应用7种解痉挛药物预防去甲肾上腺素诱发的血管痉挛的疗效比较

赵虎，马启明，陈绍峰，吴东方

1.昌吉州中医医院药剂科，新疆 昌吉 831100；2.福建医科大学，福州 350122；3.温州医科大学，温州 325035

血管组织移植已成为重建手术的常规方法，其包括断肢再植和皮瓣移植，甚至肿瘤切除后皮瓣修复等择期手术。随着显微外科技术的进步，血管吻合有着高通畅率。但是，与血管痉挛和血栓相关的皮瓣坏死在很大程度上超出了技术控制范围，其发生率仍占所有显微外科手术中的5%～10%[1]。为了解决这一棘手问题，研究者们创造了多种方法，如血管冷冻术、术中局部应用血管扩张剂、血管外膜剥离术、血管吻合处扩张术及血管静水扩张术[2]等。诸如此类的新方法旨在改善移植物的血运以保持基础的营养供应，目的是为了提高重建手术的成功率。

但是，大多数操作都是在术中或术后已经出现血管痉挛的基础上进行逆转或缓解，这将导致治疗的不确定性。最近临床调查显示，大约91%的显微外科医师选择局部应用血管扩张剂来缓解重建手术中的血管痉挛[2]。在一项涉及165例重建患者的随机对照研究[3]发现，实验组在术中使用血管扩张剂后依然有高达15.3%的皮瓣坏死，说明在术中用药缓解血管痉挛存在局限性，提示我们是否可以在术前就进行预防用药，从而提高移植后皮瓣的功能。

因此，我们提出猜想，即在术前使用解痉剂可以前瞻性的预防血管痉挛。本文首先建立血管痉挛模型后，在术前使用多种市售解痉剂，并利用激光散斑对比成像系统（Laser Speckle Contrast Imaging/LSCI）评估用药后各组血管的灌注变化过程，筛选出能够在术前预防血管痉挛发生的药剂。

1 材料与方法

1.1 实验动物

雄性SD大鼠64只，体重280～320 g，购于福建医科大学实验动物中心,许可证号：SCXK(闽)2016-0002。

1.2 实验药品和仪器

本次实验所用的所有药品信息详见下表1，试验仪器为激光散斑衬比成像仪（Laser Speckle Contrast Imaging，LSCI），该仪器的探头具有780 nm光源，9 ms的暴露时间和帧频30 fps，可以用于实时监测血管内径和灌注强度。

1.3 手术处理

所有大鼠麻醉脱毛后，沿右大腿前内侧剪开一长约5 cm的切口，以充分暴露股、动静脉，然后放置在仪器探头正下方，监测血管内径和血流灌注强度，大鼠股静脉段分3个区域间隔1mm测量血流灌注强度和血管内径，取均值进行最后统计（图1）。股动脉也同样采用该法测量。

图1 利用LSCI对大鼠股静脉段3个区域的血管灌注强度和内径进行测量Fig.1 LSCIwas used to measure the perfusion intensity and inner diameter of three regions of femoral vein in rats

1.4 给药分组及数据采集

64只大鼠分成8个实验组，其中7个给药组和1个生理盐水对照组。上述手术处理后在探头下静置30 min后测量基础股、动静脉静息血流参数，即使用解痉药之前30 min（t-30）。然后将7组实验药物分别滴0.1 ml在股动、静脉上，表1中列出了各给药组的浓度，生理盐水为对照组。30 min后用无菌棉球擦去实验药物，测量给药后股动静脉血流参数，即使用解痉剂30min后（t0）。随后将0.1 ml（1：1000）去甲肾上腺素（NE）滴到股动、静脉血管上，采集使用NE后1 min（t1）、2 min（t2）、3 min（t3）、4 min（t4）及5 min（t5）的股动静脉血流参数。

表1 实验所用药物的详细信息Tab.1 Detailsof drugsused in theexperiment

1.5 数据处理

在使用各组药物后，用LSCI每分钟自动记录血管灌注图像，共持续35 min，以用于内径和灌注强度分析。为了减少实验误差，在目标血管上分别选择3个区域进行测量，随后其均值用于最后的统计（图1）。由于灌注强度仅反映目标区域的平均灌注，而不能指示总的灌注量，因此使用以下方法计算通过股动脉或静脉横截面的血流灌注，其作为最后的流量参数，公式为：血流灌注=灌注强度(PU)×内径(mm)。此外，参考Hýža人等[4]的研究，引出血管痉挛灌注临界值概念，即Pdespasm，其表示当血流灌注高于Pdespasm时，认为该段血管并未发生痉挛；反之，血流灌注低于Pdespasm时，表示该段血管处于痉挛状态。Pdespasm的计算公式为：Pdespasm=Pspasm+，其中Pspasm是对照组血管痉挛后的灌注最低值。见图2，当血流灌注低于Pdespasm，即该段血管发生痉挛。Pbaseline表示血管基础灌注值，Pspasm表示在未使用任何解痉挛药物时，由去甲肾上腺素诱导的血流灌注最低值，即痉挛值。

图2 对照组股动脉血流灌注趋势图Pbaseline表示血管基础灌注值，Pspasm表示在未使用任何解痉挛药物时，由去甲肾上腺素诱导的血流灌注最低值，即痉挛值。Fig.2 Trend of blood perfusion of the femoral artery in control groupPbaselinerepresents the basic perfusion value,and Pspasmrepresents the lowest perfusion value induced by norepinephrinewhen no antispasmodic drugsareused.

1.6 统计分析

为了减少数据负荷，我们仅选择7个时间点的数据用于统计学比较，即使用解痉药之前（t-30）、使用解痉剂30 min后（t0）、使用NE后1 min（t1）、2 min（t2）、3 min（t3）、4 min（t4）及5 min（t5）。采 用SPSS19.0软件对血流灌注进行描述性统计分析，结果以Mean±SD显示。使用SNK检验分析血流灌注与痉挛临界值组间差异，使用配对t检验分析各组解痉剂应用前后血流灌注的差异。P值小于0.05被认为具有统计学意义。使用Graph prism 5.0绘制血流灌注折线图，X轴为时间，Y轴为血流灌注估计值。

2 结果

从表2和表3中可以看出，解痉挛药物使用前，各组的股动静脉基础灌注水平无统计学意义，表明各组起始灌注的一致性（P＞0.05）。对照组（生理盐水组）局部滴加去甲肾上腺素5 min后，动脉灌注降低约91%，静脉灌注降低约78%。经公式计算，动脉Pdespasm=86±5（PU.mm），静脉Pdespasm=281±19（PU.mm）。各组7个时间点的股动静脉血流灌注量列于表2和3。硝普钠、酚妥拉明和生理盐水组具有代表性的动静脉激光散斑图见于图3。

表2 各组股动脉的血流灌注的具体数据(,PU.mm)Tab.2 Data regarding blood perfusion of femoral artery in the groups(Mena±SD,PU.mm)

表2 各组股动脉的血流灌注的具体数据(,PU.mm)Tab.2 Data regarding blood perfusion of femoral artery in the groups(Mena±SD,PU.mm)

表3 各组股静脉的血流灌注的具体数据(,PU.mm)Tab.3 Data regarding blood perfusion of femoral vein in the groups(Mena±SD,PU.mm)

表3 各组股静脉的血流灌注的具体数据(,PU.mm)Tab.3 Data regarding blood perfusion of femoral vein in the groups(Mena±SD,PU.mm)

图3 预防痉挛最佳药物的代表性图片Fig.3 Representative imagesof thebest drugsfor prevention of vasospasm

2.1 动脉血流参数结果

在t-30时，各组的动脉基础血流灌注差异无统计学意义（P＞0.05），但是在使用解痉药后，各组表现出不同的灌注水平，差异具有统计学意义（P＜0.05）。在7组中，硝普钠、罂粟碱、硫酸镁、前列腺素E1和利多卡组因在应用前后，动脉血流灌注差异有统计学意义（P＜0.05）（表4）；其中2%利多卡因和罂粟碱在预处理后表现出最高血流灌注值，而酚妥拉明、维拉帕米和生理盐水在其应用前后，其血流灌注差异无统计学意义（P＞0.05）。在去甲肾上腺素应用5 min后，所有实验组别与Pdespasm比较，预防血管痉挛效力可分为3种情况（图4）：（1）具有预防动脉血管痉挛的药剂：硝普钠、酚妥拉明和罂粟碱，其预防效力分别是，硝普钠＞酚妥拉明＞罂粟碱，此3类药剂组别均未发生痉挛；与此同时，其血流灌注与Pdespasm相比，依旧维持在较高的水平（P＜0.05）；（2）不能预防动脉血管痉挛但可以降低血管痉挛程度的药物是硫酸镁和维拉帕米，此两种药在应用去甲肾上腺素5min后，其血流灌注水平与Pdespasm相比无显著统计学差异，均显示其处于血管痉挛状态，但其灌注水平高于Pspasm；（3）不能预防血管痉挛和降低血管痉挛程度的是前列腺素E1和生理盐水，此两组用去甲肾上腺素5min后，其血流灌注水平显著低于Pdespasm，说明其处于血管痉挛状态。8组实验组的动脉血流灌注趋势见图5。

图4 使用去甲肾上腺素5 min后的各组动脉灌注与Pdespasm比较柱状图与动脉Pdespasm比较有统计学意义的已显示，未注明者则表示无统计学意义Fig.4 Comparison of arterial perfusion and Pdespasmin each group after 5 minutesof norepinephrineadministrationCompared with Pdespasm,those with statistical significance have been shown,while those without indication have no statistical significance

图5 动脉灌注趋势图Fig.5 Arterial perfusion trend

2.2 静脉血流参数结果

在t-30时，各组基础静脉血流灌注差异无统计学意义（P＞0.05）。t0时，在使用痉挛药后的各组静脉血流灌注水平差异无统计学意义（P＞0.05）。在7组给药组应用前后，其静脉血流灌注变化较小（表4），仅有硝普钠组在药物应用前后，静脉血流灌注差异有统计学意义（P＜0.05），而酚妥拉明、罂粟碱、硫酸镁、维拉帕米、前列腺素E1、利多卡因和生理盐水在其应用前后，其静脉血流灌注差异无统计学意义（P＞0.05）。在去甲肾上腺素应用5 min后，所有实验组别与Pdespasm比较，就其预防血管痉挛效力可分为3种情况（图6）：（1）具有预防静脉血管痉挛的药剂为硝普钠和酚妥拉明，且前者灌注显著大于后者，与Pdespasm相比，此两类药剂在观察时间内灌注水平较高，差异具有统计学意义（P＜0.05）；（2）不能预防静脉血管痉挛但能降低静脉痉挛程度的药物是硫酸镁维拉帕米，此两者种药剂在应用去甲肾上腺素5 min后，其血流灌注水平与Pdespasm相比无显著统计学差异（P＞0.05），均显示其处于血管痉挛状态，但其灌注水平高于Pspasm（P＜0.05）。（3）不能预防血管痉挛和降低血管痉挛程度的是前列腺素E1和生理盐水，此二组用去甲肾上腺素5min后，其血流灌注水平显著低于Pdespasm（P＜0.05），说明其处于血管痉挛状态。8组实验组的血流灌注趋势见（图7）。

图6 使用去甲肾上腺素5 min后的各组静脉灌注与Pdespasm比较柱状图与静脉Pdespasm比较有统计学意义的已显示，未注明者则表示无统计学意义Fig.6 The comparison of intravenous perfusion and Pdespasmin each group after 5 minutes of norepinephrine administrationCompared with venous Pdespasm,those with statistical significance have been shown,while those without indication haveno statistical significance

图7 静脉灌注趋势图Fig.7 Venous perfusion trend

表4 股动静脉血流灌注预处理前后灌注差异Tab.4 Perfusion difference of femoral artery and vein beforeand after pretreatment

3 讨论

目前，血管扩张剂分为五类，包括磷酸二酯酶抑制剂、局麻药、钙通道阻滞剂、直接扩张剂和α受体拮抗剂。此类解痉药剂多在术中及术后使用。尽管已经有报道使用五类中的某些药剂进行解痉实验研究，但其方法存在一些局限性。Gater[5]等使用自制的微尺分析了几种血管扩张剂对去甲肾上腺素诱导的大鼠尾动脉血管痉挛的影响。大鼠尾动脉模型的缺点是将尾动脉暴露出来后，渗血特别严重，不仅容易将动脉掩盖掉，导致无法精确测量管径的变化，而且血液本身也是导致血管痉挛的因素之一。此外，由于人为错误和精度限制，自制千分尺不能准确的测量血管外径。Hyza[6]等首先创建了一个小方形或圆形皮瓣，并使用了内皮素-1或牵引力来诱导皮瓣蒂部的血管收缩。然后他们在蒂部应用血管扩张药，并采用激光多普勒流量计监测血管痉挛。由于蒂部血管太小，激光多普勒流量计探头无法直接固定在蒂部血管上测量血流量的变化情况，因此作者只能将探头固定在皮瓣上，通过测量皮瓣内的血流变化情况来间接反应蒂部血管的痉挛状态。由于激光多普勒流量计探头较小，只能检测皮瓣某个部位的血流变化情况，这回导致测量的结果波动很大（检测点下有较大的皮下血管，测量数据就大，否则就很小），从而使研究者对解痉药的解痉效果的评估困难重重。况且，多普勒激光流量计不可以测量管径。Ichioka[7]等使用自制的直尺和超声波体积流量计来测量血管外径与血流量，从而分析氨力农的解痉功效。然而，超声波体积流量计测量血流量的时候需要与股动脉进行直接接触，仍可能引起的血管收缩的可能性，从而影响了数据收集的质量。同样，所有上述研究仅集中于动脉痉挛，而完全忽略了静脉痉挛，而静脉痉挛也可能是皮瓣外科张可能遇到的问题[8]。在本次研究中，我们根据文献从五类药中选择了七种代表性药物，并使用具有以下优点的LSCI评估其解痉功效：（1）探头放置在目标结构上方，从而避免了不必要的直接接触；（2）无需手术分离血管束即可同时监测动脉和静脉，避免了操做引起的痉挛；（3）它能够收集两个参数的精确数据，即管径和灌注强度，这两个参数都是血管痉挛状态的关键指标。LCSI比薛兰[9]等使用的激光多普勒血流仪更清晰、直观及精确地反应血管与血流数据。本研究从股动、静脉收集7个时间点的灌注强度和血管内径，通过公式数据转换变成血流灌注估计值，从大量的数据中推导出血管痉挛临界值，即Pdespasm，从而有效评估了7种药物的预防血管痉挛效果。

本研究模型采用去甲肾上腺素诱导的血管痉挛模型，该模型与临床操作引起的痉挛存在差异，但该模型具有稳定性高和操作简便的优点，被众多学者采纳用于解痉药的研究，如Geter[10]和Ichioka[11]等的痉挛药研究均采用该模型。此外，Chitaley[12]等还使用该模型进行体外实验，对高血压发病机制进行研究。该模型的广泛应用，说明该模型的研究认同度较高，因此，本研究也采用去甲肾上腺素诱导血管痉挛模型来进行预防痉挛药剂的研究。

本研究结果显示，预防动脉血管痉挛有效的药物是硝普钠、酚妥拉明和罂粟碱。其中硝普钠为预防动脉血管痉挛效果的最佳药物，且该药在提前用药时能提高动脉基础灌注值。预防静脉血管痉挛有效的药物是硝普钠、酚妥拉明和前列腺素E1，其中效果最佳的是硝普钠。

硝普钠是直接血管扩张剂的代表药物，它可以与氧合血红蛋白相互作用产生NO，从而导致细胞内cAMP增加，进而抑制肌球蛋白轻链激酶。临床上，硝普钠通常用于治疗高血压和充血性心力衰竭，因为它可以减少心脏的前负荷和后负荷[13]。此外，它被认为对减轻蛛网膜下腔出血后的屈光性血管痉挛具有强效作用[14]。在我们的研究中，硝普钠显示出强大的预防血管痉挛能力，无论应用于动脉还是静脉，在提前用药期间，其可以显著提高基础灌注水平。与此同时，也可以预防去甲肾上腺素诱导的血管痉挛。许多证据表明，血管激动剂诱导的初始收缩力是由于Ca2+刺激而产生的，而收缩力的维持部分主要是受RhoA介导的Ca2+敏化机制调节[12]。Sauzeau[15]等研究发现，在去甲肾上腺素诱发的血管收缩后，局部应用硝普钠，其可以通过抑制RhoA蛋白，进而在短时间内发生血管舒张。我们猜想，在使用去甲肾上腺素之前使用硝普钠预处理，可以减少RhoA蛋白的原始积累量，从而降低血管平滑肌的收缩力，产生预防痉挛效应。

酚妥拉明是一种非选择性α-受体拮抗剂，通过抑制血管平滑肌细胞内肌浆网Ca2+的释放，而表现出血管舒张效应，临床常用于治疗高血压。Zhang[16]等临床用药发现，在去甲肾上腺素诱发的血管痉挛中，局部应用酚妥拉明可以逆转痉挛，并建议把此药列为移植危象的抢救性药物之一。此外，Vargas[17]等也认为酚妥拉明可以逆转去甲肾上腺素诱导的血管痉挛。但在预防血管痉挛方面的研究未见报道。本研究结果显示，酚妥拉明对动静脉具有良好的预防痉挛作用，其效果仅次于硝普钠，且该药在预处理前后，动脉和静脉血流灌注无统计学意义。Galli[18]等研究者对南美响尾蛇注射大剂量的去甲肾上腺素，随后进行血流动力学测量发现，去甲肾上腺素引起明显的全身血管收缩，而酚妥拉明消除了该现象，表明该反应是通过α-肾上腺素受体介导的。关于提前使用酚妥拉明预防血管痉挛的机制，其可能是通过抑制α-肾上腺素受体，进而降低去甲肾上腺素引起的血管收缩力。

罂粟碱作为重建术后常用的解痉剂，该药通过增加血管平滑肌内环磷酸腺苷（cAMP）浓度进而促使血管舒张。其解痉效果在体内[19]和体外[20]实验已得到证实，可以显著扩张血管，从而纠正血管痉挛。一项临床研究显示[21]，术中使用罂粟碱显著提高了游离皮瓣移植的成功率。但其术前提前应用预防血管痉挛的研究未见报道。我们的研究显示，术前使用罂粟碱预处理，其可以预防动脉血管痉挛，而对于静脉未见有明显效果。此外，在罂粟碱预处理前后，其动脉灌注升高明显，而静脉灌注无明显变化。我们的研究与Hocking[22]等研究结果一致，后者使用罂粟碱预处理人大隐静脉，其阻止了内流钙离子，降低肌球蛋白轻链的磷酸化水平，最终抑制去甲肾上腺素诱发的血管收缩。

前列腺素E1是一种天然存在的血管扩张剂，通过增加血管平滑肌细胞内cAMP浓度而产生血管舒张效应。临床面肌痉挛显微血管减压术后，常发生脑血管痉挛，前列腺素E1在围手术期间使用，可明显减少脑血管痉挛的发生[23]。本研究结果显示，术前使用前列腺素E1预处理血管，可以预防静脉血管痉挛，但对动脉无明显作用。而对于预处理前后的灌注来看，其可以提高动脉的灌注，而对动脉无明显作用。对于此药物的机制，有待进一步研究。

本研究术前使用硝普钠和酚妥拉明预处理血管，可以预防去甲肾上腺素诱发的动静脉痉挛，硝普钠预防效果最强，酚妥拉明效果次之。提示临床上预防血管痉挛的最佳药物为硝普钠。