盐酸戊乙奎醚不同处理方式对体外循环术后大鼠肺损伤保护作用的对比研究

李慧 王秉林 杨修成 王超 马忠辉

体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）转流过程中应用的血液稀释、非搏动性灌注等独特因素会引发大量炎性因子释放诱发全身性炎症反应综合征，其中大量炎性因子释放并在肺内堆积导致肺泡、肺间质、肺毛细血管功能障碍，从而出现CPB 导致的急性肺损伤（acute lung injury，ALI）[1]。CPB 诱导炎性反应的机制涉及多个方面，包括补体系统激活、中性粒细胞聚集、白细胞趋化、内毒素释放、血小板聚集等各项病理生理改变。

盐酸戊乙奎醚是中国自主研制的新型抗胆碱类药物，能够通过选择性阻断M1、M3、N1、N2 受体，降低毛细血管壁的通透性，减少炎性因子渗出，稳定溶酶体等亚细胞器细胞膜结构，抑制休克因子释放进而表现出细胞保护作用[2～4]。

体外循环过程存在体液、血液稀释、血浆渗透压波动等多重复合的特殊病理变化。选取何种处理方式以发挥盐酸戊乙奎醚在体外循环转流期间最大的药物效能，目前仍未有明确论断。本研究通过制备体外循环下急性肺损伤大鼠模型[5]，应用临床中常见的预处理、后处理、预处理联合后处理的方式对急性肺损伤动物模型进行干预。观察盐酸戊乙奎醚在不同处理方式下，急性肺损伤动物模型通气指标、炎性因子及抗炎因子水平的波动，比较其保护作用的强弱。为临床应用盐酸戊乙奎醚治疗和预防体外循环导致的急性肺损伤提供动物实验数据及药物应用依据。

1 材料与方法

1.1 动物及分组 选择350～500g 成年健康SD 大鼠50 只，由郑州大学实验动物中心提供，许可证：ZZSYXK（豫）2017-00330。采用随机数字表法将其分为5 组（n=10）：空白对照组（Shame 组）、体外循环组（CPB 组）、预处理组（Pre-PHC 组）、后处理组（Post-PHC 组）和联合处理组（Comb-PHC 组）。Shame 组只插管、开胸，不做其他处理；CPB 组建立体外循环后结扎左肺门制造急性肺损伤模型，给药时给予同等量生理盐水；Pre-PHC 组于体外循环转机前20min 给予PHC 2mg/kg；Post-PHC 组于左肺门开放后即给予PHC 2mg/kg；Comb-PHC 组则以PHC 2mg/kg 的总量于体外循环前20min 和左肺门开放后分别给予1mg/kg。

1.2 体外循环模型建立 各组大鼠应用20%乌拉坦6ml/kg 腹腔注射麻醉，仰卧固定于动物手术台，沿颈部正中切开分离左侧颈动脉、右侧颈外静脉套带备用，沿左侧腹股沟纵行切开分离股动、静脉套带备用。采用自制带侧孔的套管针自颈外静脉穿刺送入右心房水平进行静脉引流；由左侧颈动脉穿刺置入24G 留置套管针用于动脉灌注。左侧股动脉穿刺置入连续动脉压力监测，股静脉接入连续静脉压力监测及微量输液泵用于静脉给药。全身肝素化，待激活全血凝固时间（Activated Clotting time of whole blood，ACT）大于480s 后转机进行体外循环，待血流循环稳定后经左侧第4 肋间进胸仔细分离并夹闭左侧肺门。阻断60min 后开放左肺门，开始并行循环及双肺通气30min，待循环、尿量稳定后停止CPB。CPB 停机前经股动脉给予鱼精蛋白中和肝素；拔除CPB 管道回收机血并经外周尾静脉回输，鱼精蛋白中和顺利、循环稳定30min 后结束手术。体外循环转机过程中根据血气结果维持电解质及内环境稳定，根据平均动脉压及中心静脉压调节液体量及血管活性药物剂量。CPB 转流期间维持动脉平均压在60～70mmHg，转机流量维持在35～40ml·kg-1·min-1，肛温维持在32℃～34℃。术中应用舒芬太尼、氯胺酮和维库溴铵微量泵入维持麻醉深度。

1.3 观察指标与检测 各组大鼠分别于CPB 开始前30min（T1）、开放左肺门时（T2）、CPB 结束1h（T3）、CPB 结束4h（T4）抽取股动脉处血样2ml，用于检测血气。记录血气中PaO2、A-aDO2水平，计算氧合指数（oxygenation index，OI）、呼吸指数（respiratory index，RI）。用酶联免疫吸附定量测定法（ELISA）测定血清中肿瘤坏死因子（TNF-α）、白细胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、白细胞介素-10（Interleukin-10，IL-10）含量。并用Taylor 公式校正CPB 稀释血液因素对检测值的影响。校正公式为：校正值=（术前HCT/采样HCT）×实测值。

1.4 统计学方法 应用SPSS 25.0 统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示；多样本均数间比较采用单因素方差分析，组间多重比较采用LSD-t 法，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠不同时间呼吸性指标比较 与Shame组相比，CPB、Pre-PHC、Post-PHC、Comb-PHC 组大鼠在T2～T4时间点OI 水平均下降，RI 水平均上升，差异有统计学意义（P＜0.05）。Pre-PHC、Comb-PHC组大鼠在T2～T4时间点OI 水平均高于CPB 组，RI 水平低于CPB 组，差异有统计学意义（P＜0.05）；Post-PHC 组在T3～T4时间点OI 水平均高于CPB 组，RI 水平低于CPB 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Comb-PHC 组在T3、T4时间点OI 水平均高于Pre-PHC 组，RI 水平均低于Pre-PHC 组；Post-PHC、Comb-PHC 组在T2时间点OI 水平低于Pre-PHC 组，RI 水平高于Pre-PHC 组；与Post-PHC 组相比，Comb-PHC 组在T2～T4时间点OI 水平高于Post-PHC 组，RI 水平低于Post-PHC 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

2.2 各组大鼠不同时间点TNF-α、IL-6、IL-10 水平的比较 与Shame 组相比，CPB、Pre-PHC、Post-PHC、Comb-PHC 组大鼠在T2～T4时间点TNF-α、IL-6、IL-10 均升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。Pre-PHC、Comb-PHC 组大鼠在T2～T4时间点TNF-α、IL-6 均低于CPB 组，IL-10 均高于CPB组；Post-PHC 组在T3～T4时间点TNF-α、IL-6 均低于CPB 组，IL-10 均高于CPB 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Post-PHC、Comb-PHC 组 在T2时 间点TNF-α、IL-6 高于Pre-PHC 组，IL-10 低于Pre-PHC 组；Comb-PHC 组在T3、T4时间点TNF-α、IL-6 均低于Pre-PHC 组，IL-10 均高于Pre-PHC组，差异有统计学意义（P＜0.05）。Comb-PHC 组在T2～T4时 间 点TNF-α、IL-6 均低于Post-PHC组，IL-10 均高于Post-PHC 组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表1 各组大鼠不同时间点OI、RI 的比较（±s，n=10）

表1 各组大鼠不同时间点OI、RI 的比较（±s，n=10）

注：与CPB 组相比，*P＜0.05；与Pre-PHC 组相比，ΔP＜0.05；与Post-PHC 组相比，□P＜0.05

指标 组别 T1 T2 T3 T4 OI Shame 组 467.4±21.7 464.9±24.9 458.9±21.8 475.5±21.2 CPB 组 462.5±22.2 326.5±24.8 281.9±18.6 217.1±22.4 Pre-PHC 组 470.2±23.1 383.3±22.3* 319.3±19.7* 243.2±20.3*Post-PHC 组 464.9±27.3 324.8±26.4Δ 310.7±22.4* 251.8±20.8*Comb-PHC 组 462.4±28.5 366.4±26.9*Δ□ 336.9±21.3*Δ□ 295.3±23.2*Δ□RI Shame 组 0.445±0.052 0.509±0.045 0.531±0.041 0.484±0.039 CPB 组 0.439±0.055 2.159±0.047 2.893±0.038 2.475±0.035 Pre-PHC 组 0.452±0.048 1.711±0.065* 2.403±0.081* 2.248±0.077*Post-PHC 组 0.446±0.043 1.986±0.070Δ 2.352±0.076 *Δ 2.261±0.083*Comb-PHC 组 0.451±0.050 1.812±0.068*Δ□ 2.213±0.075*Δ□ 2.089±0.082*Δ□

表2 各组大鼠不同时间点TNF-α、IL-6、IL-10 的表达情况（±s，pg /ml）

表2 各组大鼠不同时间点TNF-α、IL-6、IL-10 的表达情况（±s，pg /ml）

指标 组别 T1 T2 T3 T4 TNF-α Shame 组 37.53±3.56 54.34±4.77 60.57±6.44 56.75±5.89 CPB 组 38.66±3.87 89.46±6.87 143.34±8.54 106.34±7.66 Pre-PHC 组 37.87±3.29 70.39±5.53* 115.17±7.45* 92.13±6.57*Post-PHC 组 38.19±3.40 88.78±6.57Δ 110.23±7.38* 87.72±7.51*Comb-PHC 组 38.21±3.62 79.13±5.72*Δ□ 100.53±6.89*Δ□ 80.18±6.71*Δ□

续表2

3 讨论

在多个呼吸指标中，氧合指数（OI）及呼吸指数（RI）是最直接、准确反映肺损伤程度的指标。TNF-α是机体炎性反应出现最早的内源性介质，是炎性反应最敏感的指标，同时也是各种促炎因子的始动因素，IL-6 是TNF-α 激活的白细胞介素家族成员，是起到放大与加速的关键中继因子。IL-10 通过抑制抗原细胞抗原提呈与抑制细胞因子释放表现出免疫抑制与抗炎作用，是抑制炎性反应的关键指标，是ALI 病理生理过程中的保护性因 子[6～9]。研究表明盐酸戊乙奎醚能够通过抑制炎性启动因子TNF-α释放、减轻IL-6 介导的瀑布样放大及加速反应，增强IL-10 因子，从而表现出对肺损伤的保护作用[10，11]。

本实验中通过观察各组呼吸指标及炎性指标发现，CPB 转流期间有大量炎性因子产生，CPB 结束自主循环恢复后堆积的炎性因子爆发式释放导致术后1h（T3）TNF-α、IL-6、IL-10 达到峰值，在术后4h（T4）炎性因子即开始缓慢下降。呼吸性指标的抑制随着炎性因子释放随之关联波动。观察PHC 干预组发现，PHC 能够有效减轻CPB 导致的急性肺损伤。对比不同处理方式，PHC 预处理在心肺转流后其保护作用不断下降；PHC 后处理能够有效抑制CPB 转流后肺损伤因子的释放。观察至实验终点，Pre-PHC、Post-PHC 组的差异已没有统计学意义，但联合处理组（Comb-PHC 组）的呼吸指标及炎性因子水平仍明显优于Pre-PHC、Post-PHC 组。

目前实验与临床应用PHC 多集中于预处理或后处理单一的干预方式[12，13]。CPB 心肺转流的过程中会出现血液稀释与体液、血液的再分布这种特殊病理生理状态。预处理的给药方式需考虑CPB转流血液稀释的影响导致效能减低，后处理的方式则在体外循环转流过程中对肺组织缺少保护作用。此时，通过改进给药方式则能够消除单次给药的不足，在CPB 转流全程发挥保护作用。

综上所述，盐酸戊乙奎醚能够抑制CPB 造成的急性肺损伤。通过对比不同的处理方式发现，联合预处理与后处理给药的方式能够发挥该药在CPB导致肺损伤中的最大保护效能。