郑恩涛 冷希圣 刘继超 徐庆红 彭吉润 杜如昱
【摘要】 目的 用隔离灌流的鼠肝硬变模型(IPCM)观测肝内血管的顺应性。 方法 80只四氯化碳(CCl4)诱导肝硬变大鼠,按门静脉单纯灌流和门静脉-肝动脉联合灌流分为A、B两组, 通过递增灌流速度观察模型血流动力学变化。 结果 A组中,对照组基础压力为1.65±0.28 kPa,与此相比,每分钟灌流速分别为35 ml,45 ml,55 ml的3个实验组灌注压随着灌流速度的梯度增加而迅速升高,二者间有高度相关性(r=0.985，P＜0.01),肝内阻力变化不大(P＞0.05);每分钟灌流速为15 ml的Q15组则由于低灌流造成了模型的不可逆损伤。IPCM最大灌流速度范围小于文献报告的正常肝脏灌流的相应范围。B组中, Q35～Q55组的灌注压力也呈迅速升高趋势(P＜0.05),但未发生Q15组的低灌流现象;与A组相比,B组由于开放了肝动脉灌流而部分地缓解了门静脉的压力升高。 结论 (1)肝硬变门静脉高压症时肝内循环顺应性下降而向肝血流量增加;(2)肝动脉与门静脉两系统间可能存在血流动力学功能的相互代偿。
【关键词】 肝硬化 灌流,肝脏 门静脉压
Intrahepatic portal vasocompliance in cirrhosis Zheng Entao, Leng Xisheng, Liu Jichao, et al.Department of Surgery, People′s Hospital, Beijing Medical University, Beijing 100044.
【Abstract】 Objective To elaborate the effects of increase in portal flow on intrahepatic vasocompliance with isolated perfused cirrhotic model (IPCM). Method Cirrhosis was induced by CCl4 in 80 Wistar rats, which were divided into two groups A and B, by portal with/without hepatoartery. Portal flow was increased and hemodynamic parameters were recorded and analysed. Result In group A, compared with 1.65±0.28 kPa at basal control, portal pressure was elevated from 2.55±0.40 kPa to 3.96±0.67 kPa. Q35～Q55 flow rates were raised from 35 to 55 ml/min, respectively. A correlation existed between portal flows and pressures (r=0.985,P＜0.01). The low flow rate of 15ml/min at Q15 caused a irreversible model injury. A largest flow rate in IPCM was, less than in IPRL. In group B,no low flow-injury was found. Conclusion Vasocompliance of liver is decreased markedly in cirrhotic portal hypertension, but hepatopetel flow is increased. There are likely some compensative relations between portal and hepatoarterial system.
【Key words】 Liver cirrhosis Perfusion,liver Portal pressure
正常肝脏血管床的顺应性很大［1～3］,但人们对肝硬变时肝内门静脉与肝动脉两个系统的循环顺应性及其相互影响了解不多。我们采用隔离灌流的肝硬变模型(IPCM)对此进行了探讨。
材料与方法
一、肝硬变动物模型的制作80只雄性Wistar大鼠采用四氯化碳(CCl4)诱导法制作大鼠肝硬变模型,即60%CCl4按0.03 ml/kg皮下注射,隔3日1次,共17次,饮用5%乙醇。
二、IPCM的建立
按Miller等［3］描述的正常大鼠肝脏隔离灌流(IPRL)方法建立IPRL和IPCM系统。所用灌流设备包括灌流泵、氧合器和用以监测血流动力学变化并保持38℃恒温环境的监测系统。采用含0.25% 牛血清白蛋白的Krebs-Henseleit液［3］为灌流液。根据肝硬变特点我们对外科技术加以改进以使肝脏隔离更加彻底。手术结束时经贮液瓶、扬水泵、氧合器、灌流泵、门静脉、肝脏、腔静脉顺序返回贮液瓶的灌流循环即开始启动。
三、实验设计与分组
术前将动物随机分为A、B两大组,A组(n=60)结扎肝动脉行单纯门静脉灌流;B组(n=20)在下述Ⅰ期的门静脉基础灌流稳定后, 加行肝动脉恒流灌流，灌流速度为10 ml/min。两组实验均分3期进行,每期约20分钟。
1．基础灌流期(Ⅰ期):IPCM建立后,尽快调整灌流泵的灌流速度使灌注压达到肝脏隔离前的自由门静脉压水平, 以此作为最接近肝硬变体内肝血流水平的基础灌流状态。
2．梯度灌流期(Ⅱ期):将IPCM随机分为6组,一组保持基础灌流作为基础对照(Qc);其它5组分别以每分钟15 ml、25 ml、35 ml、45 ml、55 ml的灌流速度行肝脏灌流,用Q15～Q55表示。
3．恢复期(Ⅲ期): 将Ⅱ期灌流速度恢复到Ⅰ期水平维持灌流。结束灌流前用1%胎盼蓝进行灌注,如未见系统渗漏,切除肝脏称重送病理检查。实验结束，将每期测定的压力值按RH(kPa*s/L)=Pv÷Qv-Rs的公式［3］进行数据分析,其中RH、Pv、Qv、Rs 分别代表肝内阻力、门静脉灌注压力、灌流速度及灌流系统自身阻力。肝动脉灌流产生的阻力计入系统阻力(Rs)。实验中按文献［3］方法观测模型胆汁流量、氧耗量、钾离子浓度及转氨酶等肝活力指标。
结果
一、门静脉系统压力变化
A组:Ⅰ期灌注压均达到或接近体内自由门静脉压水平,统计学处理差异无显著意义(P＞0.05)。Ⅱ期各组间灌注压差异较大,Q15较对照组Qc明显降低(P＜0.05);Q25与Qc两组接近(P＞0.05);Q35、Q45、Q55组则明显高于Qc组(P＜0.05), Ⅱ期各组与Ⅰ期比较灌注压明显升高(P均<0.01)。从整体上看,压力的升高与灌流速度增加之间存在高度相关性(r=0.985，P＜0.01)。Ⅲ期除Q15组灌注压明显升高(P＜0.05)外,其余各组基本都恢复到基础水平(P＞0.05)(表1)。B 组压力变化与A组类似,加行肝动脉灌流未对自由门静脉压造成明显影响,不同的是Ⅱ期Q15组压力与Qc比较无明显差异(P＞0.05); 而在Ⅲ期的压力恢复上,Q15与其他各组相比亦无显著不同(P＞0.05)(表2)。
二、肝内阻力变化
A组:Ⅰ、Ⅱ期各组肝内阻力差异无显著意义(P＞0.05);Ⅱ期Q15组的肝内阻力略有升高但差异无显著意义(P＞0.05)；Ⅲ期Q15组肝内阻力已明显升高(P＜0.05)而其它5组基本恢复Ⅰ期水平(P＞0.05)（表1）。与A组相比,B组每期不同灌流速度下的肝内阻力均未发生明显变化(P＞0.05)（表2）。
三、肝活力指标与病理
A组的Q15组肝活力指标多项异常,并经病理证实肝内有多处组织变性坏死灶,其它各组肝活力指标基本正常。B组肝活力指标及病理未见异常。
讨论
我们采用人为控制入肝灌流速度的方法对IPCM的血流动力学特性进行了观察。结果表明,无论是单纯门静脉灌流还是门静脉-肝动脉双灌流,实验动物的肝重、自由门静脉压、基础灌注压和肝内阻
表1 A组单纯门静脉灌流模型的血流动力学参数(±s)
项 目 Qc(n=10) Q15(n=10) Q25(n=10) Q35(n=10) Q45(n=10) Q55(n=10) P值
肝重(g) 15.50±2.98 17.05±3.16
15.21±2.88 16.36±3.05 17.28±3.81 16.57±3.07 ＞0.05
自由门静脉压(kPa) 1.56±0.27 1.62±0.32 1.62±0.32 1.57±0.29 1.67±0.30 1.55±0.26 ＞0.05
门静脉灌流速度(ml/min)
Ⅰ和Ⅲ期 26.36±4.85 30.03±7.61 25.65±6.02 28.11±6.75 30.99±7.01 30.13±6.80 ＞0.05
Ⅱ期 26.36±4.85 15 25 35 45 55
门静脉灌注压(kPa)
Ⅰ期 1.57±0.22 1.57±0.29
1.62±0.30 1.60±0.30 1.65±0.29 1.57±0.28 ＞0.05
Ⅱ期 1.65±0.28 0.54±0.25 1.70±0.30 2.55±0.40 2.99±0.62 3.96±0.67 ＜0.05
Ⅲ期 1.68±0.32 3.43±0.52 1.72±0.37 1.67±0.35 1.68±0.33 1.68±0.35 ＜0.05
肝内阻力(×10-6kPas/L)
Ⅰ期 6.72±2.85 7.39±2.83 6.59±2.79 7.10±3.54 7.78±3.17 7.18±3.30 ＞0.05
Ⅱ期 6.98±2.85 9.95±6.86 6.84±3.80 7.10±3.27 7.49±4.03 6.90±4.69 ＞0.05
Ⅲ期 7.23±3.10 24.15±9.38 6.60±4.06 7.36±4.19 7.78±4.90 8.01±4.97 ＜0.05
注：1kPa=10.20 cmH2O
表2 B组门静脉-肝动脉双灌流模型的血流动力学参数(±s)
项 目 Qc(n=3) Q15(n=5) Q25(n=3) Q35(n=3) Q45(n=3) Q55(n=3) P值
肝重(g) 16.33±2.75 17.00±2.87 16.26±3.08 16.93±3.11 17.29±3.63 17.17±3.50 ＞0.05
自由门静静压(kPa) 1.59±0.33 1.66±0.27 1.63±0.29 1.65±0.31 1.61±0.30 1.58±0.28 ＞0.05
肝动脉灌流速度(ml/min)
Ⅰ～Ⅲ期 10 10 10 10 10 10
门静脉灌流速度(ml/min)
Ⅰ和Ⅲ期 25.88±5.58 29.92±7.82 26.77±6.18 30.88±7.39 31.57±8.61 31.03±7.08 ＞0.05
Ⅱ期 25.88±5.58 15 25 35 45 55
门静脉灌注压(kPa)
Ⅰ期 1.71±0.30 1.70±0.34 1.66±0.27 1.69±0.32 1.63±0.29 1.65±0.27 ＞0.05
Ⅱ期 1.73±0.33 1.69±0.26 1.73±0.31 2.83±0.59 3.71±0.70 5.02±0.87 ＜0.05
Ⅲ期 1.70±0.34 1.73±0.35 1.70±0.30 1.68±0.28 1.72±0.33 1.69±0.29 ＞0.05
肝内阻力(×10-6kPas/L)
Ⅰ期 6.80±2.99 7.37±3.40 6.93±2.98 7.34±3.39 7.78±3.75 7.73±3.34 ＞0.05
Ⅱ期 7.35±4.08 7.93±4.53 7.32±3.25 7.05±3.67 7.78±4.32 7.44±4.29 ＞0.05
Ⅲ期 7.08±2.99 7.65±3.12 6.78±4.34 7.90±5.08 8.07±4.98 8.30±5.44 ＞0.05
力在各实验组间差异不大(P＞0.05)。但随着灌流速度的调整, 单纯灌流组Ⅱ、Ⅲ期各实验组的参数发生了明显变化,其中主要是Q15组肝组织的不可逆改变和Q35～Q55组的压力变化。因此对该组来说,灌流速度低于15 ml/min和高于55 ml/min的灌流状态均不稳定;又鉴于Q25与Qc组的各项指标没有明显差别(P＞0.05), 因此可以认为单纯门静脉灌流时, 能保持IPCM活力正常且血流动力学相对恒定的最大稳定灌流范围应该在25～35 ml/min之间, 这比一般报告的IPRL几倍于生理灌流速度的稳定灌流范围明显缩小［1～3］。此外,除了存在肝脏器质性改变的Q15外,经过计算的A组其它灌流速度下的肝内阻力均无明显变化(P＞0.05), 门静脉压力的升高主要缘于门静脉向肝血流量的增加。从理论上讲, 这符合血液动力学肃泊叶定律关于血管内压力等于血流量与血流阻力之积, 血流阻力决定于流体与管道的自身性质［4］。然而应用该定律却不能解释IPRL与IPCM间存在的血流动力学变化上的差异, 即IPRL与IPCM在保持灌注压相对恒定的基础上所承受的门静脉灌流量的差异。实际上这应归因于正常状态下生物调节因素的存在。而泊肃叶定律本源于“刚性”管道内流体性质的研究。本实验中IPCM与该定律相符的事实恰恰说明了肝硬变肝内血管床出现了某种“刚性化”趋势, 而其固有的生物调节机制即循环顺应性则近于丧失。
双灌流组由于增加了肝动脉灌流而更接近生理状态。该组Q15没有出现类似单纯门静脉灌流时的血流动力学及病理学改变,说明肝脏不存在低灌注损伤,正是肝动脉灌流弥补了门静脉灌注不足的缺陷。而该组Q25的Ⅱ期灌注压力与同组Qc无显著差别的事实恰与单纯灌流时Q35压力明显高于Qc的结果形成对比, 说明经肝血流量的变化并不等于门静脉与肝动脉血流量的简单相加,即后者可能部分地“消化”了门静脉增加的血流。双灌流组Q35～Q55组的情况基本与前文对单纯灌流组的压力变化分析相符, 只是变化的程度更趋明显。这又说明上述双灌流下出现的Q25压力的一过性代偿是很有限的,不足以对整个经肝血流动力学状态产生深远的影响。况且这种有限的代偿极有可能来自灌注不足的肝动脉系统而非源于门静脉系统本身。
参考文献
1Tavoloni N, Reed J, Boyer J. Hemodynamic effects on determinant of bile secretion in isolated rat liver.Am J Physiol,1978,234:E584-E588.
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