Tổn thƣơng I/R PHỤ THUỘC BC Tƣơng tác BC-nội mạch KHÔNG PHỤ THUỘC BC - Các loại O2 phản ứng - Chất chuyển hóa axit arachidonic - Giải phóng cytokine - Hoạt hóa bổ thể - Giải phóng cytokine - Giải phóng oxit nitric -Tăng tiêu thụ O2 Độc tố máu
1.2.2.1. Hai pha đáp ứng viêm đối với tuần hoàn ngoài cơ thể
- Pha sớm:xảy ra khi bắt đầu THNCT do các thành phần máu tiếp xúc với bề mặt vòng THNCT dẫn đến hoạt hóa 5 hệ thống protein huyết tƣơng (hệ tiếp xúc, đông máu nội sinh - ngoại sinh, tiêu sợi huyết và bổ thể) và 5 thành phần tế bào (tế bào nội mạch, tế bào lympho, mô-nô, BC và tiểu cầu). Vai trò của 5 hệ protein và 5 nhóm tế bào này phức tạp, đan xen lẫn nhau và chƣa đƣợc hiểu đầy đủ. Hậu quả dẫn đến đáp ứng viêm toàn thân và các biến chứng nhƣ bệnh lý đông máu, phù tổ chức và suy tạng tạm thời [13], [181], [195].
- Pha muộn: khi THNCT kéo dài, sự hoạt hóa các thành phần thể dịch và tế bào ban đầu sẽ giảm xuống nhờ sự hấp phụ các protein lên bề mặt vòng THNCT làm cho bề mặt này trở nên phù hợp sinh học hơn. Tuy nhiên, pha muộn thứ hai của đáp ứng viêm xảy ra do tổn thƣơng I/R trong và sau THNCT và nội độc tố máu từ phổ khuẩn ruột [181], [195].
1.2.2.2. Đặc điểm chung của đáp ứng viêm đối với tuần hoàn ngoài cơ thể
- Cơ chế chung: các cơ chế hoạt hóa viêm trong phẫu thuật tim đa dạng và phức tạp, tuy nhiên có thể tổng hợp thành 4 cơ chế: sự tiếp xúc máu với bề mặt nhân tạo của THNCT, tổn thƣơng I/R, nội độc tố máu và chấn thƣơng phẫu thuật (sơ đồ 1.2 và 1.3). Sinh lý bệnh phức tạp này bao gồm cả hai mặt lợi và hại [16], [181]. Tuy nhiên, bệnh nhân cao tuổi (có bệnh kèm) và trẻ em (hệ thống tạng đang phát triển) dễ nhạy cảm hơn đối với tổn thƣơng [108], [126].
- Diễn biến thời gian hoạt hóa các chất trung gian viêm
Thời gian từ 4 - 6 giờ sau phẫu thuật là thời gian chung biểu hiện hội chứng đề kháng mạch toàn thân thấp. Hình nhƣ mức độ tổn thƣơng mô do đáp ứng viêm cao nhất trong 24 giờ đầu sau phẫu thuật. Sự biểu hiện tăng cytokine, các phân tử kết dính và các yếu tố đông máu hầu nhƣ trở về mức bình thƣờng trong vòng 24 giờ. Nói chung, đáp ứng viêm đối với phẫu thuật tim bắt đầu biểu hiện lâm sàng từ 4 - 6 giờ sau phẫu thuật, cao nhất từ 24 - 48 giờ và kéo dài đến 7 ngày sau phẫu thuật [126], [139].
Sơ đồ 1.3. Đáp ứng viêm đối với tuần hoàn ngoài cơ thể và phẫu thuật
Các quá trình phản ứng khác nhau có tác dụng hiệp đồng và có thể dẫn đến MODS. Trong đó sự cân bằng cytokine đóng vai trò quan trọng, nếu mất cân bằng với đáp ứng tiền viêm quá mức sẽ dẫn đến SIRS hoặc đáp ứng chống viêm quá mức sẽ dẫn đến CARS. Cả hai quá trình này có thể dẫn đến MODS, thậm chí tử vong.
* Nguồn: theo Brix-Christensen V. (2001) [49]
- Con đường chung của đáp ứng viêm
Mặc dù có nhiều tác nhân cảm ứng viêm khác nhau, qua nhiều con đƣờng đặc hiệu khác nhau nhƣng đáp ứng cuối cùng giống nhau liên quan đến cả hai con đƣờng viêm thể dịch và tế bào [55], [107], [181]. Các kích thích này sẽ hoạt hóa NF-κB, nhiều yếu tố phiên mã khác và các hệ thống điều hòa gen dẫn đến tăng biểu hiện các chất trung gian tiền viêm [55].
Họ NF-κB gồm 5 yếu tố phiên mã đƣợc hoạt hóa chủ yếu theo con đƣờng cổ điển, không những điều hòa sự phiên mã của nhiều gen của các chất trung gian viêm mà còn tự giới hạn do điều hòa cả yếu tố ức chế nó là IκB (inhibitor κB) [55], [126], [141].
CHẤN THƢƠNG PHẪU THUẬT VÀ THNCT
Hoạt hóa nội mạch Sản xuất cytokine Hoạt hóa tế bào
Hoạt hóa tiếp xúc, hòa loãng máu, hạ nhiệt
Hoạt hóa bổ thể Tồn thƣơng I/R Yếu tố hoạt hóa tiểu cầu BCTT Tiểu cầu Oxit nitric Elastase Myeloperoxidase Nếu mất cân bằng Thoát mao mạch Tổn thƣơng mô MODS SIRS - CARS Tử vong Hồi phục
Theo McGuiness (2008), trong phẫu thuật tim, nhiều tác nhân cảm ứng khác nhau hình nhƣ tập trung một liên kết chung là NF-κB để phối hợp biểu hiện nhiều gen liên quan đến đáp ứng viêm và tổn thƣơng I/R [126]. Nhiều sản phẩm của gen viêm lại chính là yếu tố hoạt hóa NF-κB và tạo ra một vòng phản hồi dƣơng tính dẫn đến hậu quả đáp ứng viêm quá mức (sơ đồ 1.4) [108].
Sơ đồ 1.4. Sự hoạt hóa con đƣờng “cổ điển” NF-κB trong viêm
NF-κB là yếu tố phiên mã chính của các gen viêm. Bình thường, NF-κB gồm 2 dưới đơn vị p50 và p65 được gắn với protein ức chế nó là IκB. Dưới sự kích thích của nhiều tác nhân như các cytokine tiền viêm và các chất trung gian viêm khác nhau, IκB bị phosphoryl hóa và tách khỏi phức hợp này. Sau đó NF-κB di chuyển vào nhân và điều hòa tăng phiên mã nhiều gen viêm bao gồm các cytokine tiền viêm, các phân tử kết dính, ... Các sản phẩm protein này trở lại hoạt hóa NF-κB tạo thành vòng khuếch đại dẫn đến viêm không kiểm soát được.
* Nguồn: theo Seghaye M. - C. (2003) [156]
Sử dụng GC trong phẫu thuật tim tạo ra mức cao IκB in vivo chứng tỏ lợi ích của nó trong quá trình phẫu thuật tim. Tuy nhiên, gần đây ngƣời ta e ngại rằng sự ức chế NF-κB có thể dự phòng viêm toàn thân, nhƣng cũng có thể làm tăng tổn thƣơng khu trú tại vị trí đang sinh đáp ứng viêm [126].
1.2.2.3. Biến chứng đáp ứng viêm toàn thân đối với tuần hoàn ngoài cơ thể
Nếu ở mức độ nặng, đáp ứng viêm toàn thân có thể dẫn đến SIRS giống NKH [152]. Đáp ứng viêm đối với THNCT đƣợc cho là yếu tố quyết định chính của tỷ lệ biến chứng và tử vong sau phẫu thuật tim mở. Đáp ứng viêm này tƣơng quan với MODS và sự phục hồi hậu phẫu [43], [51], [89], [135].
Các chất trung gian viêm Các tín hiệu hoạt hóa
Các gen viêm
Nhân tế bào
Bào tƣơng Màng tế bào
Nói chung, hậu quả rối loạn chức năng tạng chỉ tạm thời và tự điều chỉnh nhờ các cơ chế bảo vệ nội môi. Tuy nhiên, SIRS sau THNCT có thể dẫn đến nhiều biến chứng từ mức độ nhẹ nhƣ tràn dịch màng tim, màng phổi hay màng bụng, gan lớn đến mức độ phù toàn thân, hội chứng thoát dịch mao mạch (capillary leak syndrome), bệnh lý đông máu, loạn nhịp, suy hô hấp cấp, suy thận, MODS và nhiễm trùng làm kéo dài thời gian nằm ICU, nằm viện và thậm chí tử vong [43], [45], [128], [186].
Nói chung, hậu quả rối loạn chức năng tạng chỉ tạm thời và tự điều chỉnh nhờ các cơ chế bảo vệ nội môi. Tuy nhiên, SIRS sau THNCT có thể dẫn đến nhiều biến chứng từ mức độ nhẹ nhƣ tràn dịch màng tim, màng phổi hay màng bụng, gan lớn đến mức độ phù toàn thân, hội chứng thoát dịch mao mạch (capillary leak syndrome), bệnh lý đông máu, loạn nhịp, suy hô hấp cấp, suy thận, MODS và nhiễm trùng làm kéo dài thời gian nằm ICU, nằm viện và thậm chí tử vong [43], [45], [128], [186].
Sơ đồ 1.5. Vai trò của thận trong nhiễm khuẩn huyết và MODS
Đáp ứng MD tự nhiên và thích ứng bị biến đổi MODS muộn MODS sớm Các chất trung gian tiền viêm
Nhiễm khuẩn huyết ngoại khoa CARS nặng SIRS trung bình SIRS nặng CARS trungbình
Sơ đồ 1.5. Vai trò của thận trong nhiễm khuẩn huyết và MODS
Nhiễm khuẩn huyết ngoại khoa (surgical sepsis) gây tổn thương thận cấp (AKI: acute kidney injury) góp phần vào SIRS và MODS sớm, sau đó tổn thương thận cấp dẫn đến CARS và MODS muộn qua các đáp ứng MD tự nhiên và thích ứng bị biến đổi. (Mũi tên thẳng chỉ hướng tác động trực tiếp, mũi tên chấm chỉ sự tác động trở lại của hệ MD đối với nhiễm trùng huyết ngoại khoa).
* Nguồn: theo White L. E. (2011) [186]
Do các đặc điểm giải phẫu và sinh lý, thận là tạng nhạy cảm với các hiện tƣợng sinh lý bệnh liên quan đến SIRS và tổn thƣơng I/R [89]. Hiện nay, các cơ chế tƣơng tác rất phức tạp giữa thận tổn thƣơng với các tạng xa nhƣ phổi, tim, gan, ruột, não và huyết học đã đƣợc chứng tỏ; đồng thời ngƣời ta đã nhấn mạnh tầm quan trọng của cả hai đáp ứng MD tự nhiên và thích ứng, sự
hoạt hóa các chuỗi phản ứng tiền viêm và sự thay đổi về các yếu tố phiên mã trong quá trình tổn thƣơng thiếu máu thận cấp (sơ đồ 1.5) [88], [186].
1.2.2.4. Các chiến lược chống viêm đối với tuần hoàn ngoài cơ thể
Để làm giảm tỷ lệ SIRS và các biến chứng của vòng THNCT chuẩn, nhiều chiến lƣợc (sơ đồ 1.6) đã đƣợc áp dụng bao gồm: 1) Các chiến lƣợc dƣợc lý: GC là thuốc đƣợc sử dụng nhiều nhất, 2) Các chiến lƣợc kỹ thuật (thay đổi các kỹ thuật và vòng THNCT tối thiểu), 3) Điều kiện hóa trƣớc (preconditioning) và 4) Không sử dụng THNCT [126], [182].
Việc kiểm soát đáp ứng viêm đối với THNCT rất cần thiết vì có thể cải thiện chức năng tạng và các kết quả lâm sàng sau phẫu thuật tim mở ở cả ngƣời lớn và trẻ em [38].
Các chiến lƣợc điều trị ức chế đáp ứng viêm đối với THNCT
Kỹ thuật Không sử dụng THNCT Dƣợc lý Vòng THNCT - Tráng heparin - Loại bơm Lọc máu - Siêu lọc - Lọc bạch cầu
Nhiệt độ Bảo quản máu