿科ECMO期间的最严重的并发症,采用将CRRT系统直接并联入ECMO系统的方法,能够保证CRRT期间血流和超滤速度的可控,有效维持内环境稳定和液体平衡,达到完全肾替代治疗的效果,精确控制肾代替治疗的血流速度及超滤速度,维持患儿容量和循环稳定,对于低龄低体重患儿意义尤其重大。在ECMO循环管路上并联CRRT系统进行肾替代治疗方法目前国内外文献中未见报道。第二部分ECMO对外周血单个核细胞.AnnexinAl蛋白表达的影响目的：ECMO支持期间,机体并发症的发生与ECMO相关全身炎症反应综合征有密切的关系。临床上可以观察到在开始ECMO支持的数小时内,全身炎症反应综合征开始出现并逐渐强烈,临床表现为低血压、尿量减少、肺顺应性下降、毛细血管渗漏全身水肿以及肝功能损伤,由全身炎症反应综合征导致的这些症状会持续数天,而且还会影响原发病的恢复。本研究的目的：(1)研究ECMO血液转流前后对外周血单个核细胞中蛋白质表达谱的差异。(2)明确ECMO血液转流对外周血单个核细胞AnnexinAl蛋白表达水平的影响。方法：(1)本单位12例因出现心肺功能衰竭接受ECMO支持患儿,其中男9例,女3例；年龄生后1天～7岁；体重8±6.1kg；作为研究对象。(2)于ECMO支持前(T1)和开始ECMO支持后24小时(T2)两个个时点抽取动脉血3-5ml,分离外周血单个核细胞(PBMC),裂解、离心,取上清液。随后将收集到的各组蛋白采用2D-QUANT方法进行蛋白定量。(3)利用UMAXPowerLook1100投射扫描仪获取图像,用PDQuest7.1.0软件包进行图像分析,选取表达量差异1.5倍以上的点作为后续质谱分析的候选蛋白质点,利用质谱鉴定差异表达蛋白,对差异蛋白进行WesternBlot验证。(4)计量资料以均数±标准差(x±s)表示,所有统计分析均采用SPSS19.0软件进行处理。P<0.05表示差异有统计学意义。结果：1.12例ECMO辅助患儿平均支持时间为81.2±46.5h,其中成功撤离ECMO7例,撤机率58.3%,近期存活5例,存活率41.7%,死亡7例,死亡率为58.3%。2.在开始ECMO支持前(T1)、和ECMO支持24小时(T2)两个时点外周血中单个核细胞蛋白进行了双向电泳分离,一共得到了12个差异蛋白。与T1相比,5种蛋白质在T2点明显增加,包括C3前体,前列环素合成酶,谷胱甘肽过氧化酶1,补体成分1Q子结合蛋白,AnnexinAl;其余7种蛋白质在T2时间点明显下降,分别是蛋白质S100-A9,肌动蛋白1,ATP合酶α亚基,线粒体前体,血红蛋白α亚基,载脂蛋白Cl,EF1-beta.3.鉴于AnnexinAl是一种一个重要的炎症调控蛋白,在炎性代谢产物产生、中性粒细胞／单核细胞与内皮细胞黏附的过程中起重要作用,本研究选择了AnnexinAl作为了其中一个深入验证研究的对象。对其进行Westernblot验证,结果显示AnnexinAl表达量在开始ECMO转流后表达量开始增加,支持24小时的时间点表达量增加明显(P<0.05)。提示ECMO的体外转流能促进单个核细胞中AnnexinAl的表达。结论：1.认为ECMO支持过程中,机体的全身炎症反应发生主要和ECMO支持前患者就已存在的机体炎症反应以及其ECMO管道表面与血液的接触促发的炎症反应有关。2.ECMO体外转流时激发机体复杂的炎症反应是ECMO支持期间一系列并发症发生的病理基础。ECMO支持期间所出现的后所出现的机体并发症均直接或间接源于炎性级联反应,血液循环中的单个核细胞既是重要的效应细胞,又是炎症反应的调节细胞,在ECMO相关炎症反应中所扮演的重要角色。3.初步揭示了ECMO过程中单核细胞参与炎症反应的分子机制。但对于包括AnnexinAl在内的这些差异蛋白质,在ECMO所诱导的全身炎症反应综合症中,如何被激活,并如何通过不同炎症信号转导通路发挥各自的作用机制还需要进一步的深入研究。
【作者】洪小杨；
【导师】封志纯；
【作者基本信息】南方医科大学，儿科学，2014，博士
【关键词】体外膜肺氧合技术；儿童重症医学；呼吸循环衰竭；ECPR；急性肾功能损伤；持续肾脏替代治疗；全身炎症反应综合征；AnnexinA1；

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