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编号:10249853
吸入一氧化氮保护脓毒血症兔肺泡毛细血管膜完整性
http://www.100md.com 《中国急救医学》 1999年第6期
     作者:赵丹虹 吴肇汉 孙 波

    单位:吴肇汉 上海医科大学中山医院普外科(200032);赵丹虹 现在哈尔滨医科大学附属第二医院普外科;孙 波 上海医科大学儿科研究所

    关键词:一氧化氮加;内毒素;急性肺损伤

    中国急救医学990602 摘要:目的 探讨吸入一氧化氮(NO)对革兰氏阴性杆菌内毒素(LPS)诱发的急性肺损伤(ALI)肺泡毛细血管膜的影响。方法 在机械通气条件下观察吸入NO对损伤肺的氧合功能、肺动态顺应性(Cdyn)、气道阻力(Rrs)及支气管-肺泡灌洗液(BAIF)中蛋白含量(TP)、中性白细胞(PMN)记数及肺湿/干重比(W/D)的影响和形态学检查。结果 与对照组比较,吸入NO组治疗6 h后的氧合指数(PaO2/FiO2)为37.5±1.8 kPa比29.2±3.4 kPa、肺内分流率(Qs/Qt)为(18.4±0.99)×10-2比(24.10±1.97)×10-2、肺动态顺应性(Cdyn)为6.53±0.31 ml/kPa比5.41±0.41 ml/kPa,均较未治疗组有显著改善(P<0.01)。吸入NO组BALF中TP含量显著降低,为84.0±9.0 mg/kg比100.9±7.3 mg/kg、PMN记数为(13.83±1.125)×106/L比(19.78±1.289)×106/L,肺湿/干重比(W/D)为3.83±0.13比4.37±0.11。形态学示肺内PMN浸润和水肿减轻。结论 吸入NO可显著减轻肺泡毛细血管膜的损伤,对ALI的病程有显著的影响。能为综合治疗提供宝贵的时机。
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    Protecting effects of inhaled nitric oxide on alveolar-capillary membrane in rabbits acute lung injury model induced by echerichia coli lipopolysaccharide

    Zhao Danhong, Wu Zhaohan, Sun Bo. The Department of General Surgery, Zhongshan Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai 200032

    Abstract Objective To examine the effects of inhaled nitric oxide on alveolar-capillary membrane in septic acute lung injury. Methods An animal model of acute lung injury induced by endotoxin was established in rabbits under mechanical ventilation. The effects on oxgenation′ dynamic compliance(Cdyn) and total protein(TPL). PMN contents in BALF was observed. Results The results showed that inhalation of NO for 6 h significantly improved PaO2/FiO2 Qs/Qt and Cdyn compared with untreated group. PaO2/FiO2(37.5±1.8)kPa vs (29.2±3.4)kPa: Qs/Qt (18.4±0.99)×10-2 vs (24.10±1.97)×10-2、Cdyn (6.53±0.31)ml/kPa vs (5.41±0.41)ml/kPa,reduced TPL, PMN in BALFand W/D of the lung, TP(84.0±9.0)mg/kg vs (100.9±7.3) mg/kg、PMN(13.83±1.125)×106/L vs (19.78±1.289)×106/L,and W/D(3.83±0.13) vs (4.37±0.11)]. Conclusion Inhalation of NO can protect alveolar-capillary membrane in septic ALI, is a promising therapy which may provides opportunity for treatment of ALI.
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    Key words Nitric oxide Endotoxin Acute lung injury

    革兰氏阴性杆菌引发的多器官功能障碍综合征(MODS)及伴发的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)已成为威胁病人生命的重要原因。吸入一氧化氮(NO)是近年兴起的一种具有前景的治疗方法,本实验采用吸入NO的方法,观察其对兔脓毒性肺损伤肺泡-毛细血管膜的保护作用。

    1 资料与方法

    1.1 急性肺损伤动物模型的制作和分组:健康成年新西兰大白兔,体重2.3-3.2 kg,术前禁食12 h(不禁水),1%戊巴比妥钠2 mg/kg静脉麻醉,气管切开插管接呼吸机,压力控制/辅助通气模式,设置为PIP 10~15 cmH2O,RR 30次/分,以提供动物8~10 ml/kg的潮气量,右股动脉插管供采血,经右颈静脉插管至右心房以采静脉血。将动物随机分为3组:正常对照组(n=6)、LPS损伤组(n=8)、LPS+NO治疗组(n=7),后两组用LPS(05∶B55 Sigma USA)0.1 mg/kg稀释至10 ml,30 min内缓慢静注,总量的1/10于实验前12 h耳缘静脉输入。
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    1.2 吸入一氧化氮(NO)气体的装置和浓度:吸入一氧化氮气体含NO 1 000 ppm,以氮气平衡,NO2含量少于0.5%。在距气管插管接口20 cm处导入呼吸机回路的吸气管臂上。NO气流由质量流量控制仪(Shengry Technological Development公司,北京)调节,NO和NO2的浓度由NO/NO2分析仪(Bedfont Scientific In. Kent. England)监测。敏感度达到0.1 ppm。

    1.3 实验过程观察指标测定:手术完毕后吸入纯氧15 min,采动、静脉血测血气值、动脉血红蛋白(Hb)、高铁血红蛋白(MetHb)和血硝酸盐/亚硝酸盐(Nitrite/Nitrate)含量,并据标准公式计算氧合指数(PaO2/FiO2)、肺内分流(Qs/Qt),测定动态顺应性(Cdyn)和气道阻力(Rrs)。在注LPS后8 h开始吸入NO,分别在治疗后3 h及6 h采血及测肺功能。实验结束将动物处死,左上肺作湿/干重比(W/D),左下肺作形态学检查,右肺行气管肺泡灌洗(BAL),测灌洗液(BALF)中总蛋白含量(TP)和中性白细胞(PMN)记数。
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    1.4 所有数据以±s表示,不同组间的比较采用Student-Newman-Keuls post-hoc检验。

    2 结果

    动物在注射动物在注射LPS后8 h,尽管PaO2/FiO2尚能维持在40 kPa以上。但此时Cdyn下降约40%,Rrs升高约26%,Qs/Qt增加约43%。综合分析认为已至ALI的早期,故以此时为治疗起点。LPS组虽有机械通气支持,肺的氧交换功能、Cdyn仍逐渐下降,Rrs继续升高,到注药后的第14 h,已发展成急性肺损伤ALI,近于ARDS阶段。治疗组在吸入NO后,PaO2/FiO2、Qs/Qt均有显著改善,Cdyn的改善稍迟于氧合功能的改善,而Rrs早期即表现明显的下降,但各指标仍差于正常对照组(表1、2、3)。吸入NO后BALF中TPL和PMN记数和肺W/D较LPS组均有显著的改善(表4)。肺形态学示LPS组弥漫性肺水肿,间质及肺泡腔中PMN浸润,肺泡萎陷,腔内出血;NO组的病理改变较之显著减轻。
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    表1 三组兔PaO2/FiO2和Qs/Qt的变化(±s) 组别

    PaO2/FiO2(kPa)

    Qs/Qt(10-2)

    基础

    T0

    T3

    T6

    基础

    T0
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    T3

    T6

    Con

    73.7±1.9

    67.0±3.7

    66.5±2.0

    65.9±0.7

    6.59±0.63

    8.30±1.52

    8.6±1.51

    9.4±1.26

    LPS
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    73.1±3.0

    56.1±2.6*

    44.4±5.1*

    29.2±3.4*

    7.16±1.14

    12.80±1.38*

    17.5±1.88*

    24.1±1.97*

    NO

    67.8±4.1
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    52.0±2.2#

    51.4±4.3*#

    37.5±1.8*#

    7.11±1.40

    12.70±0.94*

    13.7±0.7*#

    18.4±0.90*#

    注:与Con组比较,*P<0.01;与LPS组比较,#P<0.01表2 三组兔Cdyn的变化(±s) 组别
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    基础

    Cydn(ml/kPa/kg)

    T0

    T3

    T6

    Con

    12.34±0.20

    10.91±0.82

    10.71±0.61

    10.40±0.51

    LPS

    11.12±1.22
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    7.04±0.71*

    6.12±0.61*

    5.41±0.41*

    NO

    12.24±0.71

    7.34±0.41*

    7.20±0.20*#

    6.53±0.31*#

    注:与Con组比较,*P<0.01;与LPS组比较,#P<0.01表3 三组兔Rrs的变化(±s) 组别
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    基础

    Rrs(kPa.L-1.s-1)

    T0

    T3

    T6

    Con

    2.72±0.33

    2.84±0.36

    2.89±0.33

    2.92±0.32

    LPS
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    2.65±0.35

    3.55±0.39*

    3.74±0.23**

    4.16±0.23**

    NO

    2.68±0.39

    3.53±0.40*

    3.22±0.21#

    3.79±0.37**

    注:与Con组比较,*P<0.05,**P<0.01;与LPS组比较,#P<0.01表4 三组兔BALF中TP、PMN记数和W/D的变化
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    TP(mg/kg)

    WhiltCell(104/ml)

    Red Cell(104/ml)

    W/D

    Con

    49.3±2.7

    0.586±0.144

    0.566±0.080

    2.13±0.08

    LPS

    100.9±7.3*
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    19.782±1.298*

    22.593±2.642*

    4.37±0.11*

    NO

    84.0±9.0*#

    13.831±1.125*#

    15.660±0.988*#

    3.83±0.13*#

    注:与Con组比较,*P<0.01;与LPS组比较,#P<0.01
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    3 讨论

    革兰氏阴性杆菌引起的脓毒血症是引起病人死亡的主要原因之一,并发多器官功能衰竭时死亡率可高达80%~90%,最易受损且症状出现最早的器官是肺,急性呼吸窘迫综合征的发生率可达43%[1,2],所以防治ARDS成为挽救病人生命的重要措施。革兰氏阴性杆菌对机体的损害是由细菌释放的内毒素及效应细胞分泌的内源性介质介导的[3,4]。近年发现,内毒素血症时中性白细胞(PMN)与内皮细胞(EC)粘附增强,二者紧密结合并形成“保护性”的微环境,激活的PMN经内皮细胞游出并释放活性氧自由基、溶酶体酶、细胞因子等,损害内皮细胞和上皮细胞[5,6],这一过程即为全身性炎症反应综合征(SIRS)的实质,在肺部则成为微循环损伤、肺水肿、肺泡萎陷的病理基础。

    NO是内皮源衍生性舒张因子,可舒张平滑肌,调节血管张力。气体NO经吸入后,能迅速扩张有通气的肺泡的肺毛细血管,增加其血流,故而改善通气灌流比,降低肺内分流。在原发性肺动脉高压病人及低氧性呼吸衰竭的病人中已证实其选择性舒张肺动脉、升高氧分压的作用[7,9]。但能否改善ARDS病人的预后尚未确定。近年发现,NO具有抑制PMN CD11/CD18表达的作用,又抑制表达的 CD11/CD18与内皮细胞上细胞间粘附分子ICAM-1间粘连桥的生成[10],故可减轻肺毛细血管膜的损伤。
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    本实验的研究结果表明,早期吸入NO对肺的毛细血管膜具有显著的保护作用:BALF中蛋白含量、PMN数显著减少,肺湿/干重比显著降低。肺氧合功能的显著改善则为更有力的证明。随ALI病程延长,血管内血管收缩性物质如TXA2等含量显著升高[11,12],可使吸入的NO失去其扩张肺血管、改善通气/灌流比的能力。故在病程稍后期,主要依赖其保护肺毛细血管膜,增加有功能的肺单位的作用,以达到全面改善气体交换的功能。本实验资料中的稍迟的Cdyn的改善亦间接证明此观点。但也有作者报道吸入NO尚不能改善ARDS病人动脉氧分压[13],我们认为这可能和病期有关,临床应用NO若已在疾病的晚期阶段,此时SIRS已经启动,PMN呼吸爆发产生的级联反应使炎症扩大,此时再吸入NO已失去调节炎症反应的时机[14],这也是本实验尽管采取较早期吸入NO但仍不能完全缓解病情的原因所在。我们设想,若能早期吸入NO并联合应用抗炎症介质抗体则可能更为有效。本研究采用20 ppm NO吸入浓度,MetHb维持在总血红蛋白的2%以下,血Nitrite/Nitrate稍有升高,表明此浓度是安全的(表5)。
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    表5 三组兔血MetHb和Nitrite/Nitrate的变化

    MetHb(%)

    NO-2/NO-3(μmol/ml)

    Baseline

    T0

    T6

    Baseline

    T0

    T6

    Con
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    0.64±0.08

    0.67±0.06

    0.76±0.19

    49.9±7.9

    51.8±7.0

    52.6±8.5

    LPS

    0.7±0.16

    0.74±0.2

    0.84±0.19

    51.8±6.8

    73.2±6.1*
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    93.5±5.7*

    NO

    0.69±0.09

    0.66±0.14

    1.46±0.26*△

    51.3±7.8

    73.7±6.0*

    114±11.4*△

    注:与Con组比较,*P<0.01;与LPS组比较,#P<0.01

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    收稿:1999-01-26, 百拇医药