前列腺素E2對新生大鼠呼吸影響的機制研究＊

成 問，孫明潔，王儒蓉，芶大明

（1.四川大學華西醫(yī)院麻醉科，四川 成都610041；2.遵義醫(yī)學院麻醉系，貴州 遵義563003）

新生兒尤其是早產(chǎn)兒，常出現(xiàn)周期性呼吸，甚至呼吸暫停等呼吸功能紊亂，是新生兒群體中一個重要的醫(yī)學問題之一。然而新生兒期易發(fā)生呼吸暫停的病因目前仍不清楚。前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）是一種前炎癥介質(zhì)，在氣道炎癥反應時，對氣道的平滑肌和神經(jīng)起一定的調(diào)節(jié)作用［1］。已有研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生呼吸暫停的新生兒尿中前列腺素代謝產(chǎn)物的含量與呼吸暫停的次數(shù)呈正相關(guān)［2］；嬰兒期腦脊液中的感染性標志物C反應蛋白與PGE2增高的水平有關(guān)［3］。以前的研究發(fā)現(xiàn)，新生大鼠右心房注射PGE2可產(chǎn)生明顯的呼吸暫停［4］，但其具體作用機制尚不明確。本實驗目的是觀察新生期大鼠右心房注射PGE2引起呼吸改變的作用機制。

1 材料和方法

1.1 實驗動物 出生后7～9天的SD大鼠，雌雄不限，購買于四川大學華西醫(yī)院實驗動物中心。

1.2 實驗方法

1.2.1 動物準備 大鼠在0.3%苯巴比妥鈉（50mg／kg，腹腔注射）麻醉后行氣管切開插管，保留自主呼吸。麻醉深度以輕輕夾尾有無體動反應來判斷，無體動反應認為麻醉深度合適。麻醉維持通過間斷追加0.3%苯巴比妥鈉（15mg／kg，腹腔注射）。右側(cè)頸外靜脈切開置管至上腔靜脈近右心房，以注射各種試劑，導管長度以測量插管處至心尖搏動處來進行估計，實驗結(jié)束后以尸檢驗證。持續(xù)監(jiān)測體溫并用加熱燈維持大鼠直腸溫度在37.5℃左右。若因麻醉或手術(shù)因素導致呼吸頻率低于75次／分者排除出實驗。每次頸靜脈推注藥物前以同樣的速度給予等量溶劑作為對照。根據(jù)體重給予0.25μg／kg的PGE2，給予的容量是0.05ml，控制容量一定而濃度隨劑量不同而變化，以減少容量改變可能對呼吸產(chǎn)生的影響。推注的時間控制在3秒以內(nèi)。

1.2.2 實驗分組 將24只7～9天（P7～9）大鼠平均分為3組，從右心房第一次推注0.25μg／kg PGE2，待30min后，分別從右心房注射辣椒平8μg／kg（辣椒素受體拮抗劑），S－3144 0.1mg／kg（P物質(zhì)受體拮抗劑），AH6809 5mg／kg（EP2受體拮抗劑），待15min后第二次從右心房推注0.25μg／kg PGE2，觀察右心房注射拮抗劑前后即第1次和第2次同量PGE2對呼吸的影響。

1.3 數(shù)據(jù)采集和分析 實驗中將氣管切開插管連接到呼吸流量頭，經(jīng)呼吸放大器，將呼吸的原始信號輸入裝有Power Lab Chart5／PowerLab 8SP數(shù)據(jù)采集計算系統(tǒng)（ADInstruments，CastleHill，Australia），對數(shù)據(jù)進行采集記錄和分析，得到呼吸頻率（f）、吸氣時間（Ti）、呼氣時間（TE）等參數(shù)。將TE延長3倍以上定義為呼吸暫停。

1.4 統(tǒng)計學方法 數(shù)據(jù)用±s表示，用SPSS 13.0進行統(tǒng)計分析。組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對t檢驗。兩組以上比較采用單因素方差分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

在辣椒平、S－3144、AH6809 3組中，第1次（first injection）和第2次（second injection）注射PGE2后均出現(xiàn)呼吸暫停，但在辣椒平和S－3144兩組中，第1次和第2次注射PGE2引起的呼氣延長時間無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），而在AH6809組中，兩次呼氣延長時間之間存在統(tǒng)計學差異（P＜0.05），利用AH6809拮抗后，呼氣延長時間比拮抗前縮短，約42%，見圖1。3組之間在推注PGE2前的呼吸頻率（f）和呼氣時間（TE）之間并無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），見圖2；產(chǎn)生呼吸暫停的潛伏期以及推注藥物時間在3組間無統(tǒng)計學差異（數(shù)據(jù)未顯示）。

圖1 右心房注射辣椒平、S－3144、AH6809前后注射PGE2所引起呼氣時間的變化Figure 1 The ventilatory alterations caused by injection of PGE2before and after capsazepine，S－3144and AH6809injection from the right atrium.

圖2 右心房注射辣椒平、S－3144、AH6809前各組基礎值比較Figure 2 The comparison of basic values before the right atrial injection of capsazepine，S－3144and AH6809

3 討論

早產(chǎn)兒呼吸暫停是兒科常見癥狀之一，起病急，可反復發(fā)生，導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害，最常見的為痙攣性腦性癱瘓和（或）耳聾［5］。研究表明，早產(chǎn)兒呼吸暫停多屬原發(fā)性，與中樞神經(jīng)的發(fā)育不成熟密切相關(guān)；足月兒多為繼發(fā)性，與窒息、感染等基礎疾病有關(guān)［6］。目前確切的發(fā)病機制還不清楚，近年來前列腺素樣物質(zhì)在發(fā)病中的作用日益受到關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，呼吸暫停發(fā)生者尿中前列腺素代謝產(chǎn)物（PGE－M）的濃度明顯高于對照組，且呼吸暫停發(fā)生次數(shù)與尿中PGE－M濃度呈正相關(guān)，提示內(nèi)源性前列腺素樣物質(zhì)可能在呼吸暫停的發(fā)病過程中起作用［2］；嬰兒期腦脊液中的炎性標志物與PGE2的增高水平有關(guān)，PGE2與呼吸暫停發(fā)生的頻率相關(guān)聯(lián)，暗示炎癥抑制呼吸是通過PGE2的生物合成與中樞活動所引起的［3］。

前列腺素E2廣泛存在于組織細胞中，是花生四烯酸經(jīng)環(huán)氧合酶途徑代謝產(chǎn)生的一種前炎癥介質(zhì)。在氣道炎癥反應時，肺泡的上皮細胞、巨噬細胞等可產(chǎn)生并釋放前列腺素，對氣道平滑肌和神經(jīng)起一定的調(diào)節(jié)作用。有研究表明，PGE2在胎兒期和新生期羊能夠抑制呼吸［7］，且抑制體外呼吸相關(guān)性神經(jīng)元［8］。當PGE2合成受到抑制后，呼吸活動增加［9］。研究證實，靜脈注射或吸入辣椒素可通過刺激肺C類神經(jīng)纖維產(chǎn)生呼吸暫?；蚩人苑瓷洌?0］；在成年大鼠靜脈持續(xù)輸注前列腺素E2可增強肺C類纖維對右心房注射辣椒素的敏感性，明顯延長辣椒素所產(chǎn)生的呼吸暫停，而其本身并不產(chǎn)生呼吸暫停作用［11］。本實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在出生后7～9天大鼠右心房注射前列腺素E2產(chǎn)生了長時間呼吸暫停。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)在出生后7～9天和21～23天大鼠右心房注射0.25μg／kg前列腺素E2后均產(chǎn)生長時間呼吸暫停，其呼氣時間延長約7.5～9倍，且在7～9天大鼠前列腺素E2產(chǎn)生的呼吸暫停時間大于21～23天大鼠［4］。因此，本實驗選用了出生后7～9天的SD大鼠來探討其呼吸暫停的機制。辣椒平（Capsazepine）是一種合成的辣椒素受體拮抗劑，可特異地抑制辣椒素的作用。Oh等用組織培養(yǎng)的感覺細胞進行實驗發(fā)現(xiàn)，辣椒平可阻斷辣椒素激活的單通道電流，說明辣椒平是直接作用于辣椒素受體的。在體實驗中也得出了辣椒平可阻斷辣椒素產(chǎn)生的生物學效應。已有研究證明肺C類纖維在辣椒素引起的未成熟期大鼠的呼吸抑制中起著重要的作用［10］。成年大鼠右心房持續(xù)輸注前列腺素E2可刺激肺迷走神經(jīng)中的C類神經(jīng)纖維，對辣椒素產(chǎn)生的呼吸抑制有易化作用［11］。本課題組以往的研究證實前列腺素E2所引起的呼吸抑制依賴于迷走神經(jīng)的完整性，迷走神經(jīng)切斷后，右心房注射前列腺素所引起的呼吸抑制完全消失［4］。由于肺C類纖維占肺部迷走神經(jīng)的75%～80%，其感受器廣泛分布于肺的毛細血管和呼吸道上皮等周圍，所以我們推測其引起呼吸抑制的作用機制可能與肺C類纖維有關(guān)。本實驗研究發(fā)現(xiàn)，在注射辣椒平后，PGE2引起的呼吸暫停依然存在，注射辣椒平前后PGE2產(chǎn)生的呼吸暫停的時間并無統(tǒng)計學差異，因此右心房注射前列腺素E2所引起的呼吸抑制不是通過辣椒素受體起作用的。

P物質(zhì)（SP）是初級感覺神經(jīng)末梢的肽類神經(jīng)遞質(zhì)，也是神經(jīng)源性炎癥的主要介質(zhì)，還是重要的神經(jīng)－免疫調(diào)節(jié)肽和前炎癥因子，參與了組織的損傷及免疫、炎癥反應，引起各種炎癥介質(zhì)如組胺，激肽和前列腺素的釋放和聚集。在急性肺損傷的發(fā)生、發(fā)展中有重要的作用。主要是通過NK1型P物質(zhì)受體起作用的。曾有研究表明，P物質(zhì)會引起離體成年大鼠的支氣管組織前列腺素E2的釋放［12］。而單純吸入或靜脈注射P物質(zhì)會引起成年大鼠的氣管收縮［13］。本實驗發(fā)現(xiàn)，給予P物質(zhì)拮抗劑S－3144前后，PGE2產(chǎn)生的呼吸暫停時間之間沒有統(tǒng)計學差異。對于外源性的前列腺素E2，P物質(zhì)受體拮抗劑不會阻斷其對呼吸的抑制作用。由此推測，前列腺素E2所引起的呼吸抑制不是通過NK1受體起作用的。

AH6809是一種特異的前列腺素E2受體拮抗劑。PGE2在體內(nèi)存在四種受體，分別為EP1、EP2、EP3、EP4，廣泛分布于支氣管上皮細胞、支氣管平滑肌細胞、血管內(nèi)皮和間質(zhì)細胞中。其中EP1／EP3可引起氣管收縮，而EP2／EP4則可引起氣管舒張。因此，有研究發(fā)現(xiàn)，PGE2可以引起氣道平滑肌舒張；而另一些研究發(fā)現(xiàn)，PGE2可以引起氣道平滑肌收縮。研究報道，EP2受體廣泛分布于許多組織和細胞中并介導PGE2的作用［14］。曾有實驗研究通過同源染色體重組的成年大鼠來證實了前列腺素E2引起的支氣管擴張主要是EP2受體的作用［15］。在EP2受體缺失的成年大鼠中，前列腺素E2幾乎完全不能引起氣道平滑肌的舒張，因此EP2可能主要引起成年大鼠氣道平滑肌舒張的受體，同時仍有其他引起氣道平滑肌舒張的物質(zhì)存在，如EP4。AH6809是作用于EP2受體的拮抗劑。在AH6809組中用AH6809拮抗以后再給予等劑量等濃度的前列腺素E2，觀察到PGE2引起的呼氣延長時間縮短約42%，與未拮抗前所產(chǎn)生的呼氣延長時間相比有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），但并不完全阻斷PGE2引起的呼吸暫停的發(fā)生。靜脈推注前列腺素E2前的呼氣時間相比仍有延長。據(jù)此我們推測在未成熟期大鼠中前列腺素E2引起的呼吸抑制部分是通過EP2受體產(chǎn)生的，同時也可能與EP4、EP1／EP3等受體有關(guān)，但尚需進一步研究證實。

4 結(jié)論

新生大鼠右心房注射PGE2引起的呼吸暫停部分是通過作用于前列腺素E2（EP2）受體產(chǎn)生的，而與辣椒素受體和P物質(zhì)受體無關(guān)。本實驗為臨床實踐過程中治療新生兒呼吸暫停提供了重要的理論依據(jù)。對于PGE2濃度升高引起的新生兒呼吸抑制可用EP2受體特異性拮抗劑AH6809對抗以增加呼吸活動，這對治療新生兒呼吸暫停提供了新的思路。

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