大鼠肺損傷模型建立及一氧化碳肺保護(hù)的作用機(jī)制

吳慰芳 張海萍 肖 顏

(南昌大學(xué)第四附屬醫(yī)院麻醉科，江西 南昌 330003)

大鼠肺損傷模型建立及一氧化碳肺保護(hù)的作用機(jī)制

吳慰芳 張海萍 肖 顏1

(南昌大學(xué)第四附屬醫(yī)院麻醉科，江西 南昌 330003)

目的 探討建立大鼠肺損傷模型一氧化碳(CO)肺保護(hù)的作用機(jī)制。方法 將28只SD大鼠按抽簽的方式分為對(duì)照組和研究組，均14只，其中7只為供體，7只為受體。摘除供體大鼠的肺部，將對(duì)照組的供肺進(jìn)行12 h的保存，再進(jìn)行1 h的靜脈血灌注。研究組在移植的過程中全程吸入低濃度的CO，至再灌注后1 h結(jié)束，余同對(duì)照組。抽取流入及流出供肺的血液進(jìn)行對(duì)血?dú)夥治?，包括靜脈血CO2分壓(PvCO2)、靜脈血氧分壓(PvO2)、酸堿度(pH)、血紅蛋白(Hb)、動(dòng)脈血氧分壓(PaCO2)、動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)的測(cè)定，20 min/次。再灌注期間對(duì)氣道峰壓(PawP)、肺動(dòng)脈壓(mPAP)、PaO2進(jìn)行測(cè)定；再灌注完成后對(duì)肺組織干濕比(W/D)、白細(xì)胞介素(IL)-8、丙二醛(MDA)、髓過氧化物酶(MPO)進(jìn)行測(cè)定，20 min/次。結(jié)果 各時(shí)段的PvCO2、PvO2、pH、Hb水平均無明顯變化(P>0.05)；隨著灌注時(shí)間的增加，PaCO2、mPAP、PawP水平逐漸上升，而PaCO2水平逐漸下降；在第40、60 min時(shí)，研究組的PawP水平明顯低于對(duì)照組(P<0.05)；在第20、40、60 min時(shí)，研究組PaO2水平均明顯高于對(duì)照組、mPAP低于對(duì)照組(P<0.05)；研究組的IL-8、MDA、W/D、MPO水平均明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。結(jié)論 在肺移植的過程中全程吸入低劑量的CO，可有效改善供肺功能，減輕供肺的缺血再灌注損傷，對(duì)肺保護(hù)具有重要意義。

肺損傷；動(dòng)物模型；一氧化碳

肺移植術(shù)后早期死亡的原因主要和早期移植功能障礙有關(guān)，其發(fā)病率高達(dá)20%左右〔1〕。早期移植功能障礙出現(xiàn)在肺移植術(shù)后72 h之內(nèi)，低氧血壓、肺水腫等是其主要特征。大部分學(xué)者認(rèn)為肺移植缺血再灌注損傷是引發(fā)早期移植功能障礙的主要原因〔2〕。因此，對(duì)肺損傷的機(jī)制和病理過程進(jìn)行深入的研究，可為降低早期移植功能障礙的發(fā)生率、提高肺移植手術(shù)的成功率提供有力的證據(jù)〔3〕。一氧化碳(CO)是亞鐵紅素在血紅素加氧酶的作用下分解后的一種產(chǎn)物。文獻(xiàn)報(bào)道〔4〕，CO在機(jī)體內(nèi)可調(diào)控炎癥反應(yīng)，對(duì)于臟器移植、肺臟的損傷反應(yīng)具有重要的作用。本研究通過建立大鼠肺移植模型，在移植的過程中全程吸入低劑量的CO，比較分析CO對(duì)肺的保護(hù)機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料 將28只SD大鼠按抽簽的方式分為對(duì)照組和研究組，均14只，其中7只為供體，7只為受體。對(duì)照組大鼠雄性8只，雌性6只；體重250～350 g，平均(289.12±13.65)g；周齡15～20 w，平均(17.38±1.64)w。研究組大鼠雄性9只，雌性5只；體重260～360 g，平均(292.84±12.69)g；周齡16～21 w，平均(18.02±2.01)w。所有大鼠均由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。兩組大鼠性別、體重、周齡相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

1.2 方法 將50 mg/kg的1%巴比妥鈉(天津藥業(yè)集團(tuán)新鄭股份有限公司，國藥準(zhǔn)字H41025613)注射至大鼠的腹腔中，待麻醉成功后將其仰臥并固定在手術(shù)臺(tái)上，將供肺摘除。在肺動(dòng)脈進(jìn)行插管，將30 ml的4℃低鉀右旋糖苷液灌入管內(nèi)，接著把供肺放入溫度4℃低鉀右旋糖苷液內(nèi)，保存12 h。對(duì)兩組受體大鼠的左總頸靜脈實(shí)施游離，在頸靜脈實(shí)施插管，和循環(huán)管道相連接。對(duì)左股動(dòng)脈實(shí)施游離，在股動(dòng)脈進(jìn)行插管，和動(dòng)脈測(cè)壓管相連接。把Langerdoff灌注裝置和供肺實(shí)施實(shí)施連接，把受體大鼠和供肺的循環(huán)管道相連接，將1 m的靜脈血灌入管道。給予100%的O2讓對(duì)照組大鼠在供肺移植的全程吸入，同時(shí)給予O2和500×10-6CO混合氣體讓研究組大鼠通過呼吸機(jī)全程吸入。利用監(jiān)測(cè)儀對(duì)吸入的CO濃度實(shí)施監(jiān)測(cè)，以保持CO濃度不發(fā)生變化，余同對(duì)照組。見圖1。

1.3 觀察指標(biāo) 觀察兩組大鼠的再灌注期間氣道峰壓(PawP)、肺動(dòng)脈壓(mPAP)、動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)、肺組織干濕比(W/D)、白細(xì)胞介素(IL)-8、丙二醛(MDA)、髓過氧化物酶(MPO)。再灌注完成后，將部分左上肺實(shí)施稱重，放進(jìn)溫度為100℃的烘箱中，24 h之后將其取出并進(jìn)行稱重，計(jì)算出W/D。再灌注1 h之后，將0.1 g的肺組織進(jìn)行漂洗并將血液取出，制成10%的勻漿，應(yīng)用比色法對(duì)MDA進(jìn)行測(cè)定〔5〕；應(yīng)用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫法對(duì)IL-8的含量進(jìn)行測(cè)定〔6〕。在供體肺循環(huán)灌注的第1、20、40、60 min對(duì)PaO2、PawP、mPAP進(jìn)行記錄。抽取流入及流出供肺的血液進(jìn)行對(duì)血?dú)夥治?，靜脈CO2分壓(PvCO2)、靜脈氧分壓(PvO2)、酸堿飽和度(pH)、血紅蛋白(Hb)、血二氧化碳分壓(PaCO2)、血氧分壓(PaO2)的測(cè)定，20 min/次，并記錄供肺的PawP及mPAP，并進(jìn)行對(duì)比。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS18.0軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)、χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 再灌注不同時(shí)段流入供體肺血?dú)夥治鼋Y(jié)果 各時(shí)段的PvCO2、PvO2、pH、Hb均無明顯變化(P>0.05)。見表1。

2.2 再灌注各時(shí)段流出供體肺的動(dòng)脈血情況 隨著灌注時(shí)間的增加，PaCO2、mPAP、PawP水平逐漸上升，而PaCO2水平逐漸下降；各時(shí)段PawP相比差異顯著(P<0.05)；在第40、60 min時(shí)PaCO2水平均明顯低于第1、20 min(P<0.05)；在第40、60 min時(shí)mPAP水平均明顯高于第1、20 min(P<0.05)。見表2。

2.3 兩組不同時(shí)段PawP的變化 在第1、20 min時(shí)，兩組PawP相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；在第40、60 min時(shí)，研究組的PawP明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。見表3。

2.4 兩組不同時(shí)段mPAP、PaO2的變化 在第1 min時(shí)，兩組mPAP相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；在第20、40、60 min時(shí)，研究組的mPAP明顯高于對(duì)照組(P<0.05)。見表4。

表1 再灌注不同時(shí)段流入供體肺血?dú)夥治鼋Y(jié)果±s,n=7)

表2 再灌注不同時(shí)段流出供體肺的動(dòng)脈血情況±s,n=7)

與1 min比較：1)P<0.05；與40 min比較：2)P<0.05

表3 兩組不同時(shí)段PawP的變化對(duì)比

表4 兩組不同時(shí)段mPAP的變化對(duì)比

2.5 兩組不同時(shí)段PaO2的變化 1 min時(shí)，兩組PaO2無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；20、40、60 min時(shí)，研究組的PaO2明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。見表5。

2.6 兩組IL-8、MDA、W/D、MPO比較 研究組IL-8、MDA、W/D、MPO水平均明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。見表6。

表5 兩組不同時(shí)段PaO2的變化對(duì)比

表6 兩組IL-8、MDA、W/D、MPO對(duì)比

3 討 論

隨著肺移植手術(shù)的成功率不斷提高，其已成為治療終末期肺病的一種有效方法，但術(shù)后大約有20%出現(xiàn)早期移植功能障礙，主要原因?yàn)槿毖俟嘧p傷〔7〕。從供體腦死亡開始至移植肺再灌注之前，細(xì)胞內(nèi)的鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)、氧自由基及脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、肺缺血再灌注損傷體液因子作用、肺缺血再灌注損傷和細(xì)胞凋亡、中性粒細(xì)胞大量浸潤導(dǎo)致過度的炎癥反應(yīng)等有可能造成缺血再灌注損傷〔8〕。由于吸入CO是導(dǎo)致煤氣中毒的最主要原因，因此CO被認(rèn)為具有很強(qiáng)的毒性〔9〕。通過對(duì)血紅素加氧酶的生物學(xué)作用、特性進(jìn)行深入探索，發(fā)現(xiàn)CO是一種小分子氣體信使。CO雖可對(duì)機(jī)體的抗損傷作用進(jìn)行增強(qiáng)，但應(yīng)用增加CO對(duì)生病理性的變化實(shí)施減輕及對(duì)機(jī)體實(shí)施保護(hù)的方法比較復(fù)雜，不容易進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)控〔10〕。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道〔11〕，在肺損傷的氧化反應(yīng)中吸入低劑量的CO，具有一定程度的抗細(xì)胞凋亡、抗氧化的作用。

本研究提示供肺功能下降、出現(xiàn)缺血再灌注損傷，大鼠肺損傷模型建立成功；各時(shí)段的PvCO2、PvO2、PH、Hb均無明顯變化，說明可以為供肺提供穩(wěn)定動(dòng)脈血，解決了因血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的相應(yīng)體液因素的改變。本研究結(jié)果提示吸入低劑量的CO可有效改善氧合功能，減輕肺水腫，降低肺血管阻力，改善肺損傷的情況。原因?yàn)槲氲蛣┝康腃O，將MDA和MPO的水平進(jìn)行降低，對(duì)多形核白細(xì)胞的聚集、缺血再灌注損傷中的氧化應(yīng)激、IL-8的釋放實(shí)施一定程度的抑制，進(jìn)而達(dá)到減輕炎癥反應(yīng)、氧化損傷的目的。MPO存在于多形核白細(xì)胞內(nèi)，組織中多形核白細(xì)胞的浸潤程度和其活性呈正比，普遍將其作為多形核白細(xì)胞浸潤的指標(biāo)。MDA是硫巴比妥酸反應(yīng)的一種產(chǎn)物，可以將肺組織脂質(zhì)過氧化的水平反映出來。IL-8是促使多形核白細(xì)胞的激活和遷移的一種細(xì)胞因子，再灌注后其水平不斷上升，對(duì)再灌注損傷起著比較重要的作用。

綜上，在肺移植的過程中全程吸入低劑量的CO，可有效改善供肺功能，減輕供肺的缺血再灌注損傷，對(duì)肺保護(hù)具有重要意義。

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〔2016-10-27修回〕

(編輯 袁左鳴/滕欣航)

江西省衛(wèi)生廳課題(No.20123082)

吳慰芳(1964-)，女，副主任醫(yī)師，主要從事麻醉學(xué)研究。

R657.51

A

1005-9202(2017)02-0274-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.02.006

1 南昌大學(xué)第四附屬醫(yī)院手術(shù)室