丙泊酚對(duì)離體大鼠呼吸性酸中毒心臟功能的影響

徐彥秋，李力兵

丙泊酚是臨床麻醉過(guò)程中常見的靜脈麻醉藥物，隨著微創(chuàng)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的手術(shù)采用腹腔鏡二氧化碳?xì)飧瓜率中g(shù)，長(zhǎng)時(shí)間的二氧化碳?xì)飧谷菀壮霈F(xiàn)皮下及組織間隙氣腫，高碳酸血癥［1-2］，呼吸性酸中毒，進(jìn)而引起體內(nèi)出現(xiàn)酸堿失衡，電解質(zhì)紊亂，呼吸中樞麻痹，嚴(yán)重會(huì)出現(xiàn)心跳呼吸驟停。本實(shí)驗(yàn)就是模擬心臟在經(jīng)歷呼吸性酸中毒后，觀察丙泊酚對(duì)其心臟功能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 成年雄性 Sprague-Dowley（SD）大鼠（清潔級(jí)），質(zhì)量250～350 g，購(gòu)自軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖中心，動(dòng)物合格證號(hào)：SCXK-（軍）2007-004，所有大鼠均按照國(guó)家部屬制定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物條件環(huán)境進(jìn)行飼養(yǎng)。

1.2 主要試劑和儀器 丙泊酚（5 g／支，百靈威科有限公司，批號(hào)：L610J106）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）試劑盒（南京建成生物工程研究所）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）試劑盒（南京建成生物工程研究所），改良Langendorff灌注裝置（解放總醫(yī)院心臟外科實(shí)驗(yàn)室提供）、電熱恒溫水浴鍋（XMTD-6000，北京市長(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司）、pH計(jì)（PB10，德國(guó)）、小動(dòng)物呼吸機(jī)（BW1103，南京兆坤儀器有限公司）、蠕動(dòng)泵（ZT600，重慶杰恒有限公司）。

1.2.1 K-H 緩沖液（Krebs-Henseleit buffer sulution，K-H 液）成分和濃度 NaCl 118 mmol／L、Na2乙二胺四乙酸（EDTA） 0.5 mmol／L、NaHCO325 mmol／L、CaCl2·6H2O 3.0 mmol／L、KCl 4.7 mmol／L、KH2PO41.2 mmol／L、MgSO4·7H2O 1.2 mmol／L、葡萄糖（Glucose）11.1 mmol／L，pH 7.4。

1.2.2 常規(guī) K-H 液［pH（7.40±0.05）］的制備 KH液用95%O2和5%CO2的混合氣體飽和2 h。充氣結(jié)束后，用pH計(jì)將K-H液的pH值調(diào)定到7.4。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的K-H液也持續(xù)充入上述混合氣體以保證灌注液的動(dòng)脈氧分壓（PaO2）（360±24.2）mm Hg和二氧化碳分壓（PaCO2）（38.2±4.2）mm Hg 恒定。

1.2.3 高碳酸 K-H 液［pH（6.85±0.03）］的制備 K-H液用75%O2和25%CO2的混合氣體飽和2 h，使PaCO2（130.2±3.2）mm Hg，PaO2（330±25.2）mm Hg，在心臟酸化過(guò)程中K-H液也持續(xù)充入上述混合氣體以保證灌注液的PaO2和PaCO2恒定。

1.3 離體心臟灌注模型的制備 大鼠以戊巴比妥鈉35 mg／kg+肝素鈉300 IU／kg全麻后行氣管切開，連接小動(dòng)物呼吸機(jī)行機(jī)械通氣。呼吸機(jī)設(shè)定為：潮氣量 8～10 ml，呼吸頻率 48～50次／min，呼吸比 2 ∶1。沿劍突下進(jìn)入腹腔，打開縱膈，剪斷肋骨，暴露縱膈內(nèi)組織，清楚分離出主動(dòng)脈弓及分支血管，在靠近分支血管處剪斷心臟血管，立即將離體心臟放置在0～4℃的K-H緩沖液中。在0～4℃的K-H緩沖液中快速辨識(shí)主動(dòng)脈并分離出多余組織，輕輕按壓心腔排盡心臟內(nèi)的殘血，左右手持器械沿主動(dòng)脈管壁，將離體心臟懸掛于Langendorff裝置上。打開灌流泵，經(jīng)主動(dòng)脈根部逆行灌注35～37℃的K-H緩沖液，灌流速度維持在（14±2）ml／min，離體大鼠心臟小環(huán)境溫度維持在35～38℃。從心臟離段到心臟恢復(fù)灌注盡量在70 s內(nèi)完成，以減少心肌缺血時(shí)間。心臟在恢復(fù)跳動(dòng)3 min后剪開左心耳，將帶乳膠球囊的側(cè)壓小管插入左心室，調(diào)整左室舒張末期壓力維持在8～12 mm Hg，將紅、白、黑三根金屬電極分別插在心尖、主動(dòng)脈和右心耳上，連接BIOPAC MP150生理記錄儀，采集左心室內(nèi)壓力、灌注環(huán)路內(nèi)壓力和描記心電活動(dòng)。

1.4 實(shí)驗(yàn)分組 將24只大鼠采用隨機(jī)數(shù)字法分為3 組：實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（RC 組）、25 μmol／L 丙泊酚組（RL組）和 50 μmol／L 丙泊酚組（RH 組），每組 8 只。 RC組先用常規(guī)K-H液灌注40 min后，用高碳酸K-H液酸化20 min，造成心臟整體的呼吸性酸中毒，再用常規(guī)K-H液恢復(fù)灌注30 min；RL組先用常規(guī)K-H液灌注25 min，將25 μmol／L丙泊酚加入相應(yīng)的K-H液中，之后的灌注、酸化、pH恢復(fù)灌注與RC組相同；RH組灌注過(guò)程與RL組相同，差別是將丙泊酚的濃度調(diào)整為 50 μmol／L。

1.5 觀察指標(biāo)

1.5.1 血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo) 選定酸化前為基礎(chǔ)值，pH恢復(fù)灌注后 1 min、5 min、10 min、20 min 和 30 min時(shí)，分別記錄心率（heart Rate，HR）、左室壓力上升最大速率（+dP／dtmax）、左室壓力下降最大速率（-dp／dtmax）和左室發(fā)展壓（left ventricular developed pressure，LVDP）。并計(jì)算這四項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的恢復(fù)率：心功能指標(biāo)的恢復(fù)率＝pH恢復(fù)灌注后各時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)值／對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)值×100%。

1.5.2 心電圖 分析心電圖，并計(jì)算pH恢復(fù)灌注期間發(fā)生心率失常時(shí)間總和。心律失常時(shí)間總和＝pH恢復(fù)灌注30 min內(nèi)發(fā)生心律失常時(shí)間總和。

1.5.3 環(huán)路內(nèi)壓力 分別記錄酸化前環(huán)路內(nèi)壓力值（A），酸化后環(huán)路內(nèi)壓力最高值（B）和環(huán)路內(nèi)壓力最低值（C），以及pH恢復(fù)灌注30 min時(shí)環(huán)路內(nèi)壓力值（D）。并計(jì)算酸化后三個(gè)環(huán)路內(nèi)壓力值與酸化前環(huán)路內(nèi)壓力值的百分比，計(jì)算方法為：環(huán)路內(nèi)壓力比值＝酸化后環(huán)路內(nèi)壓力值／A×100%。

1.5.4 心肌含水量（myocardial water content，MWC）pH恢復(fù)灌注結(jié)束后，留取左心室部分心肌組織，用濾紙擦干表面水分，稱濕重后將心肌組織放入80℃烘箱，烘烤24 h，將心肌組織烘烤至恒重，稱干重，計(jì)算MWC：MWC＝（心肌濕重-心肌干重）／心肌濕重×100%。

1.5.5 心肌酶CK和LDH含量的測(cè)定 分別于酸化前、pH恢復(fù)30 min時(shí)收集冠脈流出液2 ml，用以測(cè)定CK和LDH的含量，具體操作按試劑盒進(jìn)行。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，所測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 心功能變化 在pH值恢復(fù)灌注1 min時(shí)，RL組和RH組心功能指標(biāo)恢復(fù)率略低于RC組，差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但在pH值恢復(fù)灌注5 min時(shí)，RL組和RH組心功能指標(biāo)恢復(fù)率逐漸超過(guò)RC組，差別也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨著時(shí)間的發(fā)展，心功能指標(biāo)逐漸恢復(fù)，到pH恢復(fù)灌注20 min時(shí)，RL組和RH組心功能指標(biāo)的恢復(fù)率逐漸超過(guò)RC組，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。在pH值恢復(fù)灌注的30 min內(nèi)，RL組和RH組心功能指標(biāo)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差別，RH組心功能指標(biāo)恢復(fù)率在pH恢復(fù)灌注的初期略低于RL組，隨著時(shí)間的發(fā)展，RH組心功能指標(biāo)恢復(fù)率逐漸接近并略超越RL組，見表1。

表1 pH恢復(fù)后不同時(shí)間丙泊酚對(duì)呼吸性酸中毒心功能恢復(fù)率的影響（n＝8，±s）

表1 pH恢復(fù)后不同時(shí)間丙泊酚對(duì)呼吸性酸中毒心功能恢復(fù)率的影響（n＝8，±s）

注：與 RC 組比較，?P ＜0.05。

時(shí)間 項(xiàng)目 RC組 RL組 RH組 F值 P值1 min HR 68.0±15.4 69.1±10.1 65.9±11.2 0.137 0.873 LVDP 76.1±13.1 75.1±11.8 73.1±14.4 0.108 0.898+dP ／dtmax 69.8±15.6 60.6±13.2 58.7±9.4 1.672 0.212-dP ／dtmax 65.7±13.4 54.4±11.3 52.9±8.0 3.165 0.629 5 min HR 75.6±16.8 74.5±15.7 82.6±19.3 0.514 0.605 LVDP 80.7±15.3 78.3±6.2 85.6±15.6 0.644 0.535+dP ／dtmax 73.7±14.6 74.0±5.0 78.4±13.7 0.390 0.682-dP ／dtmax 71.7±11.7 70.7±4.5 74.9±11.4 0.402 0.674 10 min HR 77.7±17.3 85.6±16.8 88.7±11.1 1.096 0.353 LVDP 81.2±19.0 90.8±9.4 94.4±17.3 1.493 0.248+dP ／dtmax 72.1±18.0 88.1±13.4? 90.2±11.4 3.713 0.042-dP／dtmax 70.0±13.4 84.6±14.5? 87.5±8.3? 4.603 0.022 20 min HR 79.6±12.1 92.2±14.2 95.4±9.6? 3.804 0.039 LVDP 82.4±12.0 93.7±5.1? 96.8±8.8? 5.571 0.012+dP／dtmax 75.8±11.1 90.4±6.3? 93.4±11.8? 7.042 0.005-dP／dtmax 72.4±12.2 86.6±6.0? 87.6±14? 4.555 0.023 30 min HR 85.0±13.4 92.1±11.4 98.0±17.2 1.680 0.211 LVDP 85.7±12.4 92.2±14.8 99.9±10.8 2.478 0.108+dP ／dtmax 81.7±15.5 91.3±8.9 97.1±10.2 3.428 0.052-dP ／dtmax 77.7±13.1 85.9±12.8 94.7±12.7? 3.492 0.049

2.2 心律失常的變化 RC組、RL組和RH組的心律失常時(shí)間分別是（112.1±26.3） s、（68.3±13.7）s、（63.5±13.2）s，RL 組和 RH 組心律失常的時(shí)間低于RC 組（F＝16.338，P＜0.01）。

2.3 環(huán)路內(nèi)壓力的變化 RL組和RH組環(huán)路內(nèi)壓比值（除 RL組 D／A）均低于 RC 組（P＜0.05）。 RL組與RH組環(huán)路內(nèi)壓比較，RH組環(huán)路內(nèi)壓比值均低于 RL 組（P＜0.05），見表 2。

表2 丙泊酚對(duì)環(huán)路內(nèi)壓力的影響（n＝8，±s）

表2 丙泊酚對(duì)環(huán)路內(nèi)壓力的影響（n＝8，±s）

注：與 RC 組比較，?P ＜0.05；與 RL 組比較，#P ＜0.05。

組別 B ／A C ／A D ／A RC 組 377.1±53.4 169.8±20.9 267.0±31.7 RL 組 276.8±41.1? 134.1±14.4? 227.1±35.0 RH 組 209.3±24.9?# 113.1±7.8?# 158.7±15.0?#F 值 33.152 27.973 29.328 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 MWC 的變化 MWC RH 組（71.2±6.8）%低于RC 組（82.2±8.0）%和 RL 組（81.2±9.0）%（F＝4.643，P＜0.05）。

2.5 心肌酶的變化 三組酸化前CK和LDH的含量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意思（P＞0.05）。pH恢復(fù)灌注30 min時(shí)，RL組和RH組的CK、LDH含量均低于RC組（P＜0.05）。 見表 3。

表3 丙泊酚對(duì)呼吸性酸中毒心臟漏出液心肌酶的影響（n＝8，±s）

表3 丙泊酚對(duì)呼吸性酸中毒心臟漏出液心肌酶的影響（n＝8，±s）

注：與 RC 組比較，?P ＜0.05。

CK（U／L）LDH（U／L）組別酸化前 pH恢復(fù)30 min 酸化前 pH恢復(fù)30 min RC 組 9.3±2.2 21.3±3.9 34.2±7.3 132.5±17.9 RL 組 7.4±2.1 15.1±3.2? 37.8±6.8 75.6±14.7?RH 組 7.1±1.9 12.5±2.7? 37.9±8.6 66.6±11.4?F 值 2.256 14.984 0.615 5.983 P 值 0.094 ＜0.001 0.550 ＜0.001

3 討 論

Langendorff模型是從主動(dòng)脈根部逆行灌注含氧的灌注液，它無(wú)神經(jīng)支配，不受激素、介質(zhì)影響，且操作簡(jiǎn)單易行。因此，被廣泛應(yīng)用于藥效的評(píng)價(jià)和心肌保護(hù)的研究。本課題的前期研究結(jié)果表明［3-4］丙泊酚對(duì)離體大鼠代謝性酸中毒心臟功能具有一定的保護(hù)作用。丙泊酚對(duì)離體大鼠呼吸性酸中毒心臟功能是否也存在著相同的作用？為了探討這個(gè)問(wèn)題，筆者建立了重癥呼吸性酸中毒模型。本研究預(yù)實(shí)驗(yàn)用75%O2+25%CO2的混合氣體飽和pH 7.4的K-H液2 h，血?dú)夥治鲲@示可將pH值降低到（6.85±0.03），混合氣體 PaCO2可升高到（130±3.2）mm Hg，為正常 PaCO2（35～45 mm Hg）的 4倍左右，用這樣的混合氣體灌注離體大鼠心臟20 min，復(fù)制了重癥呼吸性酸中毒模型。

LVDP反映心肌的最大收縮能力，+dP／dtmax反映心肌收縮的速率，二者均是反映心肌收縮功能的指標(biāo)；-dP／dtmax是反映心肌舒張功能的指標(biāo)，HR反應(yīng)心肌耗氧量。本研究發(fā)現(xiàn)在pH恢復(fù)灌注開始（1 min），RL組和RH組的心功能指標(biāo)恢復(fù)率略低于RC組；隨著時(shí)間的推移各組心臟功能指標(biāo)逐漸恢復(fù)，到pH恢復(fù)灌注5 min后，RL組和RH組的心功能指標(biāo)逐漸超越RC組；到pH恢復(fù)灌注20 min時(shí)，RL組和RH組心功能各項(xiàng)指標(biāo)的恢復(fù)率（除RL組的HR）均高于RC組，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。到pH恢復(fù)灌注30 min時(shí)，RH組-dP／dtmax的恢復(fù)率扔高于RC組，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在pH恢復(fù)灌注的30 min內(nèi)，RL組與RH組心功能各項(xiàng)指標(biāo)的恢復(fù)率比較均無(wú)顯著差別，但RH組心功能指標(biāo)的恢復(fù)率在pH恢復(fù)灌注的初期略低于RL組，隨著時(shí)間的發(fā)展，RH組心功能指標(biāo)的恢復(fù)率逐漸接近并略超過(guò)RL組，這表明丙泊酚能增加心肌收縮力，改善心臟功能，50 μmol／L 丙泊酚略優(yōu)于25 μmol／L 丙泊酚。 pH恢復(fù)灌注初期，心功能指標(biāo)剛剛恢復(fù)，心臟在經(jīng)歷短暫缺血后，丙泊酚表現(xiàn)為輕微的心功能抑制作用，這樣更有利于減輕缺血再灌注損傷，減少心肌耗氧，保存更多的心肌能量，為后期的心功能恢復(fù)提供更多的能量?jī)?chǔ)備。這與筆者的前期的研究結(jié)果一致［3］。心臟在經(jīng)歷缺血再灌注損傷后，心臟會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的血壓下降，心功能不全，心律失常［5］甚至心室纖顫［6］等一系列嚴(yán)重的并發(fā)癥，在眾多的并發(fā)癥中，心律失常的發(fā)病率高［7］，對(duì)心臟功能的影響大。本研究發(fā)現(xiàn)：丙泊酚可以降低離體大鼠呼吸性酸中毒心率失常的發(fā)生率。這證明丙泊酚對(duì)離體大鼠呼吸性酸中毒存在心肌保護(hù)作用和抗心律失常作用。

本研究離體心臟采用恒流灌注，環(huán)路內(nèi)壓力間接反映冠脈阻力的大小，發(fā)現(xiàn)RL組和RH組環(huán)路內(nèi)壓力（除RL組D點(diǎn)）均低于RC組（P＜0.05）。RL組與RH組環(huán)路內(nèi)壓力比較，RH組環(huán)路內(nèi)壓力均低于RL組環(huán)路內(nèi)壓力（P＜0.05），這表明丙泊酚可以明顯降低冠脈阻力，增加心肌氧供，改善心肌組織灌注。而且高濃度丙泊酚的心肌保護(hù)作用優(yōu)于低濃度丙泊酚。心臟在經(jīng)歷缺血缺氧后，心肌細(xì)胞膜受損，抑制心肌細(xì)胞膜上三磷酸酶的活性，使心肌細(xì)胞內(nèi)呈現(xiàn)高滲狀態(tài)，心肌細(xì)胞外水分子向心肌細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)，并滯留在心肌細(xì)胞內(nèi)，引起心肌水腫［8-9］。心肌水腫會(huì)引起心臟結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，降低心肌順應(yīng)性。心肌含水量是評(píng)價(jià)心肌水腫的重要指標(biāo)［10］。實(shí)驗(yàn)顯示RH組心肌含水量低于RC組和RL組（P＜0.05）。這表明高濃度丙泊酚改善了冠脈血流，減輕了心肌水腫，改善了心臟功能。

CK和LDH是反映心肌細(xì)胞缺血和壞死程度的重要指標(biāo)［11-13］。當(dāng)心肌細(xì)胞發(fā)生缺血或壞死后，心肌細(xì)胞內(nèi)的CK和LDH沿破裂的心肌細(xì)胞膜大量外溢，導(dǎo)致血液中CK和LDH含量增高。本實(shí)驗(yàn)研究顯示RL組和RH組的CK和LDH的含量明顯低于RC組，進(jìn)一步證明丙泊酚對(duì)呼吸性酸中毒導(dǎo)致的心臟功能受損具有一定的保護(hù)作用。

綜上所述，丙泊酚對(duì)離體大鼠呼吸性酸中毒心臟功能具有明顯的保護(hù)作用，在本研究的實(shí)驗(yàn)條件下，丙泊酚的心肌保護(hù)作用 50 μmol／L優(yōu)于 25 μmol／L。主要表現(xiàn)在：丙泊酚提高離體大鼠心臟功能的恢復(fù)率、減少受損心肌心律失常的發(fā)生、降低環(huán)路內(nèi)壓力、改善心肌水腫、降低心肌酶含量。