Phẫu thuật tim với THNCT kích hoạt một hệ thống phức hợp các phản ứng viêm [27],[36],[48],[49],[57],[80],[85],[110],[142]. Cơ chế các đáp ứng viêm do THNCT phức tạp và còn được nghiên cứu. Cả thành phần dịch thể lẫn tế bào của hệ thống miễn dịnh tham gia kích hoạt, thúc đẩy và tăng mạnh các đáp ứng viêm. Hoạt hoá bổ thể giải phóng ra C3a và C5a đóng vai trò quan trọng trong kích hoạt các đáp ứng viêm khi mổ với THNCT. Giải phóng C3a và C5a kết hợp với kích hoạt kallikrein và các con đường đông máu lại kích hoạt hệ thống khuếch đại tạo ra các chất tiền viêm như interleukin (IL)- 1-6 và -8 và yếu tố hoại tử u (TNF). Các chất trung gian này làm tăng tính thấm thành mạch, thoát dịch ra ngoài tế bào và giảm tưới máu mô, làm tăng kết dính bạch cầu vào lớp nội mạc mạch máu cũng như là hoạt hoá bạch cầu. Phản ứng viêm do THNCT có thể gây nên phù phổi làm giảm oxy máu, phù não gây ra những rối loạn chức năng thần kinh, giảm tưới máu thận gây suy thận cấp và phù cơ tim gây hội chứng giảm cung lượng tim.
Cytokine được sinh ra bởi các monocyte và đại thực bào là những nội độc tố xuất hiện khi THNCT hoạt động. Giảm tưới máu các tạng có thể làm tăng tính thấm thành mạch ở ruột tạo ra sự di chuyển của các vi khuẩn. Nội độc tố có khả năng kích thích sự hoạt hoá của các tế bài nội mạc làm gia tăng
các phân tử kết dính và các yếu tố mô và hậu quả là gia tăng giải phóng cytokine.
Nội độc tố trong máu cũng là nguyên nhân khởi phát hàng loạt các phản ứng viêm trong khi THNCT hoạt động. Cremer so sánh 1 nhóm bệnh nhân có xuất hiện hội chứng đáp ứng viêm toàn thân (SIRS) trong và sau mổ với 1 nhóm bệnh nhân có huyết động hoàn toàn bình thường. Kết quả cho thấy mối liên quan giữa SIRS và nồng độ IL-6 trong máu.
Tác động của phẫu thuật tim trên hệ thống miễn dịch rất sâu. Chức năng của bạch cầu trung tính (neutrophil) bị phá vỡ. Số lượng neutrophil phagocytosis giảm. Giảm khả năng diệt vi khuẩn của đại thực bào. Sau mổ, giảm tế bào lympho T được biết làm giới hạn IL-2. IL-2 rất quan trọng để chuyển dạng B lymphocytes thành các tế bào trong huyết thanh tiết ra kháng thể immunoglobulin cũng như là một chất hoạt hoá của T lymphocytes.
Vì vậy toàn bộ khả năng miễn dịch đều giảm sau mổ, tạo ra sự mất cân bằng giữa hệ thống bảo vệ và nguy cơ nhiễm trùng. THNCT và phẫu thuật tim có ảnh hưởng về sinh bệnh học quan trọng đối với hệ nội tiết. Sang chấn do phẫu thuật, hạ thân nhiệt, pha loãng máu và dòng máu không theo nhịp bóp của tim ―non-pulse flow‖ làm giải phóng các hormone sang chấn. Các catecholamines được ghi nhận tăng lên từ 2 tới 10 lần khi mổ với THNCT. Natri niệu tăng cao thấy được trong khi THNCT hoạt động kết hợp với sự tăng tiết sớm aldosterone, tiếp theo là sự gia tăng muộn của yếu tố kích thích bài tiết natri. Nồng độ cortisol tăng từ từ và đạt đỉnh cao nhất vào ngày đầu tiên sau mổ.
Hình 1.19: Sơ đồ đáp ứng viêm toàn thân liên quan tới tuần hoàn ngoài cơ thể ―Nguồn: Pintar, (Anesthesiol Clin North America), 2003‖ [110]
Phổi, não, thận và ruột là những cơ quan đích của các đáp ứng viêm toàn thân trong khi chạy THNCT. Hơn nữa, các dữ liệu ngày càng chứng tỏ chức năng cơ tim có thể bị ảnh hưởng bởi cytokine giải phóng trong quá trình THNCT hoạt động. Hennein ghi nhận IL-6 huyết thanh tăng 10 lần ở những bệnh nhân có chức năng thất trái giảm sau khi PTBCĐMV. Đồng thời, cũng ghi nhận TNF được tổng hợp ở cơ tim. Thông qua sự tăng sản phẩm của nitric oxide trong tế bào cơ tim, TNF làm giảm co bóp cơ tim và có liên quan tới hiện tượng ―choáng‖ của cơ tim sau thiếu máu. Cùng với những tác động có hại cho cơ tim, các cytokine ảnh hưởng tới tuần hoàn ngoại vi bởi tình trạng kháng lực ngoại vi thấp làm giảm tưới máu các cơ quan như thận, gan, ruột.