吸入一氧化碳对大鼠脑死亡致肺损伤的影响

536 中华麻醉学杂志2009年6月第29卷第 6期 Chin J Anesthesiol，June 2009，Vo1．29，No．6 吸人一氧化碳对大鼠脑死亡致肺损伤的影响 金笛 周华成 李文志 潘鹏 丁文刚 【摘要】 目的 评价吸人一氧化碳(CO)对大鼠脑死亡致肺损伤的影响。方法 成年雄性 Wistar 大 鼠 24只，随机分 为3组(n=8)，假手术组 (sH组)颅 内置入 Fogarty管 ，但不诱 导脑死亡 ，吸入 40％氧 气 ，持续 150 min；脑死亡组(BD组)膨胀 Fogarty球囊 ，确认脑死亡后吸入 40％氧气 ，持续 120 min；脑死 亡+CO组 (BDCO组)膨胀 Fogarty球囊，确认脑死亡后 吸入 40％氧气 +0．025％CO混合气 ，持续 120 min。于麻 醉前 、确认脑死亡即刻 、吸人 CO 30、60、90、120 rain时行动脉血气；于吸入 CO 120 min 时，检测血浆白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子c~(TNF—d)和 IL-10的浓度；计算肺湿干重比(W／D)；检 测肺组织髓过氧化物酶 (MPO)活性 ，行肺组织损伤评分。结果 与 SH组 比较 ，BD组 和 BDCO组脑死 亡后 Pa ／Fio’、BE和 pH值下降，血浆 IL-6、TNF． 和 IL一10的浓度和肺组织损伤评分升高，BD组肺 W／D、MPO活性升高(P<0．05)；与 BD组比较，BDCO组脑死亡后PaO，／FiO，、BE、pH值和血浆 IL-IO浓 度升高，肺组织 MPO活性、血浆 IL-6、TNF—a的浓度和肺组织损伤评分降低(P<0．05)。结论 吸人 CO可减轻大鼠脑死亡诱发的肺损伤，其机制可能与 CO降低肺组织局部和全身炎性反应有关。 【关键词】 一氧化碳； 脑死亡； 肺 Effects of carbon monoxide inhalation on lung lnjury induced by brain death in rats JlN Di．ZHOU Hua— cheng，L1 Wen—zhi，et a1．Department ofAnesthesiology，Second Affiliated Hospital，Harbin Medical University， Harbin 150086． C ina Corresponding author：LI We n-zhi，Email：wemhili9@126．corn 【Abstract】 Objective To investigate the effects of carbon monoxide(CO)inhalation on lung injury induced by brain death(BD)in rats．Methods Adnh male Wistar rats weighing 250—300 g were used in this study．The animals were anesthetized with intraperitoneal pentobarbital sodium 60 mg／kg，tracheostomized and meehfinically ventilated(VT 10 ml／kg，RR 50 bpm，PEEP 2 cnl H2 0)．A balloon-tip catheter was placed in the cranium．Twenty—four rats in which Fogarty catheter was successfully placed in the cranium without complication were randomly divided into 3 groups(n：8 each)：group I sham operation(group S)；group 11 BD and group 11I BDCO．BD was induced by increase in intracranial pressure produced by inflating the balloon at the tip of the catheter．In group S the balloon of the catheter was not inflated．The animals inhaled 40％ O2 for 150 min．In group BD，BD was induced and confirmed at 30 min after inflation of the balloon．Then 40％ was inhaled for 120 min．In group BDCO，40％ O2 and 0．025％ CO were inhaled for 120 rain after BD was confirmed at 30 nlin after balloon infl ation．At the end of the experiment the animals were killed ． Arterial blood samples were obtained for blood gas analysis before anesthesia(basline)，immediately after confirmation of BD，and at 30，60，90 and 120 min of CO inhalation．Blood was collected for determination of plasma TNF—d，IL-6 and IL-10 concentrations at 120 min of CO inhalation．The lungs were obtained for determination of W／D lung weight ratio， and MPO activity in the lung tissue and microscopic examination．Lung injury scores were calculated．Results PaO!／FiO was stable during the 150 rain in group S．Brain death significantly decreased PaO2／FiO：at 30 min after balloon infl ation． PaO2／FiO2 was gradually decreasing during the 120 min in group BD． CO inhalation prevented Pao1／ 02 from decreasing further．W／D lung weight ratio and MPO activity were significantly higher in group BD DOI：10．3760／cma．j．issn．0254—1416．2009 06．015 基金项目：国家自然科学基金资助项目(30571784) 作者单位：150086 哈尔滨医科大学附属第二医院麻醉科 通信作者：李文志 ，Email：wenzhilf9@126．com ·重 症 医 学 · 中华麻醉学杂志 2009年6月第29卷第6期 Chin JAnesthesl0I，June 2009，Vo1．29，No．6 than in group S and BDCO．The lung injuIy score(1=normal，4=severely injured)and plasma rNF一0，IL-6 and IL-IO concentrations were significantly higher in group BD than in group S．CO inhalation ameliorated the BD— induced lung injury and attenuated the increase in plasma rNF—Q and IL-6 concentration．Plasma IL-IO concentration was significantly higher in group BDCO than in group BD，Conclusion CO inhalation can ameliorate acute lung injury induced by BD through decreasing the local and systemic inflammatory response． f Key words】 Ca~on monoxide i Brain death； Lung 肺移植供体多来源于脑死亡患者 ，但脑死亡过 程可诱发严重肺损伤，使供体不适合移植或加重移 植肺缺血再灌注损伤，限制了肺移植术的开展 ’¨ 。 研究表明，吸入低浓度(0．005％ ～0．05％)～氧化碳 (CO)可减轻多种原因导致的肺损 伤 ，而对脑 死 亡供体肺损伤的影响 尚无定论。本研究拟评价吸人 CO对大 鼠脑死亡致肺损伤的影响。 材料与方法 动物选择及分组 健康雄性清洁级 Wistar大鼠 24只，体重250～300 g，哈尔滨医科大学实验动物中 心提供。随机分 为3组 (／2=8)：假 手术组 (SH组 )、 脑死亡组(BD组 )和脑死亡 +CO组(BDCO组)。 实验方法 BD组和 BDCO组大 鼠腹腔注射戊 巴比妥钠 60 rag／kg麻醉 ，气管插管后参照文献 [1]介 绍的方法制 备脑 死亡模 型。在大 鼠枕部 钻孔 ，将 3号Fogarty导管通过该孔置人颅 内(硬膜外 间隙)， 经 Foga~y导管注射生理盐水，速率20／d／rain，膨胀前 端球囊，逐渐增加颅内压，30 min时大鼠呼吸停止， 出现血压一过性迅速升高后 逐渐下降 、瞳孔散大 固 定和脑电平直可确认脑死亡。脑死亡后连接683型 小动 物呼 吸机 (Harvard公 司，美 国)，凋节 潮气 量 10 ml／kg，呼吸频率 50次／rain，呼气末正压 2 am O (1 cnl 0=0．098 kPa)。BD组 大鼠吸入 40％氧气 120 rain，BDCO组大 鼠吸人 40％氧气 +0．025％ CO (大庆雪龙气体股份有限公司)混合气 120 rain，采用 T40 CO气体浓度监测仪 (Rattle公 司，美 国)持续监 测 CO浓度。sH组大鼠颅内置入 Foga~y导管 ，但不 膨胀前端球囊 ，吸人 40％氧气 ，持续 150 rain，腹腔注 射戊巴比妥钠和哌库溴铵维持麻醉 ，BD组和 BDCO 组大鼠脑死亡后骨骼肌瘫痪且对刺激无反应 ，则不 再使 用麻 醉药 物。SH组 大 鼠静脉 输 注生 理盐水 10 m1．kg。。·h。。，BD组和 BDCO组大 鼠静脉输注 4％ 琥珀酰 明胶和去 甲肾上腺素 (0．02 rag／m1)混合 液， 输注速率 为5 m1．kg～·h。。，维持平均动脉压 (MAP) 80～120 mill Hg(1 Him／-／g=0．133 kPa)。使用电热毯 和台灯维持直肠温 37．5～38．5℃。 537 观测指标 于麻 醉前 (基 础状态)、确认脑死亡 即刻 (T。)、吸入 CO 30、60、90、120 rain(T ～ )时进行 动脉血气分析； 时放血处死大鼠，采集动脉血样， 3 000 r／rain离心 15 min，取血浆，一8Occ冰箱中保存 待检。采用 ELISA法检测血浆白细胞介素 6(IL一6)、 肿瘤坏死 因子 (TNF．IX)和 IL．10的浓度 (试剂盒购 自上海森雄科技实业有限公司)；取大鼠左肺上叶， 称干重后，70℃干燥箱中脱水 72 h，直至恒重，计算 肺湿干重 比(W／D)；取左肺中叶 ，经 10％福尔马林溶 液固定，采用分光光度计测定髓过氧化物酶 (MPO) 活性(试剂盒购自南京建成生物研究所)；取左 肺下叶，制备组织切片，HE染色，光镜下每张切片分 为 9个视野 ，随机选择 3个视野 ，进行肺组织损伤评 分 ：中性粒细胞浸润 、气道上皮细胞破坏程度 、间 质水肿 、透明膜形成和出血。每个指标评分为 1～ 4分，其中正常为 1分，轻度病变为 2分，中度病变 为3分 ，严重病变为 4分 ，取 3个视野 的平均值 ，通 过累加各指标的评分计算出总体组织学损伤评分。 统计学处理 用 SPSS 11．0软件进行分析 ，计量 以均数 ±差(露±s)表示 ，组间比较采用单 因素方差分析 ，P<0．05为差异有统计学意义。 结 果 与 SH 组 比 较 ，BD组 和 BDCO 组 脑 死 亡 后 PaO ／FiO2、BE和 pH值降低 (P<0．05)；与 BD组 比 较，BDCO组脑死亡后 PaO ／FiO 、BE和 pH值升高 (P<0．05)，见表 1。 与 SH组 比较 ，BD组 肺 W／D、MPO活 性 升高 (尸<0．05)，BD组 和 BDCO组血 浆 IL．6、TNF．a和 IL一10的浓度和肺组织损伤评分升高(P<0．05)；与 BD组 比较 ，BDCO组 血浆 IL．10浓 度升 高，肺组 织 MPO活性 、血浆 IL一6、 rNF—a的浓度和肺组织损伤评 分降低(P<0．05)，见表 2。 SH组肺泡结构完整 ，肺泡壁结构正常，无水肿 和中性粒细胞浸润；BD组肺脏病理改变明显，表现 为肺泡隔和肺泡中度至重度水肿 ，肺泡 中有透明膜 形成 ，中性粒细胞浸润增多 ，偶见肺泡内出血 ；BDCO 538 中华麻醉学杂志2009年 6月第 29卷第 6期 Chin J Anesthesiol，June 2009，Vo1．29，No．6 表 1 各组大鼠各时点血气分析各指标的比较(n=8，i±s) 与 SH组比较， P<0．05 与BD组比较， P<0．05 表 2 各组大 鼠血浆 1L-6、IL-10和 TNF通知

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