沙丁胺醇對COPD兔支氣管插管單肺通氣中LTB4濃度的影響*

王 麗，林涵淼，邢 珍，焦保良，王景川，李福龍

(1.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院麻醉科，河北張家口 075000；2.河北省張家口市沙嶺子醫(yī)院精神內(nèi)科 075131；3.河北北方學(xué)院第一臨床學(xué)院，河北張家口 075000)

論著·基礎(chǔ)研究

沙丁胺醇對COPD兔支氣管插管單肺通氣中LTB4濃度的影響*

王 麗1，林涵淼2，邢 珍1，焦保良3，王景川3，李福龍1

(1.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院麻醉科，河北張家口 075000；2.河北省張家口市沙嶺子醫(yī)院精神內(nèi)科 075131；3.河北北方學(xué)院第一臨床學(xué)院，河北張家口 075000)

目的 觀察沙丁胺醇對煙熏致慢性阻塞性肺疾病(COPD)實(shí)驗(yàn)兔模型單肺通氣后血清和肺泡灌洗液中白三烯B4(LTB4)濃度的影響。方法 健康新西蘭大白兔18只分為正常組、COPD組、COPD+沙丁胺醇組，每組6只。除正常組以外的其他兩組均采用實(shí)驗(yàn)組自行創(chuàng)造的方法構(gòu)建了單純煙熏致COPD實(shí)驗(yàn)兔模型。分別在給實(shí)驗(yàn)兔行右主支氣管插管前(T0)，插管后即刻(T1)，插管后行單肺通氣30 min (T2)，插管后行單肺通氣60 min (T3)采血測LTB4，行右主支氣管插管單肺通氣60 min后處死實(shí)驗(yàn)兔，解剖后取少量雙肺上葉作組織病理學(xué)觀察，取適量支氣管肺泡灌洗液測LTB4的濃度。結(jié)果 COPD組中實(shí)驗(yàn)兔支氣管肺泡灌洗液中LTB4的濃度比正常組明顯升高(P<0.05),COPD+沙丁胺醇組中LTB4的濃度比COPD組明顯降低(P<0.05)。肺組織形態(tài)學(xué)檢查顯示，COPD組觀察到炎性細(xì)胞侵入，肺組織有明顯的炎癥性改變；COPD+沙丁胺醇組可見炎性細(xì)胞明顯減少，肺組織炎癥性改變有一定改善。結(jié)論 支氣管插管單肺通氣中吸入沙丁胺醇能抑制LTB4的濃度。

肺疾病，慢性阻塞性；肺通氣；白三烯B4；支氣管肺泡灌洗液；沙丁胺醇

大量臨床研究發(fā)現(xiàn)長期吸煙易導(dǎo)致肺氣腫、慢性支氣管炎、慢性阻塞性肺疾病(COPD)等一系列肺損傷性疾病的發(fā)生[1-3]。研究顯示，2/3的COPD患者存在不同程度的氣道高反應(yīng)[4],COPD患者在行靜脈麻醉誘導(dǎo)氣管插管等一系列強(qiáng)烈刺激下很容易發(fā)生氣道痙攣。研究表明白三烯B4 (LTB4)可以使支氣管平滑肌產(chǎn)生收縮作用。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用煙熏致COPD兔模型來研究硫酸沙丁胺醇對此模型兔支氣管插管單肺通氣后血清和肺泡灌洗液中LTB4濃度的影響，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動物 選取健康的雌性新西蘭大白兔18只，體質(zhì)量(2.3±0.2)kg，由河北北方學(xué)院動物實(shí)驗(yàn)中心集中飼養(yǎng)提供，許可證：SCXK(京)2011-0006。實(shí)驗(yàn)動物由專人飼養(yǎng)，每日正常攝食水，生存溫度18～25 ℃，環(huán)境保持通風(fēng)、通氣。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)器材和試劑 ID3.0 mm的單腔氣管導(dǎo)管(泰利福醫(yī)療器械商貿(mào)有限公司)，Seca-376嬰兒秤(上海威斯特科技有限公司)，雙道微量注射泵WZS-50f(浙江史密斯醫(yī)學(xué)儀器有限公司)，DHX-150動物呼吸機(jī)(成都儀器廠)，TDZ5-WS低速多管架自動平衡離心機(jī)(長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司)，SLEE CUT4062旋轉(zhuǎn)石蠟切片機(jī)(德國萊比信器械有限責(zé)任公司)。煙熏制品(張家口市卷煙廠)，注射用維庫溴銨(浙江仙琚制藥股份有限公司)；硫酸沙丁胺醇霧化吸入溶液(深圳大佛藥業(yè)有限公司)，LTB4酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)試劑盒(江蘇希望生物科技有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 構(gòu)建模型方法 選取實(shí)驗(yàn)中心飼養(yǎng)的18只健康新西蘭大白兔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分為正常組和煙熏組。將煙熏組放置于特定的自制兔籠中，兔籠內(nèi)部分為上下兩層，兔籠的四周用一次性手術(shù)小單包繞遮擋。在兔籠的上壁接一自行改裝的換氣扇，將煙熏組放置在兔籠的上層，下層放置薄銅板，將煙絲放在銅板上，然后將燃燒的酒精燈置于薄銅板的下方。每天點(diǎn)燃15 g煙絲，早晚各1次，每次燃燒持續(xù)30 min，連續(xù)70 d。正常組按實(shí)驗(yàn)中心常規(guī)進(jìn)行飼養(yǎng)。每天觀察實(shí)驗(yàn)兔的一般情況，每周固定時間稱一次體質(zhì)量并記錄， 70 d持續(xù)煙熏后停止煙熏1周。單純煙熏致COPD兔模型中測得的肺泡灌洗液中蛋白水平和血?dú)夥治鼋Y(jié)果，解剖肺組織取得的病理結(jié)果顯示單純煙熏致COPD兔模型已經(jīng)成功建立，采取與前相同的方法獲得12只COPD兔。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 18只實(shí)驗(yàn)兔分為正常組(A組，n=6)、COPD組(B組，n=6)、COPD+沙丁胺醇組(C組，n=6)。3組實(shí)驗(yàn)兔術(shù)前均注射20%烏拉坦(5 mL/kg)麻醉誘導(dǎo)成功后，置實(shí)驗(yàn)兔于手術(shù)臺分離股靜脈以備實(shí)驗(yàn)中采血，建立耳緣靜脈通道后用微量注射泵注射，以10 mL/h流速持續(xù)輸注復(fù)方氯化鈉注射液，術(shù)中每隔30 min靜脈注射維庫溴銨注射液，劑量0．1 mg/kg。在麻醉維持狀態(tài)下給實(shí)驗(yàn)兔行氣管切開術(shù)，在直視下插右主支氣管插管行單肺通氣。呼吸機(jī)吸呼比調(diào)節(jié)為1∶2，單肺通氣時呼吸機(jī)參數(shù)：潮氣量5 mL/kg，呼吸頻率：50次/分鐘，C組行右主支氣管插管后即刻在氣管導(dǎo)管內(nèi)注入0.5%沙丁胺醇霧化溶液，給藥劑量為0.15 mg/kg。3組實(shí)驗(yàn)兔均通過聽診法確認(rèn)肺通氣的效果，并且于雙側(cè)第5～6肋間行一小切口至胸腔，通過手術(shù)小切口觀察肺的膨脹和萎陷程度。

1.2.3 標(biāo)本采集 分別在以下4個時間點(diǎn)采集實(shí)驗(yàn)兔血1.5 mL測LTB4的濃度：插管前(T0)，插管后即刻(T1)，插管后行單肺通氣30 min(T2)，插管后60 min(T3)。對采血以3 000 r/min離心10 min，取上清液，凍存于-80 ℃待測。單肺通氣60 min后處死動物。甲醛溶液固定解剖采取的雙肺上葉組織后用石蠟包埋，制作病理切片，采用蘇木素-伊紅染色后對切片進(jìn)行組織學(xué)觀察。用0.9%生理鹽水5 mL分3次對實(shí)驗(yàn)兔雙肺行支氣管肺泡灌洗，并對實(shí)驗(yàn)收集的肺泡灌洗液以3 000 r/min離心10 min，離心后取上清液于-80 ℃環(huán)境下凍存待測。

2 結(jié) 果

2.1 3組肺泡灌洗液分析結(jié)果 B組[(20.25±1.80)ng/L]肺泡灌洗液中LTB4濃度明顯高于A組[(16.23±1.35)ng/L]，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；C組[(17.18±0.23)ng/L]中肺泡灌洗液中LTB4濃度與B組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),但其與A組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 3組各時點(diǎn)血清LTB4濃度結(jié)果 T0、T1、T2、T3實(shí)驗(yàn)兔血清中LTB4濃度各組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

2.3 肺組織形態(tài)學(xué)結(jié)果

2.3.1 A組肺組織形態(tài)學(xué)結(jié)果 A組肺泡壁未見充血、水腫及炎性細(xì)胞浸潤，肺組織結(jié)構(gòu)形態(tài)保持完整，見圖1。

表1 3組實(shí)驗(yàn)兔不同時間血清中LTB4濃度

圖1 光鏡下A組肺組織形態(tài)學(xué)(HE，×100)

2.3.2 B組肺組織形態(tài)學(xué)結(jié)果 B組肉眼觀察大體標(biāo)本，有4例肺臟邊緣有部分已變黑。肺泡間隔增寬，肺泡間隙可見中性粒細(xì)胞及淋巴細(xì)胞浸潤。肺泡毛細(xì)血管明顯擴(kuò)張和充血。支氣管周可見形成的淋巴小結(jié)，支氣管內(nèi)可見炎性滲出物。部分區(qū)域可見肺泡斷裂融合形成肺大皰，彈力纖維成分減少，見圖2。

圖2 光鏡下B組肺組織形態(tài)學(xué)(HE，×100)

2.3.3 C組肺組織形態(tài)學(xué)結(jié)果 C組肺組織細(xì)支氣管輕微擴(kuò)張，毛細(xì)血管擴(kuò)張充血減輕，見圖3。

圖3 光鏡下C組肺組織形態(tài)學(xué)(HE，×100)

3 討 論

COPD是以持續(xù)氣流阻塞進(jìn)行性加重為特征的一種破壞性的肺部疾病，一般認(rèn)為與慢性支氣管炎和阻塞性肺氣腫發(fā)生有關(guān)的因素都可能參與COPD的發(fā)病，與吸入的有害氣體及有毒顆粒引起的慢性炎癥性反應(yīng)增強(qiáng)有強(qiáng)相關(guān)性[5]。其中長期吸煙是導(dǎo)致COPD發(fā)病的一個重要因素，在這個因素的刺激下，體內(nèi)多種炎性細(xì)胞趨化聚集在氣道和肺泡內(nèi)，進(jìn)而引起體內(nèi)炎性介質(zhì)和細(xì)胞因子的進(jìn)一步釋放，觸發(fā)炎性介質(zhì)的級聯(lián)放大反應(yīng)，最終引起肺組織結(jié)構(gòu)的破壞和氣道壁結(jié)構(gòu)的變化[6]。這種氣道壁結(jié)構(gòu)的改變使機(jī)體自主神經(jīng)功能失調(diào)，副交感神經(jīng)功能占主導(dǎo)地位，氣道反應(yīng)處于高敏狀態(tài)，輕度刺激可致氣道收縮痙攣[7]。臨床觀察發(fā)現(xiàn)大多數(shù)肺癌的患者有長期吸煙史，此類患者手術(shù)需在麻醉誘導(dǎo)下行雙腔支氣管插管單肺通氣，減少患者插管刺激下引起的炎性介質(zhì)釋放導(dǎo)致的氣道痙攣發(fā)生率。因此，本實(shí)驗(yàn)采用煙熏致COPD兔模型來研究氣道高反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制，進(jìn)而探討有效的防治措施[8]。

LTB4是氣道中性粒細(xì)胞活化過程中的一種趨化因子，可以使肺泡巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞分泌一系列炎性介質(zhì)[9]，促使機(jī)體炎性反應(yīng)放大。大量實(shí)驗(yàn)研究顯示LTB4參與了氣道炎性反應(yīng)的發(fā)生，尤其在COPD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用[10]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)報道，LTB4對支氣管平滑肌的收縮作用比其他炎癥遞質(zhì)(如組胺、血小板活化因子)強(qiáng)約1 000倍。LTB4作用于靶組織的受體，引起支氣管平滑肌收縮，使支氣管管腔變窄，氣道阻力明顯增高，同時毛細(xì)血管壁滲出，炎癥因子發(fā)生一系列趨化反應(yīng)等，炎性反應(yīng)使氣道組織中的蛋白質(zhì)和水分漏出，進(jìn)而使黏膜發(fā)生水腫和充血等反應(yīng)[11]。

沙丁胺醇是一種具有高度選擇性的β2受體激動劑，主要選擇性作用于位于支氣管平滑肌上的β2腎上腺素受體，但其對心臟的β1受體作用較弱，因此該藥對支氣管的擴(kuò)張作用強(qiáng)，對心臟的興奮作用小[12]。同時，該藥能夠加強(qiáng)氣管黏膜纖毛的擺動，加大纖毛對氣道的清除功能，進(jìn)一步減輕氣管毛細(xì)血管壁的炎性反應(yīng)[13]。沙丁胺醇還降低了血管的通透性，從而減少了支氣管壁炎癥的滲出，減輕了氣管黏膜的充血和水腫，改善了氣道的通暢性，促進(jìn)了肺功能的恢復(fù)[14]。本實(shí)驗(yàn)研究顯示：B組肺泡間隔增寬，其間隙內(nèi)可見中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤，支氣管周圍可見散在的淋巴小結(jié)，支氣管周毛細(xì)血管擴(kuò)張充血，部分肺組織區(qū)域可見數(shù)個肺泡斷裂后融合形成的肺大皰。C組支氣管周毛細(xì)血管擴(kuò)張不明顯，充血明顯較前改善，肺組織中細(xì)支氣管呈輕微擴(kuò)張狀態(tài)學(xué)改變。B組在支氣管插管單肺通氣1 h后取得的肺泡灌洗液中LTB4的濃度比A組明顯升高。C組在支氣管插管單肺通氣1 h后取得的肺泡灌洗液中LTB4的濃度比COPD組明顯降低(P<0.05)，與A組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明COPD兔模型在支氣管插管及單肺通氣的刺激后促使支氣管平滑肌收縮因子LTB4釋放，從而易導(dǎo)致氣道痙攣的發(fā)作[15]。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示支氣管插管后氣管導(dǎo)管內(nèi)吸入沙丁胺醇可以明顯抑制LTB4的釋放，為研究臨床患者肺組織損傷的保護(hù)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為臨床預(yù)防和治療支氣管插管單肺通氣可能誘發(fā)的氣道痙攣提供了有力的理論基礎(chǔ)。

本研究顯示,B組兔模型血清LTB4濃度在支氣管插管單肺通氣后各時點(diǎn)與A、C組對應(yīng)時點(diǎn)相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)?？赡蹸OPD兔模型行支氣管內(nèi)插管單肺通氣后引起LTB4的釋放部位主要局限在氣道腔，不足以引起血漿中LTB4濃度的顯著變化。本研究中肺組織形態(tài)學(xué)結(jié)果提示3組中通氣側(cè)和非通氣側(cè)肺形態(tài)學(xué)改變沒有明顯差異，這可能與實(shí)驗(yàn)中單肺通氣的時間短有關(guān)系。而COPD兔模型單肺通氣超過3 h的血漿LTB4濃度變化及沙丁胺醇對其的作用和影響有待進(jìn)一步研究。

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Effects of salbutamol on leukotriene B4concentration during endobronchial intubatioin and one-lung ventilation in COPD rabbits

WangLi1,LinHanmiao2,XingZhen1,JiaoBaoliang3,WangJingchuan3,LiFulong1

(1.DepartmentofAnesthesia,theFirstAffiliatedHospitalofHebeiNorthCollege,Zhangjiakou,Hebei075000,China;2.DepartmentofPsychiatry，ShalingziHospital,Zhangjiakou,Hebei075131,China;3.FirstClinicalCollege,HebeiNorthCollege,Zhangjiakou,Hebei075000,China)

Objective To evaluate the effects of Salbutamol on leukotriene B4 (LTB4) concentration in serum and bronchoalveolar lavage fluid (BLF) of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) rabbits after endobronchial intubatioin and one-lung ventilation.Methods Totally 18 healthy New Zealand white rabbits were divided into 3 groups:normal control group,COPD group and COPD+salbutamol group,6 rats in each group.A smoke-induced COPD rabbit model was established successfully in COPD group and COPD+salbutamol group.The level of serum LTB4was respectively measured before intubation(T0),at the moment after intubation(T1),30 minutes after one-lung ventilation(T2),and 60 minutes after one-lung ventilation(T3).The rabbits were executed after 60 minutes through one-lung ventilation,then the superior lobe of double lungs were harvested for histopathology examination and the measurement of LTB4concentration in BLF.Results The concentration of LTB4in bronchoalveolar lavage fluid in COPD group was significantly higher than that in normal group (P<0.05),and the concentration of LTB4in COPD+salbutamol group was significantly lower than that in COPD group (P<0.05).Lung histomorphology showed that inflammatory cells were observed in COPD group and inflammatory changes were observed in lung tissue.In COPD+salbutamol group,inflammatory cells were decreased and inflammatory changes of lung tissue were improved.Conclusion Salbutamol inhalation can inhibit the release of LTB4in serum and LBT of COPD rabbits after one-lung ventilation.

pulmonary disease,chronic obstructive;pulmonary ventilation;leukotriene B4;bronchoalveolar lavage fluid;salbutamol

王麗(1980-)，主治醫(yī)師，碩士，主要從事心胸血管麻醉基礎(chǔ)與臨床方面研究。

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.03.009

R614.1

A

1671-8348(2017)03-0315-03

2016-07-18

2016-09-26)