氫氣減輕家兔心臟驟停后綜合征

田學(xué)林 王金高 藺際

[摘要] 目的 探討氫氣（hydrogen， H2） 干預(yù)對(duì)家兔心臟驟停后綜合征（Post-cardiac arrest syndrome， PCAS）的作用。方法 2018年3月實(shí)驗(yàn)在廈門大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行，新西蘭白兔60只，隨機(jī)均分為兩組： A組予2%氫氣干預(yù)，B組予空氣對(duì)照。比較家兔存活數(shù)、心率、體溫、呼吸頻率、白細(xì)胞總數(shù)（WBC）、血清中腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α， TNF-α） 的差異，分析全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome， SIRS）、多器官功能障礙綜合征（Multiple organ dysfunction syndrome， MODS）診斷數(shù)的差異。結(jié)果 A、B兩組兔自主循環(huán)恢復(fù)（restoration ofspontaneous circulation， ROSC）數(shù)量接近，ROSC 72 h時(shí)，總生存率為40.0%，A組兔存活數(shù)高于B組﹙χ2=4.444， P=0.035﹚。ROSC后，兩組兔均有不同程度炎癥反應(yīng)發(fā)生，ROSC 24 h時(shí)，SIRS水平以24 h較高，A組TNF-α濃度、SIRS診斷數(shù)低于B組﹙χ2=7.368， P=0.010﹚;ROSC 48 h時(shí)，A組MODS診斷數(shù)低于B組﹙χ2=6.801， P=0.014﹚。 結(jié)論 H2減輕了家兔心肺復(fù)蘇后全身炎癥反應(yīng)綜合征的癥狀，降低了多器官功能障礙綜合征的發(fā)生率，增加了心肺復(fù)蘇家兔的存活率，給心臟驟停后綜合征的治療提供了新方法。

[關(guān)鍵詞] 心肺復(fù)蘇;心臟驟停后綜合征;全身炎癥反應(yīng)綜合征;多器官功能障礙綜合征

[中圖分類號(hào)] R5 ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] 1674-0742（2019）10（a）-0021-05

[Abstract] Objective To investigate the effect of hydrogen （H2） intervention on post-cardiac arrest syndrome （PCAS） in rabbits. Methods In March 2018， the experiment was conducted at the Animal Experimental Center of Xiamen University. 60 New Zealand white rabbits were randomly divided into two groups： group A was treated with 2% hydrogen and group B was given air control. Comparison of rabbit survival， heart rate， body temperature， respiratory rate， total white blood cell count （WBC）， serum Tumor necrosis factor-α （TNF-α）， analysis of systemic inflammatory response syndrome Syndrome （SIRS）， multiple organ dysfunction syndrome （MODS） differences in the number of diagnoses. Results The number of recovery of spontaneous circulation （ROSC） in rabbits in group A and group B was close. The overall survival rate was 40.0% at 72 h， and the survival rate in group A was higher than that in group B （χ2=4.444， P=0.035）. After ROSC， both groups of rabbits had different degrees of inflammatory reaction. At 24 h of ROSC， the SIRS level was higher at 24 h. The TNF-α concentration and SIRS diagnosis in group A were lower than those in group B（χ2=7.368， P=0.010）. At the 48 h of ROSC， the number of MODS diagnoses in group A was lower than that in group B（χ2=6.801， P=0.014）. Conclusion H2 reduces the symptoms of systemic inflammatory response syndrome after cardiopulmonary resuscitation in rabbits， reduces the incidence of multiple organ dysfunction syndrome， increases the survival rate of rabbits with cardiopulmonary resuscitation， and provides a new method of treatment for post-cardiac arrest syndrome.?

[Key words] Cardiopulmonary resuscitation; Post-cardiac arrest syndrome; Systemic inflammatory response syndrome; Multiple organ dysfunction syndrome

心臟驟停后綜合征（PCAS）是指心臟驟停（cardiac arrest， CA）經(jīng)過心肺復(fù)蘇（cardiopulmonary resuscitation， CPR），在自主循環(huán)得以恢復(fù)后，心、肺、腦等主要器官氧供代謝失衡，全身組織缺血/再灌注損傷，繼發(fā)SIRS，進(jìn)而出現(xiàn)MODS而導(dǎo)致生存率低下的病理生理過程[1]。自主循環(huán)恢復(fù)后減輕SIRS的癥狀，降低MODS的發(fā)生率，可增加患者的生存率[2]。該研究于2018年3月選取60只家兔觀察吸入氫氣對(duì)CPR全身炎癥反應(yīng)綜合征、MODS的影響，觀察家兔存活率的變化，探討其對(duì)PCAS的治療前景。

1 ?材料與方法

1.1 ?實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

遵照2010年美國《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)管理和使用指南》的要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并獲得廈門大學(xué)動(dòng)物倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。選用清潔級(jí)健康成年新西蘭大白兔60只，雌雄不限，體質(zhì)量2.1～3.3 kg，平均2.8 kg，由廈門大學(xué)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。

1.2 ?動(dòng)物模型

動(dòng)物模型參照王金高等[3]用電刺激心外膜的方法建立兔心臟驟停模型。家兔隨機(jī)分為兩組，ROSC兔自主呼吸恢復(fù)后，停止機(jī)械通氣，繼續(xù)監(jiān)護(hù)至兔意識(shí)清醒、呼吸平穩(wěn)后拔除氣管插管，回籠飼養(yǎng)，觀察CPR后存活時(shí)間，終點(diǎn)為72 h。①A組（30只）：氣管插管后即予以含2%氫氣的混合空氣進(jìn)行機(jī)械通氣，待病情穩(wěn)定后置于含2%氫氣的混合氣體籠中飼養(yǎng)，持續(xù)至ROSC 72 h;②B組（30只）呼吸空氣進(jìn)行對(duì)照。CA和ROSC的判斷標(biāo)準(zhǔn)，CA時(shí)間：電刺激后血壓降至20 mmHg以下并動(dòng)脈搏動(dòng)波消失開始計(jì)算至CPR。CPR時(shí)間：從CPR開始到ROSC的時(shí)間。CPR后機(jī)械通氣時(shí)間：從停止胸外按壓開始計(jì)時(shí)至停用呼吸機(jī)，對(duì)于在死亡前仍使用呼吸機(jī)者計(jì)算至死亡時(shí)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物SIRS、MODS診斷標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)方法。

1.3 ?CPR后處理

對(duì)ROSC的家兔進(jìn)行心電和血流動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)，自主呼吸微弱者進(jìn)行機(jī)械通氣，每隔15 min評(píng)估呼吸情況，自主呼吸恢復(fù)后拔除所有導(dǎo)管，放回籠中飼養(yǎng)，對(duì)于不能自主飲水、進(jìn)食的動(dòng)物，在ROSC后每12 h經(jīng)耳緣靜脈緩慢補(bǔ)充鈣鈉鉀鎂葡萄糖注射液20 mL/kg，觀察終點(diǎn)為72 h。對(duì)復(fù)蘇失敗、ROSC 72 h內(nèi)死亡常規(guī)尸體解剖，觀察臟器病變。

1.4 ?生理生化檢查

分別于CA前及ROSC 24、48、72 h經(jīng)耳中動(dòng)脈取血3 mL進(jìn)行檢測(cè)并監(jiān)測(cè)血壓。使用電子傳感器測(cè)量體溫、使用（ABBOTT i-STAT?System 300，美國雅培公司生產(chǎn)）檢測(cè)氧分壓（PaO2）、二氧化碳分壓（PaCO2）、呼吸頻率、平均動(dòng)脈壓（MAP），動(dòng)物血細(xì)胞分析儀（型號(hào)HF-3800，濟(jì)南漢方醫(yī)療器械有限公司）檢測(cè)白細(xì)胞計(jì)數(shù)（WBC）、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、肌酐（Cr）、血糖（Glu）。動(dòng)物血細(xì)胞分析儀（型號(hào)HF-3800，濟(jì)南漢方醫(yī)療器械有限公司）檢測(cè)白細(xì)胞計(jì)數(shù)（WBC）。并用美國R&D公司ELISA試劑盒測(cè)定血清腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α， TNF-α）。

1.5 ?統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，相同時(shí)點(diǎn)兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)差異比較采用單因素方差分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 ?結(jié)果

2.1 ?實(shí)驗(yàn)兔生存比較

A、B兩組兔的ROSC數(shù)接近﹙χ2=0.111， P=0.739﹚;在ROSC 后，隨著時(shí)間延長，存活的動(dòng)物越來越少，到ROSC 72 h時(shí)，總生存率為40.0%，A組存活率53.3%（16/30），B組存活率26.7%（8/30），A組動(dòng)物存活數(shù)量高于B組﹙χ2=4.444， P=0.035），見圖1。

自主循環(huán)恢復(fù)后（h）

2.2 ?實(shí)驗(yàn)兔發(fā)生SIRS情況

①實(shí)驗(yàn)兔自主循環(huán)恢復(fù)后逐漸出現(xiàn)心率增快、體溫升高、呼吸急促、外周血白細(xì)胞升高、PaCO2下降、TNF-α升高;ROSC 24 h后，上述指標(biāo)大部分出現(xiàn)恢復(fù)趨勢(shì)。A組較B組有更快恢復(fù)傾向，見圖2。

②ROSC 12 h時(shí)，存活家兔部分達(dá)到SIRS診斷標(biāo)準(zhǔn)，B組SIRS家兔較A組有偏高傾向（χ2=3.039， P=0.136）;ROSC 24 h時(shí)，存活家兔數(shù)量減少，B組全部處于SIRS狀態(tài)，A組半數(shù)處于SIRS狀態(tài)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=7.368， P=0.010）;ROSC 48 h時(shí)，部分家兔開始脫離SIRS狀態(tài)，見表1。

2.3 ?實(shí)驗(yàn)兔發(fā)生MODS情況

①發(fā)生MODS兔以肝臟、腎臟、腸鳴音變化明顯，A組 MAP、 ALT、Cr、腸鳴音各項(xiàng)指標(biāo)較B組更趨于好轉(zhuǎn)，而氧分壓、血糖變化不明顯，見圖3。

②按照MODS的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的診斷標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合上述各生化指標(biāo)，ROSC 24 h，B組兔有一只出現(xiàn)MODS，A組未發(fā)現(xiàn)MODS兔;在ROSC 48 h時(shí)，兩組兔出現(xiàn)MODS數(shù)明顯增加，B組MODS診斷數(shù)高于A組﹙χ2=6.801， P=0.014﹚;ROSC 72 h時(shí)，兩組MODS診斷數(shù)逐漸下降，部分家兔開始脫離MODS狀態(tài)，見表2。

3 ?討論

PCAS 是心搏驟?；颊甙l(fā)生致死率最常見原因，其發(fā)生率高達(dá)60%～90%[4]嚴(yán)重影響 CPR 的最終成功率，并成為影響復(fù)蘇患者生存率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，CPR后ROSC患者PCAS的發(fā)生率為80.65%。研究發(fā)現(xiàn)[5-6]，CPR患者ROSC后有較高的SIRS發(fā)生率，而且SIRS的持續(xù)時(shí)間越長，程度越重，細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)水平越高，PCAS的發(fā)生率越高。該研究中到ROSC 72 h時(shí)，總生存率僅為40.0%，也就是致死率達(dá)到60.0%，未經(jīng)干預(yù)組別自主循環(huán)恢復(fù)后家兔PCAS的發(fā)生率達(dá)到80.0%，而經(jīng)氫氣干預(yù)組的存活率可達(dá)到53.0%，較未干預(yù)組的26.7%差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），說明吸入氫氣后可提高心臟驟停家兔的存活率。

臨床上大多數(shù)的PCAS患者在發(fā)病后24 h內(nèi)因心血管功能不穩(wěn)定狀態(tài)而發(fā)生死亡。ROSC之后，必須堅(jiān)持高級(jí)生命支持和SIRS的綜合處理[7]。氫屬于內(nèi)源性天然物質(zhì)，它的選擇性抗氧化作用只與活性強(qiáng)、毒性大的活性氧反應(yīng)，不與有重要信號(hào)作用的活性氧反應(yīng) [8]。有關(guān)氫氣防治疾病機(jī)制的研究主要集中在抗氧化以及抗氧化引起的一些炎癥信號(hào)通路上[9]。研究表明[10-12]氫氣可通過選擇性中和毒性自由基而減輕心、肺、腦等多臟器的缺血/再灌注損傷。因此，結(jié)合該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，氫氣在治療以全身性缺血/再灌注損傷為中心環(huán)節(jié)的PCAS的發(fā)生發(fā)展中具有一定的價(jià)值，在ROSC 24 h時(shí)，未經(jīng)干預(yù)家兔全部處于SIRS狀態(tài)，而氫氣吸入組中只有半數(shù)為SIRS，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），說明氫氣可以減少SIRS的發(fā)生，有利于復(fù)蘇成功，同時(shí)也證實(shí)在PCAS發(fā)病后24 h確實(shí)為死亡的分水嶺。當(dāng)ROSC 72 h時(shí)，A組動(dòng)物存活數(shù)量高于B組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），ROSC之后的高級(jí)生命支持，有效的干預(yù)措施可以對(duì)臟器的保護(hù)作用，提高存活率，并且遏制了SIRS出現(xiàn)后各種炎癥因子的釋放，表明氫氣對(duì)臟器的保護(hù)作用。

有資料表明[13]：TNF-α水平與SIRS的不良預(yù)后密切相關(guān)。SIRS時(shí)有各種炎性細(xì)胞因子過量釋放和炎癥細(xì)胞過度激活而產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)或稱“瀑布樣效應(yīng)”[14]。TNF-α是反映SIRS程度較敏感的指標(biāo)，可對(duì)SIRS進(jìn)行評(píng)估[15]。該研究中，自主循環(huán)恢復(fù)后，TNF-逐漸升高，ROSC 12 h內(nèi)，A、B組兔外周靜脈血TNF-α濃度相近，提示氫氣對(duì)心肺復(fù)蘇后早起炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)無明顯干預(yù)作用。兩組TNF-α濃度于ROSC 24 h達(dá)峰值，A組峰值低于B組;提示H2能減弱CPR兔ROSC后炎癥反應(yīng)的瀑布樣爆發(fā)，明顯減弱TNF-的激活與釋放，也證明了通過抑制TNF-α釋放，可以減輕SIRS的嚴(yán)重程度，證實(shí)了TNF-α是反映SIRS程度較敏感的指標(biāo)。

動(dòng)物在CPR后發(fā)生SIRS，此時(shí)，動(dòng)物出現(xiàn)腹脹，腸鳴音減弱甚至消失，呼吸功能不全，機(jī)體抵抗力明顯下降[16]。該實(shí)驗(yàn)表明：ROSC 24 h時(shí)，兔心率增快，呼吸急促，體溫明顯升高，二氧化碳下降，按照SIRS的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物診斷標(biāo)準(zhǔn)，B組所有存活的家兔均發(fā)生了SIRS，成為此時(shí)家兔死亡的主要原因;A組部分家兔發(fā)生了SIRS，較B組比較，SIRS發(fā)生率明顯減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。這說明CP R后由于全身缺血-再灌注所導(dǎo)致的SIRS在ROSC 24 h時(shí)最明顯，此時(shí)家兔生理變化及體征發(fā)生的巨大的改變，內(nèi)因和外在相統(tǒng)一，體現(xiàn)了SIRS的發(fā)生導(dǎo)致機(jī)體抵抗力的下降，從而影響預(yù)后。

自主循環(huán)恢復(fù)后 1～3 d，由于腸道的滲透性增加，腸道、呼吸道細(xì)菌及毒素異位入血，易于發(fā)生膿毒血癥（sepsis），感染加重了SIRS，并成為MODS的主要原因之一，從而患者死亡率明顯增加[17-18]該實(shí)驗(yàn)中，ROSC 48 h時(shí)，結(jié)合各生化指標(biāo)、生命體征表現(xiàn)，按照動(dòng)物MODS的診斷標(biāo)準(zhǔn)，B組所有存活的家兔均發(fā)生了MODS，成為此時(shí)家兔死亡的主要原因;A組部分家兔發(fā)生了MODS，較B組比較，MODS發(fā)生率明顯減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。家兔ROSC后的MODS發(fā)生率在ROSC 48 h時(shí)最明顯，氫氣充分發(fā)揮了抗氧化，減少自由基的釋放作用，使腸粘膜、呼吸道黏膜缺氧有所改善，抵抗力強(qiáng)不易引起菌群異位，SIRS發(fā)生機(jī)率下降，最終演變?yōu)镸ODS的機(jī)會(huì)就減少了。

綜上所述，氫氣對(duì)全身炎癥反應(yīng)綜合征的啟動(dòng)無明顯干預(yù)作用，但減弱了家兔心肺復(fù)蘇后全身炎癥反應(yīng)綜合征的發(fā)生，進(jìn)一步阻止了病情向MODS的進(jìn)展，從而減輕心跳驟停后綜合征，提高了家兔心肺復(fù)蘇成功率。

[參考文獻(xiàn)]

[1] ?王金高，藺際，張民偉，等.吸入氫氣能減輕兔心搏驟停后心肌損傷[J].中華危重病急救醫(yī)學(xué)，2017，29（10）：911-915.

[2] ?張東，趙淑杰，李南，等.心搏驟停后綜合征預(yù)后相關(guān)影響因素的分析[J].中華危重病急救醫(yī)學(xué)，2015，27（3）：175-179.

[3] ?王金高，藺際龑，張民偉，等.皮電刺激心肌建立兔心臟驟停后綜合征模型[J].中華急診醫(yī)學(xué)雜志，2014，23（4）： 393-398.

[4] ?Bro-Jeppesen J， Johansson PI， Hassager C， et al.Endothelial activation/injury and associations with severity of post-cardiac arrest syndrome and mortality after out-of-hospital cardiac arrest[J].Resuscitation， 2016（107）：71-79.

[5] ?Peberdy MA1， Andersen LW2， Abbate A3，et al.Inflammatory markers following resuscitation from out-of-hospital cardiac arrest-A prospective multicenter observational study[J].Resuscitation，2016，103：117-124.

[6] ?Bro-Jeppesen J， Johansson PI， Kjaergaard J， et al.Level of systemic inflammation and endothelial injury is associated with cardiovascular dysfunction and vasopressor support in post-cardiac arrest patients[J].Resuscitation，2017，121：179-186.

[7] ?Youngquist ST， Shah AP， Rosborough JP， et al. High Serum Tumor Necrosis Factor Levels in the Early Post-Cardiac Arrest Period Are Associated with Poor Short-Term Survival in a Swine Model of Ventricular Fibrillation[J].J Interferon Cytokine Res，2016，36（10）：575-579.

[8] ?Huang L， Applegate RL， Applegate PM， et al.Inhalation of high concentration hydrogen gas improves short-term outcom es in a rat model of asphyxia induced-cardiac arrest[J].Med Gas Res，2018，8（3）：73-78.

[9] ?Zhixin Fan， Yufei Gao， Zhiwei Huang， et al.Protective effect of hydrogen-rich saline on pressure overload-induced cardiac hypertrophyin rats： possible role of JAK-STAT signaling[J].BMCCardiovasc Disord. 2018，18（1）：32.

[10] ?王金高，藺際龑，孔德全，等.氫氣減輕家兔心搏驟停后腦損傷[J].中華急診醫(yī)學(xué)雜志， 2012， 21（10）： 1111-1115.

[11] ?Tamura T， Hayashida K， Sano M， et al. Feasibility and Safety of Hydrogen Gas Inhalation for Post-Cardiac Arrest Syndrome- First-in-Human Pilot Study[J].Circ J，2016，80（8）：1870-1873.

[12] ?Chen G， Chen B， Dai C， et al. Hydrogen Inhalation is Superior to Mild Hypothermia for Improving Neurological Outcome and Survival in a Cardiac Arrest Model of Spontaneously Hypertensive Rat[J].Shock，2018，50（6）689-695.

[13] ?Jung Hoon Lee， Tae-Kyeong Lee， In Hye Kim， et al. Changes in histopathology and tumor necrosis factor-α levels in the hearts of rats following asphyxial cardiac arrest.Clin Exp Emerg Med，2017，4（3）： 160-167.

[14] ?Alexander Asmussen， Katrin Fink， Hans-Jrg Busch， et al. Inflammasome and toll-like receptor signaling in human monocytes after successful cardiopulmonary resuscitation[J].Crit Care，2016，20（1）.

[15] ?Bro-Jeppesen J， Kjaergaard J， Wanscher M， et al. Systemic Inflammatory Response and Potential Prognostic Implications After Out-of-Hospital Cardiac Arrest： A Substudy of the Target Temperature Management Trial[J]. Crit Care Med，2015，43（6）：1223-1232.

[16] ?Qian J， Yang Z， Cahoon J，et.al.Post-resuscitation intestinal microcirculation： its relationship with sublingual microcirculation and the severity of post-resuscitation syndrome[J].Resuscitation， 2014，85（6）：833-839.

[17] ?He J， Lu H， Young L，et al. Real-time quantitative monitor ing of cerebral blood flow by laser speckle contrast imaging after cardiac arrest with targeted temperature management[J].J Cereb Blood Flow Metab，2017， 271678 X17748787.

[18] ?Kaukonen KM，Bailey M，Pilcher D，et al.Systemic inflamm atory response syndrome criteria in defining severe sepsis[J].2015， 372（17）：1629-1638.

（收稿日期：2019-07-01）