地氟烷对卵白蛋白致敏豚鼠气道平滑肌张力的影响

周　静， 董有静，丁旭东，赵广翊

(中国医科大学附属盛京医院 麻醉科，辽宁 沈阳 110004)



地氟烷对卵白蛋白致敏豚鼠气道平滑肌张力的影响

周静， 董有静，丁旭东，赵广翊

(中国医科大学附属盛京医院 麻醉科，辽宁 沈阳 110004)

[摘要]目的观察地氟烷对卵白蛋白致敏的豚鼠高反应气道平滑肌张力的影响。 方法56只雄性豚鼠随机分为7组：正常组(N)、致敏组(S)、致敏对照组(SC)和致敏地氟烷组[致敏0.5 MAC(最低肺泡有效浓度)地氟烷组(SD 0.5)、致敏1.0 MAC地氟烷组(SD 1.0)、致敏1.5 MAC地氟烷组(SD 1.5)和致敏2.0 MAC地氟烷组(SD 2.0)]，每组8只。N组与S组用于气道模型评价；SC组、SD 0.5、 SD 1.0、 SD 1.5及SD 2.0组用于气道平滑肌测定。通过应用卵白蛋白制备致敏豚鼠模型。测量肺阻力，根据肺阻力对不同剂量乙酰胆碱的峰反应值，得到肺阻力剂量反应曲线，评价致敏气道模型。记录离体致敏豚鼠气道平滑肌对10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L的卡巴胆碱刺激的峰反应值,评价地氟烷对高反应致敏气道的作用。结果与N组相比，S组能显著升高豚鼠的肺阻力变化曲线；S组的肺阻力峰反应值比N组高40%(当乙酰胆碱剂量为6 μg/kg时)，P<0.05。与SC组相比，SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5、SD 2.0组气道平滑肌张力峰值明显下降；卡巴胆碱剂量为10-5mol/L时，SD 1.5和SD 2.0组峰值分别比SC组降低了12.1% 和14.0%，比SD 0.5组降低了8.9%和11.0%，P均<0.05。结论地氟烷能够降低卵白蛋白致敏的豚鼠的离体气道平滑肌张力。

[关键词]地氟烷；气道平滑肌张力；高反应气道

[引用本文]周静，董有静，丁旭东，等.地氟烷对卵白蛋白致敏豚鼠气道平滑肌张力的影响[J].大连医科大学学报，2016,38(3)：224-227.

气道高反应性是指气管对各种刺激呈高度敏感状态，表现为敏感而过强的气管平滑肌收缩反应，引起气道狭窄，气道阻力增加和肺顺应性下降等，是围手术期常见的病理生理反应[1]。近年来，由于气道炎症、病毒感染、PM 2.5、冷空气、干燥空气等理化刺激，使得具有气道高反应性的患者在全球范围内迅速增长，随之而来的是呼吸道疾病(如支气管炎、哮喘、慢性阻塞性肺疾病等)的高发病率。针对这些患者的麻醉管理应着眼于预防气道收缩和应用具有潜在气管扩张效果的药物。而在众多麻醉药物的选择中，吸入性麻醉药通常被视为一线药物用于气道高反应患者的麻醉维持[2]。

现阶段临床广泛应用的吸入麻醉药有氟烷、异氟烷、七氟烷和地氟烷，其中前三者的气道扩张作用已经被证实，但是对于地氟烷的气道作用仍存在争议。作为近年来新兴的吸入麻醉药,地氟烷的优势在于血气分配系数和血液组织溶解度低，安全性强，麻醉诱导和麻醉深度调节迅速，具有广阔的临床应用前景，特别是对老年和肥胖的患者[3-4]。而明确地氟烷的气道作用效果，弄清其对致敏高反应气道作用的机制，对指导临床麻醉实践具有十分重要的意义。本研究拟用卵白蛋白致敏的豚鼠模型，通过测量不同浓度地氟烷对离体高反应气道平滑肌张力的影响，揭示地氟烷对致敏高反应气道的作用。

1材料和方法

1.1材料

1.1.1实验动物：5周，雄性豚鼠56只，体质量300～350 g，札幌医科大学动物部提供(伦理编号No 08-023)。

1.1.2主要试剂：地氟烷、卵白蛋白、卡巴胆碱等试剂均购于日本sigma公司。

1.1.3分组：56只豚鼠随机分为7组，正常组(N)、致敏组(S)、致敏对照组(SC)和致敏地氟烷组(SD)，包括：致敏0.5 MAC(最低肺泡有效浓度)地氟烷组(SD 0.5)、致敏1.0 MAC地氟烷组(SD 1.0)、致敏1.5 MAC地氟烷组(SD 1.5)和致敏2.0 MAC地氟烷组(SD 2.0)，每组8只。N组与S组用于气道模型评价；SC组、SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5及SD 2.0组用于气道平滑肌测定。

1.2方法

1.2.1致敏气道模型建立:根据McCaig等[5-6]致敏气道模型的经典制备方法，制备致敏豚鼠。向除N组外各组向豚鼠腹腔内注射1 mg 卵白蛋白，10 d后雾化吸入卵白蛋白，每次剂量1 mg，持续10 min，连续3 d，1次/d。N组的豚鼠，采用生理盐水代替卵白蛋白进行腹腔注射和雾化吸入。

1.2.2肺阻力的测定:致敏气道模型建立后次日，向豚鼠腹腔内注射乌拉坦1.5 g/kg。行气管插管，容量控制呼吸，呼吸频率为32 次/min，潮气量为6～8 mL/kg，根据呼吸末PaCO2，维持在40 mmHg 左右，调整潮气量。开放右中心静脉，置管，连续给予罗库溴铵(2 mg/kg·h-1),以消除自主呼吸。经口腔置测压管到食道中下1/3。应用气道，食道测压装置(DP-45，美国)和压力转换器(Plumos-II，日本)，连续测量各组瞬时肺阻力(具体方法参考研究组既往文献[6-7])。

1.2.3致敏气道模型评价：N与S组豚鼠中，肺阻力值达到稳态后，静脉连续给予乙酰胆碱，剂量0～6 μg/kg，间隔时间为5 min，每次剂量增加1 μg/kg。根据肺阻力对不同剂量乙酰胆碱的峰反应值，得到肺阻力的剂量反应曲线，评价致敏气道模型。

1.2.4气道平滑肌张力的测定:致敏豚鼠腹腔内注射乌拉坦1.5 g/kg后，放血法处死，取中段气管环(5 mm),置于生理盐缓冲液(136.9 mmol/L NaCl, 5.4 mmol/L KCl, 1.5 mmol/L CaCl2, 1.0 mmol/L MgCl2, 23.9 mmol/L NaHCO3和5.5 mmol/L 葡萄糖, 37 ℃)。清除结缔和脂肪组织后，将气管环装入有20 mL生理盐缓冲液的恒温浴杯中(37 ℃,并通以95%O2和5%CO2)，一端固定杯底，另一端与张力传感器(ULA-10GR; Unipulse, 日本)相连，调整基线，初始张力为1.5 g。分别向SC、SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5和SD 2.0的5组豚鼠的生理盐缓冲液中通以0、3.2%、6.4%、9.6%和12.8%的地氟烷。20 min后，顺序加入10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L的卡巴胆碱，间隔时间为5 min。记录气道平滑肌张力对卡巴胆碱的峰反应值，具体方法参考研究组既往文献[6-7]。

1.3统计学方法

2结果

2.1致敏气道模型的肺阻力变化

不同剂量乙酰胆碱的肺阻力峰值反应剂量曲线:与N组相比，S组能显著抬高豚鼠的肺阻力变化曲线；当乙酰胆碱剂量为6 μg/kg时，S组的肺阻力峰反应值为(0.44±0.06) cmH2O/mL·s-1比N组(0.31±0.03)cmH2O/mL·s-1高40%,P<0.05。见图1。

图1　正常组和致敏组对不同剂量乙酰胆碱的肺阻力峰值反应剂量曲线Fig 1 The dose-response curves of lung resistance(RL) to acetylcholine in group N and group S*与正常组比较，P<0.05

2.2地氟烷应用后气道平滑肌张力的变化

与SC组相比，SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5、SD 2.0组气道平滑肌张力峰值明显下降；卡巴胆碱剂量为10-5mol/L时，SD 1.5和SD 2.0组峰值(3.78±0.51和3.69±0.35)，分别比SC组(4.29±0.32)降低了12.1% 和14.0%；比SD 0.5组(4.15±0.23)降低了8.9%和11.0%，P均<0.05。SD 1.5与SD 2.0组间无显著差异。见表1。

表1　致敏对照组和致敏地氟烷组的对不同剂量卡巴胆碱的气道平滑肌张力峰值

卡巴胆碱10-8mol/L10-7mol/L10-6mol/L10-5mol/L致敏对照组(SC)0.48±0.182.62±0.323.81±0.304.29±0.32致敏0.5MAC地氟烷组(SD0.5)0.44±0.112.27±0.211)3.66±0.144.15±0.23致敏1.0MAC地氟烷组(SD1.0)0.52±0.122.17±0.211)3.41±0.191)3.83±0.281)致敏1.5MAC地氟烷组(SD1.5)0.44±0.142.01±0.321)3.34±0.461)3.78±0.511)2)致敏2.0MAC地氟烷组(SD2.0)0.48±0.142.12±0.221)3.39±0.341)3.69±0.351)2)

1)与致敏对照组比较，P<0.05 ；2)与致敏0.5 MAC地氟烷组比较，P<0.05

3讨论

吸入麻醉药均有舒张气管平滑肌的作用，能有效降低气道阻力，减轻气道高反应，被推荐用于哮喘病人的全身麻醉中。国内外大量文献报道认为，对于传统方法治疗无效的哮喘持续状态，采用吸入麻醉药往往会取得良好的临床效果。吸入麻醉药对气道高反应性的抑制机制包括：(1)抑制储存钙通道的开放，导致细胞内钙离子(Ca2+)浓度降低而引起气管平滑肌舒张[8]；(2)增加气道平滑肌蛋白磷酸激酶的活性，促进肌球蛋白轻链脱磷酸化，在细胞内Ca2+浓度不变的情况下舒张气管平滑肌，降低气管阻力，提高肺顺应性[9]；(3)抑制Gq/11蛋白由失活型向激活型的转变，从而抑制平滑肌收缩，降低气道阻力[10]；(4)提高致敏气道平滑肌细胞内环磷酸腺苷的水平，促使气道平滑肌的舒张[11]。

地氟烷作为一种新型的吸入麻醉药，其气道作用仍存在争议。既往研究显示，地氟烷能够升高气道阻力[12-14]；相反，另外一些研究报道地氟烷可以降低气道阻力[2，15-16]。在动物研究方面，如Schütz 等[14]研究表明地氟烷浓度在1 MAC以上时，可以加重高反应气道的收缩，增高气道阻力；而Myers等[2]报道地氟烷在1MAC时并不增加高反应气道的阻力。临床研究方面，Nyktari等[13]报道地氟烷麻醉后可以提高患者的气道阻力；而Stevanovic等[17]的meta分析总结了294例患者的资料，表明地氟烷并不增加咳嗽等气道高反应的发生。这些研究结论的不同可能归因于实验中地氟烷使用剂量、作用时间和研究方法学等不同，但这些相互矛盾的结果也提示，地氟烷对气道的作用可能存在双向性，包括舒张和收缩两个方面。本研究结果表明地氟烷可以降低卵白蛋白致敏的高反应气道的离体平滑肌张力，表现为舒张作用；揭示了地氟烷具有舒张致敏气道效应的机制之一。但是本文并没有针对地氟烷降低离体气道平滑肌张力的具体机制进行深入探讨，本组既往的研究显示，吸入麻醉药七氟烷可以通过提高致敏气道平滑肌细胞内环磷酸腺苷的表达，导致气道平滑肌的舒张[7]，同为卤族吸入麻醉药的地氟烷是否有该作用机制有待于进一步研究。

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基金项目:辽宁省自然科学基金项目(2014021023)

作者简介:周 静(1980-)，女，辽宁沈阳人，讲师。E-mail：zhoujing200427565@163.com

doi:论著10.11724/jdmu.2016.03.04

[中图分类号]R971

[文献标志码]A

文章编号：1671-7295(2016)03-0224-04

(收稿日期:2015-12-24;修回日期:2016-05-23)

Effect of desflurane on the airway smooth muscle tension in the ovalbumin-sensitized, hyperresponsiveness airways

ZHOU Jing, DONG You-jing, DING Xu-dong, ZHAO Guang-yi

(DepartmentofAnesthesiology,ShengjingHospital,ChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

[Abstract]Objective To investigate the effects of desflurane on the airway smooth muscle tension in a model of airway hyperresponsiveness, ovalbumin-sensitized guinea pigs. Methods Fifty-six, male guinea pigs were randomly divided into 7 groups: normal group (N), sensitized group (S), sensitized control group (SC) and 4 sensitized desflurane groups (SD 0.5, SD 1.0, SD 1.5 and SD 2.0). The lung resisitance was recorded and the dose-response curves for acetylcholine of lung resistance were used to evaluate the sensitized airway model. The airway smooth muscle tension was measured to evaluate the brochodilator effect of desflurane. Results Compared with N group, the dose-response curves for acetylcholine of lung resistance were elevated significantly in the S group, increased 40% at the acetylcholine dose of 6.0 μg/kg in the S group(P<0.05). Compared with SC group, the muscle tensions in the SD 0.5, SD 1.0,SD 1.5 and SD 2.0 groups decreased with the increasing concentrations of carbacholine. The peak responses of muscle tension to carbacholine (10-5mol/L) in SD 1.5 and SD 2.0 groups were 12.1% and 14.0% lower than that in group SC, 8.9% and 11.0% lower than that in group SD 0.5, P<0.05.Conclusion The use of desflurane could decrease the airway smooth muscle tension of sensitized guinea pigs, which was suggested to be one menchnism of bronchodilator effect of desflurane.

[Key words]desflurane; airway smooth muscle tension; hyperresponsiveness airway