苯肾上腺素对低氧肺损伤大鼠肺泡液体清除的作用

苯肾上腺素对低氧肺损伤大鼠肺泡液体清除的作用

李乃静谷秀1李伟2何平李胜岐1

(中国医科大学附属盛京医院老年科，辽宁沈阳110000)

摘要〔〕目的探讨α肾上腺素能受体激动剂苯肾上腺素对低氧肺损伤大鼠肺泡液体清除率(AFC)的作用及机制。方法低氧大鼠暴露于10%的氧浓度,分别于24 h和48 h测定AFC、总肺水量(TLW)。苯肾上腺素分别与α1受体阻滞剂哌唑嗪、α2受体阻滞剂育亨宾、β1受体阻滞剂阿替洛尔、β2受体阻滞剂ICI-118551、钠通道阻断剂氨氯吡咪及Na+-K+-ATP酶阻断剂哇巴因混合后灌注到低氧48 h大鼠的肺泡腔内,测定AFC的变化。结果大鼠暴露于10%的氧浓度24 h后AFC(17.09±2.36)%/h与正常大鼠AFC(16.85±2.87)%/h比较没有明显变化; 48 h时AFC(8.41±2.67)%/h明显降低。苯肾上腺素能明显增加低氧大鼠AFC。苯肾上腺素增加低氧大鼠AFC的作用能够被哌唑嗪、阿替洛尔、ICI-118551、氨氯吡咪和哇巴因抑制。结论α肾上腺素能受体激动剂苯肾上腺素通过调节Na+-K+-ATP酶及钠通道的活性增加低氧肺损伤大鼠肺泡液体清除能力,促进肺水肿液的吸收。

关键词〔〕低氧; 肾上腺素能受体激动剂; 肺水肿

中图分类号〔〕R965.2〔

基金项目：辽宁省科学技术计划项目(201202245)；教育部留学回国人员科研启动基金(教外司留1139)

1中国医科大学附属盛京医院2沈阳药科大学药物分析教研室

第一作者：李乃静(1972-)，女，博士，副教授，主要从事老年呼吸系统疾病研究。

肺泡上皮细胞的主动转运功能对于清除肺泡腔内的液体，保持肺泡干燥及进行有效的气体交换起着至关重要的作用。很多因素都可以对肺泡液体清除率(AFC)产生影响，其中以β肾上腺素能受体激动剂对的影响报道最多，β1、β2和β3肾上腺素能受体激动剂都可以提高〔1,2〕。肺泡上皮还同时存在α肾上腺素能受体激动剂，有关肺损伤情况下α肾上腺素能受体激动剂对肺泡腔内液体的清除作用鲜见报道。本实验建立低氧肺损伤大鼠动物模型，考察α肾上腺素能受体激动剂对肺损伤后肺水肿的改善作用。

1材料和方法

1.1材料雄性Wistar大鼠体重300～330 g,由中国医科大学附属盛京医院实验动物中心提供。α受体激动剂苯肾上腺素、α1受体阻滞剂哌唑嗪、α2受体阻滞剂育亨宾、β1受体阻滞剂阿替洛尔、β2受体阻滞剂ICI-118551、钠通道阻断剂氨氯吡咪、Na+-K+-ATP酶阻断剂哇巴因、秋水仙碱及β光秋水仙碱购于Sigma公司。

1.2方法

1.2.1低氧肺损伤大鼠动物模型的制备〔3〕大鼠置于密闭容器中(15 cm×10 cm×8 cm) ，以2～3 L/min输入氮氧混合气,用数字式测氧仪(浙江省建德市利达仪器厂)监测箱内氧浓度,使氧浓度维持在(10±1)%。用钙石灰吸收CO2,使其浓度小于0.5%，温度25℃～26℃，湿度60.0%～70.0%，大鼠自由摄取食物和水。选取低氧吸入48 h的大鼠作为研究对象。正常对照组大鼠置于室内空气中，氧浓度21.0%，饲养条件与低氧组相同。

1.2.2分组将动物随机分组，每组动物10只，共16组。①低氧对大鼠AFC的影响分别测定低氧24、48 h大鼠及正常对照组大鼠总肺水量(TLW)、AFC，并取肺组织进行病理形态学观察。部分肺组织浸入4%多聚甲醛固定，石蜡包埋，连续切片，HE染色，普通光镜观察肺组织形态；部分肺组织放入2.5%戊二醛内固定，经0.1 mol/L磷酸缓冲液浸洗后，1%四氧化锇酸固定，磷酸缓冲液浸洗，置乙醇中梯度脱水，环氧丙烷置换，环氧树脂618包埋，超薄切片经醋酸铀柠檬酸铅染色后，透射电镜下观察肺组织形态。②α受体激动剂苯肾上腺素对低氧大鼠AFC的作用 将10-9、 10-8、10-7、 10-6及 10-5mol/L苯肾上腺素的5%白蛋白等渗生理盐水溶液，以5 ml/kg灌注到低氧48 h大鼠的肺脏。③α受体阻滞剂对苯肾上腺素作用的影响：将10-5mol/L苯肾上腺素的5%白蛋白等渗生理盐水溶液分别与α1受体阻滞剂10-4mol/L哌唑嗪和α2受体阻滞剂10-4mol/L育亨宾混合，再灌注到低氧48 h大鼠的肺脏。④β受体阻滞剂对苯肾上腺素作用的影响将10-5mol/L苯肾上腺素的5%白蛋白等渗生理盐水溶液分别与β1受体阻滞剂10-5mol/L阿替洛尔和β2受体阻滞剂10-5mol/L ICI118551混合,再灌注到低氧48 h大鼠的肺脏。⑤钠通道阻断剂及Na+-K+-ATP酶阻断剂对苯肾上腺素作用的影响 将10-5mol/L苯肾上腺素的5%白蛋白等渗生理盐水溶液分别与钠通道阻断剂5×10-4mol/L氨氯吡咪和Na+-K+-ATP酶阻断剂5×10-4mol/L哇巴因混合,再灌注到低氧48 h大鼠的肺脏。⑥细胞微管系统对苯肾上腺素作用的影响 将10-5mol/L苯肾上腺素的5%白蛋白等渗生理盐水溶液灌注到低氧48 h大鼠的肺脏。灌注前15 h大鼠腹腔注射秋水仙碱(0.25 mg/100 g体重)，对照组大鼠腹腔注射β光秋水仙碱(0.25 mg/100 g体重)。β光秋水仙碱是秋水仙碱的异构体，它具有与秋水仙碱相似的化学特性，但不具有秋水仙碱破坏细胞内微管系统的特点。

1.2.3 指标测定①AFC的测定：将大鼠用10%水合氯醛3 ml/mg腹腔麻醉，气管切开后进行气管插管。腹主动脉放血处死大鼠，将气管、肺脏、心脏全部取出。用保鲜膜包被后放入37℃水浴箱中孵育。通过气管导管将Evens蓝(0.15 g/L)标记的5%白蛋白等渗生理盐水溶液以5 ml/kg灌入大鼠气管内。并给予4 ml的氮气以确保灌注液到达肺脏。并且持续给予10%的氧气，使气道内保持7 cmH2O的气道压力，孵育1 h后通过分光光度仪，在波长620 nm处测定Evens蓝标记的白蛋白浓度。AFC计算公式如下〔1〕: AFC(%)=(Vi-Vf)/ Vi×100,Vf=Vi×Pi/ Pf,式中Vi和Vf分别代表起始和最终肺泡液体总量，i表示灌注前，f表示孵育1 h后吸出的肺泡灌洗液体积。P是Evens蓝标记的白蛋白浓度。②TLW测定：采用Noble法并加以改动〔4〕,公式: TLW=(肺湿重-肺干重)/肺干重。

2结果

2.1正常对照组及低氧大鼠病理表现及TLW及AFC基础值正常对照组大鼠的肺泡腔基本干燥，肺间质无水肿，肺泡周围血管无扩张、充血;肺泡Ⅱ型上皮细胞结构完整。低氧48 h大鼠可见到肺间质增宽、淤血,并有肺出血及水肿;肺泡Ⅱ型上皮细胞纤毛倒伏，板层小体结构破坏，细胞质水肿，见图1。TLW随着低氧暴露时间的延长而增加(24 h：3.52±0.27;48 h:4.36±0.18),与正常对照组(2.96±0.14)差异显著(P<0.05);低氧24 h大鼠AFC(16.85±2.87)与正常对照组(17.09±2.36)比较无明显差异(P>0.05) ，低氧48 h大鼠AFC(8.41±2.67)明显低于正常对照组(P<0.05)(表1)。

图1　各组大鼠肺泡及肺泡上皮细胞(HE)

组别正常对照组低氧24h低氧48hTLW(g/g)2.96±0.143.52±0.271)4.36±0.191)AFC(%/h)17.09±2.3616.85±2.878.41±2.671)

与正常对照组比较：1)P<0.05

2.2苯肾上腺素对低氧48 h大鼠AFC的作用10-9mol/L苯肾上腺素作用后低氧48 h大鼠AFC未见明显改变〔(9.26±1.85)%〕；10-8、10-7、10-6及 10-5mol/L苯肾上腺素作用后低氧48 h大鼠AFC明显升高〔(12.74±2.62)、(13.68±3.07)、(13.06±2.21)(15.22±2.35)%/h，P<0.05〕。

2.3药物对苯肾上腺素作用的影响苯肾上腺素分别与α1受体阻滞剂哌唑嗪〔(10.50±1.85)%/h〕、β1受体阻滞剂阿替洛尔〔(12.10±1.07)%/h〕、β2受体阻滞剂ICI-118551〔(12.98±2.60)%/h〕、钠通道阻断剂氨氯吡咪〔(11.16±3.25)%/h〕和Na+-K+-ATP酶阻断剂哇巴因〔(9.0±3.39)%/h〕混合作用于低氧48 h大鼠,其AFC显著低于相同浓度苯肾上腺素单独作用(P<0.05); 苯肾上腺素与α2受体阻滞剂育亨宾〔(15.16±2.79)%/h〕混合作用于低氧48 h大鼠,其AFC与相同浓度苯肾上腺素单独作用比较无显著性差异(P>0.05)，苯肾上腺素明显高于低氧48 h大鼠基础AFC(P<0.05)。经秋水仙碱〔(14.16±3.79)%/h〕预处理后，苯肾上腺素对低氧48 h 大鼠AFC的作用明显降低；经β光秋水仙碱预处理后，苯肾上腺素对低氧48 h 大鼠AFC的作用无明显差异。

3讨论

关于β受体激动剂，尤其是β2受体激动剂对肺泡上皮液体转运功能的调节作用已经很明确〔1〕，但有关α肾上腺素能受体激动剂对肺损伤后AFC的影响鲜见报道。低氧肺损伤常见于多种严重的心肺疾患，是呼吸科常见危重症之一。低氧肺损伤的程度与氧气的浓度及低氧的持续时间有关〔4〕。本实验提示肺泡上皮细胞结构的完整性是维持肺泡液体主动转运功能的结构基础〔4〕。

本试验结果表明α肾上腺素能受体激动剂苯肾上腺素对肺泡液体清除率的调节呈现剂量依赖性。选择性α1肾上腺素能受体阻滞剂哌唑嗪、β1受体阻滞剂阿替洛尔、β2受体阻滞剂ICI-118551能显著地抑制苯肾上腺素对肺泡液体清除率的改善作用，但α2肾上腺素能受体阻滞剂育亨宾则对苯肾上腺素的改善肺泡液体清除率的作用没有影响。苯肾上腺素对肺泡液体清除率的改善作用是α1、β1和β2肾上腺素能受体共同介导的。10%氧气48 h尚不至于对肺泡上皮细胞造成不可逆的损伤，同时也说明在轻、中度肺损伤时，肺泡上皮细胞肾上腺素能受体并没有遭到破坏〔5〕。肺泡上皮细胞钠的主动转运由钠通道和Na+-K+-ATP酶共同完成〔6,7〕。本实验说明苯肾上腺素通过调节肺泡上皮钠主动转运功能，加速肺水肿液的吸收。氨氯吡咪降低了27%苯肾上腺素对低氧大鼠肺泡液体清除率的作用，哇巴因降低了41%苯肾上腺素对低氧大鼠的作用。氨氯吡咪敏感性钠通道在人和大鼠占40%～50%,而在兔和小鼠大于80%〔8〕，因而在人类非氨氯吡咪敏感性钠通道所起的作用是不容忽略的。秋水仙碱能够破坏细胞内的微管系统，从而抑制Na+-K+-ATP酶在细胞内的转移而发挥作用。β光秋水仙碱是秋水仙碱的异构体，具有秋水仙碱相似的特性，但它不与细胞内的微管蛋白结合，因而不能抑制Na+-K+-ATP酶在细胞内的转移〔9〕。本实验说明苯肾上腺素提高AFC的作用，与其促进Na+-K+-ATP酶在细胞内的转移有关。

α肾上腺素能受体激动剂苯肾上腺素能够提高AFC，减轻肺水肿的作用是肯定的。研制减轻该类药物副作用的新型复合产品或探讨有效作用于肺部、避免全身副作用的最佳药物浓度将为临床治疗肺水肿提供更多的选择方法。

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〔2013-08-17修回〕

(编辑赵慧玲/曹梦园)