人胃液吸入诱导大鼠肺通透性及肺组织学的变化

宁夏医科大学(银川 750004)苏春红 刘 红 王 涛

在实施临床麻醉和饱胃患者的抢救过程中,可能发生胃内容物返流和误吸,引起吸入性肺炎、吸入性肺不张、Mendelson综合征等严重的肺损伤,甚至导致急性呼吸窘迫综合征(ARDS)引起死亡。虽然国内外对盐酸或正常人胃液(盐酸滴定后 pH值≤1.5)误吸已做了大量研究,但是我们发现临床上胃内容物误吸引起的肺损伤不能简单的以胃酸作用来解释。陈卫民等[1]对胃液误吸动物的实验结果表明经气管给予胃液比单纯吸入盐酸引起的肺损伤程度更严重。本研究通过临床抽测 20例择期手术患者自然空腹胃液 pH值取其均值的方法,拟定将 pH为 2.3的人自然空腹胃液和滴定至 pH为 2.3的盐酸液分别通过气管注入鼠肺,观察其对肺组织的损伤作用。

材料与方法

1 材 料 胃液:取择期手术带胃管病人的空腹胃液(pH=2.3)排除影响胃液分泌及胃排空因素的标本 ,离心 (500r/min,10min)后 ,取上清液 ,于 -30℃冰箱内保存备用;稀盐酸液:用蒸馏水稀释 2mol/L盐酸至 pH=2.3。

2 方 法

2.1 动物模型制备 将 27只健康的雄性 SD大鼠 (宁夏医科大学动物实验中心提供),体重 250～280 g,禁食饮 12h,平均分为 3组(每组 9只),分别为空白对照组(A组)、盐酸组(B组)和胃液组(C组)。 A组仅接受麻醉和气管切开手术,B组和 C组分别经气管注入 pH=2.3的盐酸或胃液。腹腔注射 3%戊巴比妥钠(35～ 40)mg/kg麻醉,于 3～ 4环状软骨处行气管切开,插入 16G自制气管导管(深 1～ 1.5cm),吸入纯氧。然后,行股静脉穿刺保持静脉通道,每小时输入生理盐水 2ml/kg。麻醉稳定 10min测基础状态的呼吸末二氧化碳分压(PetCO2),将盐酸或胃液 0.8ml/kg经气管注入盐酸组或胃液组大鼠肺内,左右侧肺各 0.4 ml/kg。加压呼吸 3次以使盐酸或胃液均匀吸入。

2.2 检测指标 维持麻醉状态,监测 30min、1h、2h、3h及 4h的 PetCO2和呼吸频率(RR)。处死动物后,取右中叶肺备测定肺湿 /干比以估计肺水肿情况,右下叶肺做普通光学显微镜标本,以 4℃生理盐水行左支气管灌洗 3次,3ml/次。灌洗液离心 (4℃、1500r/min、10min),取上清液-80℃保存。采用考马斯亮兰法来检测左支气管 BALF中蛋白含量,双缩脲法检测血清蛋白含量,其比值为肺通透性指数(LPI)。

3 统计学处理 计量资料以均数±标准差(x-)表示,若正态分布且方差齐性,则采用方差分析,反之则可进行数据变换或秩和检验。所用的统计分析软件为 SPSS11.5,以 P＜0.05为有显著性差异。

结 果

1 三组 PetCO2和 RR的变化 见表 1。三组的PetCO2在各时间点变化均无显著性差异(P＞0.05),组间比较也无显著性差异(P＞0.05)。 B、C两组大鼠吸入盐酸和胃液后 RR均明显增加。B组大鼠 RR在大鼠吸入盐酸后的 4h内与基础值比较均有显著性差异(P＜0.05)。 C组(胃液组)RR在吸入胃液后 3h内与基础值比较均有显著性差异(P＜0.05),而在 4h时,与基础值比较无显著性差异(P＞0.05)。

表1 三组 RR的变化(bpm)

2 肺水肿程度 见表 2。B组和 C组的 W/D均明显升高,B组和 C组的 W/D与 A组相比均有显著性差异(P＜0.05)。

3 肺泡通透性 见表 2。B组和 C组灌洗液中蛋白含量显著高于 A组(P＜0.05)。 C组大鼠吸入胃液后肺通透指数(LPI)与 A组比较有显著性差异(P＜0.05);与 B组比较,A组和 C组 LPI的变化均无显著性差异(P＞ 0.05)。

表2 肺泡灌洗液及肺湿干重比分析

4 病理形态学 石蜡切片 HE染色可见 A组无明显损伤或损伤轻微,肺泡结构完整,肺泡壁无水肿,有少量白细胞浸润 (见图 1)。 C组损伤最明显,可见肺泡壁破坏严重,弥漫性充血水肿,肺间质、肺泡水肿,肺泡间隔增宽,大部分肺泡萎陷、肺实变,肺内大量多形核中性粒细胞 (PMN)浸润 (见图 2)。 B组肺组织损伤程度介于 A组和 C组之间,见肺间质有轻度或中度水肿,白细胞浸润程度较 C组轻(见图 3)。

图1 A组光镜肺组织结构(HE×200)

图2 B组光镜肺组织结构(HE×200)

图3 C组光镜肺组织结构(HE×200)

讨 论

据有关资料报道,麻醉中胃内容物返流的发生率为 4%～ 26.3%,其中 62%～76%可出现误吸,误吸大量胃内容物的病死率高达 70%[2]。临床研究中,成人术前禁食水组胃液平均 pH为 2.26,术前 2～ 3h饮水组残留胃液的平均 pH 2.64[3]。亦有报道外科手术肥胖患者,禁食水和术前 2h喝 300ml清水对胃液 pH无影响,平均 pH分别为 1.78和 1.77[4]。 Hong[5]报道手术患者禁食水后,胃液的平均 pH为 2.7±2.0。因此,本研究通过临床抽测 20例择期手术患者自然空腹胃液pH值取其均值的方法,采用 pH为 2.3、容量比以往研究中(＞1.2ml/kg)小的自然空腹胃液(排除影响胃酸分泌及胃排空因素)注入鼠肺,模拟麻醉病人手术中发生误吸,观察吸入胃液后肺通透性及肺组织病理学等改变。本实验发现大鼠吸入盐酸或胃液后,呼吸频率均加快,而 PetCO2变化不明显。当机体在外界刺激或内环境改变时,通过神经系统的调节和控制呼吸运动[6],从而实现了 PetCO2平衡。病理学光镜显示:C组肺组织病理损伤最严重,证实了鼠肺吸入 pH 2.3的自然空腹胃液导致的肺损伤程度远较单纯吸入 pH 2.3的 B组更为严重。无渣的胃液(pH 2.3)中不仅含有盐酸而且还有胃蛋白酶,在酸性环境下,胃蛋白酶原被激活成为胃蛋白酶,具有消化分解外来蛋白质的作用,胃酸和胃蛋白酶共同作用可能引起肺泡壁破坏,水肿形成,肺泡萎陷,肺实变等。在以炎症-免疫损伤为特征的 急性肺损伤(ALI)、ARDS中,可见多形核中性粒细胞(PMN)从血管腔迁移、聚集到肺间质 /肺泡腔[7],PMN被选择性吸引至炎症局部,吞噬和杀死病原菌,同时诱发和放大炎症反应。本实验病理切片发现大量 PMN聚集在胃液吸入组肺泡内,说明 PMN参与了此种肺损伤的炎症反应过程。与盐酸组比较,胃液组的炎症反应更强烈,肺损伤性质、程度可能不同。盐酸组和胃液组的肺 W/D、总蛋白含量明显高于对照组,这说明盐酸和胃液均造成了严重的血管屏障破坏,大量富含蛋白的渗出液聚集于肺泡,形成非心源性肺水肿。此外,胃液组肺通透指数明显大于盐酸组,肺毛细血管通透性增加更显著,肺损伤更严重,其性质可能不同于盐酸组。本实验结果与陈卫民[1]等报道吸入无渣的人胃液肺损伤比单纯吸入盐酸组严重相一致。在 Kennedy等复制盐酸吸入模型中发现盐酸注入 1h内的早期肺损伤是由盐酸的直接化学烧伤作用所致,2h后的肺损伤是由 PMN介导的后期继发炎症反应所致[8]。Metheny等[9]经人胃液造成兔误吸的动物实验中证实了误吸后可在支气管分泌物中检测到胃蛋白酶的存在,胃蛋白酶可以作为判断胃液误吸发生的重要生物标志[10]。因此,吸入胃液的肺损伤还可能包括胃蛋白酶的破坏作用。

综上所述,自然空腹胃液(pH=2.3)吸入可导致肺通透性增加,非心源性肺水肿和肺泡壁破坏、肺泡间隔增宽、肺泡萎陷及肺实变等严重病理损伤。这种肺损伤比单纯吸入稀盐酸(pH=2.3)的肺损伤程度更严重。

[1]陈卫民,盛卓人,张秉钧,等.胃液与盐酸误吸导致大鼠肺损伤的对比性研究[J].中华麻醉学杂志,1996,16(3):124-126.

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