舒芬太尼對(duì)體外循環(huán)大鼠腦損傷的保護(hù)作用＊

張 鯤 李 曼 王力甚 董愛萍 王 蓉 沈述威

體外循環(huán)（CPB）期間腦血管微栓子（脫落的主動(dòng)脈粥樣斑塊、氣栓和組織碎屑）、腦氧代謝異常及炎性因子大量釋放，可造成腦損傷，引起術(shù)后一系列神經(jīng)、精神并發(fā)癥［1］。認(rèn)知功能障礙為CPB圍術(shù)期主要并發(fā)癥，其發(fā)生與腦損傷有關(guān)［2］。神經(jīng)組織蛋白S100β血清水平和腦組織含水量?jī)身?xiàng)指標(biāo)能較客觀反映腦損傷嚴(yán)重程度［3］；腦組織“鈣超載”也是腦損傷的機(jī)制之一［4］。舒芬太尼是一種新型μ阿片受體激動(dòng)劑，主要作為CPB心臟手術(shù)麻醉藥物；但近年有研究認(rèn)為舒芬太尼對(duì)大腦缺血缺氧損傷具有保護(hù)作用［5］。本研究通過大鼠CPB時(shí)給予舒芬太尼，檢測(cè)大鼠腦組織含水量、總鈣含量和血清S100β水平變化，觀察舒芬太尼對(duì)CPB大鼠腦損傷的保護(hù)作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和藥品

健康成年雄性SD大鼠（長(zhǎng)江大學(xué)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供）24只，體重400±20g，動(dòng)物的使用符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)條例。藥物：枸櫞酸鈉舒芬太尼注射液（湖北宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司，批號(hào)12101934）。 試 劑：S100β-ELISA 試 劑 盒 由 美 國GBD公司原裝進(jìn)口。

1.2 動(dòng)物分組處理

實(shí)驗(yàn)大鼠隨機(jī)分為4組：假CPB組（Sham組）、CPB組、1μg／Kg舒芬太尼組（S1組）和5μg／Kg舒芬太尼組（S5組）。CPB組按下述方法麻醉和建立CPB；Sham組除不行CPB外，其它操作與CPB組完全相同；S1組和S5組于麻醉后在轉(zhuǎn)流管道中分別給予負(fù)荷劑量的舒芬太尼1μg／Kg和5μg／Kg，給藥后立即開始CPB，CPB開始后維持劑量90μg／Kg·min和300μg／Kg·min，直到CPB后1h，CPB時(shí)間1.5h；其CPB操作亦與CPB組完全相同。

1.3 麻醉方法

給予舒芬太尼前：0.02mg／Kg阿托品肌肉注射；舒芬太尼使用時(shí)：異氟醚吸入，初始濃度4%-6%，吸入2min后改為維持濃度2%，同時(shí)腹腔注射維庫溴銨，用量0.1mg／Kg；舒芬太尼使用后：機(jī)械通氣頻率60次／min，氣道峰壓9.0cmH2O。

1.4 CPB建立

大鼠CPB的建立參照 Wang等［6］的方法修正（圖1）：（1）采用22G套管針行右側(cè)股動(dòng)脈穿刺，在肝素化狀態(tài)下（肝素用量500μ／Kg）監(jiān)測(cè)動(dòng)脈壓及動(dòng)脈血?dú)?；?）采用20G套管針行尾動(dòng)脈穿刺，建立CPB灌注端；（3）采用14G套管針行右頸靜脈插入，達(dá)右心房-下腔靜脈交界處，建立CPB流出端。

CPB環(huán)路主要包括貯血器，恒流蠕動(dòng)泵（Cole-Parmer Insturment Co，USA）和大鼠微型膜氧合器（上海復(fù)旦生物材料有限公司）以及連接管道等。CPB無血預(yù)充液由乳酸林格液12ml、6%羥乙基淀粉7ml及甘露醇1ml組成。CPB期間，應(yīng)用適量1∶1晶膠液加入貯血器維持血液量2ml-3ml。

CPB開始灌注量100ml／Kg·min，5min后160ml／Kg·min，維持到CPB結(jié)束，氧流量保持0.2-0.5L／min。CPB建立后立即降溫，經(jīng)變溫室10℃循環(huán)水使直腸溫度降至28℃-30℃；CPB結(jié)束前20min，經(jīng)變溫室復(fù)溫至直腸溫36℃-37℃?？傓D(zhuǎn)流時(shí)間1.5h。CPB時(shí)用異氟醚（2%）輸注以維持麻醉深度。停CPB后，維持呼吸和循環(huán)穩(wěn)定1h。各組大鼠均順利完成實(shí)驗(yàn)過程。

1.5 測(cè)定指標(biāo)和方法

圖1 大鼠CPB示意圖

1.5.1 腦組織含水量：處死大鼠后，迅速取出右側(cè)大腦，吸水紙吸干表面水分及血液，稱取濕重；之后將腦組織置于恒溫干燥箱（60℃），烘烤72h，稱取干重；計(jì)算腦組織含水量（%）＝［（濕重-干重）／濕重］×100%。

1.5.2 腦組織總鈣含量：處死大鼠后，迅速取出左側(cè)大腦，置于含混合酸（硝酸∶高氯酸＝4∶1）4ml、以三蒸水定容至7ml溶液中；采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（GT-2000，上海宏達(dá)公司）進(jìn)行腦組織總鈣含量測(cè)定。

1.5.3 血清S100β水平：CPB后1h抽取大鼠頸靜脈血約1ml，室溫靜置20min后4 000r／min離心10min；取上層血清，按照S100β-ELISA試劑盒說明書操作。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

CPB組腦組織含水量、總鈣含量和血清S100β水平明顯高于Sham組（P＜0.05）；S1、S5組明顯低于CPB組（P＜0.05）；S1組低于S5組，尤以腦組織含水量降低更明顯（P＜0.05）。見表1。

表1 4組大鼠腦組織含水量、總鈣含量和血清S100β水平（±s，n均＝6）

表1 4組大鼠腦組織含水量、總鈣含量和血清S100β水平（±s，n均＝6）

注：與Sham組比較，1）P＜0.05；與CPB組比較，2）P＜0.05；與S5組比較，3）P＜0.05

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3 討 論

CPB心臟手術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)病率高達(dá)15%-30%［7］，其發(fā)生機(jī)制與CPB可部分引起大腦缺血缺氧和神經(jīng)元損傷有關(guān)［8］。有研究顯示腦缺血和缺血再灌注損傷機(jī)制與細(xì)胞內(nèi)鈣超載有密切關(guān)系［9，10］，其組織形態(tài)學(xué)變化有腦水腫，其嚴(yán)重程度表現(xiàn)在腦組織含水量的增加。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：CPB組腦組織含水量即明顯高于Sham組，經(jīng)舒芬太尼處理的S1、S5組則明顯低于CPB組，尤其小劑量舒芬太尼S1組降低腦水腫作用更強(qiáng)。腦組織總鈣含量能間接反映細(xì)胞內(nèi)鈣水平，CPB可引起總鈣含量升高。本文CPB組的腦組織總鈣含量即明顯高于Sham組，表明腦組織總鈣含量與腦損傷有關(guān)；而不同劑量舒芬太尼處理組腦組織總鈣含量明顯低于CPB組，證明舒芬太尼能夠有效減輕腦組織總鈣含量，從而減輕腦損傷。S100β是神經(jīng)組織蛋白之一，主要由活化的星型膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生。生理劑量的S100β主要是營養(yǎng)膠質(zhì)細(xì)胞、促進(jìn)神經(jīng)元軸突生長(zhǎng)；并借助突觸遞質(zhì)的傳遞來實(shí)現(xiàn)信息傳遞，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上的Ca2+濃度，同時(shí)與游離Ca2+結(jié)合形成結(jié)合鈣。高濃度的S100β可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡［11］，CPB后血清S100β蛋白水平顯著升高與認(rèn)知功能降低有關(guān)。目前，大多數(shù)學(xué)者［12］認(rèn)為，腦損傷導(dǎo)致神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞受損，使可溶性S100β進(jìn)入腦脊液，進(jìn)而經(jīng)受損血腦屏障進(jìn)入血液；敏感地反映腦組織、血腦屏障損害程度及范圍。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示CPB組血清S100β顯著高于Sham組，經(jīng)舒芬太尼處理的兩組CPB大鼠，其血清S100β水平明顯低于未經(jīng)舒芬太尼處理CPB組，提示舒芬太尼可有效減輕CBP后腦組織損傷，并以較小劑量的S1組（1μg／Kg）效果更明顯。進(jìn)一步證實(shí)小劑量舒芬太尼對(duì)腦組織的保護(hù)作用更好。

綜上所述，CPB心臟手術(shù)時(shí)使用舒芬太尼可以減輕腦損傷，實(shí)現(xiàn)腦功能保護(hù)，且以較低劑量為宜。

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