異氟烷對(duì)大鼠肝缺血再灌注肺組織損傷的保護(hù)作用研究△

西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉科(西安 710061) 蓋毅文 來炳祺 成少利 郭 雄

異氟烷對(duì)大鼠肝缺血再灌注肺組織損傷的保護(hù)作用研究△

西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉科(西安 710061) 蓋毅文 來炳祺*成少利#郭 雄#

目的:探討異氟烷對(duì)大鼠肝缺血再灌注后肺損傷的保護(hù)作用。方法:將20只SD大鼠隨機(jī)分為兩組,每組10只。兩組均用氯胺酮(1m g/kg)基礎(chǔ)麻醉。對(duì)照組進(jìn)行假手術(shù),吸入組應(yīng)用異氟烷持續(xù)吸入維持麻醉后進(jìn)行手術(shù),肝臟缺血再灌注后取肺臟灌洗液以及肺組織標(biāo)本。測定NF-κB的含量以及肺組織形態(tài)學(xué)觀察。結(jié)果:異氟烷對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物維持麻醉,可以有效地降低肺組織以及肺泡灌洗液中NF-κB的含量,肺組織損傷性變化減輕。結(jié)論:異氟烷對(duì)大鼠肝缺血再灌注肺組織損傷具有明顯的保護(hù)作用。

隨著免疫抑制劑的開發(fā)應(yīng)用及器官移植外科技術(shù)的發(fā)展,移植器官成功率得到很大的提高。急性排斥反應(yīng)已被很好控制,所以器官移植后移植物功能恢復(fù),病人存活質(zhì)量以及并發(fā)癥的發(fā)生問題也隨之受到越來越多的關(guān)注。其中肺部并發(fā)癥問題成為焦點(diǎn)。當(dāng)移植肝復(fù)流肺后,組織出現(xiàn)明顯的病理改變[1],成為患者術(shù)后盡早康復(fù)的主要障礙之一,甚至成為病人死亡的主要原因之一。其發(fā)生原因可能有二:①肺臟和外界相通;②移植后免疫抑制劑的大量應(yīng)用使機(jī)體處于低免疫狀態(tài),肺部繼發(fā)感染的情況極易發(fā)生。再加之終末期肝硬化病人其本身肝性肺損害的存在,肺臟本身的基礎(chǔ)性病變也使肺臟成為肝移植術(shù)后多種損傷因子的作用攻擊的重點(diǎn)靶器官。肝缺血再灌注后釋放的自由基和炎性因子經(jīng)血液循環(huán)直接到達(dá)肺循環(huán)聚集,活化肺巨噬細(xì)胞和聚集白細(xì)胞,繼發(fā)地再次釋放更多的自由基和炎性因子,使肺血管床通透性進(jìn)一步增高,血管通透性提高,使組織和細(xì)胞水腫、損傷,進(jìn)而出現(xiàn)肺水腫和損害肺功能,情況繼續(xù)發(fā)展可發(fā)生急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)。防止肝移植后肺部并發(fā)癥須從手術(shù)階段開始,除了嚴(yán)格限制術(shù)中液體輸入量外,麻醉藥的選擇也至關(guān)重要。近年的研究發(fā)現(xiàn)一些全麻藥對(duì)器官缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用,也有人發(fā)現(xiàn)丙泊酚能減輕肢體和腸缺血再灌注對(duì)肺的損傷作用。全麻藥是否對(duì)肝缺血再灌注后的肺損傷是否也具有保護(hù)作用,尚未見有報(bào)道。本研究探討異氟烷對(duì)大鼠肝缺血再灌注后肺組織損傷保護(hù)作用。

材料與方法

1 動(dòng)物分組以及模型復(fù)制 將 20只 SD大鼠隨機(jī)分為兩組,每組10只。兩組均在同樣環(huán)境下喂養(yǎng)3d,手術(shù)前用氯胺酮基礎(chǔ)全身麻醉。對(duì)照組進(jìn)行直接手術(shù)。吸入組加用異氟烷(4mg/(kg· h))吸入維持麻醉同時(shí)進(jìn)行手術(shù):麻醉后在左頸外靜脈置管供術(shù)中補(bǔ)液,分離氣管并做氣管插管,呼吸機(jī)輔助呼吸。用股動(dòng)脈置管供循環(huán)監(jiān)測。腹正中切口,游離肝門,用小號(hào)無損動(dòng)脈夾阻斷頭側(cè)三葉的門靜脈和肝動(dòng)脈分支,保持尾三葉開放,90min后開放120min后處死動(dòng)物。用生理鹽水進(jìn)行雙肺肺泡灌洗,灌洗液以 2500r/m離心 15min后測定備用;取新鮮肺組織標(biāo)本一塊,在液氮中固定保存?zhèn)溆?取新鮮肺組織標(biāo)本一塊 4%甲醛溶液中固定保存?zhèn)溆谩?/p>

2 實(shí)驗(yàn)試劑 異氟烷,氯胺酮,生理鹽水,4%甲醛固定液,NF-κB免疫組化試劑盒。

3 測定方法 用免疫印跡法(Western-Blot)進(jìn)行測定NF-κB,并用圖像分析方法進(jìn)行定量。肺組織組織行 HE染色在顯微鏡下觀察。

結(jié) 果

1 鏡下組織形態(tài)學(xué)變化 見圖 1～2。對(duì)照組,肺泡間質(zhì)及肺泡腔內(nèi)大量巨噬細(xì)胞,少量中性粒細(xì)胞,肺間質(zhì)疏松化,水腫。吸入組可見肺泡內(nèi)巨噬細(xì)胞,中性粒細(xì)胞明顯減少,肺泡、肺間質(zhì)結(jié)構(gòu)基本正常。

圖 1 對(duì)照組形態(tài)學(xué)變化(HE 10×40)

圖2 吸入組形態(tài)學(xué)變化(HE 10×40)

2 Westren-Blot檢測 NF-κB結(jié)果 見圖 3。應(yīng)用異氟烷對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物維持麻醉,可以有效地降低肺組織以及肺泡灌洗液中 NF-κB的含量(P＜0.01)。

圖 3 不同分組大鼠肺組織 NF-κB的 W estern-Blot比較

討 論

本組結(jié)果顯示,肝臟缺血再灌注后肺組織中 NF-κB表達(dá)明顯增加,增加的 NF-κB按其機(jī)制必然導(dǎo)致肺臟有明顯的損傷,這與本研究的切片所見一致。異氟烷可以明顯抑制肺組織內(nèi)以及肺泡灌洗液中的 NF-κB的含量,從而抑制由于缺血再灌注而引發(fā)的不需要而被增加NF-κB給肺組織帶來的一系列傷害;本組光鏡下觀察肝臟缺血再灌注肺損傷明顯,主要表現(xiàn)為肺間質(zhì),肺泡炎性細(xì)胞(巨噬細(xì)胞,中性粒細(xì)胞)明顯增多,肺間質(zhì)水腫,疏松化,而在應(yīng)用吸入異氟烷維持麻醉后,肺泡內(nèi)巨噬細(xì)胞明顯減少,肺泡、肺間質(zhì)的病變也明顯減輕,從而使得其引發(fā)的對(duì)肺臟的損傷減輕。

缺血-再灌注損傷是常見的病理生理過程,越來越受到重視和研究。肝臟移植的發(fā)展使有關(guān)肝臟缺血-再灌注的后肺損傷研究成為熱點(diǎn)。肝臟缺血-再灌注損傷的發(fā)生原因是復(fù)雜多樣的:缺血導(dǎo)致一系列細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變,能量代謝障礙,功能障礙;復(fù)流后,中性粒細(xì)胞,巨噬細(xì)胞等被激活而產(chǎn)生并釋放大量自由基和一些促炎癥細(xì)胞因子,如 NF-κB、TNF-α等,造成組織損傷和血管通透性增加;以及自由基直接損傷作用等,從而引起全身炎癥反應(yīng),表現(xiàn)為對(duì)全身多個(gè)靶器官的損傷,而肺部的損傷是其中比較常見的病理變化之一。

NF-κB是一種多極性的具有基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用的蛋白質(zhì)因子,在未受刺激時(shí),細(xì)胞質(zhì)中 NF-κB與抑制蛋白 I-κB結(jié)合處于非活化狀態(tài),但是當(dāng)各種原因的刺激時(shí) I-κB被降解,與 NF-κB發(fā)生解離 ,解離后 NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核與特異的啟動(dòng)子結(jié)合(NF-κB也只有進(jìn)入細(xì)胞核才能發(fā)揮其作用),調(diào)節(jié)基因表達(dá)。NF-κB調(diào)節(jié)許免疫和炎癥介質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá),缺血再灌注損傷的細(xì)胞因子、黏附分子的基因轉(zhuǎn)錄也受到NF-κB的控制,它們的生物合成也便被制約。直接或間接地參與缺血再灌注(IIR)損傷的控制。Haseoun等發(fā)現(xiàn)缺血再灌后 NF-κB的活性顯著性升高,因此必然導(dǎo)致相關(guān)組織器官的損傷。姜 琳等[2]研究發(fā)現(xiàn)異氟烷預(yù)處理使大鼠心肌梗死面積減少,對(duì)心肌缺血再灌注損傷有一定的保護(hù)作用。NF-κB特異性抑制劑小白菊內(nèi)脂(Parthenolide,PTN)可阻斷此作用,推測NF-κB可能介導(dǎo)了異氟烷預(yù)處理的心肌保護(hù)作用。Alessandra R等[3]研究揭示NF-κB的抑制劑CAPE,可以明顯保護(hù)小鼠骨骼肌缺血再灌引起損傷。這也說明NF-κB介導(dǎo)了缺血再灌的損傷。Zou等也發(fā)現(xiàn)IIR通過NF-κB依賴性機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)胞間黏附分子-1表達(dá),可直接引起血管內(nèi)皮細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞損傷,NF-κB的活化如果被抑制抑制,腸黏膜的損傷程度可明顯減輕。證實(shí)了缺血再灌注后 NF-κB的表達(dá)增加,同時(shí)可以觀察到腸膜損傷加重,提示 NF-κB激活后通過調(diào)控細(xì)胞因子和黏附分子等蛋白的表達(dá)而參與再灌注損傷的發(fā)生過程。在缺血再灌導(dǎo)致NF-κB的不適當(dāng)(往往是過當(dāng))激活是引起過度炎癥反應(yīng)及炎癥損傷的關(guān)鍵因素,從可加重不需要急性炎癥反應(yīng)。NF-κB的激活可增強(qiáng) TNF-α,白細(xì)胞介素-1的轉(zhuǎn)錄,TNF-α,白細(xì)胞介素-1水平的升高可進(jìn)一步增高NF-κB的激活,如此惡性循環(huán),炎癥反應(yīng)被進(jìn)一步放大而招致組織器官損傷加重[4～6]。

多數(shù)全身麻醉藥有抑制中性粒細(xì)胞,巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞活性,減低免疫反應(yīng)強(qiáng)度,在一定程度上,使機(jī)體的免疫力降低,不利于疾病清除;但是從另一個(gè)角度來看,在嚴(yán)重創(chuàng)傷、膿毒癥、缺血再灌損傷等病理?xiàng)l件下,中性粒細(xì)胞過度激活,可衍變成全身不需要的炎性反應(yīng)綜合征,全麻藥的這種抑制作用便是對(duì)于機(jī)體確實(shí)十分有利的。

總之,NF-KB可調(diào)控與炎癥和免疫反應(yīng)有關(guān)的許多炎癥介質(zhì)基因的表達(dá),麻醉劑可以抑制各種炎癥反應(yīng)。由于ARDS是臨床治療過程比較棘手的問題。而其病理變化主要是缺血再灌注后引發(fā)的一系列炎癥反應(yīng)所致。本研究應(yīng)用丙泊酚對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物維持麻醉,可以有效地降低肺組織以及肺泡灌洗液中 NF-κB的含量,從而抑制由NF-κB啟動(dòng)的一系列炎性因子參與的,對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害反應(yīng)。因此丙泊酚用于臨床麻醉可以有效地降低此 ARDS發(fā)病率以及病死率,具有一定的臨床價(jià)值。但是炎性細(xì)胞因子過量產(chǎn)生及NF-κB活化在 ARDS發(fā)病過程中的作用及機(jī)制仍需進(jìn)一步明確。

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Protective effects of Isoflurane on lung injury from hepatic ischem ia-reper fusion in rats

Departm ent of Anesthesiology,the First Affiliated Hospitalof Medical
College,Xi’an Jiaotong University(Xi’an 710061) Gai Yiwen Lai binqi Cheng Shao li et al

Ob jective:To study the p rotective effects o f Isoflurane on lung in jury from hepatic ischem ia-reperfusion in rats.Methods:20 rats w ere random ly divided into tw o groups with 10 rats each group.The tw o groups w ere performed basic anesthesia with ketam ine(1mg/kg).sham surgery for control group,while experimenta l group w ere inha lationally anesthetized with Isoflurane tomaintain anesthesia during surgery in the same time.In two groups after hepatic ischem ia-reperfusion,lung lavage fluid and lung tissue w ere sampled.Observed morphological changes o f the lung tissues and determ ined N F-κB in lung tissue and lavage fluid.Resu lts:Isoflurane anesthesia during hepatic ischem ia-reperfusion in rats was effective in reducing N F-κB in lung tissue and lavage fluid,and lung tissue damage became attenuated.Conclusion:Isoflurane was effec tive to lung injury from hepatic ischem ia-reperfusion in rats.

Repefusion injury/drug effective Oxygen compound/therapeutic use Ketamine/therapeutic use Models,animal Rats

再灌注損傷 /藥物作用 氧化合物 /治療應(yīng)用 氯胺酮/治療應(yīng)用 模型,動(dòng)物 大鼠

R614.2

A

1000-7377(2011)01-0015-03

△陜西省社發(fā)攻關(guān)基金資助(No 2006K 12-G5(3))

* 陜西省腫瘤醫(yī)院麻醉科

# 西安交通大醫(yī)學(xué)院

(收稿:2010-07-03)