右美托咪定对单肺通气患者血浆IL—1β及肺组织AQP4、AQP5表达水平的影响

郭琼梅++张莉+魏砚砚++周长浩

[摘要] 目的 探讨右美托咪定对单肺通气患者血浆IL-1β和肺组织水通道蛋白（AQP）4、5表达的影响。 方法 选择2013年10月～2015年1月在河北医科大学第一医院择期行肺癌根治術患者40例，且单肺通气（OLV）时间>2 h，采用随机数字表法，随机分为两组（n=20）：对照组（C组）和右美托咪定组（D组）。麻醉诱导前10 min，D组经静脉输注右美托咪定1μg/kg，随后以0.5 μg/（kg·h）的速率输注至手术结束前30 min，C组采用同样的方法静脉输注等容量的生理盐水。于单肺通气前即刻（T1）、单肺通气30 min（T2）、60 min（T3）、恢复双肺通气后30 min（T4）、术后2 h（T5）和术后24 h（T6）取桡动脉血，测定血浆IL-1β浓度，于开胸OLV时、肺叶离体时取肺组织，测定AQP4、5的表达。 结果 两组血浆IL-1β浓度T2～T6时较T1时均升高，D组在T2～T6时均低于C组（P < 0.05）。与开胸OLV时比较，C组肺叶离体时AQP4、5表达降低（P < 0.05），与C组比较，D组肺叶离体时AQP4、5表达升高（P < 0.05）。 结论 给予1μg/kg的右美托咪定负荷量，随后以0.5 μg/（kg·h）的速率持续输注，可以抑制肺组织IL-1β的激活，上调AQP4、AQP5的表达，减轻单肺通气导致的炎症反应，发挥肺保护作用。

[关键词] 右美托咪定；单肺通气；炎症反应；水通道蛋白

[中图分类号] R614 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）02（a）-0058-04

Effects of dexmedetomidine on plasma IL-1β and lung AQP4，5 expression levels in patients undergoing one-lung ventilation

GUO Qiongmei ZHANG Li WEI Yanyan ZHOU Changhao▲

Department of Anesthesiology，the Fist Hospital of Hebei Medical University，Shijiazhuang 050031，China

[Abstract] Objective To observe the effects of dexmedetomidine on serum IL-1βand lung AQP4，AQP5 expression in patients undergoing one-lung ventilation （OLV）. Methods Forty lung cancer patients scheduled for radical resection of lung carcinoma from October 2013 to January 2015 were randomly divided into 2 groups （n=20 each） using a random number table：control group （group C） and dexmedetomidine groups（group D）.In group D，dexmedetomidine 1μg/kg was infused iv in over 10 min before anaesthesia induction，and then was infused at a rate of 0.5 μg/（kg·h） until 30 min before the end of operation；In group C，the equal volume of normal saline was infused.Arterial blood samples were collected at immediately before OLV （T1），30min of OLV （T2），60min of OLV （T3），30 min after lung inflate （T4），2 h after operation （T5） and 24 h after operation （T6） for determination of plasma concentrations of IL-1β.Lung tissues were obtained at the time of starting of OLV and lobectomy of lungs to determination of the expression of AQP4，AQP5. Results The value plasma IL-1β were increased at T2-T6 than that of at T1 in two groups，and decreased in group D than that of group C at T2-T6 （P < 0.05）.Compared with the time of starting of OLV，the expression of AQP4，APQ5 was decreased at the time of lobectomy of lungs in group C.Compared with group C，the expression of AQP4，APQ5 at the time of lobectomy of lungs in group D was increased（P < 0.05）. Conclusion Dexmedetomidine 1 μg/kg infused iv in over 10 min before anaesthesia induction，and then infused at a rate of 0.5 μg/（kg·h） during operation can reduce plasma IL-1β level，up-regulate the expression of AQP4、AQP5，reduce the injury of OLV.

[Key words] Dexmedetomidine；One lung ventilation；Inflammatory response；Aquaporin

單肺通气技术（one-lung ventilation，OLV）目前广泛应用于胸科手术，通过实现患侧肺与健侧肺的分离，为术者手术操作提供更多的空间，有利于胸外科手术的开展。OLV过程中，肺泡萎陷后的复张产生牵张性肺损伤，通气/血流比例失调和肺内分流等诱发炎性介质的产生和释放增多，使毛细血管壁受损导致通透性增加，引起肺水肿和急性肺损伤（acute lung injury，ALI），ALI其病死率仍然稳定在2%～5%[1]，已成为胸外科术后死亡的主要原因。水通道蛋白（aquaporins，AQPs）是一种细胞膜转运蛋白，与水的通透性相关[2-3]。AQPs分布在肺组织的不同细胞，其表达的变化与肺水肿形成相关[4]。右美托咪定是一种高选择性α2受体激动剂，通过抑制交感神经张力间接提高副交感神经张力，激活胆碱能抗炎通路发挥抗炎作用，研究证实，右美托咪定可以通过减轻炎症和氧化应激反应[5]，减轻器官缺血再灌注损伤。本研究拟观察右美托咪定对单肺通气患者血浆IL-1β和肺组织AQP4、5的表达的影响，探讨右美托咪定对单肺通气患者肺保护作用的机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究已获河北医科大学第一医院医学伦理委员会批准，并与患者及其家属签署知情同意书。选择2013年10月～2015年1月在河北医科大学第一医院择期行肺癌根治术且术中OLV超过2 h的患者40例，ASA分级Ⅰ或Ⅱ级，男23例，女17例，排除术前使用糖皮质激素、免疫抑制剂治疗、近期有呼吸道感染、慢性肺疾病史、免疫系统疾病史、内分泌疾病史、窦性心动过缓、房室传导阻滞和严重的肝肾功能异常者。采用随机数字表法，将受试患者分为两组（n=20）：对照组（C组）和右美托咪定组（D组）。

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法 术前常规禁食8h，禁饮4h，入室监测无创血压（NIBP）、心电图（ECG）、脉搏氧饱和度（SPO2）、呼气末二氧化碳分压（PET-CO2）及脑电双频指数（BIS），建立外周静脉通路。所有患者均不使用术前药。麻醉诱导前，D组给予盐酸右美托咪定（江苏恩华股份有限公司，13040236）1 μg/kg，随后以0.5 μg/（kg·h）的速率输注至手术结束前30 min，C组以同样的方法输注等容量的生理盐水。麻醉诱导：静脉注射咪达唑仑0.05～0.1 mg/kg、舒芬太尼0.5～1 μg/kg、丙泊酚1～2 mg/kg和罗库溴铵0.9 mg/kg，2 min后经口置入双腔支气管导管（35～39F），仰卧位和侧卧位后分别用听诊法和纤维支气管镜检查来确定支气管导管位置正确后，连接麻醉机行机械通气，双肺通气时潮气量8～10 mL/kg，呼吸频率12～16次/min，吸：呼比1：2，OLV时潮气量6～8 mL/kg，呼吸频率15～18次/min，FiO2 100%，维持PETCO2在35～45mmHg。固定双腔支气管导管后行桡动脉穿刺、颈内静脉穿刺并置管，监测动脉压及中心静脉压。麻醉维持：微量泵静脉输注瑞芬太尼0.1～0.5 μg/（kg·min），丙泊酚6～8 mg/（kg·min），术中根据手术刺激强弱调整剂量，间断静脉注射顺阿曲库铵0.03 mg/kg。术中维持平均动脉压波动幅度不超过基础值的20%，BIS值在40～60之间，SPO2>90%，气道压<40 mmHg。术中平均动脉压低于基础值的20%时，给予去氧肾上腺素0.05～0.1 mg间断静脉注射，心率低于50次/分时，给予阿托品0.5 mg静脉注射。若术中SPO2持续低于90%时间超过1 min，则该患者退出本研究。术中输液5 mL/（kg·min），采用乳酸钠林格和聚明胶肽按2∶1进行补充，术毕送患者入麻醉复苏室，待患者清醒后拔除气管导管送返病房。

1.2.2 标本采集 于单肺通气前即刻（T1）、单肺通气30 min（T2）、60 min（T3）、恢复双肺通气后30 min（T4）、术后2 h（T5）和术后24 h（T6）取桡动脉血，静置30min，以3000 r/min离心10 min，取上清液，-80oC保存待测。采用酶联免疫吸附（ELISA）法测定血浆IL-1β浓度，试剂盒购自南京建成生物工程研究所，检测方法按说明书操作。取石蜡包埋的肺组织，常规切片脱蜡，免疫组化染色测定的AQP4及AQP5的表达，胞浆和胞核内出现棕黄色颗粒为AQP4及AQP5表达阳性。400倍光镜下，每张切片随机选择5个视野，每个视野随机选择100个细胞，共500个细胞，计数阳性细胞，计算阳性细胞百分率（R）：R<1%为0分，1%≤R≤10%为1分，10%

1.3 统计学方法

应用SPSS13.0统计学软件进行分析，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，组内比较采用重复测量设计资料的方差分析，计数资料比较采用χ2检验，P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者一般情况比较

两组患者年龄、性别构成比、体重、手术时间、OLV时间术中总输液量的比较差异无统计学意义（P > 0.05），两组患者丙泊酚用量D组低于C组（P < 0.05）。见表1。

2.2 两组患者血浆IL-1β浓度的变化比较

两组血浆IL-1β浓度T2～T6时较T1时均升高，D组在T2～T6时均低于C组（P < 0.05）。见表2。

2.3 兩组患者AQP4、5的蛋白表达及其变化比较

与OLV时比较，C组肺叶离体时AQP4、5表达降低（P < 0.05），与C组比较，D组肺叶离体时AQP4、5表达升高（P < 0.05）。见表3。

3 讨论

OLV是非生理的通气方式，易诱发术后ALI，甚至ARDS，一项调查显示，全肺切除术后ALI/ARDS的发生率高达12%，其原因与OLV过程中潮气量较大和气道压偏高有关[6]，因此OLV更容易导致急性肺损伤，其机制比较复杂，尚未完全明确，主要与机械牵张反应和缺氧性有关[7]。缺氧可直接导致氧自由基的产生及破坏血管壁的结构；间接导致TNF-α、IL-1β等炎性介质的大量产生和释放。此外，氧自由基还可以通过抑制蛋白质功能等引起肺损伤[8]。

IL-1β诱导内皮细胞表达细胞间黏附因子（ICAM-1），这是中性粒细胞的强趋化剂，在白细胞的黏附和活化中发挥重要作用[9]。IL-1β还可以促进炎症局部的单核细胞和多核白细胞（PMN）趋化浸润，导致PMN脱颗粒作用释放炎症介质和溶酶体酶造成细胞的坏死水肿等损害[10-11]。研究证实，通过抑制NF-κB活化，IL-lβmRNA的表达降低后，小鼠肺组织的损伤明显减轻[12]。

AQPs是一组与水通透性有关的细胞膜转运蛋白。在肺部已证实有AQP1、3、4、5、8、9六种AQP的分布。Ⅰ型肺泡上皮细胞是气体交换的部位，对水的通透能力也起主要作用，AQP5存在于Ⅰ型肺泡上皮细胞顶质膜，主要功能为清除肺泡腔内的水分[13]，还可以对肺泡上皮起屏障作用[14]，也是反映肺水肿肺内微环境异常的重要指标[15]。在肺组织中，黏液下腺 AQP5 的减少导致气道液体水分含量的减少和黏蛋白浓度的增加[16]，所以气道黏液粘稠不易咳出，利于气道病原体的繁殖，炎症加重，使患者的肺功能进一步恶化[17-19]。Verkman等发现小鼠的肺毛细血管内皮AQP1或AQP5缺乏时，水的通透性会降低10倍。AQP1、AQP4均缺失的小鼠，水通透性下降14～16倍[20]。以上均说明AQP4、AQP5介导水分子跨膜转运，其表达下降会降低肺清除水的能力，从而加重肺泡和间质水肿。本研究的结果显示，肺叶离体时C组患者肺组织AQP4、AQP5的表达较开胸OLV时明显降低，表明AQP4、AQP5表达的降低可能参与了OLV所致的肺损伤。

右美托咪定是一种高选择性α2受体激动剂，通过抑制交感神经张力间接提高副交感神经张力，激活胆碱能抗炎通路发挥抗炎作用。有研究[21]发现，右美托咪定可以抑制中性粒细胞的浸润，降低炎性细胞因子IL-6、TNF-α的表达和增加抗炎细胞因子的表达，实现对脑、心、肺、肾等器官的保护作用，还可以减轻单肺通气患者的围术期炎症反应，保护肺功能[22]。本研究结果显示，与C组比较，D组患者OLV后各时间点IL-lβ含量明显低于对照组，提示右美托咪定通过减轻中性粒细胞浸润和抑制炎性细胞因子表达的作用减轻了OLV导致的围术期炎症反应。肺叶离体时肺组织AQP4、AQP5的表达在右美托咪定组较对照组明显升高，表明右美托咪定抑制AQP4、AQP5表达的下降，有利于保护肺功能。陈龙等研究发现，丙泊酚可以降低血清中TNF-α、IL-1β及IL-10的浓度，减轻大鼠内毒素造成的肺组织损伤[23]。本研究结果显示，OLV后，两组患者血浆IL-lβ的表达均明显增加，提示OVL激发了机体的炎症反应。本研究中，D组丙泊酚用量低于C组，而D组患者各时间点IL-lβ含量低于对照组，因此丙泊酚是否在此过程中发挥保护作用及与右美托咪定保护作用之间的关系尚需进一步研究。

综上所述，给予1 μg/kg的右美托咪定负荷量，随后以0.5 μg/（kg·h）的速率持续输注，可以抑制肺组织IL-1β的激活，上调AQP4、AQP5的表达，减轻单肺通气导致的炎症反应，发挥肺保护作用。

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（收稿日期：2016-10-27 本文编辑：杜雪）

（本栏目主编：王庚）