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编号:10284064
肺表面活性物质对大鼠肺损伤后氧合功能的影响
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第2期
     作者:黄伟雄 宋国维 甘小庄 孙丽萍 李 惠 马广松

    单位:首都儿科研究所呼吸功能室(北京 100020)

    关键词:肺顺应性;肺表面活性剂;大鼠

    中国病理生理杂志990210 摘 要 目的和方法:本研究利用氧自由基所致的大鼠肺损伤模型,对肺损伤后肺表面活性物质(PS)病理改变和外源性PS替代治疗的作用进行了探讨。结果:大鼠气道滴入黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶24 h后,PaO2和胸肺顺应性显著下降;肺系数明显增高,组织学观察可见炎症性肺水肿。肺支气管灌洗液分析结果表明PS含量减少,蛋白含量增高。应用外源性PS治疗后,PaO2从处理前32.4±8.6 kPa上升到47.5±2.9 kPa(P<0.01)。结论:(1)肺损伤后的不同阶段PS的病理变化可能是不一致的;(2)外源性PS的替代治疗有明显效果。
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    The improvement of oxygenation of injuried lungs by exogenous surfactant replacement in rats

    HUANG Wei-Xiong,SONG Guo-Wei,GAN Xiao-Zhuang,SUN Li-Ping,LI Hui,MA Guang-Song

    Laboratory of Respiratory Function,Capital Institute of Pediatrics,Beijing (100020)

    Abstract AIM and METHOD:The change of lung function induced by oxygen free radicals and effect of exogenous surfactant replacement on oxygenation of injuried rat lungs were studied.RESULTS:PaO2 and lung-thorax compliance measured after intratracheal instillation of xanthine and xanthine oxidase were significantly reduced.In morphological study,the increase of lung weight to body weight ratio was demonstrated,and there were perivascular edema and infiltration with neutrophils microscopically.The analysis of bronchoalveolar lavage fluid showed a reduction of surfactant and an increase of protein content.After surfactant administration to injured rats,the lung oxygenation was highly improved with an increase of PaO2 from a means of 32.4 kPa to 47.5 kPa(P<0.01).CONCLUSION:The changes of pulmonary surfactant content differ in the stage of lung injury and that exogenous surfactant replacement therapy might be a rational approach to the treatment of acute respiratory failure caused by various factors.
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    MeSH Lung compliance;Pulmonary surfactant; Rats

    肺表面活性物质(pulmonary surfactant,PS)的功能改变是急性肺损伤病理改变的重要因素[1]。肺损伤时PS含量下降和活性降低均可导致PS功能不良;对肺损伤时PS病理变化机制的探讨有利于外源性PS替代治疗的临床应用[2]。最近,我们在国内首次报道了利用外源性PS治疗重症肺炎的临床研究结果[3]。1987年,Lachamann等利用氧自由基损伤模型观察PS对急性呼吸衰竭的治疗作用[4];本研究在复制该模型的基础上,对肺损伤后PS病理改变和外源性PS替代治疗作用进行探讨。

    材料与方法

    (一)实验动物与主要试剂:Wistar大鼠,200~250g,由中国医学科学院动物中心提供。黄嘌呤(xanthine,X),黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)均为Sigma公司产品。PS按Notter方法从小牛肺灌洗液提取[5]
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    (二)肺损伤模型的复制:

    1.肺损伤:大鼠腹腔注射安定镇静后,仰卧固定,在颈正中皮肤作一小切口暴露气管,用OT注射器穿刺气管进行滴注。动物分为4组,每组8只。(1)对照组,气道不滴入任何溶液;(2)生理盐水组,气道滴入生理盐水(2mL/kg);(3)X+XO组,X(2.5μmol)与XO(1U)于气道滴注前同溶于生理盐水中;(4)X+XO+SOD组,除加SOD(2mg)外,其它同(3)组。滴注完毕后缝合切口,将动物放置笼中按常规饲养;24h后在机械通气的条件下进行肺功能测定。

    2.肺功能测定:大鼠用戊巴比妥钠(50mg/kg,ip)麻醉后,行气管、右颈总动脉分离插管。然后将动物放置呼吸机-组合体积描记仪系统进行机械通气(纯

    北京市自然科学基金资助

    氧,呼吸频率:35/min,吸/呼=1/1);腹腔注射箭毒(1g/L,0.3mg/kg)以终止动物自主呼吸。记录仪描记潮气量和气道峰压。在整个通气过程中潮气量维持6ml/kg。通过计算潮气量与气道峰压比值得出动态胸肺总顺应性,颈动脉取血测动脉血气。
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    3.形态学观察和肺支气管洗出液生化分析:机械通气结束后,将动物开胸处死,剪下左肺称重,计算肺系数[左肺湿重(g)/体重(kg)];常规切片,HE染色后光镜观察。用生理盐水(20 mL/kg,重复三次)经气管插管灌洗右肺,洗出液进行下列生化分析:(1)用Lowry方法测定蛋白含量(protein,Pr);(2)用Bartlett法测定总磷脂(total phospholipid,TP);(3)用薄层层析分离磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)。

    (三)PS替代治疗:按上述X+XO组的方法造成肺损伤,24h后进行PS治疗实验。肺损伤动物分为3组,每组8只;(1)对照组:通气过程中不作任何处理;(2)PS组:通气平稳20min后气道滴入PS(100mg/kg);(3)生理盐水组:气道滴入生理盐水(2mL/kg)。各组肺功能测定方法与上述相同。

    (四)统计处理:所有数据以x±s表示,采用t检验判断均数差异显著性。
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    结 果

    (一)肺损伤模型:各组动物气道滴注后均有不同程度的呼吸困难和紫绀,以X+XO组最明显,其症状随时间转移而逐渐减轻。肺功能测定表明,各组PaCO2和pH值均无明显改变。但X+XO组PaO2和胸肺顺应性都明显下降,SOD显示对肺功能有部分保护作用(表1)。

    X+XO组肺系数显著增大,与对照组和X+XO+SOD组比较分别为P<0.01和P<0.05(表2);镜下观察可见明显的炎症性水肿。表2还显示肺支气管灌洗液生化分析结果,X+XO组PC和TP含量显著下降,蛋白含量则显著增高。与X+XO组比较,X+XO+SOD组只在PC值上表现出SOD的部分保护作用。

    表1 气道滴注不同溶液24 h后大鼠动脉血氧分压和胸肺顺应性测定值

, http://www.100md.com     Tab 1 The values of PaO2 and lung-thorax compliance measured in rats in 24 h after intratracheal instillation of different solutions(±s,n=8) Group

    PaO2(kPa)

    Compliance(mL·kPa-1·kg-1)

    15 min

    30 min

    15 min
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    30 min

    Control

    54.6±4.4

    53.7±4.5

    4.90±0.50

    4.79±0.42

    Saline

    53.5±2.4

    49.8±5.2

    5.10±0.74

    4.59±0.78

    X+XO
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    37.4±8.1**△

    38.6±9.7**△

    3.98±0.30*△

    3.87±0.31*△

    X+XO+SOD

    49.4±5.3

    47.8±7.1

    4.90±0.69

    4.69±0.73

    *P<0.05,**P<0.01,vs control group P<0.05,vs X+XO+SOD group表2 气道滴注不同溶液24h后大鼠肺系数和肺支气管洗出液的生化分析
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    Tab 2 Left lung weight/body weight ratio(LLW/BW) and biochemical measurement of bronchoavlveolar lavages in rats in 24h after intratracheal instillation of different solutions(±s) Group

    n

    LLW/BW(g/kg)

    Pr(g/L)

    TP(mg/L)

    PC(mg/L)

    Control
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    7

    1.54±0.25

    0.35±0.09

    97.8±17.9

    46.6±8.9

    Saline

    8

    1.89±0.40

    0.32±0.10

    105.7±16.6

    48.4±7.2

    X+XO
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    8

    2.79±0.54**△

    0.48±0.12*

    74.2±21.9*

    33.7±8.9*△

    X+XO+SOD

    7

    2.25±0.47

    0.42±0.10

    83.9±12.9*

    42.8±6.1
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    *P<0.05,*P<0.01,vs control group;P<0.05,vs X+XO+SOD group

    (二)PS改善肺氧合功能:给予PS后15min PaO2无明显变化,但至30min时从处理前32.4±8.6 kPa上升到47.5±2.9kPa(P<0.01,图1),并维持到通气结束;而生理盐水组15min时则PaO2从37.2±6.8kPa下降到26.2±11.1kPa,直到45min时才恢复到滴注前水平。各组胸肺顺应性和肺系数均无显著差异。

    Fig 1 The improving effect of pulmonary surfactant (PS) on PaO2 of rats with injured lungs.P<0.05,vs lung injury un-treated group;△P<0.05,△△P<0.01,vs Prior-T
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    图1 肺表面活性物质对大鼠肺损伤后肺氧合功能的作用

    讨 论

    本研究旨在对急性肺损伤病理过程中PS功能改变的机制和外源性PS治疗作用进行初步探讨。我们曾对气道滴入X+XO溶液后70 min的大鼠肺灌洗液进行过测定[6],结果发现TP和PC(PS的主要成分)并无明显减少,但蛋白含量显著增高(P<0.001)。但本研究结果则表明,气道注入X+XO溶液24 h后,肺泡中TP和PC均有显著降低;蛋白含量也显著增高(P<0.05),但增高程度远不如损伤后70 min的结果。关于蛋白对PS活性的影响,国外研究表明,肺损伤时从毛细血管渗到肺泡内的血浆蛋白有抑制PS活性的作用,其强度依次为纤维蛋白降解产物,纤维蛋白原,球蛋白和白蛋白。血浆蛋白对PS的抑制作用是可逆的,存在竞争机制,即PS浓度高时,蛋白抑制作用弱,反之则强[7]。我们通过体内外实验研究也证实了这一点[8]。我们推测,肺损伤后的不同阶段导致PS功能不良的因素可能是不一致的;在损伤急性期,肺泡渗出液中大量的血浆蛋白竞争性抑制作用可能是导致PS功能不良的主要因素;而在恢复期,PS含量的改变和蛋白的抑制作用均可能影响PS功能。PS的功能异常是影响肺气体交换功能的重要因素,应用外源性PS替代治疗能显著改善肺损伤后的肺氧合功能。
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    PS是治疗新生儿呼吸窘迫综合征的特效药,其临床应用范围不断得到开拓。最近,宋国维等报道了应用PS制剂(Curosurf,瑞典)显著改善重症新生儿肺炎肺氧合功能的临床研究结果[3]。PS在治疗成人呼吸窘迫综合症的作用也得到关注。氧自由基是引起肺损伤的一个重要因素,本文结果进一步提示PS在治疗其它呼吸系统疾病中的广阔前景。

    外源性PS改善肺氧合功能的机理可能是通过降低肺泡表面张力,稳定肺泡,减少肺内分流,从而提高肺氧合功能。本研究中胸肺顺应性并无明显改善,其原因可能是胸肺顺应性不仅仅是反映肺泡张力,还与肺组织弹性有关,肺顺应性的改善需要较长时间才能反映出来[9]。另外,机械通气的方法、潮气量、呼吸频率以及呼吸末正压的水平等都是影响胸肺顺应性的因素。因此,应用PS治疗时,肺氧合功能的改善不一定伴随有胸肺顺应性的提高。

    参考文献

    1 Lewis JF,Joke AH.Surfactant and the adult respiratory distress syndrome.Am Rev Respir Dis,1993,147:218.
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    2 Brown DL,Patttenazzo A.Other uses of surfactant.In:Walker L W B.ed.Clinics in perinatology:Surfactant replacement therapy.Saunders Company,1993.761.

    3 宋国维,甘小庄,张艳玲,等.肺表面活性物质对重症新生儿肺炎肺氧合功能的影响.中华儿科杂志,1995,33(6):336.

    4 Lachmann B,Saugstad OD,Klein J,et al.Acute respiratory induced by tracheal instillation of xanthine oxidase,its prevention and therapy by exogenous surfactant.Adv Exp Med Biol,1987,215:351.
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    5 Notter RH,Egan EA,Kwong NS,et al.Lung surfactant replacement with lipids extracted from bovine lung lavage:effects of dispersion technique,dose and gestational age.Pediatr Res,1985,19:569.

    6 黄伟雄,宋国维,孙丽萍,等.氧自由基对大鼠肺功能和形态学的影响.中国病理生理杂志,1996,12(3):286.

    7 Lachmann B,Eijking EP,So KL,et al.In vivo evaluation of the inhibitory capacity of human plasma on exogenous surfactant function.Intensive Care Med,1994,20:6.
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    8 甘小庄,宋国维,黄伟雄,等.肺表面活性物质功能不良的机制探讨.中国危重病急救医学杂志,1996,8(3):136.

    9 Couser RJ,Ferrara TB,Ebert J,et al.Effects of exogenous surfactant therapy on dynamic compliance during mechenical breathing in preterm infants with hyaline membrane disease.J Pediatr,1990,116:119.

    收稿日期:1996年11月28日

    修稿日期:1997年7月25日

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