甘草喷雾剂防治大鼠全麻气管插管呼吸道并发症作用机制研究*

张 杰，张国欣，薛建军,梁 曦,周 骁,谢卫华,李文娟,王东红,吕理浇,杨丽霞,张凌云

甘肃省中医院麻醉科(兰州 730050)

气管插管术是麻醉及重症医学中应用最广泛、最有效的气道管理手段之一,对围术期及危重患者生命保障起到重要的作用。气管插管是一种侵入性操作，可引起多种并发症，可发生于插管时、插管后、拔管时和拔管后，插管与拔管时的应激反应和拔管后咽喉疼痛、声嘶、咳嗽等是最常见的并发症[1]。随着医疗水平的迅速发展，在提倡“舒适化医疗”的今天，寻找用于防治气管插管相关呼吸道并发症更为安全、有效、快捷的方法变得更为迫切。甘草主要成分为甘草甜素和甘草次酸，研究表明甘草甜素有助于提高人的免疫力，而甘草次酸及其衍生物又具有抗炎、抗变态反应等糖皮质激素样作用，及镇咳祛痰作用[2-3]。本研究旨在通过大鼠实验观察甘草喷雾剂能否减轻大鼠气管插管与拔管时应激反应，在全身麻醉诱导前不同时间点给药，作用效果有无差异性，探索最佳给药时间，为该药后期用于临床防治气管插管呼吸道并发症提供充分的实验理论依据。

材料和方法

1 药 品 动物用异氟醚(深圳市瑞沃德生命科技有限公司生产，100 ml/ 瓶，批号：R510-22)；甘草喷雾剂(甘肃省中医药研究院提供)。

2 仪器与试剂 采用DH-140 型小动物呼吸机(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；ML795 型多通道生理记录仪(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；BI-2000 型医学图像分析系统(成都泰盟科技有限公司)；Goodlook-1000 型全自动薄层成像系统(大连依利特分析仪器有限公司)；LC-2900 型高效液相色谱仪(上海天普分析仪器有限公司)；Elisa 试剂盒(上海拜力生物有限公司)；三诺血糖仪(三诺生物传感股份有限公司)。

3 实验动物 SPF级Wistar大鼠90只，雌雄各半，体重200～300 g(鼠龄7～8周)由甘肃中医学院SpF实验中心提供。

4 实验方法

4.1 甘草喷雾剂的制备：甘肃省中医药研究院中药研究所制备。

4.2 面罩及气管导管制作：使用20 ml塑料注射器，弃去活塞及针头，于12 ml刻度处向注射端修剪成45°光滑斜面，头端部分即为简易面罩。斜口面罩包容大鼠口鼻腔，与大鼠上颌长、下颌短的特点相适应。自制气管导管选用16G静脉套管，内径1.7 mm[4]。

4.3 动物分组按体质量随机分为三组。具体方法如下：第一组(n=10) 模型对照组C组；第二组A组诱导前30 min给药组，分四个亚组，具体如下：A1组(n=10)为甘草喷雾剂低剂量组：自制浓度分别为0.1 g/ml。按体重计，诱导前30 min喷入甘草喷雾剂0.5 ml/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。A2组(n=10)为甘草喷雾剂中剂量组：自制浓度分别为0.2 g/ml。按体重计，诱导前30 min喷入甘草喷雾剂0.5 ml/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。A3组(n=10)为甘草喷雾剂高剂量组：自制浓度分别为0.4 g/ml。按体重计，诱导前30 min喷入甘草喷雾剂0.5 ml/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。A4组(n=10)为利多卡因喷雾剂组：诱导前取1%盐酸利多卡因注射液，药物浓度为0.01 g/ml。按体重计，诱导前30 min喷入利多卡因0.01 g/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织;第三组B组诱导前10 min给药组，分四个亚组，具体如下：B1组(n=10)为甘草喷雾剂低剂量组：自制浓度分别为0.1 g/ml。按体重计，诱导前10 min喷入甘草喷雾剂0.5 ml/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。B2组(n=10)为甘草喷雾剂中剂量组：自制浓度分别为0.2 g/ml。按体重计，诱导前10 min喷入甘草喷雾剂0.5 ml/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。B3组(n=10)为甘草喷雾剂高剂量组：自制浓度分别为0.4 g/ml。按体重计，诱导前10 min喷入甘草喷雾剂0.5 ml/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。B4组(n=10)为利多卡因喷雾剂组：诱导前取1%盐酸利多卡因注射液，药物浓度为0.01 g/ml。按体重计，诱导前10 min喷入利多卡因0.01 g/100g，浸润悬雍垂及软腭周围组织。

4.4 动物模型制作:①麻醉前处理：实验前适应饲养1周，术前12 h禁食水；②麻醉诱导：大鼠吸入5%～6%异氟醚维持麻醉，30 s后，可见大鼠意识消失，全身肌肉松弛；③气管插管：将麻醉后的大鼠仰卧固定于手术板上，把固定的大鼠同手术台一起倾斜约45°(大鼠头朝上)，用手术钳小心将大鼠舌头拉出口腔，这时用一手电筒或者头灯紧贴在大鼠下颌部(用力不要过大，以免影响大鼠呼吸)。手电筒或者头灯的光线可透过大鼠下颌部皮肤和肌肉照亮大鼠喉部，能清楚地看到大鼠的声门随着呼吸如鱼嘴般开启与闭合，这时趁声门打开瞬间迅速将气管插管插入气道，然后调节好呼吸机的呼吸频率和潮气量，即呼吸机参数：频率80次/min，潮气量3～4 ml，吸呼比为1∶1.5，以维持大鼠较好的呼吸状态；④ 麻醉维持：持续吸入1.3%异氟醚维持麻醉；⑤麻醉苏醒：60 min后，脱机停止异氟醚的吸入，待大鼠完全清醒后拔除气管插管,将其放回笼子，观察至能自主饮食。

4.5 血糖、皮质醇测定:分别于插管前(t0)、插管 后(t1)、插管后30 min(t2)、拔管后(t3)、拔管后30min(t4)尾静脉采血检测血糖、放免法测皮质醇水平。

4.6 病理组织学检查:光镜下观察大鼠呼吸道黏膜病理组织形态学变化将大鼠处死后，取咽喉部黏膜及其下组织，立即投入10%福尔马林液固定。取材后经常规脱水，石蜡包埋、切片、HE 染色后，在光学显微镜下作10×10 倍观察。

4.7 血清TNF-α，IL-1及IL-10含量的测定：切断实验大鼠股动脉采血，用干净试管收集血液，室温凝固2 h，离心10 min(1500 r/min)，收集血清封装，-20℃冷冻保存。按试剂盒说明书检测TNF-α、IL-1 及IL-10 含量。

结 果

1 血糖和皮质醇水平 t0时刻，各组血糖、皮质醇水平差异均无统计学意义(P>0.05)；在 t1～t4时刻，第二组、第三组中甘草喷雾高、中剂量组与生理盐水组比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；在 t1、t2时刻，A2组与B2组、A3组与B3组比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；在t3、t4时刻，A2组与B2组、A3组与B3组比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1、2。

2 各组大鼠气管插管后呼吸道黏膜组织病理学变化 第一组(生理盐水组)呼吸道黏膜层主要表现为渗出性改变，上皮内可见大量炎细胞浸润，固有膜内见大量炎细胞浸润，呼吸道黏膜组织各层结构不清；第二组中利多卡因组黏膜上皮内炎性渗出不明显，上皮内可见散在炎细胞浸润；甘草各剂量组黏膜上皮内炎性渗出均较生理盐水组减轻，固有膜内炎细胞浸润均较生理盐水组减轻，呼吸道黏膜组织各层结构清晰，A组与B组甘草各对应剂量组差别不大。

3 各组大鼠血清TNF-α、IL-1及IL-10含量 A、B组中甘草喷雾高、中剂量组与生理盐水组比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；A2组、A3与A1组比较、B2组、B3与B1组比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；A2组与B2组、A3组与B3组比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；A1组与B1组比较，差异无统计学意义(P>0.05)；A2组、A3组与A4组比较、B2组、B3组与B4组比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；A2组与A3组、B2组与B3组比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表1 各组大鼠不同时刻血糖比较

注：第二组：诱导前30min给药，第三组：诱导前10min给药；与生理盐水组比较，△P<0.05;组内与甘草喷雾低剂量组比较，

*P<0.05； 与第三组相应比较，▲P<0.05

表2 各组大鼠不同时刻皮质醇水平比较

注：第二组：诱导前30 min给药，第三组：诱导前10 min给药；与生理盐水组比较，△P<0.05，组内与甘草喷雾低剂量组比较，*P<0.05； 与第三组相应比较，▲P<0.05

表3 各组大鼠血清TNF-α、IL-1及IL-10 含量

注：第二组：诱导前30 min给药，第三组：诱导前10 min给药；与生理盐水组比较，△P<0.05；组内与甘草喷雾低剂量组比较，*P<0.05； 与第三组相应比较，▲P<0.05

讨 论

气管插管与拔管均可引起机体产生剧烈的应激反应，血糖和血浆皮质醇水平是反映机体应激反应较为敏感的指标[5]。在本研究中,C组在气管插管和拔管时血糖和皮质醇水平显著升高，中、高剂量的甘草喷雾剂对血糖和皮质醇升高有抑制作用，且A组较B组效果更明显，即与麻醉诱导前10 min给药相比，麻醉诱导前30 min给药效果更加显著。研究结果提示甘草喷雾剂对血糖和皮质醇水平升高有明显抑制作用，可以减轻大鼠气管插管与拔管时应激反应。

在炎症反应中细胞因子起重要的作用，肿瘤坏死因子-a (TNF-α)参与机体的炎症反应，是机体重要的炎性介质。白介素-1(IL-1) 介导多种炎症反应，为体内作用最强的炎症介质之一。白介素-10(IL-10)是近年来发现的具有抗炎性因子，其生物学功能主要是拮抗炎性介质。故本实验选用TNF-α、IL-1、IL-10等作为反映炎症的主要指标。前期研究发现甘草喷雾剂能够减轻呼吸道黏膜炎性细胞浸润，减少炎性渗出，减轻炎症反应。本实验研究结果发现：甘草喷雾剂对血清TNF-α 及IL-1 表达有明显降低作用，对血清IL-10 含量有明显升高作用，通过调控机体中细胞因子含量，调控促炎介质的水平，从而控制致病因素环节，使炎症得到有效控制，减轻气管插管时的应激反应。从本实验结果可以发现：不同剂量的甘草喷雾剂，实验结果有一定差异性，麻醉诱导前不同时间点给药，实验结果具有显著差异性。麻醉诱导前30 min给药效果优于诱导前10 min给药。

目前用于防治气管插管应激反应的方法主要有应用麻醉性镇痛药，神经安定镇痛合剂，咽喉及气管内黏膜表面麻醉，插管器材的改进以及根据电刺激-末梢灌注指数的变化情况来调整诱导用药和针刺的应用等。通过气管导管上涂抹利多卡因或丁卡因、倍他米松或氢化可的松[6-7]、全身应用类固醇激素[8-10]等方法减轻全麻呼吸道并发症；中医中药制剂的辅助作用也得到认可[11-13]，但其根本问题仍未解决。本实验是从一个临床实际问题出发，首次将中药甘草经提取制备成喷雾新剂型，用于气管插管呼吸道并发症的防治，目前研究处于动物试验阶段，应用于临床防治气管插管呼吸道并发症还需进一步研究。