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THE INFLUENCE OF LEUKOCYTE RHEOLOGY ON THE SKIN FLAP TRANSPLANTATION

陈伯华

[内容摘要]白细胞具有趋边流动，粘附嵌塞及变形能力差等流变学特性，一方面可导致毛细胞血管中血流减慢或血流暂停，出现微循环紊乱，引起组织缺血缺氧；另一方面又释放溶酶体酶类，白三烯类物质及自由基等三种有害物质，造成微循环的进一步损害，组织营养进一步恶化。皮瓣移植前后由于外伤，烧伤及手术创伤等因素均可导致机体白细胞升高，使皮瓣微循环血流量逐渐减少，甚至出现皮瓣危象或皮瓣坏死。本文对上述有关问题进行了阐述，并为改善皮瓣微循环中的白细胞的流变行为，促进皮瓣好转，提出了一些见解。

皮瓣移植在整形科中广泛应用，随着显微外科在游离皮瓣移植中的运用，皮瓣应用的范围逐渐扩大，前景广阔。但皮瓣移植能否成功，受许多因素影响。外科医生虽然手术后采取一系列积极措施以利皮瓣成活。但对白细胞升高在皮瓣微循环中的不良影响认识不足，近年来对白细胞的血液流变研究引起了不少学者的兴趣[1，2，3]，本文旨在强调皮瓣移植后白细胞升高在皮瓣微循环中的流变特征。

一、白细胞的流袭行为

人体中的白细胞主要存在于三个池中，即骨髓成熟储存他、循环池和边缘池，炎症性的刺激可以急速增加骨髓中白细胞的产生和释放的数量[4]，使微循环中白细胞数增多，流变学发生改变。

1．白细胞的趋边流动：在低切变率时，白细胞主要出现在血流的最外层（边缘池），随切应力（shear stress）增加，白细胞逐渐向血流中心（循环池）集中，即在血流缓慢时，白细胞附壁滚动。白细胞的分布与其周围红细胞状态有密切关系，Bagge在镜下观察了红细胞浓度和流速对白细胞径向分布影响的实验中指出，红细胞比积为0%，流速为0．2mm／s时，有86％的白细胞在细管中心流动；当流速增加到1．2mm／s时，有99％的白细胞在细管中心流动；当红细胞比积为10％和40％时，则有34％和47％的白细胞趋向边缘流动[6,7]，所以，在高切应力的作用下和无红细胞聚集体存在时，白细胞主要出现在血流中心区，当炎症时，红细胞聚集增加，则白细胞趋边流动[6，7]。而毛细血管后静脉中切应力明显降低，血流速度较缓慢，在该处易形成红细胞聚集，白细胞易在边缘流中出现[8]。

2．白细胞的粘附：Mayrovitz等实验证明，当血管外组织受到光照射后，可以看到白细胞粘附到血管管壁上，其粘附到血管管壁上的发生时间与受损伤组织的面积成反比，与损伤部位离血管距离成正比，组织受激光照射引起的白细胞粘附，可能是由于损伤的组织释放许多趋化物质，这些物质弥散到血管而引起白细胞的粘附[9]。当白细胞粘附到血管管壁上后，犹如河床底部铺上了许多石头块一样，带来血流阻力增加，促进毛细血管中血流淤滞。白细胞粘附血管壁的生理意义尚不清楚，但已知与切应力大小，体液因子、白细胞膜及内皮细胞的作用等因素有关[6]。一般认为白细胞附壁粘着受两种力的相互作用，一为白细胞和血管壁之间的吸引力（leukocyte—endothellal attraction force），它促进白细胞附壁；另一为血液流动在血管壁引起的切应力，阻碍白细胞附壁。已证明炎症和烧伤时导致白细胞附壁的主要因素是白细胞和内皮间的引力增加。赵克森等研究发现白细胞附壁数随着血压（MBP）、流速（Vmean）、壁切变率（rw）下降而增多，呈明显负相关。以壁切变率为甚[10]。

3．白细胞的变形：白细胞由中性粒细胞、嗜酸粒细胞、嗜硷粒细胞，单核细胞和淋巴细胞等组成，它们的直径分别为10～12um，10～15um,10～12um，14～20um，6～16um。而红细胞的直径为7～8．5um，小于白细胞直径[11]。在显微镜下分别观察含有红细胞和白细胞的稀释悬浮液通过狭窄的毛细管，毛细管狭窄处的最小直径一般选择在5um左右，若使红细胞和白细胞分别以相同的速度通过毛细管狭窄处，则白细胞所需的压力梯度要比红细胞高得多，红细胞仅需几个毫米水柱，而白细胞则需98．06Pa（10mmH2O）的压力，说明白细胞通过毛细血管时的能力明显比红细胞差。白细胞通过狭窄部分时先有一个快速变形相，随后为一个逐渐变形的慢过程[12]。白细胞的变形可分为主动变形和被动变形两种，主动变形是指在无外力作用下白细胞的自发变形，变形时要求白细胞本身供给一定的能量；被动变形就是白细胞在外力作用下发生的变形，通过狭窄毛细管试验，白细胞表现出明显的粘弹性体的力学特征[13].

二、白细胞与微循环的关系

白细胞的生理功能与微循环功能之间有着密切联系。白细胞的流变行为可直接影响到微循环的灌注；而微血管受到刺激后，又可影响到白细胞的流态。白细胞到达毛细血管入口处或流经毛细血管内皮细胞核突出管腔处（即毛细血管狭窄处）时，由于白细胞体积大，被动变形能力差，常可暂时停在该处或填塞在毛细血管腔隙，引起毛细血管中血流暂停或流速减慢，称为白细胞嵌塞（leukocyt Plllgging）。由此使白细胞后面的红细胞堆积在一 起，血浆挤过去在填塞的白细胞前端形成无细胞的血浆区，形成“列车样运动”。在炎症等病理状态下，血流缓慢，白细胞嵌塞时间较长，而且有可能增加发生白细胞嵌塞现象的频率，引起微血管血流灌注的紊乱[6]。白细胞的粘着和嵌塞不仅引起血流紊乱、缺血和缺氧，而且可造成微循环的损害，使血管通透性增高，这是因为它还释放三种物质：一、溶酶体酶类，含有多种蛋白和脂质水解酶，如组织蛋白酶，胶原酶等，它们的释放可以使组织蛋白分解，包括损伤血管内皮，破坏胶原蛋白和纤维联接蛋白等，从而使血管壁结构遭到破坏；二、白三烯类物质，有很强的增加血管通透性作用，并引起白细胞游出；三、自由基，引起脂质过氧化，使细胞膜蛋白结构破坏，带来血管内皮损伤血管通造比增强[14]。

三、白细胞升高影响皮瓣成活的机理

休克已被公认是微循环血液灌流量不足所致。移植的皮瓣要与受区重新建立血运关系，恢复皮瓣健全的微循环，要有一段时间，在皮瓣尚未与受区有血流关系之前，皮瓣的血运全部靠皮瓣血管蒂供给，这一段时间内，皮瓣的微循环血液灌流量相对不足，类似皮瓣“休克（Shock）”状态，极易受不良因素影响而造成皮瓣危象，甚至出现皮瓣坏死。通过红细胞跟踪相关测定了大鼠肌肉微循环的血流量发现，不可逆性失血注休克动物在输血抗休克治疗以后，血压回升，血管口径接近正常，而微循环血流量不完全恢复，微循环血流量能否恢复关系到受试对象的存活[15]。根据一般流体力学规律，在驱动压（driviflg pressure）恢复以后，灌流量仍然不能完全恢复，必然和局部阻力增加有关。为了进一步探讨微循环阻力增加的原理，应用超高倍放大技术观察了休克大鼠微循环中白细胞的流变学变化，发现白细胞的附壁粘着等流变学变化在休克微循环紊乱中起重要作用，它是休克治疗以后微循环灌流量不能立即恢复的原因之一[16]。手术创伤、烧伤、急性感染、出血、中毒、光照射、急性肾小球肾炎、血清病、风湿性病变、恶性肿瘤以及体力劳动、月经、应用麻黄素、具有抽搐或“阵发”性心动过速等，均可导致白细胞升高[4]。尤其是皮瓣出现急性感染或并发身体其他部位感染灶时，骨髓在炎性刺激下急速增加骨髓中白细胞的产生和释放的数量，使循环池和边缘池中的白细胞数骤增，白细胞的趋边、粘附特性，带来微循环血流阻力增加，促进毛细血管中血流淤滞。当白细胞数增加到20X100／L时，则直径为5um的毛细血管将有1／2时间停止血流灌注，也就是说当白细胞数增多时，由于白细胞的变形缓慢，将有50％的毛细血管被阻塞而停止血液灌注[12]。这对微循环不健全、灌流量相对不足的皮瓣来说是致命的，这可以想象在炎症区，由于白细胞的大量堆积会明显干扰该区的毛细血管循环，有可能导致皮瓣危象甚至皮瓣坏死。粘附和嵌塞的白细胞不但引起皮瓣缺血缺氧，同时还释放自由基、溶酶体酶类及白三烯等有害物质，使毛细血管通透性增高，组织肿胀，皮瓣微循环受阻，造成恶性循环，最终表现为皮瓣微血管中血流灌注量减少。因此，测定皮瓣血流量是了解皮瓣微循环功能状态的综合指标[17]。

四、改善皮瓣微循环中白细胞流变行为的方法

1．药物治疗：

(1）虎杖4号：可以提高细静脉的壁切变率，减少白细胞附壁数，从而减少低血流阻力和促进血流量恢复。虎杖4号的作用说明，为了改善皮瓣微循环，不仅要提高血压和恢复微血管口径，而且更要注意减少白细胞附壁，它对减轻血流阻力和恢复微循环血流量有重要意义[10]。

（2）自由基清除剂过氧歧化酶（SOD）：可明显减少白细胞附壁粘着，使毛细血管开放数增加，微循环明显改善，血管通透隆降低[18]。

2．抗感染：术前皮瓣受区病灶清除不干净，消毒不彻底或术后皮瓣积血积液，均可导致皮瓣感染，引起白细胞升高，造成皮瓣微循环障碍而出现皮瓣危象或坏死，所以术后抗感染是皮瓣移植成功与否关键的一环。

3．防治有关疾病：急性肾小球肾炎、结缔组织病、恶性肿瘤、中毒及其它疾病均可引起白细胞升高，在皮瓣移植前后防治这些疾病具有重要意义。

4．升高血压和加快血流：已证明在肌肉的微血管中，白细胞嵌塞与压力梯度密切相关[19]。在休克时，随着血压下降，使白细胞流动变形的驱动压降低，也是白细胞嵌塞血管的重要原因[1,2,3,20]。给纳络酮和输血治疗后，血压回升，同时脉压增大，动脉血流可冲走毛细血管中嵌塞的白细胞，使微循环血流恢复。升高血压和加快血流可减轻白细胞附壁，说明血浆流动在血管壁引起的切应力增高是阻障白细胞附壁的重要因素[16]。

5．缩短手术时间：手术过程中，对局部血管阻断10分钟以上者，再通后则血流减慢[21]，引起白细胞趋边，粘附甚至嵌塞毛细血管，影响皮瓣微循环。所以，手术时间过长会明显不利于皮瓣移植后的微循环，尤其是进行游离皮瓣移植。

6．输血问题：对皮瓣移植后输血问题尚无统一看法[6,12,16]。一般认为，手术后出血量不多，不致引起贫血的情况下，术后不应输血。因为血流中白细胞分布与其周围红细胞状态有密切关系，输入库存血后，皮瓣微循环中聚集的红细胞增多，手术创伤亦可造成皮瓣无菌性炎症，使红细胞聚集增多，白细胞易出现在边缘流中，常可暂时停在边缘池中，使它趋边，粘附在血管壁上，导致皮瓣微循环障碍，危及皮瓣的血运。为了升高皮瓣内血管压力和加快血流以减少白细胞附壁，一方面防止使用血管收缩剂，而提倡使用血管扩张药物[22,23]，以提高皮瓣微循环的血流量，加快血流速度；另一方面应以输液或血浆代替输血。

展望

皮瓣的血液灌流量直接影响到皮瓣移植的成败，良好的皮瓣微循环是保证皮瓣血液灌流量的关键，白细胞升高对皮瓣微循环影响极大，甚至可造成皮瓣危象或皮瓣坏死，认识白细胞升高在皮瓣微循环中的血液流变行为以及改善方法可以指导皮瓣移植工作。此类研究甚少，有待进一步深入。

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作者单位：第一军医大学珠江医院