小儿麻醉中不同氧浓度对肺交换功能的影响研究

丁学海

【摘要】在许多疾病的救治过程中，为了满足组织中氧的需求，通常采用的方法就是吸入高浓度的氧，但是长时间的吸入高浓度的氧会引起急慢性肺损伤[1]。高浓度肺损伤目前在临床上和实验室己经得到了证实。就目前的研究现状来看，高浓度氧可能是与压迫、过量的氧自由基、炎性细胞的激活、组织异常修复等有密切的关系。

【关键词】小儿麻醉;不同氧浓度;肺交换功能

【中图分类号】R365【文献标志码】A【文章编号】1005-0019（2019）04-252-01

1文献综述

高浓度氧肺损伤的临床表现对于有严重肺部疾病的患者的治疗常常采用的就是吸入高浓度的氧，也称作是氧疗。长时间吸入高浓度氧，患者会出现胸痛及规律性的咳嗽。在麻醉过程中对于肺部没有疾患的病人来说，高浓度氧的吸入可出现肺顺应性降低，严重的可出现肺不张。吸入高浓度氧4-12小时就可能出现症状，主要表现就是偶发性咳嗽，随着吸入时间的延长，会出现胸痛，当咳嗽或者深呼吸的时候加剧，最终可出现呼吸困难。1967年氧rthworry首次报道支气管肺发育不良，研究证实，新生儿尤其是早产儿长期吸入高浓度氧可以诱导出现支气管肺发育不良。

病理变化高浓度氧肺损伤的病理变化主要是肺毛细血管充血、肺泡壁增厚、间质及肺泡内水肿，可见大量的中性粒细胞的浸润、肺泡结构改变。有相关研究表明新生鼠在吸入高浓度氧第3天，肺泡且型上皮细胞数量增多，板层小体结构松散，部分内皮细胞肿胀，基底膜结构不清晰;第7天，肺泡且型上皮细胞肿胀，线粒体中度肿胀，胞质内的板层小体数量减少，毛细血管内皮细胞肿胀明显，偶可见内皮细胞的凋亡;第14天，肺泡且型上皮细胞数量减少，胞质内的线粒体肿胀，板层小体较少，肺泡毛细血管内皮细胞肿胀，线粒体峭减少，有细胞器崩解的迹象。

肺损伤机制及相关因素压迫在全麻过程中，高浓度氧的吸入会使得所有病人的出现肺不张及肺分流增加。其原因就是全麻过程中，呼吸肌张力的消失引起功能余气量（FRC）的减少和对肺基底部的压迫。早在1995年就有研究者观察到仰卧位病人全麻后肺不张绝大多数局限在肺的后背部，该面积与体重指数相关，同时注意到隔肌向头侧移动，在腹内压增高和腹内容物增大时更加明显。

氧自由基高浓度氧吸入使得体内的氧自由基产生过多，超出了机体的抗氧化清除能力，从而导致肺损伤。氧自由基是游离存在的含有不配对电子的原子、离子、分子和原子集团，主要是攻击生物膜中的不饱和脂肪酸，形成脂质过氧化物，例如丙二醛CMDA），检测血清中的MDA是脂质过氧化物的速度和强度的测定依据。

国内研究表明，高浓度氧持续吸入可以使的新生大鼠发生与人类支气管肺发育不良类似的病理表现，肺组织的氧自由基的损伤，可能在疾病的发生、发展过程中起着重要的作用。同时又相关研究发现，在以后发展称为CLD的早产儿中，生后几天支气管提取液中MDAs的水平明显增高。

很容易和氧自由基反应生成毒性更强一来介导细胞的毒性反应，对氧自由基的损伤起着放大的作用。有实验研究表明，新生大鼠在高氧暴露8d，在肺损伤严重的同时，内源性的氧含量也是明显的增加的，同时肺血管阻力降低，肺血流量增加，据此可以推测肺血管阻力降低可能是氧刺激血管内皮细胞产生内源性氧增多所致。国内相关研究结果提示，高浓度氧吸入后可引起新生大鼠肺组织氧含量的增加，并且持久，结合氧自由基的损伤特点，这一结果提示高浓度氧吸入后新生鼠肺组织氧的增加可能介导了高浓度氧对尚未成熟的肺造成进一步损伤。高浓度氧吸入后新生鼠肺组织氧的增加可能介导了高浓度氧对尚未成熟的肺造成进一步的损伤。但是另外一方面，氧这个新型的细胞信使分子具有清除氧自由基和调节血管张力等的保护作用。所以吸入高浓度氧后肺组织增加的氧起损伤作用还是保护作用尚不能下结论。在BPD这种早产儿慢性肺疾病中氧的作用的详盡机制仍然不祥。

表面活性物质主要由脂质和肺表面活性物质蛋白（SP）组成。肺泡表面活性物质中的磷酷并不能明显降低表面张力，只有在SP同时存在的时候，肺表面活性物质才能有效降低表面张力，所以高浓度氧对肺表面活性物质的影响，特别是对SP影响成为研究的热点。国内有相关的研究表明，，经过7d的高浓度氧暴露未成熟鼠肺组织SP-A mRNA和SP-B mRNA增加。目前推测导致SP向上调的机制，一是高浓度氧损伤了肺泡毛细血管导致血浆蛋白漏出而灭活肺表面活性物质，为了维持正常的肺表面活性物质功能，而反馈性刺激肺泡且型细胞导致水平增加;另一种原因可能是SP对肺损伤和炎症反应的保护性反应，如SP-A具有免疫调节功能，它可以调节炎症细胞和细胞因子。因而高浓度氧暴露下，动物SP表达的增加可能是机体一种应激性保护反应，有利于机体的防御功能「ion。临床研究发现，RDS新生）时口SP水平增加，常预示康复并较少发展为慢性肺疾患，SP水平较低，患儿常易患BPD。目前高浓度氧机械通气和外源性肺表面活性物质替代治疗是抢救新生儿RDS最有效的方法，高浓度氧虽可诱导SP增加，但长时间使用可引起肺损伤，由于SP具有增强肺防御功能和调节磷酷代谢的作用，采用基因重组SP和磷酷组成的肺表面活性物质制剂是今后临床治疗RDS的有效途径。

细胞因子与炎症介质研究发现，吸入高浓度氧后，肺组织表达多种炎症介质，这些炎症介质能介导肺部炎症反应，引起肺组织的急慢性损伤。有研究发现，BPD患儿气道分泌物中可以检测到TNF-a，IL-6等炎症因子增加。动物实验也表明，高浓度氧可促进肺中多种炎症细胞因子表达，目前认为TNF-a， IL-6和IL-10等细胞因子参与此过程，但是其确切机制目前不清楚，可能是高浓度氧条件下生成增多，激活了核转录因子一，活化的NF-f}B与某些细胞因子基因的启动子或增强子结合，从而促进相应细胞因子的转录和翻译，进一步促进肺损伤的发生白介素一有动物实验表明，IL-6能明显提高浓度氧环境中小鼠的生存率，具有减轻肺损伤的作用，这个保护作用主要表现为减少肺泡一毛细血管蛋白的渗出，减少内皮和上皮细胞基底膜的损伤，以及减轻肺脂质过氧化反应。如新生大鼠高氧暴露48 h时肺组织IL-6mRNA表达增加，这个表明急性的细胞反应可能是调节高浓度氧肺损伤的重要的环节。

肿瘤坏死因子一通过将新生小鼠置于高浓度氧气中，发现第3天产生a肿瘤坏死因子，并认为TNF-a与损伤的严重程度相关。目前一致认为，高浓度氧可以诱发的生成，但它与高浓度氧肺损伤的关系并不明确。实验还发现使用或使用抗TNF抗体阻断其作用，都能增加生活于高浓度氧环境中的小鼠的存活率。Pryhuber等为阐明高浓度氧肺损伤是否与TNF受体，TNFR-I或相关，使用TNFR-I或TNFR- II转基因小鼠建立高浓度氧肺损伤模型，观察到氧的肺毒性部分上是通过TNFR-I调节的，但是细胞因子和化学因子mRNA的诱导以及高氧损伤的严重度与TNFR-I的表达没有关系。研究认为试图阻断TNF -a受体的功能的治疗措施并不能保护肺脏免受高浓度氧损伤。

白三烯是由_5一脂氧酶催化花生四烯酸产生。白三烯B4具有趋化活性，能诱导炎症细胞聚集，并释放细胞因子;白三烯C4和白三烯D4，具有增强支气管收缩和增加血管通透性的功能。在高浓度氧肺损伤时，白三烯主要由炎症细胞产生。

研究发现，将大鼠分别于出生后1天一4天、9天、14天置于以上氧气中，肺组织中白三烯含量明显高于正常空气对照组，再将大鼠置于正常空气中，其白三烯含量逐渐恢复正常;同时单位体积肺组织中肺泡数量减少，而白三烯拮抗剂能明显减轻高浓度氧引起的肺泡数量减少的程度，这些都表明白三烯可作为一种炎症介质，介导肺部炎症反应，减少未成熟肺组织中肺泡的形成，阻碍肺正常发育。其他的细胞因子研究表明，动物吸入高氧后，其肺部IL-1p、IL，-3、血小板一内皮细胞茹附因子一1 C PECAM-1）等增多，这些细胞因子的过度的表达伴随肺部炎症细胞的浸润，肺组织充血、水肿，肺泡内出血等，提示这些细胞因子可能也参与肺部炎症反应，但尚需进一步的研究来证实。

组织的异常的修复长时间的高浓度的氧的吸入会引起哺乳动物肺部的发育的停滞，并且早期会出现出血、水肿、炎性细胞渗出等炎性变化，后期肺间隔增宽、间质增生。肺组织的有效修复包括细胞的分裂增殖、分化和细胞外基质（ECM）的重构，微循环的同步形成。而高浓度氧能破坏肺组织修复所需要的环境，引起肺组织异常修复。随着高浓度氧吸入时间的延长，这种增生性的改变逐渐严重。最终的结果就是成纤维细胞增生、细胞外基质（ECM）沉积、肺组织纤维化。有研究显示，在正常状况下，小鼠肺部不能见到生长停滞和DNA损伤基因GADD4_5和的表达;吸入高浓度氧后，肺部细支气管上皮细胞却可以见到和GADD153的基因表达和相应蛋白的生成，其中主要在肺泡上皮细胞内表达，而这些细胞均是且型肺泡上皮细胞。所以可以推断，高浓度氧是通过诱导GADD4_5和GADD153的生成，来抑制肺泡上皮细胞的增殖。

2结语

总之，高浓度氧可以通过多种途径引起肺组织的急慢性损伤，参与损伤的因素之间互相影响，互相促进，共同介导肺损伤的发生和发展。对于肺损伤的研究除从某些因素着手外，还应该综合考虑。进一步研究高氧肺损伤的机制，对寻求有效的防护措施和治疗手段，提高病人的存活率和生存质量是很有帮助和指导意义的。

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