人胃液吸入誘導(dǎo)大鼠肺通透性及肺組織學(xué)的變化

寧夏醫(yī)科大學(xué)(銀川 750004)蘇春紅 劉 紅 王 濤

在實施臨床麻醉和飽胃患者的搶救過程中,可能發(fā)生胃內(nèi)容物返流和誤吸,引起吸入性肺炎、吸入性肺不張、Mendelson綜合征等嚴(yán)重的肺損傷,甚至導(dǎo)致急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)引起死亡。雖然國內(nèi)外對鹽酸或正常人胃液(鹽酸滴定后 pH值≤1.5)誤吸已做了大量研究,但是我們發(fā)現(xiàn)臨床上胃內(nèi)容物誤吸引起的肺損傷不能簡單的以胃酸作用來解釋。陳衛(wèi)民等[1]對胃液誤吸動物的實驗結(jié)果表明經(jīng)氣管給予胃液比單純吸入鹽酸引起的肺損傷程度更嚴(yán)重。本研究通過臨床抽測 20例擇期手術(shù)患者自然空腹胃液 pH值取其均值的方法,擬定將 pH為 2.3的人自然空腹胃液和滴定至 pH為 2.3的鹽酸液分別通過氣管注入鼠肺,觀察其對肺組織的損傷作用。

材料與方法

1 材 料 胃液:取擇期手術(shù)帶胃管病人的空腹胃液(pH=2.3)排除影響胃液分泌及胃排空因素的標(biāo)本 ,離心 (500r/min,10min)后 ,取上清液 ,于 -30℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆?稀鹽酸液:用蒸餾水稀釋 2mol/L鹽酸至 pH=2.3。

2 方 法

2.1 動物模型制備 將 27只健康的雄性 SD大鼠 (寧夏醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心提供),體重 250～280 g,禁食飲 12h,平均分為 3組(每組 9只),分別為空白對照組(A組)、鹽酸組(B組)和胃液組(C組)。 A組僅接受麻醉和氣管切開手術(shù),B組和 C組分別經(jīng)氣管注入 pH=2.3的鹽酸或胃液。腹腔注射 3%戊巴比妥鈉(35～ 40)mg/kg麻醉,于 3～ 4環(huán)狀軟骨處行氣管切開,插入 16G自制氣管導(dǎo)管(深 1～ 1.5cm),吸入純氧。然后,行股靜脈穿刺保持靜脈通道,每小時輸入生理鹽水 2ml/kg。麻醉穩(wěn)定 10min測基礎(chǔ)狀態(tài)的呼吸末二氧化碳分壓(PetCO2),將鹽酸或胃液 0.8ml/kg經(jīng)氣管注入鹽酸組或胃液組大鼠肺內(nèi),左右側(cè)肺各 0.4 ml/kg。加壓呼吸 3次以使鹽酸或胃液均勻吸入。

2.2 檢測指標(biāo) 維持麻醉狀態(tài),監(jiān)測 30min、1h、2h、3h及 4h的 PetCO2和呼吸頻率(RR)。處死動物后,取右中葉肺備測定肺濕 /干比以估計肺水腫情況,右下葉肺做普通光學(xué)顯微鏡標(biāo)本,以 4℃生理鹽水行左支氣管灌洗 3次,3ml/次。灌洗液離心 (4℃、1500r/min、10min),取上清液-80℃保存。采用考馬斯亮蘭法來檢測左支氣管 BALF中蛋白含量,雙縮脲法檢測血清蛋白含量,其比值為肺通透性指數(shù)(LPI)。

3 統(tǒng)計學(xué)處理 計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-)表示,若正態(tài)分布且方差齊性,則采用方差分析,反之則可進(jìn)行數(shù)據(jù)變換或秩和檢驗。所用的統(tǒng)計分析軟件為 SPSS11.5,以 P＜0.05為有顯著性差異。

結(jié) 果

1 三組 PetCO2和 RR的變化 見表 1。三組的PetCO2在各時間點變化均無顯著性差異(P＞0.05),組間比較也無顯著性差異(P＞0.05)。 B、C兩組大鼠吸入鹽酸和胃液后 RR均明顯增加。B組大鼠 RR在大鼠吸入鹽酸后的 4h內(nèi)與基礎(chǔ)值比較均有顯著性差異(P＜0.05)。 C組(胃液組)RR在吸入胃液后 3h內(nèi)與基礎(chǔ)值比較均有顯著性差異(P＜0.05),而在 4h時,與基礎(chǔ)值比較無顯著性差異(P＞0.05)。

表1 三組 RR的變化(bpm)

2 肺水腫程度 見表 2。B組和 C組的 W/D均明顯升高,B組和 C組的 W/D與 A組相比均有顯著性差異(P＜0.05)。

3 肺泡通透性 見表 2。B組和 C組灌洗液中蛋白含量顯著高于 A組(P＜0.05)。 C組大鼠吸入胃液后肺通透指數(shù)(LPI)與 A組比較有顯著性差異(P＜0.05);與 B組比較,A組和 C組 LPI的變化均無顯著性差異(P＞ 0.05)。

表2 肺泡灌洗液及肺濕干重比分析

4 病理形態(tài)學(xué) 石蠟切片 HE染色可見 A組無明顯損傷或損傷輕微,肺泡結(jié)構(gòu)完整,肺泡壁無水腫,有少量白細(xì)胞浸潤 (見圖 1)。 C組損傷最明顯,可見肺泡壁破壞嚴(yán)重,彌漫性充血水腫,肺間質(zhì)、肺泡水腫,肺泡間隔增寬,大部分肺泡萎陷、肺實變,肺內(nèi)大量多形核中性粒細(xì)胞 (PMN)浸潤 (見圖 2)。 B組肺組織損傷程度介于 A組和 C組之間,見肺間質(zhì)有輕度或中度水腫,白細(xì)胞浸潤程度較 C組輕(見圖 3)。

圖1 A組光鏡肺組織結(jié)構(gòu)(HE×200)

圖2 B組光鏡肺組織結(jié)構(gòu)(HE×200)

圖3 C組光鏡肺組織結(jié)構(gòu)(HE×200)

討 論

據(jù)有關(guān)資料報道,麻醉中胃內(nèi)容物返流的發(fā)生率為 4%～ 26.3%,其中 62%～76%可出現(xiàn)誤吸,誤吸大量胃內(nèi)容物的病死率高達(dá) 70%[2]。臨床研究中,成人術(shù)前禁食水組胃液平均 pH為 2.26,術(shù)前 2～ 3h飲水組殘留胃液的平均 pH 2.64[3]。亦有報道外科手術(shù)肥胖患者,禁食水和術(shù)前 2h喝 300ml清水對胃液 pH無影響,平均 pH分別為 1.78和 1.77[4]。 Hong[5]報道手術(shù)患者禁食水后,胃液的平均 pH為 2.7±2.0。因此,本研究通過臨床抽測 20例擇期手術(shù)患者自然空腹胃液pH值取其均值的方法,采用 pH為 2.3、容量比以往研究中(＞1.2ml/kg)小的自然空腹胃液(排除影響胃酸分泌及胃排空因素)注入鼠肺,模擬麻醉病人手術(shù)中發(fā)生誤吸,觀察吸入胃液后肺通透性及肺組織病理學(xué)等改變。本實驗發(fā)現(xiàn)大鼠吸入鹽酸或胃液后,呼吸頻率均加快,而 PetCO2變化不明顯。當(dāng)機體在外界刺激或內(nèi)環(huán)境改變時,通過神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制呼吸運動[6],從而實現(xiàn)了 PetCO2平衡。病理學(xué)光鏡顯示:C組肺組織病理損傷最嚴(yán)重,證實了鼠肺吸入 pH 2.3的自然空腹胃液導(dǎo)致的肺損傷程度遠(yuǎn)較單純吸入 pH 2.3的 B組更為嚴(yán)重。無渣的胃液(pH 2.3)中不僅含有鹽酸而且還有胃蛋白酶,在酸性環(huán)境下,胃蛋白酶原被激活成為胃蛋白酶,具有消化分解外來蛋白質(zhì)的作用,胃酸和胃蛋白酶共同作用可能引起肺泡壁破壞,水腫形成,肺泡萎陷,肺實變等。在以炎癥-免疫損傷為特征的 急性肺損傷(ALI)、ARDS中,可見多形核中性粒細(xì)胞(PMN)從血管腔遷移、聚集到肺間質(zhì) /肺泡腔[7],PMN被選擇性吸引至炎癥局部,吞噬和殺死病原菌,同時誘發(fā)和放大炎癥反應(yīng)。本實驗病理切片發(fā)現(xiàn)大量 PMN聚集在胃液吸入組肺泡內(nèi),說明 PMN參與了此種肺損傷的炎癥反應(yīng)過程。與鹽酸組比較,胃液組的炎癥反應(yīng)更強烈,肺損傷性質(zhì)、程度可能不同。鹽酸組和胃液組的肺 W/D、總蛋白含量明顯高于對照組,這說明鹽酸和胃液均造成了嚴(yán)重的血管屏障破壞,大量富含蛋白的滲出液聚集于肺泡,形成非心源性肺水腫。此外,胃液組肺通透指數(shù)明顯大于鹽酸組,肺毛細(xì)血管通透性增加更顯著,肺損傷更嚴(yán)重,其性質(zhì)可能不同于鹽酸組。本實驗結(jié)果與陳衛(wèi)民[1]等報道吸入無渣的人胃液肺損傷比單純吸入鹽酸組嚴(yán)重相一致。在 Kennedy等復(fù)制鹽酸吸入模型中發(fā)現(xiàn)鹽酸注入 1h內(nèi)的早期肺損傷是由鹽酸的直接化學(xué)燒傷作用所致,2h后的肺損傷是由 PMN介導(dǎo)的后期繼發(fā)炎癥反應(yīng)所致[8]。Metheny等[9]經(jīng)人胃液造成兔誤吸的動物實驗中證實了誤吸后可在支氣管分泌物中檢測到胃蛋白酶的存在,胃蛋白酶可以作為判斷胃液誤吸發(fā)生的重要生物標(biāo)志[10]。因此,吸入胃液的肺損傷還可能包括胃蛋白酶的破壞作用。

綜上所述,自然空腹胃液(pH=2.3)吸入可導(dǎo)致肺通透性增加,非心源性肺水腫和肺泡壁破壞、肺泡間隔增寬、肺泡萎陷及肺實變等嚴(yán)重病理損傷。這種肺損傷比單純吸入稀鹽酸(pH=2.3)的肺損傷程度更嚴(yán)重。

[1]陳衛(wèi)民,盛卓人,張秉鈞,等.胃液與鹽酸誤吸導(dǎo)致大鼠肺損傷的對比性研究[J].中華麻醉學(xué)雜志,1996,16(3):124-126.

[2]莊心良,曾因明,陳伯鑾主編.現(xiàn)代麻醉學(xué) [M].第 3版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2003:1012-1013.

[3]川崎潤他著,曲成業(yè)譯.手術(shù)麻醉前禁食禁水的新動向[J].日本醫(yī)學(xué)介紹,1996,17(10):465-466.

[4]Maltby JR,Pytka S,Watson NC,et al.Drinking 300ml of clear fluid two hours before surgery has no effect on gastric fluid volume and pH in fasting and non-fasting obese patients[J].Canadian Journal of Anesthesia,2004,51(2):111-115.

[5]Hong JY.Effects of metoclopramide and ranitidine on preoperative gastric contents in day-case surgery [J].Yonsei M ed J,2006,47(3):315-318.

[6]姚泰主編.生理學(xué) [M].第 6版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2003:158-164.

[7]Doerschuk CM.Mechanisms of leukocyte sequestration in inflamed lungs[J].Microcirculation,2001,8(2):71-88.

[8]Kennedy TP,Johnson KJ,Kunkel RG,et al.Acute acid aspiration lung injury in the rat:biphasis pathogenesis.Anesth Analg[J],1989,69(1):87-92.

[9]Metheny N A,Dahms TE,Chang YH,et al.Detection of pepsin in trachealecretions after forced small-volume aspirations of gastric juice[J].JPEN J Parenter Enteral Nutr,2004,28(2):79-84.

[10]Farhath S,He Z,Nakhla T,et al.Pepsin,a marker of gastric contents is increased in tracheal aspirates from preterm infants who develop bronchopulmonary dysplasia[J].Pediatrics,2008,121(2):253-259.