2. 广州中医药大学 广东广州 510006
3. 华北理工大学附属医院 河北唐山 063000
【摘 要】自1978年Dobronte等发现腹腔镜术后肿瘤转移并报道后，人们开始认识到腹腔镜手术用于治疗恶性肿瘤的潜在危险，但最初认为腹腔镜术后肿瘤转移播散问题，明显高于开腹手术，可能与腹腔镜相关技术、设备落后有关，最近报道其发生率与开腹手术无明显差别，均低于1%[1]。但由于腹腔镜术后肿瘤转移、播散，对患者预后有严重影响，近年学者们纷纷进行研究，普遍认为导致腹腔镜术后肿瘤孔转移与播散的因素较多，很多实验研究认为CO2气腹是其中的关键因素之一[2, 3]。现就CO2气腹对肿瘤细胞生长与转移的影响，及近年来相关的预防进展作一综述。
【关键词】CO2气腹腹腔镜肿瘤细胞
【中图分类号】R73-3【文献标识码】A【文章编号】2096-0867（2016）17-177-02
从法国的Raoul Palmerjiang于1944年将腹腔镜用于临床实践至今，腹腔镜已广泛用于外科胆囊切除，肾结石手术，输尿管结石手术及肝脓肿手术等，和子宫肌瘤剔除、卵巢良性肿瘤、不孕症、子宫内膜异位症及宫外孕等妇科疾病，随着时间的推移，腹腔镜手术医师们在操作技能上也日益熟练，从技能上讲，腹腔镜手术医师们完全可以胜任各种手术操作，但随着术后肿瘤细胞局部种植和转移等严重并发症不断被发现并报道，开始引起人们高度关注，原因可能涉及CO2气腹导致腹腔高压力，腹腔镜手术时间太长，及干冷气腹介质所致等。而大多数学者们认为，其机制主要涉及CO2气腹压力本身、CO2导致腹腔微酸环境、CO2气腹压力致腹膜结构破坏、机体自身免疫被抑制及肿瘤细胞粘附性增加等，但目前尚无定论，具体机制尚待继续研究。与此同时，探寻控制腹腔镜术后肿瘤细胞局部种植和转移的方法也在不断进行，推测提高腹腔镜手术操作熟练程度、缩短手术时间及药物干预等方法可能会行之效果。
2.1 CO2气体本身性质引起腹腔酸碱代谢紊乱
由于CO2具有价格便宜、容易获取、无毒、无色、非燃性、溶解度高不易导致空气栓塞等优势，是当前腹腔镜手术中最常用的气腹介质。但CO2 气体与水发生化合反应，产生H+，大量被腹膜吸收后，引发酸碱失衡，H+使腹膜呈酸性改变。
Mynbaev O. A.等[4]研究在CO2气腹环境下测定腹膜pH值变化，发现腹膜pH值有不同程度的降低。Duerr等[5]的研究也同样发现，腹腔液的pH值在CO2气腹作用下明显下降。Wildbrett P.等[6]观测细胞内外pH值的变化，用不同的气腹介质包括：氦气、CO2、及混合气体（含80％CO2和20％O2）建立气腹模型，结果显示细胞内外pH值在CO2组降至6.2，在氦气组中细胞内外pH值上升达到7.6，并认为CO2对局部微环境的改变，可能对肿瘤细胞功能有影响，如导致氧化磷酸化产生ATP、细胞增殖与凋亡异常。Tan等[7]用CO2、N2、He等不同气体建立体外动物细胞模型，检测细胞外介质pH值，发现CO2组明显低于其他组。吴步初等[8]进行相关动物实验研究后，认为CO2引起的腹腔局部酸中毒，不一定对肿瘤细胞生长和播散有影响。
2.2 CO2气腹对腹膜结构的影响
人体腹膜属于生理性半透膜，主要由间皮细胞和细胞间质组成。目前有国内外学者认为CO2气腹促进肿瘤生长与转移，与CO2气腹压力引起腹膜局部间皮细胞形态学异常、连接断裂以及基底膜受损有关。
2.2.1 CO2气体本身对腹膜超微结构的影响
Peng 等[9]将Wistar大鼠随机分组后，分别向腹腔内注入温度为21℃，相对湿度为1%的干冷CO2气体，和温度为37℃，相对湿度为95%的湿热CO2气体，并分别充气3h、4h、5h；并在SEM（扫描电镜）下观察腹膜结构。结果发现，随着时间延长，干冷CO2气体组间皮细胞及基底膜结构损伤，比湿热CO2气体组更为严重。Yu等[10]研究人员进行相关动物实验研究，将C57BL/6J大鼠的间皮细胞暴露于纯 CO2（100%）中，将暴露于5%CO2的C57BL/6J大鼠间皮细胞，设为对照组，发现实验组小鼠失去其正常的腹膜形态，免疫抑制被抑制，并出现肿瘤细胞迁移。因此认为，CO2气体持续时间越长，对腹膜超微结构损害越严重，从而为肿瘤细胞生长创造有利条件。
2.2.2 CO2气腹压力对腹膜的影响
CO2气腹压增高可使腹膜形态失常，与此同时，腹膜屏障功能受损，有利于肿瘤细胞生长。Kohlberger PD[11]等认为CO2气腹压越高，腹膜越易遭受肿瘤细胞种植。Liu Y.等[12]对40例妇科良性肿瘤患者进行临床研究，发现开腹手术组腹膜间皮细胞无明显损伤，而CO2气腹组气压作用30min后腹膜间皮细胞出现裂隙，1h后基底膜断裂，2h后炎性细胞聚集。Matsuzaki 等学者也认为，持续时间越长，气腹压越高，越易损害腹膜结构及其功能 [13]。
而Leng J.等[14]则持相反观点，他们将人卵巢癌细胞株HO8910和SKOV3建立体外CO2气腹模型，进行相关研究，发现HO8910细胞生长随着CO2压力的增加和作用时间的延长而变慢，压力越高其生长增殖指数（PI）反而降低，SKOV3细胞株的生长也有着类似变化。因而认为，CO2压力的升高本身可能并不会导致肿瘤细胞生长加快。
2.3 CO2气腹对局部免疫功能有影响
有学者认为CO2气腹对机体免疫功能的影响可能促进肿瘤生长与转移。虽然有研究报道认为，腹腔镜手术与开腹手术比较，前者对机体的免疫抑制作用更小，但有研究发现CO2对腹腔局部免疫有负调控作用。
2.3.1 CO2气腹对巨噬细胞功能有影响
1）中性粒细胞
Shimotakahara 等[15]将中性粒细胞暴露于纯CO2中，发现其生成的活性氧变少，且可阻断中性粒细胞迁移，这种效应可能对抑制腹腔镜手术产生炎症反应有利，却有可能不利于机体清除自身细菌污染。王浩等[16]研究发现，CO2 气腹对中性粒细胞超氧阴离子释放及线粒体功能的抑制，是短暂且可逆性，有利于保护机体免疫力，减轻炎症反应。Csendes A.等[17]对156位开腹胃旁路术组及腹腔镜胃旁路术组病人进行研究，行术后，发现两者病人的白细胞、中性粒细胞以及CRP（C-反应蛋白）计数均有增加，但开腹胃旁路术组升高更明显，表明开腹手术对机体全身免疫力的影响更大。
2）IL-6
在机体受到创伤或者进行手术后，IL-6能较敏感地反映组织损伤的程度。IL-6的免疫应答能快速刺激机体产生巨噬细胞浸润，从而使异物清除和伤口愈合等明显增快[18]。Wang等[19]研究发现，随着CO2浓度的逐渐上升，IL-6和TNF表达逐渐被抑制，随之巨噬细胞的吞噬能力出现下降。
3）TNF-α
肿瘤坏死因子α（TNF-α）主要由单核-巨噬细胞产生，具有多种免疫功能，在抗肿瘤方面起重要作用。若TNF-α下降，则不能有效的清除机体自身细菌，感染风险增加。有研究认为[20]CO2气腹对巨噬细胞分泌TNF-α有抑制性，导致巨噬细胞清除肿瘤的能力被抑制，中国哈尔滨Yue等[21]研究发现腹腔镜辅助阴式子宫全切术组TNF-α因子水平显著低于开腹子宫全切术组。Tawfik Amin等[22]的临床研究同样发现，腹腔镜组术后24 h和48h TNF-α mRNA表达明显低于开腹组。也有人持相反观点，认为CO2 气腹抑制腹腔内巨噬细胞功能，能保护机体的细胞免疫功能 [23, 24]。
2.3.2 CO2气腹对T淋巴细胞功能有影响
T细胞可分为3个亚群，功能各异：CD3可促进T细胞活化，CD4诱导体液免疫应答，CD8则与CD4相反，对体液免疫有抑制功能，并具有细胞毒作用。
Sylla P.等[25]从基因水平上对实验小鼠进行细胞免疫功能对比研究，实验分为开腹手术组和气腹手术组，发现两组均改变了小鼠脾脏T淋巴细胞基因的表达，但前者对T淋巴细胞基因的改变更明显。中国广州Xu等[26]对腹腔镜手术治疗子宫内膜异位症患者进行研究，发现术后24时CD3/CD4 和CD4/CD8与术前比较，差异无统计学意义，并能在术后72小时内很快恢复。因而认为，腹腔镜手术对T细胞功能的影响较开腹手术小。
2.3.3 CO2气腹对自然杀伤(NK)细胞功能有影响
NK细胞属于非特异性免疫反应的效应细胞，具有天然杀伤力，在细胞免疫中起免疫监视作用。NK细胞能直接杀伤感染细胞、肿瘤细胞，尤其对机体游离的肿瘤细胞更具杀伤力。
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Ramirez等[27]的研究显示，NK细胞亚群不仅能生产细胞因子，还可以使靶细胞通透性变大、渗透压变高、吸水过多而发生裂解。Takeuchi 等[28]进行大鼠实验研究，发现无气腹腔镜组NK 细胞活性正常，而CO2气腹腹腔镜组NK细胞明显被抑制。
2.4 CO2气腹影响粘附分子生物学行为
由于粘附分子可以辅助肿瘤细胞从原发灶逃逸，介导周围组织与癌细胞相互作用，并粘附于其他组织部位，因而是诱发肿瘤转移的重要因素。细胞表面不同粘附分子功能也各不相同，介导同种细胞的粘附分子表达降低，则可使肿瘤细胞脱落转移；而介导细胞-基质结合的粘附分子升高，则有利于癌细胞脱落后的“着床”。
Ziprin等[29]则通过体外模拟CO2气腹环境实验发现，单层间皮细胞与肿瘤细胞的粘附性增加，这可能与间皮细胞ICAM-1 增多有关，而ICAM-1可以被核因子Kappa-? 控制，说明了腹腔镜检查CO2气腹环境可能有助于肿瘤细胞相互黏附而发生转移。Ordemann J.等[30]将肿瘤HT229细胞分别暴露于CO2和He模拟的气腹环境中，分别作用1h、12h、24h、48h、96h后，发现CO2组E-cadherin表达下降，认为CO2气腹可以使肿瘤细胞相关粘附分子表达异常。Zhang X.等[31]对人卵巢癌细胞SKOV3进行体外实验，发现在模拟CO2气腹环境下，随着压力升高及作用时间延长，CO2气腹使SKOV3细胞的HPSE和VEGF的表达增加。
也有学者认为CO2气腹在腹腔镜手术中不会影响粘附分子生物学行为，从而增加肿瘤细胞发生生长与转移的可能。Fu C.等[32]研究发现腹腔镜与开腹手术比较，子宫内膜癌细胞中E-cadherin和?-catenin的表达，二者在术前、术后相近，肿瘤细胞P-selectin、MMP-2、VEGF、及CD44v6等黏附分子的蛋白表达也无明显差异。Ma J.J.等[33]将SWl116人结肠癌细胞进行体外研究，发现相关黏附分子ICAM-1、E-cadherin、E-selectin及CD44在不同CO2影响下表达发生改变，并发现E-cadherin、ICAM-1、CD44的表达随着CO2压力的升高反而下降。又进一步进行相关动物实验研究，同样发现相关黏附分子出现与细胞研究相类似的变化。
2.5 CO2气腹导致肿瘤细胞外溢和烟囱效应
目前对CO2气腹导致肿瘤细胞外溢和烟囱效应的问题尚有争议[34]。一些学者认为，气腹尤其CO2气腹是导致穿刺孔肿瘤转移的重要因素，但Halpin等[35]行动物实验研究认为，操作过程中产生“烟囱效应”，使肿瘤细胞外溢是引起穿刺口转移的主要原因。所谓“烟囱效应”，就是由于刚建立稳定的气腹时，腹腔内的CO2气流吹人，产生不同的压力梯度及静电等因素，使CO2在戳孔处形成湍流，使肿瘤细胞漂移于此，引起肿瘤细胞种植，Allardyce R.A.等[36]从套管孔排出的气体中发现有肿瘤细胞，认为手术操作时可能产生“烟囱效应”。
2.6 预防对策
腹腔镜手术在临床上使用普遍，但CO2气腹影响肿瘤生长的相关机制尚未明了，因此，目前国内外在预防CO2气腹促进肿瘤生长与转移方面尚无良策，主要有以下2种：
2.6.1 一般预防
完善相关检查和诊断，严格掌握腹腔镜手术适应症；熟练掌握手术技巧，缩短手术时间；采用湿热CO2气体，呈非雾化状态，还可以减少干冷CO2气体对腹膜损伤、术后体温低的不利影响，而且具有术后疼痛轻的优点[37,38]；取出肿瘤时，为避免污染，应用标本袋包裹瘤体后取出；手术结束时，应遵循先放气再拔管的原则，以免烟囱效应。
2.6.2 药物预防
国内尚无药物预防的相关报道，国外主要有改善机体免疫和抗肿瘤黏附的相关药物，包括甲双二嗪、聚维酮碘、肝素，还有5-FU、紫杉醇等常用抗癌药物以及与肿瘤黏附侵袭分子相关的抗体或抑制剂等。
2.7 存在问题及可能发展趋势
综上所述，CO2气腹促进肿瘤生长与转移已基本达成共识。目前认为有以下原因：包括CO2引起腹腔酸碱代谢紊乱及腹膜超微结构损伤，CO2气腹压破坏腹膜屏障功能，CO2气腹抑制巨噬细胞、T淋巴细胞及自然杀伤（NK）细胞等的机体免疫功能，CO2气腹改变粘附分子生物学行为，CO2气腹导致肿瘤细胞外溢和烟囱效应等。但其具体机制尚未透彻明了，对于原因不明的急腹症、分步腹腔镜手术和二次探查术，可以使用气囊腹腔镜（B-LSC）技术[39]；此外免气腹腹腔镜术，可以避免CO2对机体的不利影响[40]，可以用于肝肾功能异常、呼吸循环功能障碍的高危患者，和恶性肿瘤患者[41]。除此之外，推测将免疫调节、改善腹腔微酸环境、综合使用有效药物相结合，可能会走出一条新路子。
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*通讯作者：樊少仪
论文作者:艾君1,樊少仪2*,王苑1,李楠3,何春银1
论文发表刊物:《系统医学》2016年17期
论文发表时间:2017/2/15
标签：细胞论文; 肿瘤论文; 腹膜论文; 腹腔镜论文; 手术论文; 机体论文; 功能论文; 《系统医学》2016年17期论文;