Abstract
Proinflammatory cytokines such as tumor necrosis factor-$\alpha$(TNF-$\alpha$) have been implicated in myocardial and organ dysfunction associated with postperfusion syndrome. We tested the hypothesis that cytokine productions are depressed by preoperative cortiosteroid injection for cardiopulmonary bypass(CPB) and the postoperative courses will be better than without steriod pretreated cases. Cardiac surgery was performed in randomized blind fashion for 20 patients from June 1996 to September 1996. In the steroid group(n=10), corticosteroid(dexamethasone 1 mg/kg) was injected 1 hour before anesthetic induction, but in the control group(n=10), nothing was injected. Each of groups were sampled 11 times as scheduled for TNF-$\alpha$ bioassays. We have checked EKG, cardiac enzymes(CPK, LDH with isoenzyme), WBC count preoperative day, one day and three days after operation. Viatal signs were continuously monitored for three postoperaive days. In the postoperative period three patients in the control group had elevated body temperature and four patients had hypotension that required considerable intravenous fluid administration. But steroid injected patients showed normal body temperture and acceptable blood pressures without supportive treatment. CPK enzymes rose in control group higher than steroid group at postoperative 1st and 3rd day(CPK; 1122$\pm$465 vs 567$\pm$271, 864$\pm$42 vs 325$\pm$87), and CPK-MB enzymes rose in control group higher than steroid group at postoperative 1st day(106.4$\pm$115.1 vs 29.5$\pm$22.4)(P=0.02). Arterial tumor necrosis factor-$\alpha$ rose during cardiopulmonary bypass, peaking at 5 minutes before the end of aortic cross clamping(ACC-5min) in steroid group(11.9$\pm$4.7 pg/ml), and 5 minutes before the end of cardiopulmonary bypass(CPB-5min) in control group(22.3$\pm$6.8 pg/ml). The steroid pretreated patients had a shorter period of time in respirator suport time, ICU stay day, hospital admission day. We conclude that corticosteroid suppress cytokine production during and after cardiopulmonary bypass, and may improve the postoperative course through inhibition of reperfusion injury such as myocardial stunning and hemodynamic instability.
인공 심폐기를 이용한 체외순환은 우리 몸에 전신적인 염증반응을 일으키므로 수술후에 여러장기의 기능부전을 초래할수 있다. 이러한 염증반응은 체외순환후 체액성, 세포성 및 보체계등의 면역계가 활성화 되어 전체적인 염증반응을 일으키는 것으로 일부연구에서 보고하고 있으며, 이러한 염증반응에는 Tumor Necrosis Factor-$\alpha$(TNF-$\alpha$)를 비롯한, Interleukin-1, Interleukin-6, Interleukin-8 등의 cytokine등 이 전구물질로써 중요한역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 교실에서는 이러한 cytokine의 유리를 억제함으로 체외순환후 염증반응을 줄일수 있다는 가정하에 항염증작용이 있는 부신피질 호르몬을 체외순환전에 투여함으로서 염증반응이 현저히 감소하는지를 혈청내 TNF-$\alpha$를 측정하여 비교 연구하였다. 1996년 6월부터 1996년 8월까지 심장수술환자 20명에서 전향적 연구를 했다. 10명의 비교군은 수술 하루전, 마취전, 체외순환 시작 5분후, 대동맥 차단시작 5분후, 대동맥 차단 끝나기 5분전, 체외순환 끝나기 5분전, 재관류후 2시간, 4시간, 6시간, 12시간, 24시간 별로 10cc씩 채혈하여 TNF-$\alpha$의 수치를 ELISA 방법으로 측정하였고 10명의 스테로이드군은 마취 1시간전에 부신피질 호르몬(Dexamethasone 1mg/Kg)을 정맥주사하고 채혈은 비교군과 같게 했다. 그리고 양군에서 수술전 심전도 및 혈청내 LDH, CPK 효소치와 백혈구 수치를 측정하고 수술후 1일째, 3일째 재측정하였으며, 수술후 3일째내에 환자의 혈압동태 ,폐기능 상태 및 회복상태를 관찰하여 비교하였다. 환자군 간에 LDH 및 백혈구 수치간에 의미있는 차이는 없었으나 CPK 수치가 수술후 첫째날/세째날 비교군이 1122$\pm$456/864 $\pm$42 이고 스테로이드군은 567$\pm$471/325$\pm$87로 큰 차이를 보였고(P=0.002), CPK-MB 효소는 술후 1일째 비교군이 106.4, 스테로이드군이 29.5로 이의있는 차이를 보여주었으나(P=0.02) 수술후 3일째에는 두 군간의 차이가 없었다. 수술후 72시간 관찰기간중 비교군에서 4명의 환자가 3번 이상의 저혈압으로 처치가 필요했고 38$^{\circ}C$ 이상의 발열은 3명의 환자에서 있었다. 환자군 간에 대동맥 차단시간과 체외순환 시간간에 의미있는 차이는 없었고, 인공호흡기 부착시간과 중환자실 체류기간, 입원기간 비교에 있어 스테로이드군이 적은 수치를 보였으나 통계학적 의미는 없었다. TNF-$\alpha$는 대동맥 차단 5분후부터 체외순환 끝나기 5분전까지 양군에서 현저히 증가하였는데 비교군은 체외순환 끝나기 5분 전에 측정한 수치의 평균은 22.3$\pm$6.8 pg/ml였고, 스테로이드군은 대동맥 차단 끝나기 5분 전에 측정한 수치의 평균은 11.9$\pm$4.7 pg/ml였다. 이상의 연구결과에서 수술전 부신피질 호르몬을 정주함으로 체외순환시 Cytokine의 분비를 억제하여, cytokine으로 인한 심장수술후 발생할수있는 전신적 염증반응을 감소시킬것으로 기대되므로 수술후 환자의 중환자실 체류기간, 입원기간 및 합병증률을 줄일 수 있으리라 생각된다.
