右美托咪定對氣腹大鼠肺功能及氧化應激反應的影響

閆 焱 佘守章

廣州市第一人民醫(yī)院麻醉科(廣州 510180)

腹腔鏡手術(shù)由于創(chuàng)傷小、術(shù)后恢復快等優(yōu)勢，在臨床各專科手術(shù)中得到廣泛普及。手術(shù)過程中CO2氣腹通常維持在腹內(nèi)壓力1.33～2.0 kPa，放氣時產(chǎn)生的再灌注損傷可導致內(nèi)臟血流減少以及氧化應激引起器官缺血。對于老年病人和高?；颊?，這種缺血再灌注損傷和氧化應激反應是影響圍術(shù)期安全的隱患。

動物研究中將許多試劑用于保護氧化應激引起的器官損傷，但是這些試劑距離臨床研發(fā)和應用仍有漫長的進程[1]。右美托咪定(dexmedetomidine，Dex)是高選擇性α2腎上腺素能受體激動劑，具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、抗焦慮等作用，主要用于臨床圍術(shù)期麻醉及術(shù)后鎮(zhèn)痛。研究表明Dex可通過抗交感、抑制細胞凋亡、抑制氧化應激及炎性反應等多種途徑，對腦、心臟、腎臟、肝臟、肺臟等器官發(fā)揮保護作用[2-3]。

本實驗通過建立大鼠CO2氣腹模型，采用Dex進行干預治療，觀察肺功能的改變并檢測肺組織MDA和8-iso PGF2α的水平，探討Dex對CO2氣腹肺損傷的保護作用，為臨床降低腹腔鏡手術(shù)中氣腹引起的肺臟氧化應激損傷提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組

3～4周齡體質(zhì)量250～280 g的SD雄性大鼠54只，實驗動物由廣東省實驗動物中心提供，在廣州市第一人民醫(yī)院動物實驗中心統(tǒng)一飼養(yǎng)，遵循實驗動物倫理學并通過醫(yī)院實驗動物倫理委員會審查批準。

大鼠隨機分為三組：對照組(C組)、氣腹組(P組)、右美托咪定組(D組)(n=18)，每組中6只用于肺功能檢測并于放氣2 h提取肺臟，在氣腹前、氣腹2 h每組各6只用于提取肺臟。術(shù)前將動物置于安靜，自然光的環(huán)境飼養(yǎng)48 h以上，保持動物在室溫、12～12 h晝夜節(jié)律，自然飲水、進食。

大鼠經(jīng)腹腔注射Ketamine 80 mg/kg麻醉，行氣管切開，插入氣管導管，取仰臥位放于Buxco動物呼吸生理測試系統(tǒng)的動物倉內(nèi)，連接容量控制型小動物呼吸機(Harvard, model 683)，機械控制通氣(VT0.8～1.0 mL/100 g，f 85次/分鐘)。

1.2 動物模型的建立

麻醉后大鼠仰臥于手術(shù)臺，C組僅于臍下向腹腔內(nèi)插入20號套管針，不充入CO2氣體；P組和D組通過氣腹導管連接氣腹機(Stryker)，以1.60 kPa 壓力充入CO2氣體2 h。D組于氣腹前30min腹腔內(nèi)注射右美托咪定100 μg/kg，C組和P組注射相同容量的質(zhì)量濃度為9 g/L的生理鹽水。

1.3 標本采集

分組處理后，在氣腹前、氣腹2 h、放氣2 h提取大鼠肺臟組織。打開胸腔，分離暴露雙側(cè)肺臟及氣管，取右肺組織用冰生理鹽水漂洗、稱重，置研磨器中，加入1 mL PBS研磨至10%勻漿，離心機4 ℃，3 000 rpm離心15min，取上清分裝，-20 ℃保存待測。

1.4 觀測指標

1.4.1 肺功能指標 應用Buxco動物呼吸生理測試系統(tǒng)，分別在氣腹前(T0)、氣腹15min(T1)、氣腹60min(T2)、氣腹2 h(T3)、放氣15min (T4)、放氣60min(T5)、放氣2 h(T6)等時點，記錄：①Cdyn：動態(tài)順應性(mL/cmH2O)；②RI：肺阻力(cmH2O·(secs/mL))；③Ppeak：氣道峰壓(cmH2O)。

1.4.2 肺臟氧化應激指標 用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測T0、T3、T6時點肺臟組織MDA、8-iso PGF2α水平。取步驟1.3制備好的10%肺組織勻漿，大鼠組織MDA和8-iso PGF2α ELISA檢測試劑盒購自美國Cayman公司，按照試劑盒上的步驟測定肺組織中MDA和8-iso PGF2α的含量。

1.5 統(tǒng)計學處理

2 結(jié) 果

2.1 Dex降低氣腹大鼠肺組織氧化應激指標MDA和8-iso PGF2α水平的升高

氣腹前(T0)MDA、8-iso PGF2α組間比較無差異。在氣腹2 h(T3)時P組和D組增高，高于氣腹前(T0)(P=0.001)，且P組高于D組和C組(P=0.001)。放氣2 h(T6)時測得P組和D組MDA下降，P組低于T3(P=0.001)，但高于T0(P=0.001)，且高于D組和C組同時點(P=0.001)；D組在T6時點下降，仍高于T0水平和C組同時點(P=0.001)。見表1及圖1。

2.2 Dex能夠改善氣腹所致大鼠肺功能指標的改變

P組和D組T1時點與T0相比較，Ppeak和RI增高，氣腹過程中持續(xù)增高趨勢，T3時點達最高值，P組RI增高幅度達42%，高于D組的25%；T4時點D組已接近T0水平，而P組在T5時點才降至T0水平。見圖2 A。P組和D組Cdyn隨著氣腹的延長下降，P組(38%)低于D組(21%)(t=8.218，P=0.001)，D組Cdyn值在T4時點恢復至T0值(t=2.472，P=0.216)，P組在T5時點與C組差異(t=2.549，P=0.079)。見圖2 B。

2.3 肺組織MDA、8-iso PGF2α水平與RI和Cdyn具有一定的相關(guān)性

MDA、8-iso PGF2α水平與RI呈正相關(guān)(r=0.778，0.802，P=0.001)，與Cdyn呈負相關(guān)(r=- 0.841，- 0.823，P=0.001)。見圖3(A-D)。

表1 三組各時點MDA、8-iso PGF2α水平比較

組內(nèi)比較：與同組T0相比，※P<0.05，※※P<0.01；與同組T3相比，*P<0.05，**P<0.01

組間比較：與C組同時點相比，△P<0.05，△△P<0.01；與D組同時點相比，#P<0.05，##P<0.01

F1、P1：組內(nèi)各時點兩兩比較；F2、P2：組間相同時點比較

圖1 三組不同時點肺臟MDA、8-iso PGF2α水平組內(nèi)比較：與氣腹前相比，※P<0.05，※※P<0.01組間比較：與C組同時點相比，△P<0.05，△△P<0.01；與D組同時點相比，#P<0.05，##P<0.01

圖2 三組各時點RI、Cdyn變化趨勢組內(nèi)比較：與同組T0相比，※P<0.05，※※P<0.01組間比較：與C組同時點相比，△P<0.05，△△P<0.01；與D組同時點相比，#P<0.05，##P<0.01

圖3 A MDA與RI相關(guān)性

圖3 B MDA與Cdyn相關(guān)性

圖3 C 8-iso PGF2α與RI相關(guān)性

圖3 D 8-iso PGF2α與Cdyn相關(guān)性

3 討 論

腹腔鏡手術(shù)過程中，CO2氣腹可引起缺血-再灌注損傷，這種缺血-再灌注可引起多種自由基的產(chǎn)生，損害細胞功能，活性氧自由基(ROS)與抗氧化物之間失衡，從而導致氧化應激反應。與其他組織相比，肺臟處于較高氧濃度下，對于氧化應激反應尤其敏感。肺臟每天要暴露在10～15 000 L的空氣中，每次呼吸都含有大量的外源氧化化合物，如污染物、煙霧和過敏原[4]，這些外源因素刺激炎性細胞產(chǎn)生自由基。在這種環(huán)境下，諸如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、骨髓過氧化物酶、黃嘌呤氧化酶和嗜酸性細胞過氧化物酶等酶反應途徑被激活，生成內(nèi)源性ROS[5]?；诖耍闻K形成了許多抗氧化防御機制以減少氧化物和維持肺臟的氧化平衡。然而我們必須清楚的是若ROS的產(chǎn)生大于細胞的清除能力時，這些復雜的抗氧化機制會不堪重負，導致氧化應激反應的發(fā)生[6]。有許多生物標記物可以用來量化氧化應激水平，通過多模型、多實驗室的氧化應激生物標記物研究，對許多生物標記物進行比較，發(fā)現(xiàn)最具指示性的標記物是異構(gòu)前列腺素，特別是8-異構(gòu)前列腺素F2α (8-iso-PGF2α)[7]。8-iso-PGF2α濃度的增加是呼吸系統(tǒng)病變的共同特征，如哮喘、COPD、肺動脈高壓、ARDS等。MDA 是自由基脂質(zhì)過氧化反應的最終產(chǎn)物，MDA水平可評估缺血-再灌注所產(chǎn)生的自由基造成的損傷程度[8]，其水平高低可反應氧化應激損傷的程度。

Dex用于臨床鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛及全麻輔助用藥，其肺保護作用日益得到臨床認可和關(guān)注，可減少MDA含量，進而減輕氧化應激損傷發(fā)揮肺保護作用[9]。本研究中我們應用Dex 100 μg/kg預處理CO2氣腹模型大鼠，檢測大鼠肺組織MDA和8-iso-PGF2α水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣腹前三組組間比較無差異，氣腹2 h時P組和D組MDA、8-iso PGF2α水平較C組和氣腹前升高，且P組高于D組和C組；放氣2 h時肺組織中MDA和8-iso PGF2α濃度已降低，D組低于P組，但仍高于氣腹前水平和C組。結(jié)果表明氣腹前30min給予Dex預處理，可降低氧化應激標記物MDA和8-iso-PGF2α水平，減輕肺組織氧化應激反應的發(fā)生。

Dex對肺臟保護作用的研究多集中在降低炎癥反應、抗氧化應激、抑制細胞凋亡等方面，對肺功能指標的影響卻少有報道。本研究在觀察CO2氣腹大鼠肺臟氧化應激反應的同時，應用Buxco動物呼吸生理測試系統(tǒng)記錄不同時點氣道峰壓(Ppeak)、肺動態(tài)順應性(Cdyn)、肺阻力(RI)等肺功能指標，評價Dex對氣腹下肺功能的影響。

CO2氣腹下腹內(nèi)壓力升高，可致呼吸力學參數(shù)的改變。Ppeak 是機械通氣時每個呼吸周期中所通過的氣流對氣道壁所產(chǎn)生的最大壓力，與肺動態(tài)順應性(Cdyn) 關(guān)系密切，肺順應性是由每單位肺壓改變所引起的肺容量的改變，兩者共同反映肺的呼吸運動功能；肺阻力(RI)評價氣道高反應性。有報道[10]當腹內(nèi)壓力為2.0 kPa時，呼吸系統(tǒng)順應性可減少27%，吸氣峰壓增加35%，放氣后90分鐘內(nèi)恢復至正常水平。Dex可減少無效腔氣量，增加肺順應性和氧合[11]，在胸科手術(shù)單肺通氣時可降低肺內(nèi)分流，從而達到肺保護的作用[12]。我們研究發(fā)現(xiàn)RI和Cdyn隨氣腹時間的延長變化明顯，D組Ppeak、RI高于C組，增加幅度卻低于P組；Cdyn下降幅度小于P組。此肺功能指標的改變隨氣腹時間的延長而加劇，氣腹2 h時P組RI增加42%，Cdyn下降38%，明顯高于D組的25%和21%，說明Dex預處理對氣腹產(chǎn)生的肺功能改變有一定的保護作用。同時我們將肺組織氧化應激標記物水平與肺功能指標間進行了相關(guān)分析，結(jié)果表明兩者之間具有相關(guān)性，MDA、8-iso PGF2α水平與RI呈正相關(guān)，與Cdyn呈負相關(guān)。提示我們肺功能指標的變化在一定程度上是肺臟氧化應激反應的結(jié)果。

綜上所述，使用右美托咪定可減輕CO2氣腹誘發(fā)大鼠肺臟的氧化應激反應，有效保護CO2氣腹大鼠肺組織，減輕氣腹對肺組織呼吸運動能力的損傷，臨床腹腔鏡手術(shù)應作為常規(guī)麻醉用藥推廣。