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编号:10261158
烟雾吸入伤后肺表面活性物质活性与蛋白的关系(论著)
http://www.100md.com 《中华航海医学与高气压医学杂志》 1998年第2期
     作者:谢尔凡 杨宗城 黎鳌

    单位:630038 重庆市,第三军医大学西南医院烧伤研究所

    关键词:肺表面活性物质;;;表面张力;;蛋白;;肺损伤;;;烧伤;吸入性

    中华航海医学杂志/980211

    摘要
目的:探讨急性烟雾吸入伤后肺表面活性物质(PS)功能活性抑制与蛋白

    的关系。方法:采用大鼠烟雾吸入伤模型,分别检测了正常对照及致伤2、6、12和24小时动物的静态肺顺应性、支气管肺泡灌洗液(BALF)表面张力活性、BALF中超氧化歧化酶活性、丙二醛、总蛋白(TP)、总磷脂(TPL)、纤维蛋白原

    (Fig)和纤维蛋白(原)降解产物(FDP)含量。结果:动物伤后肺顺应性显著降
, 百拇医药
    低;BALF的最小表面张力进行性升高。滞后环面积、稳定指数和恢复系数进

    行性下降,BALF中TP、TPL、Fig和FDP水平均明显升高,最小表面张力和肺顺

    应性的变化与TP/TPL比值的改变相关显著。结论:血浆蛋白、特别是Fig和FDP

    的抑制作用可能是烟雾吸入伤后继发性PS功能活性降低的主要原因之一。Relationship between the activity of pulmonary surfactant and

    plasma proteins after smoke inhalation
Xie Erfan,Yang Zongcheng,Li Ao.Institute of Burn Research,Southwestern Hospital,Third Military
, 百拇医药
    Medical University,Chongqing 630038

    Abstract Aim:To evaluate the relationship between the activity of pulmonary

    surfactant(PS) and plasma proteins after acute smoke inhalation injury.Methods:

    With the use of a rat smoke inhalation injury model,the static lung compliance,the

    surface tension and superoxide dismutase activities of bronchoalveolar lavage
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    fluid(BALF),the contents of malondialdehyde,total protein(TP),total phospholipids

    (TPL),fibrinogen(Fig) and fibrin(fibrinogen)degradation products(FDP)were

    determined in normal control and injured animals at 2 h,6 h,12 h and 24 h

    respectively after injury.Results:After smoke inhalation,the static lung compliance

    decreased dramatically.The minimum surface tension(STmin)of BALF increased,while its hysteresis area,stability index and recruitment index decreased
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    progressively.The contents of TP,TPL,Fig and FDP in BALF increased

    markedly.There were significant correlations between the changes of TP/TPL

    ratio and the changes of STmin and static lung compliance.Conclusion:The

    inhibitory effect of plasma proteins,especially the Fig and FDP,could be one

    of the main causes of the decrease of secondary PS functional activity after
, 百拇医药
    smoke inhalation injury.

    Key words Pulmonary surfactant Surface tension Protein

    Lung injury Burns,inhalation

    (Chin J Naut Med,1998,5:86)

    肺表面活性物质(PS)是维持正常肺功能的基础。既往研究发现,烟雾吸入

    伤后PS活性进行性降低,并与肺损害的发生发展有关[1],但对PS活性降低的

    机理尚未完全阐明。本实验通过动态观察大鼠烟雾吸入伤后PS功能活性的变化,以探讨血浆蛋白类抑制物对PS活性的抑制作用。
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    材料和方法

    一、动物分组及致伤

    290±10 g健康雄性Wistar大鼠50只,随机分为正常对照组及伤后2、6、12和24小时活杀组,每组10只。按本所模型制作重度烟雾吸入伤[2]

    二、检测指标和方法

    1.静态肺顺应性:动物活杀后立即开胸,以水检压计测定总肺顺应性(C2.94)

    和低容量肺顺应性(C0.49),并根据公式计算扩张指数(EI)[1]。EI是反

    映PS和肺泡结构稳定性的指标,EI越大,肺泡越稳定。
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    2.支气管肺泡灌洗液(BALF)表面张力特性:动物活杀后经气管插管注入0.9%NaCl

    行定量支气管肺泡灌洗,每次30 ml/kg,重复5次,总回收率90.6%±1.4%。BALF

    经单层纱布过滤,1 100 r/min离心10分钟,取部分上清液贮-20 ℃待测。另取

    上清液用我所研制的改良型Wilhelmy膜天平测定其最大表面张力(STmax)、最小

    表面张力(STmin)和滞后环面积(Ha),并根据公式分别计算稳定指数(SI)和恢复

    系数(RI)[1]。SI反映了PS表面单分子膜在低表面张力下的稳定性,RI则反映

    单分子膜从STmin恢复到STmax过程中的扩张特性,均以值大为佳。
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    3.BALF生化指标检测:超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量分别采用羟

    胺氧化法和硫代巴比妥酸法测定,并计算MDA/SOD比值,试剂盒由南京建成生物

    工程研究所提供;总蛋白(TP)和总磷脂(TPL)含量分别以Lowry法和定磷法测定,并计算TP/TPL比值;纤维蛋白原(Fig)和纤蛋白(原)降解产物(FDP)含量均以双抗

    体夹心酶联免疫吸附测定法检测,试剂盒由苏州医学院血栓与止血研究室提供。

    4.常规大体、光镜及透射电镜病理检查。

    三、统计学处理

    采用华西医科大学PEMS2.0医用统计软件包在微机上行单因素方差分析、t检
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    验及直线相关分析。

    结 果


    一、静态肺顺应性

    肺静态顺应性指标伤后呈进行性下降,以C0.49和EI下降早而明显,2

    小时已明显低于正常对照,24小时降至最低(表1)。

    表1 伤后静态肺顺应性的变化(±s)

    Tab.1 Changes of static lung compliance after injury
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    对 照

    control

    伤后时间time after injury(h)

    2

    6

    12

    24

    C2.94(ml*kPa-1*kg-1)

    26.48±2.91

    23.06±3.82

    16.83±3.14**
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    17.64±3.56**

    16.12±2.89**

    C0.49(ml*kPa-1*kg-1)

    86.47±5.58

    60.76±6.47**

    43.01±5.86**

    47.14±7.31**

    41.26±6.92**

    EI
, 百拇医药
    0.59±0.03

    0.46±0.10**

    0.35±0.08**

    0.38±0.07**

    0.32±0.04**

    与对照比较υs control **P<0.01

    二、BALF表面张力特性

    伤后STmin迅速升高,2小时已大于正常对照4倍,且持续增加至24小时;同

    时Ha、SI和RI则呈进行性下降,2小时已显著低于正常对照,并持续降低至24小
, 百拇医药
    时。虽然伤后STmax有下降趋势,但与正常对照比较无统计学差异(表2)。

    三、BALF中TP、TPL、Fig和FDP含量及TP/TPL比值

    伤后TP和TPL含量均迅速升高,分别于12和6小时达高峰时超过正常对照14

    倍和2倍,并保持高水平至24小时;同时TP/TPL比值也呈进行性升高,2小时已

    明显高于正常对照,12~24小时形成类似高峰平台。Fig和FDP含量均显著增加,12小时达高峰,至24小时仍明显高于正常对照(表3)。

    表2 伤后BALF表面张力特性的变化(±s)
, 百拇医药
    Tab.2 Changes of surface tension properties of BALF after injury

    对 照

    control

    伤后时间time after injury(h)

    2

    6

    12

    24

    MAX(Mn/M)

    58.37±4.28
, 百拇医药
    52.81±5.25

    57.98±7.32

    55.03±5.49

    52.75±4.07

    STmin(mN/m)

    6.16±1.75

    26.43±4.71**

    34.75±5.64**

    30.82±4.57**

    39.46±5.42**
, 百拇医药
    Ha(mN·min)

    32.83±2.45

    23.39±3.16**

    14.60±2.71**

    17.46±2.58**

    11.37±2.24**

    SI

    1.63±0.21

    0.68±0.10**

    0.51±0.06**
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    0.57±0.08**

    0.31±0.07**

    RI

    6.54±0.87

    3.28±0.95**

    2.19±0.64**

    2.61±0.83**

    1.83±0.52**

    与对照比较υs control **P<0.01

    表3 伤后BALF中TP、TPL、Fig和FDP含量及TP/TPL比值的变化(±s)
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    Tab.3 Changes of TP,TPL,Fig,FDP contents and TP/TPL ratio in BALF after injury

    对 照

    control

    伤后时间time after injury(h)

    2

    6

    12

    24

    TP(g/L)

    0.13±0.03
, 百拇医药
    0.40±0.12**

    1.44±0.28**

    1.84±0.37**

    1.49±0.36**

    TPL(mg/L)

    76.53±7.28

    103.05±13.23**

    151.22±18.74**

    144.69±16.08**
, 百拇医药
    118.28±11.69**

    TP/TPL

    1.69±0.18

    3.01±0.42**

    9.47±1.25**

    12.72±1.81**

    12.60±1.52**

    Fig(μg/L)

    2.03±0.26

    5.08±0.55**
, 百拇医药
    10.56±1.37**

    16.01±1.56**

    12.33±1.21**

    FDP(ng/L)

    7.35±0.51

    11.58±0.94**

    18.06±1.43**

    32.62±2.65**

    24.15±1.82**

, http://www.100md.com     与对照比较υs control **P<0.01

    四、病理检查

    大体见伤后肺明显充血、出血、水肿、及灶性肺萎陷等,BALF中可见大量

    红细胞及细胞碎片。光镜下肺内大量炎细胞聚集、浸润,肺充血、出血、萎陷、水肿、甚至透明膜形成。电镜见血管内皮细胞、肺泡上皮细胞及间质纤维结构

    破坏,肺泡上皮细胞腔面有纤维蛋白样物附着(图1,图2)。

    图1 伤后6小时,肺内大量炎细胞聚集、浸润,肺泡腔充满水肿液和红细胞,肺实变 HE

    Fig1 6 hours after injury,numerous inflammatory cells aggregated and infiltrated
, 百拇医药
    in the lungs with consolidation,and the alveolar spaces were flooded with

    edematous fluid and red blood cells

    五、相关分析

    1.STmin的增加与BALF中TP/TPL比值的升高相关显著(r=0.8857 P<0.05)。

    2.BALF中TP和TP/TPL比值的升高均分别与C2.94(r=-0.9417,-0.9511)、C0.49(r=-0.8824,-0.8946)和EI(r=-0.8796,-0.9069)

    的降低呈明显负相关(P均<0.05)。
, 百拇医药
    图2 伤后6小时,肺泡腔(Alv)内纤维蛋白样物

    (↑示)附着于肺泡上皮细胞(Ep)腔面

    Fig2 6 hours after injury,fibrinoid substance (↑shown) in alveolar space(Alv)

    adhered to the surface of alveolar epithelial cells(Ep)

    讨 论


    许多急、慢性呼吸系疾病均有PS活性变化。Hall等[3]认为PS活性抑制

    主要有两种类型:① PS吸附于气液界面被阻断;② PS单分子膜动态循环压
, 百拇医药
    缩—扩张过程中失稳定。烟雾吸入伤后PS活性降低可能与这两种抑制作用均有关。

    一、烟雾的直接作用

    已证实,煤油、木材烟雾及其主要成分丙烯醛、异丁醛等均能直接抑制PS

    活性[4]。烟雾中有许多氧化物及氧自由基,它们可致PS氧化失活[5]。烟

    雾颗粒含大量脂肪酸,它们可通过掺入PS磷脂分子之间,使表面膜失稳定而致

    PS失活[6]

    二、伤后血浆蛋白类抑制物的作用

    血浆蛋白属吸附性抑制剂,包括白蛋白、免疫球蛋白、弹性蛋白、C-反应
, 百拇医药
    蛋白、Fig、FDP等,它们能比PS更快地吸附于气液界面,从而阻断了PS的进一

    步吸附与活性发挥。其中Fig和FDP的抑制作用最强,而白蛋白较弱。吸附性抑

    制作用的大小与PS或抑制物的绝对量关系较小,主要取决于两者的浓度比[7,8]

    本研究发现,吸入伤后大量蛋白性水肿液在肺泡腔内积聚,BALF中不仅TP明显

    升高,而且TP/TPL比值进行性增加,提示抑制物相对浓度明显升高,正常的蛋

    白—PS比率被打破;相关分析显示,STmin升高与BALF中TP增加无明显关系,但却与TP/TPL比值升高呈显著正相关,而C2.94、C0.94和EI的变化均与TP及TPL
, 百拇医药
    相关显著,表明蛋白抑制作用在吸入伤后PS失活及肺功能损害中有重要意义。

    近来注意到,急性肺损伤中Fig和FDP对PS的抑制作用具有特殊重要性。肺

    泡毛细血管膜通透性增加、组织细胞坏死释放凝血因子、以及肺泡巨噬细胞激

    活表达大量Ⅶ因子,导致肺泡腔微环境内凝血—纤溶失平衡,转变为以前凝血

    因子占优势;同时肺损伤后,肺泡内主要的纤溶激活因子尿激酶型纤溶酶原激

    酶降低,纤溶蛋白激酶抑制因子1水平升高,从而使纤溶活性抑制。以上两方面

    共同作用,引起肺泡内纤维蛋白凝固[9]。纤维蛋白在聚合过程中,可将PS磷
, 百拇医药
    脂掺入不溶性凝块,导致可利用的PS大量丢失,引起比吸附性抑制更严重的失

    活。本研究发现,吸入伤后BALF中Fig和FDP水平均呈进行性升高,电镜可见肺

    泡腔内纤维蛋白样物附着于上皮细胞腔面,提示Fig和FDP可能通过吸附性抑制

    和(或)将PS包埋而参与伤后PS的失活。

    实验中可见烟雾吸入伤后普遍存在不同程度的肺出血现象,BALF中也可见

    大量红细胞及细胞碎片,而血红蛋白和细胞膜脂质均对PS活性有强烈抑制作用[10]

    在急性肺损伤患者,BALF中可检出高水平糖脂,体外检测糖脂可降低PS活性,但吸入伤后BALF中糖脂的变化尚未见报道。
, 百拇医药
    另外,PS中磷脂含量、组分、特异性PS相关蛋白、肺泡内PS亚型等的变化

    也可能对吸入伤后PS的活性有直接影响,我们将另文报道。

    本课题为全军“八五”指令性攻关资助项目(课题编号:91Z009-0009)

    参 考 文 献

    1 谢尔凡,杨宗城,黎鳌.大鼠烟雾吸入伤后肺表面活性物质功能活性的变化及

    作用.中华航海医学杂志,1997,4:75-78.

    2 谢尔凡,杨宗城,王敦,等.大鼠烟雾吸入性损伤模型的制作.中国实验动物学

    杂志,1994,4:219-222.
, http://www.100md.com
    3 Hall SB,Lu RZ,Venkitaraman R,et al.Inhibition of pulmonary surfactant

    by oleic acid:mechanisms and characteritics.J Appl Physiol,1992,72:1708-1716.

    4 Nieman GF,Clark WR.Effect of wood and cotton smoke on the surface

    properties of pulmonary surfactant.Respir Physiol,1994,97:1-12.

    5 Seeger W,Lepper H,Wolf HRD,et al.Alteration of alveolar surfactant
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    function after exposure to oxidative stress and to oxygenated and native

    arachidonic acid in vitro.Biochem Biophys Acta,1985,835:58-67.

    6 Kinsella J.Smoke inhalation.Burns,1988,14:269-279.

    7 Holm BA,Notter RH,Finkelstein JN.Surface property changes from

    interactions of albumin with natural lung surfactant and extracted lung lipids.
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    Chem Phys Lipids,1985,38:287-298.

    8 Fuchimukai T,Fujiwara T,Takahashi A,et al.Artificial pulmonary

    surfactant inhibited by proteins.J Appl Physiol,1987,62:429-437.

    9 Idell S,James KK,Levin EG,et al.Local abnormalities in coagulation

    and fibrinolytic pathways predispose to alveoalar fibrin deposition in the

    adult respiratory distress syndrome.J Clin Invest,1989,84:695-705.

    10 Holm BA,Notter RH.Effects of hemoglobin and cell membrane

    lipids on pulmonary surfactant activity.J Appl Physiol,1987,63:1434-1442.

    (收稿:1997-09-01), http://www.100md.com