右旋美托咪定對膿毒血癥大鼠心功能障礙的影響

夏繼輝，徐世榮，夏文勝，魯晶

· 論著 ·

右旋美托咪定對膿毒血癥大鼠心功能障礙的影響

夏繼輝，徐世榮，夏文勝，魯晶

目的觀察右旋美托咪定對膿毒血癥大鼠心功能障礙的影響。方法30只SD大鼠隨機均分假手術（Sham）組、盲腸結扎穿孔（CLP）組和右旋美托咪定（Dex）組，每組各10只。采用盲腸結扎穿孔法建立大鼠膿毒血癥模型。Dex組大鼠建模后即給予負荷量的右旋美托咪定7 μg/kg，20 min后以5 μg/（kg·h）持續(xù)泵注，其余兩組均于術后持續(xù)泵注等量生理鹽水。采集術后6 h、12 h、24 h時的平均動脈壓（MAP）、心率（HR）、左心室舒張末壓（LVEDP）、左心室收縮壓（LVSP）、左心室最大收縮速率（+dP/dt），左室最大舒張速率（-dP/dt）。采用ELISA試劑盒法檢測血清中血清脂聯(lián)素、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及白細胞介素-1β（IL-1β）水平。結果與Sham組比較，CLP組與Dex組大鼠在術后6 h、12 h和24 h的血流動力學指標MAP、HR、LVEDP、LVSP、+dP/dt和-dP/dt及24 h的血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β水平均明顯均明顯降低（P＜ 0.05）。與CLP組比較，Dex組大鼠在術后6 h、12 h和24 h的血流動力學指標MAP、HR、LVEDP、LVSP、+dP/dt及-dP/dt均明顯升高（P＜0.05），術后24 h時血清脂聯(lián)素水平升高、TNF-α及IL-1β水平明顯減少（P＜0.05）。結論Dex可明顯改善膿毒血癥大鼠心功能障礙并維持血流動力學穩(wěn)定，其作用可能與上調(diào)血清脂聯(lián)素表達水平、抑制TNF-α和IL-1β炎癥因子表達，減輕膿毒癥所致心臟毒性和心肌損傷有關。

右旋美托咪定；膿毒血癥；心功能障礙

膿毒血癥是目前臨床上具有極高威脅性的臨床綜合征，其本質(zhì)是由多種原因引起的失控的全身炎癥反應綜合征（SIRS），表現(xiàn)為血流動力學不穩(wěn)定和組織細胞氧代謝障礙，其具有高發(fā)病率和病死率，成為重癥監(jiān)護病房非心臟病患者死亡的主要原因[1]。盡管近年來在加強抗感染治療的基礎上配合器官功能支持等治療措施上取得了長足進步，但合并膿毒血癥患者，其心功能抑制的發(fā)生率仍達40%，出現(xiàn)膿毒癥休克時病死率高達50%～70%[2,3]。右旋美托咪定（Dex）是一種新型高選擇性的α2腎上腺素能受體激動劑，主要用于術中或重癥監(jiān)護病房（ICU）患者的鎮(zhèn)靜。研究發(fā)現(xiàn)Dex具有抗炎作用，能夠抑制炎癥因子的產(chǎn)生，對腎、腦等器官功能有一定保護作用[4-6]。本研究通過觀察Dex對膿毒血癥大鼠血流動力學和血清炎癥因子表達水平的影響，探討右旋美托咪定對改善膿毒血癥大鼠心功能障礙的可行性。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器鹽酸右旋美托咪定注射液（江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司，中國），低溫高速離心機（Eppedorf公司，德國），微量移液器（Eppedorf公司，德國），酶標儀（Thermo公司，美國），MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)（北京眾實迪創(chuàng)科技發(fā)展有限責任公司，中國），大鼠脂聯(lián)素、腫瘤壞死因子α（TNF-α）及白細胞介素-1β（IL-1β）酶聯(lián)免疫法（ELISA）檢測試劑盒（武漢博士德生物有限公司）。

1.2 實驗動物與分組SPF級成年SD大鼠30只，由揚州大學醫(yī)學中心提供，雌雄不拘，體質(zhì)量280～320 g，隨機均分為以下3組：假手術（Sham）組、盲腸結扎穿孔法（CLP）組和右旋美托咪定（Dex）組，每組10只。所有大鼠實驗前靜養(yǎng)1周，溫度（23±1）℃，自由進食飲水。實驗動物使用遵守實驗動物倫理的相關規(guī)定。

1.3 動物模型制備和藥物處理參照文獻[7,8]建立CLP致大鼠膿毒血癥模型：術前禁食6 h，10%水合氯醛（350 mg/kg）腹腔注射麻醉，取仰臥位，固定四肢及頭部，24號套管針左側股靜脈和右側股動脈置管。于大鼠中下腹沿正中線做1 cm長切口，暴露腹腔臟器并游離腸系膜，探查找到盲腸。以4-0絲線距盲腸根部1.5 cm、血管弓內(nèi)環(huán)形結扎盲腸根部，用18號針頭在結扎遠端貫通穿刺一次，擠出糞便少許，還納腸段，依次縫合腹膜和皮膚。Sham組僅剖腹探查盲腸后即刻縫合腹壁切口；CLP癥組采用CLP復制膿毒癥模型；兩組均于術后經(jīng)股靜脈套管持續(xù)泵注等量生理鹽水。Dex組同樣采用CLP復制膿毒癥模型，術后經(jīng)股靜脈套管給予負荷量的右旋美托咪定7 μg/kg，20 min后繼而以5 μg/（kg·h）持續(xù)泵注[9]。

1.4 血流動力學監(jiān)測大鼠腹腔麻醉后，將股動脈插管通過壓力傳感器連接于MedLab生物信號采集處理系統(tǒng)，觀察并記錄術后6 h、12 h、24 h時的平均動脈壓（MAP）；將電極針插入動物四肢皮下，連接好導聯(lián)線，進行心電圖監(jiān)測并記錄心率（HR）；經(jīng)左心室插管記錄左室收縮曲線。計算左室舒張末壓（LVEDP）、左心室收縮壓（LVSP），左心室最大收縮速率（+dP/dt），左室最大舒張速率（-dP/dt）。

1.5 血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β檢測于CLP術后24 h經(jīng)股靜脈導管取股靜脈血5 ml，1500 r/min離心15 min后取血清，用乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝處理，-80°C深低溫保存。采用ELISA試劑盒法檢測血清中血清脂聯(lián)素、TNF-α）及IL-1β水平，按試劑盒說明書步驟進行操作，酶標儀測定各物質(zhì)光密度值，建立標準曲線，根據(jù)標準曲線計算血清中各物質(zhì)含量。

1.6 統(tǒng)計分析應用SPSS13.0統(tǒng)計學軟件進行分析。計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示。血流動力學指標采用重復測量方差分析，組間兩兩比較采用Bonferroni t檢驗，血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β表達水平采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用q檢驗。P＜0.05差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 術后各組大鼠血流動力學指標變化與Sham組比較，CLP組與Dex組大鼠在術后6 h、12 h和24 h時血流動力學指標MAP、HR、LVEDP、LVSP、+dP/dt及-dP/dt均明顯降低，三組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與CLP組比較，Dex組大鼠在術后6 h、12 h和24 h時血流動力學指標MAP、HR、LVEDP、LVSP、+dP/dt及-dP/dt均明顯升高，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表1～3）。

2.2 術后24 h各組大鼠血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β表達變化與Sham組比較，CLP組與Dex組大鼠術后24 h血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β水平明顯減少，三組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與CLP組比較，術后24 h血清脂聯(lián)素水平升高、TNF-α及 IL-1β水平明顯減少，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），（表4）。

3 討論

膿毒血癥誘導的心功能障礙是造成膿毒血癥預后不良的重要因素之一，研究發(fā)現(xiàn)，40%～50%的膿毒血癥患者可并發(fā)心功能不全，約7%出現(xiàn)嚴重心功能障礙[10]。膿毒血癥引起心功能障礙的因素：一方面心臟局部炎癥因子增加，如TNF-α和IL-1β等炎性介質(zhì)的直接的心肌毒性作用是導致心功能障礙的重要因素；另一方面，由于炎癥介質(zhì)過度激活所誘發(fā)的“瀑布效應”及氧自由基損傷是造成心肌損傷的另一重要機制[11]。在膿毒血癥引起的炎性介質(zhì)大量釋放的過程中，TNF-α和IL-1β作為介導炎癥反應重要的啟動因子，其引發(fā)的氧自由基等物質(zhì)的釋放最終對心肌功能產(chǎn)生抑制性影響，繼而引發(fā)一系列病理生理改變。基于此，TNF-α和IL-1β被認為是膿毒血癥病情發(fā)展的重要介質(zhì)。治療膿毒血癥誘導的心功能障礙的關鍵是減輕炎癥因子介導的心臟毒性和氧自由基導致的心肌損傷，從而維持血流動力學穩(wěn)定。Dex是一種目前臨床上使用的新型高選擇性的α2腎上腺素能受體激動劑，具有抗焦慮、鎮(zhèn)靜、抑制唾液分泌、抗交感和穩(wěn)定血流動力學等多種效應，廣泛應用麻醉輔助用藥或重癥監(jiān)護病房。研究發(fā)現(xiàn)[12,13]，Dex具有抗炎作用，能夠抑制包括TNF-α、IL-1β、白介素-6（IL-6）在內(nèi)的多種炎性因子的產(chǎn)生，并對心、腎、腦等器官有保護作用。

本研究采用CLP法建立大鼠膿毒血癥模型，觀察Dex對膿毒血癥大鼠血流動力學和血清炎癥因子表達水平的影響。研究結果顯示：與Sham組大鼠相比，術后6 h開始CLP組大鼠出現(xiàn)HR明顯增快以及MAP、LVEDP、LVSP、+dP/dt和-dP/dt明顯降低，表明CLP法建立的大鼠膿毒血癥模型出現(xiàn)明顯的心功能障礙并伴血流動力學異常，隨膿毒血癥的病程持續(xù)而進行性的惡化；然而Dex組大鼠雖然也出現(xiàn)心功能障礙和血流動力學異常表現(xiàn)，但較CLP組大鼠明顯改善，且該過程沒有出現(xiàn)隨膿毒血癥的病程持續(xù)而進行性的惡化的趨勢，表明Dex可減輕膿毒血癥大鼠心功能異常。我們還發(fā)現(xiàn)膿毒血癥大鼠血清炎癥因子TNF-α和IL-1β水平明顯增加，而Dex可以抑制膿毒血癥大鼠血清炎癥因子TNF-α和IL-1β水平增加。推測Dex改善膿毒血癥大鼠心功能障礙的作用可能與抑制炎癥因子表達水平，減輕炎癥因子介導的心臟毒性和氧自由基導致的心肌損傷有關，從而維持血流動力學穩(wěn)。

表1 術后6 h三組大鼠血流動力學指標比較表（±s）

表1 術后6 h三組大鼠血流動力學指標比較表（±s）

注：MAP：平均動脈壓；HR：心率；LVEDP：左室射血分數(shù)；LVSP：左心室收縮壓；+dP/dt：左心室最大收縮速率；-dP/dt：左室最大舒張速率；與Sham組比較，aP＜0.05；與CLP組比較，bP＜0.05

組別 Sham組 CLP組 Dex組MAP（mmHg） 130.4±12.5 92.3±8.7a 119.4±10.6abHR（bpm） 457±31 375±28a 405±23abLVEDP（mmHg） 6.1±0.15 3.5±0.09a 4.9±0.12abLVSP（mmHg） 90.43±6.54 71.76±4.43a 80.95±3.34ab+dP/dt 2986±341 2221±221a 2445±178ab-dP/dt 3657±243 2724±289a 3356±218ab

表2 術后12 h三組大鼠血流動力學指標比較表（±s）

表2 術后12 h三組大鼠血流動力學指標比較表（±s）

注：MAP：平均動脈壓；HR：心率；LVEDP：左室射血分數(shù)；LVSP：左心室收縮壓；+dP/dt：左心室最大收縮速率；-dP/dt：左室最大舒張速率；與Sham組比較，aP＜0.05；與CLP組比較，bP＜0.05

組別 Sham組 CLP組 Dex組MAP（mmHg） 129.2±11.3 75.6±9.1a 100.7±8.9abHR（bpm） 448±28 357±31a 399±29abLVEDP（mmHg） 5.9±0.13 3.2±0.11a 4.5±0.09abLVSP（mmHg） 89.65±7.43 70.65±5.12a 79.67±3.98ab+dP/dt 2879±255 2198±239a 2386±245ab-dP/dt 3598±157 2589±143a 3215±179ab

表3 術后24 h三組大鼠血流動力學指標比較表（±s）

表3 術后24 h三組大鼠血流動力學指標比較表（±s）

注：MAP：平均動脈壓；HR：心率；LVEDP：左室射血分數(shù)；LVSP：左心室收縮壓；+dP/dt：左心室最大收縮速率；-dP/dt：左室最大舒張速率；與Sham組比較，aP＜0.05；與CLP組比較，bP＜0.05

組別 S h a m組 C L P組 D e x組M A P（m m H g） 1 2 6 . 5 ± 1 0 . 2 5 9 . 4 ± 6 . 8a 9 2 . 4 4 ± 7 . 6abH R（b p m） 4 4 0 ± 3 3 3 1 0 ± 2 5a 3 8 1 ± 3 4abL V E D P（m m H g） 5 . 8 ± 0 . 1 4 3 . 1 ± 0 . 1 7a 4 . 1 ± 0 . 1 1abL V S P（m m H g） 8 8 . 8 7 ± 5 . 9 4 6 9 . 7 8 ± 6 . 0 6a 7 8 . 9 7 ± 2 . 5 6ab+ d P / d t 2 8 5 6 ± 3 1 4 2 1 7 8 ± 2 1 8a 2 3 8 9 ± 2 3 5ab-d P / d t 3 5 4 3 ± 2 1 4 2 4 7 6 ± 2 5 1a 3 1 4 5 7 ± 1 7 3ab

表4 三組大鼠術后24 h血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β水平變化比較（±s）

表4 三組大鼠術后24 h血清脂聯(lián)素、TNF-α及IL-1β水平變化比較（±s）

注：TNF-α：腫瘤壞死因子；IL-1β：白細胞介素-1β；與Sham組比較，aP＜0.05；與CLP組比較，bP＜0.05

組別 脂聯(lián)素 T N F -α I L -1 β S h a m組 4 . 3 9 ± 0 . 7 6 5 . 2 4 ± 0 . 5 5 4 . 6 9 ± 0 . 9 1 C L P組 1 . 0 8 ± 0 . 1 2a 1 8 . 3 3 ± 1 . 7 8a 1 5 . 4 5 ± 1 . 7 6aD e x組 2 . 6 8 ± 0 . 5 4ab 1 0 . 4 5 ± 1 . 9 7ab 9 . 3 9 ± 1 . 0 1ab

近年來研究表明，脂聯(lián)素可抑制TNF-α等炎癥因子的表達，參與減輕炎癥反應，是炎癥免疫反應的重要負性調(diào)節(jié)因子[14,15]。本研究我們也發(fā)現(xiàn)CLP組大鼠血清脂聯(lián)素水平明顯降低，且血清TNF-α和IL-1β水平明顯增加；經(jīng)Dex治療組大鼠血清脂聯(lián)素水平明顯升高，血清TNF-α和IL-1β水平明顯降低。推測Dex可能通過增加血清脂聯(lián)素表達水平，降低血清TNF-α和IL-1β水平。

本研究發(fā)現(xiàn)Dex可明顯改善膿毒血癥大鼠心功能障礙并維持血流動力學穩(wěn)定，其作用可能與上調(diào)血清脂聯(lián)素表達水平、抑制TNF-α和IL-1β炎癥因子表達，減輕膿毒癥所致心臟毒性和心肌損傷有關。本研究為臨床應用Dex糾正膿毒血癥大鼠心功能障礙提供新的思路和實驗依據(jù)。

[1] 孟強,董偉,屈峰. 早期血液濾過對膿毒血癥患者血漿IL-10和單核細胞人白細胞抗原-DR表達的影響[J]. 中國醫(yī)學創(chuàng)新,2014, 11(7):6-8.

[2] Gamkrelidze M,Intskirveli N,Vardosanidze K,et al. Myocardial dysfunction during septic shock (review)[J]. Georgian Med News,2014,(237):40-6.

[3] Walley KR. Deeper understanding of mechanisms contributing to sepsis-induced myocardial dysfunction[J]. Crit Care.2014, 18(3):137.

[4] Giovannitti JA Jr,Thoms SM,Crawford JJ. Alpha-2 adrenergic receptor agonists: a review of current clinical applications[J]. Anesth Prog,2015, (1):31-9.

[5] Zhang X,Zhao X,Wang Y. Dexmedetomidine: a review of applications for cardiac surgery during perioperative period[J]. J Anesth,2015, 29(1):102-11.

[6] Mantz J,Josserand J,Hamada S. Dexmedetomidine:new insights[J]. Eur J Anaesthesiol. 2011,28(1):3-6.

[7] Hu D,Yang X,Xiang Y,et al. Inhibition of Toll-like receptor 9 attenuates sepsis-induced mortality through suppressing excessive inflammatory response[J]. Cell Immunol. 2015,295(2):92-8.

[8] Zhang J,Wang Z,Wang Y,et al. The effect of dexmedetomidine on inflammatory response of septic rats[J]. BMC Anesthesiol. 2015, 1(15):68.

[9] 于冬梅,張鐵錚,周錦,等. 右美托咪定對內(nèi)毒素血癥大鼠急性腎損傷的保護作用[J]. 實用藥物與臨床,2014,17(12):1545-7.

[10] Kimmoun A,Ducrocq N,Levy B. Mechanisms of vascular hyporesponsiveness in septic shock[J]. Curr Vasc Pharmacol,2013, 11(2):139-49.

[11] Krishnagopalan S,Kumar A,Parrillo JE,et al. Myocardial dysfunction in the patient with sepsis[J]. Curr Opin Crit Care,2002,8(5):376-88.

[12] Cai Y,Xu H,Yan J,et al. Molecular targets and mechanism of action of dexmedetomidine in treatment of ischemia/reperfusion injury[J]. Mol Med Rep,2014,9(5):1542-50.

[13] Chen C,Zhang Z,Chen K,et al. Dexmedetomidine regulates inflammatory molecules contributing to ventilator-induced lung injury in dogs[J]. J Surg Res,2014,187(1):211-8.

Influence of dexmedetomidine on cardiac dysfunction in rats with sepsis

XIA Ji-hui*, XU Shi-Rong, XIA Wen-Sheng, LU Jing.*Department of Cardiology, Second People's Hospital of Taizhou City, Taizhou 225599, China.

XIA Ji-hui, E-mail: Jiangyanheart@126.com

ObjectiveTo observe the influence of dexmedetomidine on cardiac dysfunction in rats with sepsis.MethodsSD rats (n=30) were randomly divided into sham-operation group (Sham group), cecal ligation and puncture group (CLP group) and dexmedetomidine group (Dex group, each n=10). The rat model of sepsis was established by applying CLP. Dex group was given load dose of Dex (7 μg/kg, and 5 μg/kg·h after 20 min), and other 2 groups were given the same dose of normal saline solution. The changes of mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR), LVEDP, LVSP, +dP/dt and -dP/dt were observed after CLP for 6 h, 12 h and 24 h respectively. The levels of serum adiponectin (ADP), tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β) were detected by using ELISA.ResultsCompared with Sham group, MAP, HR, LVEDP, LVSP, +dP/dt and -dP/dt after 6 h, 12 h and 24 h, and levels of serum ADP, TNF-α and IL-1β after 24 h decreased significantly in CLP group and Dex group (P＜0.05). Compared with CLP group, MAP, HR, LVEDP, LVSP, +dP/dt and -dP/dt after 6 h, 12 h and 24 h increased significantly (P＜0.05), level of serum ADP increased and levels of TNF-α and IL-1β decreased significantly (P＜0.05) in Dex group after 24 h.ConclusionDex can significantly relieve cardiac dysfunction and maintain stable hemodynamics in sepsis rats, and the effect maybe related to up-regulating serum ADP, inhibiting TNF-α and IL-1β, and abating sepsis-induced cardiotoxicity and myocardial injury.

Dexmedetomidine; Sepsis; Cardiac dysfunction

R631

A

1674-4055(2015)06-0843-03

2015-06-02）

（責任編輯：孫竹）

225599 泰州,泰州市第二人民醫(yī)院心內(nèi)科

夏繼輝,E-mail:Jiangyanheart@126.com

10.3969/j.issn.1674-4055.2015.06.37