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编号:10402628
外源性NO对肺高压模型大鼠肺腺泡内动脉结构的影响
http://www.100md.com 《中华医学实践杂志》 2003年第1期
     【摘要】 目的 通过研究大鼠肺腺泡内动脉结构变化,探讨外源性NO是否对肺高压的形成和发展具有阻抑作用。方法 建立大鼠MCT肺高压模型,在其形成过程中和形成后采用NO吸入,检测大鼠血流动力学指标和心脏右室/(左室+室间隔)[RV/(LV+S)]、肺腺泡内动脉中膜厚度百分比(MT%)。结果 腹腔内注射MCT第1周时RVSP已升高,第3周时形成明显肺动脉高压,伴右心室肥厚、肺小动脉中膜增厚,肺IAPA的肌性动脉百分比增加。MCT大鼠同时间断长期吸入NO,可见RVSP下降,IAPA肌化程度减轻,肺小动脉中膜厚度减轻,右心室肥厚指标RV/(LV+S)减小,但与正常组相比较,差异仍有显著性。结论 间断长期吸入NO可使肺动脉高压的产生减缓,程度减轻。其可以部分阻抑肺动脉高压的发生和发展,对已形成的肺动脉高压具有治疗作用。

    关键词 肺高压 肺腺泡内动脉 外源性NO 肌性动脉 大鼠

    【文献标识码】 A 【文章编号】 1684-2030(2003)01-0007-04
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    Influence on the structure of intra-acinar pulmonary artery

    by exogenous nitric oxide in rat model with pulmonary hypertension

    Gu Yong,Zhang Xi,Wang Zhiping,et al.

    The First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University,Guangzhou510080.

    【Abstract】 Objective To investigate the changes of structure of intra-acinar pulmonary artery,to see if inˉhaled NO could prohibit the forming and the developing of PH.Methods To make PH model in rat,during the time of its forming,by inhaling exogenous NO,to measure the hemodynamic index,the ratio of the right ventricle(RV)to the left ventricle plus septum(LV+S),external diameter and percent medial thickness(MT%),also structural type of percent muscular artery(MA%)and non-muscular artery.Result After injection of MCT,right ventricular systolic pressure(RVSP)has elevated since the first week,pulmonary hypertension was formed at the time of the third week,at the same time,accompanying with right ventricular hypertrophy,enlargement of the medial thickness of small pulˉmonary arteries,increment muscular arteries in numbers.MCT rat by inhaling NO at the same time,PVSPwas lowered,The degree of muscularization in IAPA was attenuated,RV(LV+S)was reduced,but compare with the cases of conˉtrol group,there is still significant difference.Conclusion Chronic inhaled NO slowed the forming of PH,attenuated its degree.It is suggested that it could partly prohibited the process and the progress of PH,and has an effect on the formed PH.
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    Key words pulmonary hypertension intra-acinar pulmonary artery(IAPA) exogenous NO muscular artery(MA) rat

    肺动脉高压形成和发展的机理尚未完全阐明,其发病原因常是多种因素综合的结果。肺血管内皮代谢的变化所引起的肺小血管结构重建等在肺动脉高压的发生发展中起着重要作用。肺腺泡内动脉(IAPA)系呼吸性细支气管至肺泡隔毛细血管前这一段肺动脉的总称,它包括肌型、部分肌型和非肌型动脉三种不同的血管段,泡内肺动脉对血液灌注和阻力具有很大的缓冲能力,是控制肺动脉血流动力学的关键血管。近年来,有关肺腺泡内动脉构形重建与肺动脉高压形成之间的关系日益受到重视 [1,2]

    研究发现,NO可调节肺血管的张力,逆转肺血管的收缩,它具有很强的亲脂性,极易透过生物膜,可与血红蛋白快速结合而灭活,从而使得外源性NO能选择性作用于肺血管,并随气流吸入后扩张通气的肺泡毛细血管,改善通气血流比例 [3~6] 。近年来研究表明,NO是维持肺循环处于低 压系统生理状态的重要调节物质,在病理状态下,内源性NO的合成减少是产生肺动脉高压的重要因素。国外报道,试验性外源性NO应用于成人呼吸窘迫综合征(ARDS) [7] 、小儿持续性肺动脉高压(PPHN) [8] 、先心病、瓣膜病及心脏移植术后肺动脉高压,使用NO浓度20~80ppm不等,持续时间5min~48h,均达到较理想的临床疗效。
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    本实验通过建立大鼠MCT肺高压模型,在其形成发展过程和形成后采用NO吸入,并行血流动力学指标以及肺组织病理学检测,以期阐明外源性NO是否对肺高压的形成和发展具有阻抑作用,是否对已形成的肺高压具有治疗作用。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物及分组 本实验选用健康雄性SD大鼠,共109只,体重150~200g,随机分4组,采用5个时间点观察,即第1~5周。(1)第一组:对照组(C组),共25只,每只大鼠腹腔内一次性注射与MCT等量的生理盐水。(2)第二组:MCT组(M组),共50只,每只大鼠腹腔内一次性注射MCT50mg/kg(生理盐水配制),近第3周末即可形成肺高压。第2、第3周各死亡1只,第5周死亡2只,实得46只。(3)第三组:MCT加外源性NO吸入组(MN组),共24只,每只大鼠腹腔内一次性注射MCT50mg/kg,同时吸入NO(50ppm),每日1h,持续至第5周,其中第3、5周各死亡1只,实得22只。(4)第四组:形成MCT后加外源性NO吸入组(M 3 N)组,共10只,每只大鼠腹腔内一次注射MCT50mg/kg,3周后,吸入外源性NO(方法同上),持续至第5周,其中死亡2只,实得8只。
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    1.2 NO吸入方法 一氧化氮瓶的气体浓度为100ppm,通过“Y”型管与氧气瓶相接,经一氧化氮分析仪(PULMONOXⅡ型)测定,调节管口流出NO浓度为50ppm。将大鼠放入特制的鼠笼,固定大鼠口鼻部,经鼻腔部吸入。

    1.3 观察时间 (1)第1周,C组5只,M组10只,MN组8只。(2)第2周,C组5只,M组9只。(3)第3周,C组5只,M组9只,MN组7只。(4)第4周,C组5只,M组10只。(5)第5周,C组5只,M组8只,MN组7只,M 3 N组8只。其中1、3、5周观察肺动脉高压形成和发展过程中,外源性NO吸入对其的抑制作用(MN组),第5周可同时观察吸入NO对已形成的肺动脉高压的治疗作用(M 3 N)组。

    1.4 检测指标 (1)血流动力学指标:测定颈动脉平均压(MCAP)、右室收缩压(RVSP)(反映肺动脉压),以观察用药 前后血流动力学的变化。(2)病理学指标:大鼠处死后取心脏组织,测定心脏右室/(左室+室间隔)[RV/(LV+S)],此为右室肥大的指标,以计算右心室肥厚的程度;处死后,取左肺下叶周边部分,中性福尔马林固定,做石蜡切片,行HE、VG及Elastin染色。组织切片通过图像分析系统进行肺腺泡内动脉中膜厚度百分比(MT%)的半定量测定;并对单位面积内肌性动脉(MA)和非肌性动脉(NMA)的数目,及其所占血管总数的百分比(MA%)进行统计,以观察肺动脉高压形成和发展过程中,肺小动脉的肌化程度及肺血管结构的改变。
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    1.5 统计学处理 所有资料均经SPSS软件系统处理,多组均数的比较使用方差分析;计数资料使用卡方检验;分析两变量间关系,使用相关分析及回归;回归、散点、直方图在统计软件包SPSS和作图软件Harward Graphic中制作。检验水准设为以α=0.05。

    2 结果

    2.1 血流动力学

    2.1.1 MCAP 对照组平均13.23±1.15kPa;M组自第3周起,随时间延后,各周间比较,第4、5周较第1周明显降低(P<0.05);MN组各周间比较差异无显著性;同一时间点比较,M组第3、4、5周均较对照组低(P<0.05),第5周时,也低于同时间点的MN组和M 3 N组(P<0.05)(见表1)。

    表1 MCAP在各组不同时间的变化(kPa) (X±s)注:与C组比较,ˇP<0.05;与M组比较,△P<0.05
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    2.1.2 RVSP 对照组平均1.68±0.22kPa,M组随时间增加而逐渐升高,第5周时最高;MN组亦随时间逐渐增高但增加幅度较M组小。同一时间点比较,第1周、第3周,M 组均较MN组为高(P<0.01);第5周,M组较MN组及M 3 N组明显增高(均P<0.05),MN组与M 3 N组差异无显著性(见表2)。

    表2 RVSP在各组不同时间的变化(kPa) (X±s) 注:与C组比较ˇP<0.05,ˇˇP<0.01;与M组比较△P<0.05

    2.2 病理学观察 显微镜下所见:对照组肺组织IAPA段,多为直径100μm以下的非肌性动脉,内膜完整,内皮细胞排列规整,管壁薄(见图1);细支气管段可见100~800μm左右的肺性动脉(见图3),弹力纤维染色可见多数有完整的内、外弹力膜,着色清晰(见图5)。MCT注射后,随时间增加可观察到,在小于100μm的IAPA段,非肌性动脉内皮细胞变性、肿胀、增生,中膜出现平滑肌纤维,中膜厚度逐渐增加 (见图2),弹力纤维染色可见内外弹力板间中膜厚度明显增加,大部分100μm左右的IAPA内弹力板增生明显,并有断裂,与平滑肌相互融合,第5周部分小动脉管壁中膜增厚显著,几近闭锁(见图4、6)。
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    (1)RV/(LV+S);对照组平均为0.28±0.02,M组自第2周起明显增加,至第5周达0.54±0.03;MN组第3周、第5周明显增加(P<0.05);同一时间点比较,MN组较M组均明显减少,M3 N组较M组明显降低(P<0.05)(见表3)。

    表3 RV/(LV+S)在各组不同时间的变化 (X±s)注:与C组比较,ˇP<0.05,ˇˇP<0.01;与M组比较,△P<0.05。

    (2)MT%:对照组平均为19.25±1.42%,M组与MN组均随时间延长而增加;同一时间点比较,MN组与M组相 比,差异均有显著性(P<0.05),M组增加明显;MN组与M 3 N组差异无显著性,(见表4)。

    表4 MT%在各组不同时间的变化(%) (X±s) 注:与C组比较,ˇP<0.05,ˇˇP<0.01;与M组比较,△P<0.05
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    (3)MA%:对照组平均为20.78±1.57%,M组与MN组均随时间延长而增加(P<0.05);同时间点比较,MN组、 M 3 N组均低于M组(P<0.05)(见表5)。

    表5 MA%在各组不同时间的变化(%) (X±s) 注:与C组比较,ˇP<0.05,ˇˇP<0.01;与M组比较,△P<0.05;与MN组比较,▲P<0.05

    2.3 MetHb测定 C组、M组、MN组和M 3 N组各例所测定的MetHb值均低于1.5g/dl(正常值<1.5g/dl)。

    2.4 变量相关分析 结果显示,M组和MN组RVSP与RV/(LV+S)、MA%、MT%均呈正相关,M组和MN组RVSP、RV/(LV+S)、MA%、MT%均随时间延长而增加。对照组1~5各周间经方差分析,所有检测指标,均无统计学意义(P>0.05)。
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    3 讨论

    3.1 IAPA构形重建与肺动脉高压和右心室肥大的发生和发展有密切关系,进一步显示了结构和功能的紧密联系 腹腔内注射MCT第1周时RVSP已升高,第3周时形成明显肺动脉高压,伴右心室肥厚、肺小动脉中膜增厚,肺IAPA的肌性动脉百分比增加,相关分析结果表明,RVSP与RV/(LV+S)、MT%及MA%呈明显相关关系。表明在肺动脉高压发展时同时伴有右室的肥厚、肺小动脉中层增厚及肺腺泡内动脉肌化程度的增加。MCT攻击的靶细胞是肺血管的内皮细胞[9,10] ,当内皮细胞损伤后,其生理及代谢功能发生改变,进而影响到血管壁细胞的调控,促进血管平滑肌细胞增生以及血管壁周细胞及中间型细胞向平滑肌细胞分化。 IAPA是影响肺循环的关键血管段,非肌性动脉中层出现平滑肌即肌性化,造成末梢肺循环血管构成改变,阻力型血管段延长,肺循环阻力增加,从而肺动脉压力升高,即IAPA肌化增强及中膜增厚是肺动脉高压的病理基础。

    3.2 外源性NO的吸入,可以部分地阻抑肺动脉高压的发生和发展,对已形成的肺动脉高压具有治疗作用 外源性NO吸入后,与M组比较,可见RVSP下降,IAPA肌化程度减轻,肺小动脉中膜厚度亦有所下降,表明肺动脉高压的产生减缓,程度减轻,证明吸入NO对肺高压的肺血管有直接的舒张作用。由于NO的作用并不依赖于内皮的完整,故MCT所致内皮的破坏对NO发挥作用没有影响。当RVSP下降后,由于肺血管阻力下降,从而使肺微循环的压力减小,肌化程度减少或逆转部分已肌化的肺小血管,调节肺血管的紧张度。(本文图片见封三)
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    参考文献

    1 Meyrick B,Reid L.Development of pulmonary arteries changes in rats fed crotalaria spectabilis.Am J pathol,1979,94:37-50.

    2 Ghodsi F,Will JA.Changes in pulmonary structure and function induced by monocrotaline intoxication.Am J physiol,1981,240:149-155.

    3 Lowenstein CJ,Dinerman JL,Snyder SH,et al.Nitric oxide:A physioˉlogic messenger.Ann Intern Med,1994,120:227-237.
, http://www.100md.com
    4 Piso U,Lopez FA,Heidelmeyer CF,et al.Inhaled nitric oxide reverses hypoxic pulmonary vasoconstriction without impairing gas exchange.J Appl Physiol,1993,74:1287.

    5 Zayek M,Cleveland D,Morin FC,et al.Treatment of persistent pulˉmonary hypertension in the newborn lamb by inhaled of the newborn(Abstract).Pediatr Res,1993,33:20A.

    6 Tonz M,Von Segesser LK,Schilling J.Treatment of acute pulmonary hyˉpertension with inhaled nitric oxide.Ann Thorac Surg,1994,58:1031-1035.
, 百拇医药
    7 Rossaint R,Falke KJ,Keitel M,et al.Inhaled nitric oxide in constrast toinfused prostacyclin selectively reduces pulmonary hypertension and imˉproves gas exchange in severe ARDS(abstract).AM Rev Respir Dis,1992,145:a185.

    8 Roberts JD,Polaner DM,Lang P,et al.Inhaled nitric oxide in persistent pulmonary hypertension of the newborn.Lancet,1992,340:818-819.

    9 Yost GS,Buckpitt AR,Roth RA,et al.Contemporary issues in toxicoloˉgy.Mechanisms of lung injury by systemetically administered chemicals.Toxicol Appl Pharmacol,1989,101:179-195.

    10 Meyrick B,Gamble W,Reid L.Development of crotalaria pulmonary hypertension:hemodynamic and structural study.Am J Physiol,1980,239:H692-H702.

    (收稿日期:2002-09-22)

    作者单位:510080广州中山大学附属第一医院

    (编辑梅 燕), http://www.100md.com(顾 勇 张希 王治平 孙培吾 刘秀琴)