甘草噴霧劑防治大鼠全麻氣管插管呼吸道并發(fā)癥作用機(jī)制研究*

張 杰，張國欣，薛建軍,梁 曦,周 驍,謝衛(wèi)華,李文娟,王東紅,呂理澆,楊麗霞,張凌云

甘肅省中醫(yī)院麻醉科(蘭州 730050)

氣管插管術(shù)是麻醉及重癥醫(yī)學(xué)中應(yīng)用最廣泛、最有效的氣道管理手段之一,對圍術(shù)期及危重患者生命保障起到重要的作用。氣管插管是一種侵入性操作，可引起多種并發(fā)癥，可發(fā)生于插管時(shí)、插管后、拔管時(shí)和拔管后，插管與拔管時(shí)的應(yīng)激反應(yīng)和拔管后咽喉疼痛、聲嘶、咳嗽等是最常見的并發(fā)癥[1]。隨著醫(yī)療水平的迅速發(fā)展，在提倡“舒適化醫(yī)療”的今天，尋找用于防治氣管插管相關(guān)呼吸道并發(fā)癥更為安全、有效、快捷的方法變得更為迫切。甘草主要成分為甘草甜素和甘草次酸，研究表明甘草甜素有助于提高人的免疫力，而甘草次酸及其衍生物又具有抗炎、抗變態(tài)反應(yīng)等糖皮質(zhì)激素樣作用，及鎮(zhèn)咳祛痰作用[2-3]。本研究旨在通過大鼠實(shí)驗(yàn)觀察甘草噴霧劑能否減輕大鼠氣管插管與拔管時(shí)應(yīng)激反應(yīng)，在全身麻醉誘導(dǎo)前不同時(shí)間點(diǎn)給藥，作用效果有無差異性，探索最佳給藥時(shí)間，為該藥后期用于臨床防治氣管插管呼吸道并發(fā)癥提供充分的實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。

材料和方法

1 藥 品 動(dòng)物用異氟醚(深圳市瑞沃德生命科技有限公司生產(chǎn)，100 ml/ 瓶，批號：R510-22)；甘草噴霧劑(甘肅省中醫(yī)藥研究院提供)。

2 儀器與試劑 采用DH-140 型小動(dòng)物呼吸機(jī)(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；ML795 型多通道生理記錄儀(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；BI-2000 型醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)；Goodlook-1000 型全自動(dòng)薄層成像系統(tǒng)(大連依利特分析儀器有限公司)；LC-2900 型高效液相色譜儀(上海天普分析儀器有限公司)；Elisa 試劑盒(上海拜力生物有限公司)；三諾血糖儀(三諾生物傳感股份有限公司)。

3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 SPF級Wistar大鼠90只，雌雄各半，體重200～300 g(鼠齡7～8周)由甘肅中醫(yī)學(xué)院SpF實(shí)驗(yàn)中心提供。

4 實(shí)驗(yàn)方法

4.1 甘草噴霧劑的制備：甘肅省中醫(yī)藥研究院中藥研究所制備。

4.2 面罩及氣管導(dǎo)管制作：使用20 ml塑料注射器，棄去活塞及針頭，于12 ml刻度處向注射端修剪成45°光滑斜面，頭端部分即為簡易面罩。斜口面罩包容大鼠口鼻腔，與大鼠上頜長、下頜短的特點(diǎn)相適應(yīng)。自制氣管導(dǎo)管選用16G靜脈套管，內(nèi)徑1.7 mm[4]。

4.3 動(dòng)物分組按體質(zhì)量隨機(jī)分為三組。具體方法如下：第一組(n=10) 模型對照組C組；第二組A組誘導(dǎo)前30 min給藥組，分四個(gè)亞組，具體如下：A1組(n=10)為甘草噴霧劑低劑量組：自制濃度分別為0.1 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前30 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。A2組(n=10)為甘草噴霧劑中劑量組：自制濃度分別為0.2 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前30 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。A3組(n=10)為甘草噴霧劑高劑量組：自制濃度分別為0.4 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前30 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。A4組(n=10)為利多卡因噴霧劑組：誘導(dǎo)前取1%鹽酸利多卡因注射液，藥物濃度為0.01 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前30 min噴入利多卡因0.01 g/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織;第三組B組誘導(dǎo)前10 min給藥組，分四個(gè)亞組，具體如下：B1組(n=10)為甘草噴霧劑低劑量組：自制濃度分別為0.1 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前10 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。B2組(n=10)為甘草噴霧劑中劑量組：自制濃度分別為0.2 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前10 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。B3組(n=10)為甘草噴霧劑高劑量組：自制濃度分別為0.4 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前10 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。B4組(n=10)為利多卡因噴霧劑組：誘導(dǎo)前取1%鹽酸利多卡因注射液，藥物濃度為0.01 g/ml。按體重計(jì)，誘導(dǎo)前10 min噴入利多卡因0.01 g/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。

4.4 動(dòng)物模型制作:①麻醉前處理：實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)飼養(yǎng)1周，術(shù)前12 h禁食水；②麻醉誘導(dǎo)：大鼠吸入5%～6%異氟醚維持麻醉，30 s后，可見大鼠意識消失，全身肌肉松弛；③氣管插管：將麻醉后的大鼠仰臥固定于手術(shù)板上，把固定的大鼠同手術(shù)臺一起傾斜約45°(大鼠頭朝上)，用手術(shù)鉗小心將大鼠舌頭拉出口腔，這時(shí)用一手電筒或者頭燈緊貼在大鼠下頜部(用力不要過大，以免影響大鼠呼吸)。手電筒或者頭燈的光線可透過大鼠下頜部皮膚和肌肉照亮大鼠喉部，能清楚地看到大鼠的聲門隨著呼吸如魚嘴般開啟與閉合，這時(shí)趁聲門打開瞬間迅速將氣管插管插入氣道，然后調(diào)節(jié)好呼吸機(jī)的呼吸頻率和潮氣量，即呼吸機(jī)參數(shù)：頻率80次/min，潮氣量3～4 ml，吸呼比為1∶1.5，以維持大鼠較好的呼吸狀態(tài)；④ 麻醉維持：持續(xù)吸入1.3%異氟醚維持麻醉；⑤麻醉蘇醒：60 min后，脫機(jī)停止異氟醚的吸入，待大鼠完全清醒后拔除氣管插管,將其放回籠子，觀察至能自主飲食。

4.5 血糖、皮質(zhì)醇測定:分別于插管前(t0)、插管 后(t1)、插管后30 min(t2)、拔管后(t3)、拔管后30min(t4)尾靜脈采血檢測血糖、放免法測皮質(zhì)醇水平。

4.6 病理組織學(xué)檢查:光鏡下觀察大鼠呼吸道黏膜病理組織形態(tài)學(xué)變化將大鼠處死后，取咽喉部黏膜及其下組織，立即投入10%福爾馬林液固定。取材后經(jīng)常規(guī)脫水，石蠟包埋、切片、HE 染色后，在光學(xué)顯微鏡下作10×10 倍觀察。

4.7 血清TNF-α，IL-1及IL-10含量的測定：切斷實(shí)驗(yàn)大鼠股動(dòng)脈采血，用干凈試管收集血液，室溫凝固2 h，離心10 min(1500 r/min)，收集血清封裝，-20℃冷凍保存。按試劑盒說明書檢測TNF-α、IL-1 及IL-10 含量。

結(jié) 果

1 血糖和皮質(zhì)醇水平 t0時(shí)刻，各組血糖、皮質(zhì)醇水平差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；在 t1～t4時(shí)刻，第二組、第三組中甘草噴霧高、中劑量組與生理鹽水組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；在 t1、t2時(shí)刻，A2組與B2組、A3組與B3組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；在t3、t4時(shí)刻，A2組與B2組、A3組與B3組比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1、2。

2 各組大鼠氣管插管后呼吸道黏膜組織病理學(xué)變化 第一組(生理鹽水組)呼吸道黏膜層主要表現(xiàn)為滲出性改變，上皮內(nèi)可見大量炎細(xì)胞浸潤，固有膜內(nèi)見大量炎細(xì)胞浸潤，呼吸道黏膜組織各層結(jié)構(gòu)不清；第二組中利多卡因組黏膜上皮內(nèi)炎性滲出不明顯，上皮內(nèi)可見散在炎細(xì)胞浸潤；甘草各劑量組黏膜上皮內(nèi)炎性滲出均較生理鹽水組減輕，固有膜內(nèi)炎細(xì)胞浸潤均較生理鹽水組減輕，呼吸道黏膜組織各層結(jié)構(gòu)清晰，A組與B組甘草各對應(yīng)劑量組差別不大。

3 各組大鼠血清TNF-α、IL-1及IL-10含量 A、B組中甘草噴霧高、中劑量組與生理鹽水組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；A2組、A3與A1組比較、B2組、B3與B1組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；A2組與B2組、A3組與B3組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；A1組與B1組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；A2組、A3組與A4組比較、B2組、B3組與B4組比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；A2組與A3組、B2組與B3組比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表1 各組大鼠不同時(shí)刻血糖比較

注：第二組：誘導(dǎo)前30min給藥，第三組：誘導(dǎo)前10min給藥；與生理鹽水組比較，△P<0.05;組內(nèi)與甘草噴霧低劑量組比較，

*P<0.05； 與第三組相應(yīng)比較，▲P<0.05

表2 各組大鼠不同時(shí)刻皮質(zhì)醇水平比較

注：第二組：誘導(dǎo)前30 min給藥，第三組：誘導(dǎo)前10 min給藥；與生理鹽水組比較，△P<0.05，組內(nèi)與甘草噴霧低劑量組比較，*P<0.05； 與第三組相應(yīng)比較，▲P<0.05

表3 各組大鼠血清TNF-α、IL-1及IL-10 含量

注：第二組：誘導(dǎo)前30 min給藥，第三組：誘導(dǎo)前10 min給藥；與生理鹽水組比較，△P<0.05；組內(nèi)與甘草噴霧低劑量組比較，*P<0.05； 與第三組相應(yīng)比較，▲P<0.05

討 論

氣管插管與拔管均可引起機(jī)體產(chǎn)生劇烈的應(yīng)激反應(yīng)，血糖和血漿皮質(zhì)醇水平是反映機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)較為敏感的指標(biāo)[5]。在本研究中,C組在氣管插管和拔管時(shí)血糖和皮質(zhì)醇水平顯著升高，中、高劑量的甘草噴霧劑對血糖和皮質(zhì)醇升高有抑制作用，且A組較B組效果更明顯，即與麻醉誘導(dǎo)前10 min給藥相比，麻醉誘導(dǎo)前30 min給藥效果更加顯著。研究結(jié)果提示甘草噴霧劑對血糖和皮質(zhì)醇水平升高有明顯抑制作用，可以減輕大鼠氣管插管與拔管時(shí)應(yīng)激反應(yīng)。

在炎癥反應(yīng)中細(xì)胞因子起重要的作用，腫瘤壞死因子-a (TNF-α)參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)，是機(jī)體重要的炎性介質(zhì)。白介素-1(IL-1) 介導(dǎo)多種炎癥反應(yīng)，為體內(nèi)作用最強(qiáng)的炎癥介質(zhì)之一。白介素-10(IL-10)是近年來發(fā)現(xiàn)的具有抗炎性因子，其生物學(xué)功能主要是拮抗炎性介質(zhì)。故本實(shí)驗(yàn)選用TNF-α、IL-1、IL-10等作為反映炎癥的主要指標(biāo)。前期研究發(fā)現(xiàn)甘草噴霧劑能夠減輕呼吸道黏膜炎性細(xì)胞浸潤，減少炎性滲出，減輕炎癥反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：甘草噴霧劑對血清TNF-α 及IL-1 表達(dá)有明顯降低作用，對血清IL-10 含量有明顯升高作用，通過調(diào)控機(jī)體中細(xì)胞因子含量，調(diào)控促炎介質(zhì)的水平，從而控制致病因素環(huán)節(jié)，使炎癥得到有效控制，減輕氣管插管時(shí)的應(yīng)激反應(yīng)。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：不同劑量的甘草噴霧劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定差異性，麻醉誘導(dǎo)前不同時(shí)間點(diǎn)給藥，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有顯著差異性。麻醉誘導(dǎo)前30 min給藥效果優(yōu)于誘導(dǎo)前10 min給藥。

目前用于防治氣管插管應(yīng)激反應(yīng)的方法主要有應(yīng)用麻醉性鎮(zhèn)痛藥，神經(jīng)安定鎮(zhèn)痛合劑，咽喉及氣管內(nèi)黏膜表面麻醉，插管器材的改進(jìn)以及根據(jù)電刺激-末梢灌注指數(shù)的變化情況來調(diào)整誘導(dǎo)用藥和針刺的應(yīng)用等。通過氣管導(dǎo)管上涂抹利多卡因或丁卡因、倍他米松或氫化可的松[6-7]、全身應(yīng)用類固醇激素[8-10]等方法減輕全麻呼吸道并發(fā)癥；中醫(yī)中藥制劑的輔助作用也得到認(rèn)可[11-13]，但其根本問題仍未解決。本實(shí)驗(yàn)是從一個(gè)臨床實(shí)際問題出發(fā)，首次將中藥甘草經(jīng)提取制備成噴霧新劑型，用于氣管插管呼吸道并發(fā)癥的防治，目前研究處于動(dòng)物試驗(yàn)階段，應(yīng)用于臨床防治氣管插管呼吸道并發(fā)癥還需進(jìn)一步研究。