利多卡因对兔离体气管平滑肌张力的影响

胡秀才 刘兴敏 安裕文 李星宇 (沧州市中心医院麻醉科，河北 沧州 06200)

静脉注射利多卡因是临床上防治围术期支气管痉挛的常用方法，但在使用过程中通常没有考虑气道的基础状况;对于围术期发生的支气管痉挛，也未区分是机械刺激原因，还是支气管哮喘发作，一律使用利多卡因治疗。对无支气管哮喘或无气道高反应性的患者，利多卡因防治围术期反射性支气管痉挛可取得良好的效果。然而，对支气管哮喘或有气道高反应性倾向的患者，使用利多卡因有两种结果截然相反的报道，Groeben等〔1〕认为利多卡因对哮喘病人，可呈剂量依赖性减弱气道平滑肌的张力;而Hirota等〔2〕的研究则认为利多卡因呈剂量依赖性引起气道平滑肌张力升高，加重组胺和血清素诱发的支气管痉挛，同时伴有血浆儿茶酚胺浓度下降。本课题拟观察不同浓度利多卡因对兔离体气管平滑肌张力的影响，为临床防治围术期气道平滑肌张力升高提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料 新西兰成年大白兔35只(贵阳医学院实验动物中心提供)，体重2.3～3.4 kg，雌雄不拘。利多卡因由西南药业股份有限公司生产，批号:07060003;磷酸组胺由上海求德生物化工有限公司生产，批号:20070907;氯化乙酰胆碱(Ach)由国药集团化学试剂有限公司生产，批号:20070116。Krebs-Henseleit(K-H)液，内含 NaCl 119 mmol/L、葡萄糖 11.7 mmol/L、KCl 4.7 mmol/L、CaCl22.5 mmol/L、MgSO41.2 mmol/L、KH2PO41.2 mmol/L、NaHCO325 mmol/L，(使用前用双蒸水临时配制)。JZ-100型肌张力换能器(新航机电设备有限公司生产)。SC-15数控超级恒温槽(上海奥尔科特生物科技有限公司生产)，采用ALC-MPA2000多道生物信号分析系统(上海奥尔科特生物科技有限公司生产)在电脑上自动记录肌张力换能器产生的肌张力信号变化。混合气体(95%O2+5%CO2)一罐。

1.2 方法

1.2.1 兔离体气管平滑肌条的制作 参照文献〔3〕将36只新西兰大白兔用气栓法处死，在5 min内迅速取出气管，立即在加冰的K-H液中轻柔分离干净气管周围的疏松结缔组织，取气管中下段，在其前方纵行切断软骨环，剪成约10～15 mm×5～8 mm条块。在恒温槽外层注入水，接通电源加热30 min，设定双层恒温浴槽的温度为37℃，同时向K-H液内通入95%O2+5%CO2的混合气体，流量为0.1 L/min。将肌张力换能器与电脑的MPA2000生物机能系统连接，以1 g砝码定标，然后打开MPA2000M生物机能试验系统检验张力测量的精度。

1.2.2 分组 分次制作36条气管平滑肌，随机分成6组，每组6条。C组(对照组)，不含任何药物，仅在实验时加入与实验组同容积的K-H液;L组:加入利多卡因，使其浓度达到3×10－5mol/L，Ach组:加入 Ach 10－4mol/L;A+L 组:先加入 Ach 10－4mol/L，等肌张力平衡后加入3×10－5mol/L利多卡因;H组:加入组胺使浓度为10 mg/L;H+L组:先加入组胺10 mg/L，平衡后加入利多卡因3×10－5mol/L。平滑肌条下端固定在平滑肌固定架上，放入恒温浴槽，内含20 ml温度为37℃、pH为7.35的K-H溶液，并持续向K-H溶液通入含95%O2+5%CO2的混合气体。上端接换能器并予1 g初长张力平衡60 min，K-H液每20 min更换一次，记录平衡时或加组胺、Ach平衡后的张力值作为初始值，记录初始值及1、5、10、15、20 min六个时间点的张力值，分别用 T0、T1、T5、T10、T15、T20表示各个时点的兔离体气管平滑肌张力，每次实验结束时用K-H液连续冲洗三次，以氯化钾验证其活性，无活性者放弃。观察3×10－5mol/L浓度的利多卡因对静息状态下和经Ach、磷酸组胺处理后对兔离体气管平滑肌张力的影响。

1.3 统计学方法 应用SPSS11.5统计软件进行分析，数据资料以±s表示，组间比较采用完全随机设计的方差分析，组内比较采用重复测量的方差分析，两参数的比较用q检验。

2 结果

2.1 组内各时点气管平滑肌张力比较 C组、L组、H+L组组内各时点兔离体气管平滑肌张力变化不大，无统计学差异(P ＞0.05)。Ach 组 T5、T10、T15、T20与 T0时点兔离体气管平滑肌张力相比明显升高，有显著统计学差异(P＜0.01)，T1与T0相比张力升高，有显著统计学差异(P＜0.05)，T10与 T15、T15与T20相比张力变化不大，无显著统计学差异(P＞0.05)。A+L组:T1与T0相比变化不大，无明显统计学差异(P＞0.05)，T5、T10、T15、T20与T0相比张力明显下降(P＜0.01)。H组:T1与 T0相比变化不大，无显著统计学差异(P ＞0.05);T5、T10、T15、T20与T0相比张力升高(P＜0.05)。见表1。

2.2 组间各时点气管平滑肌张力比较 T0时点:A+L组与C组、L组相比张力明显升高，有统计学差异(P＜0.01)，H+L组与C组、L组相比张力升高，有统计学差异(P＜0.05)。T5、T10、T15、T20时点，Ach组与 C 组、L组相比张力明显升高，有统计学差异(P＜0.01);A+L与Ach相比张力明显下降(P＜0.05);H组与C组相比张力升高，有显著统计学差异(P＜0.05)。在各时点H组与H+L组相比张力变化不大，无明显统计学差异(P＞0.05);在各时点，L组与C组相比张力变化不大，无明显统计学差异(P＞0.05)。见表1。

表1 各组兔离体气管平滑肌在0、1、5、10、15、20 min时点的张力值(mg,±s)

表1 各组兔离体气管平滑肌在0、1、5、10、15、20 min时点的张力值(mg,±s)

与C组同一时点比较:1)P＜0.05;2)P＜0.01;与Ach组同一时点比较:3)P＜0.01

组别 T0 T1 T5 T10 T15 T20 C组 1 000±0 998±92 1 031±102 987±97 989±115 1 038±114 L组 1 000±0 979±91 986±95 983±98 941±139 981±118 Ach组 1 000±0 1 639±159 2 733±3842) 2 697±2932) 2 575±3032) 2 411±2962)A+L组 2 270±268 2 248±362 1 442±1573) 1 396±1643) 1 383±1683) 1 318±2063)H组 1 000±0 1 020±166 1 640±2301) 1 637±1731) 1 431±1391) 1 442±1271)H+L组 1 329±121 1 291±105 1 435±164 1 450±182 1 359±981 380±144

3 讨论

利多卡因是酰胺类中效局麻药，也被作为Ib类抗心律失常药广泛用于治疗室性心率失常。利多卡因对气道平滑肌张力的影响与其浓度有关，也与气道的基础状态有关，正常气道和高反应性气道对各种刺激的反应不同，使用利多卡因后反应不同〔4〕。本实验发现3×10－5mol/L的利多卡因对兔离体气管平滑肌的张力无明显影响。对Ach诱发的IRTSM张力升高有明显的抑制作用。Kai等〔5〕报道大于10－4Mol/L的利多卡因能够通过减少细胞内Ca2+内流和减少细胞内Ca2+释放降低气道平滑肌张力，但临床即使10 mg/kg的用量也达不到这种浓度。因此，使用的利多卡因浓度相当于临床常用浓度。静脉注射2 mg/kg利多卡因，血浆利多卡因浓度可以达到(3.3±2) μg/ml〔6〕;血浆浓度达 10 μg/ml时可抑制神经传导;血浆浓度达20～200 μg/ml时利多卡因可直接抑制气管平滑肌细胞的收缩〔2〕。本实验选择了较低剂量，与10－3～10－4mol/L的实验剂量相比可能更有意义。

反射性支气管痉挛是通过气道平滑肌张力及腺体分泌的优势通路——副交感神经系统兴奋后释放递质，刺激胆碱能神经引起的。吸入Ach通过神经传导通路刺激副交感神经的M受体，最终影响到气道平滑肌的收缩〔3〕。本实验证实了10－4mol/L浓度的Ach对气道平滑肌的收缩作用。本实验选用兔离体气管平滑肌作为研究对象，避免了神经内分泌等因素的影响，发现3×10－5mol/L利多卡因抑制由Ach诱发的兔离体气管平滑肌痉挛，可能是通过抑制Ach诱发的细胞内钙离子浓度升高，抑制Ach引起的肌丝对钙离子敏感性的增加而发挥作用;利多卡因还可抑制肌浆网内钙离子的释放〔5〕。

支气管哮喘的重要病理特征是气道高反应性。气道高反应性病人由于气道存在炎症，炎性介质刺激神经末梢可引起反射性胆碱性支气管收缩。这些炎症介质包括组胺、缓激肽、前列腺素(PG)〔3〕。由于组胺是支气管哮喘发病过程中的一个重要环节，使用组胺可以部分地说明诸如哮喘和过敏性休克等过敏反应的病理过程〔7〕。组胺通过受体(H1R)和磷酸肌醇的水解作用引起呼吸道和胃肠道平滑肌的收缩〔8〕;本实验也发现3×10－5mol/L利多卡因对磷酸组胺引起的支气管痉挛没有影响。相似的研究结果也见于Chang等〔9，10〕的报道，该研究认为利多卡因能剂量依赖性地引起哮喘患者气道张力升高，该研究发现在组胺和Ach组，利多卡因能部分地拮抗Ach诱发的狗支气管痉挛，而加重组胺诱发的支气管痉挛，值得注意的是该实验观察了血浆儿茶酚胺浓度，发现组胺组狗的血浆儿茶酚胺浓度明显下降，但未见类似人体实验的报道。本实验发现3×10－5mol/L利多卡因对组胺诱发的兔离体气管平滑肌张力升高没有抑制作用，但也没有增强作用。这些结果提示在支气管哮喘和过敏性休克病人使用利多卡因时需慎重，因为支气管哮喘病人需要较高的血浆儿茶酚胺水平以刺激肾上腺素受体，产生支气管舒张作用。

综上所述，3×10－5mol/L利多卡因对兔离体气管平滑肌张力无明显影响，对Ach诱发的兔离体气管平滑肌痉挛有松弛作用。提示对于气管插管、气道吸引等机械刺激引起的正常反应性气道的张力升高，利多卡因的治疗和预防作用是肯定的，该浓度的利多卡因对气管平滑肌的作用机制可能是抑制Ach诱发的细胞内钙离子浓度升高、抑制Ach引起的肌丝对钙离子敏感性增加，对组胺诱发的兔离体气管平滑肌张力升高无明显影响。提示对于哮喘性支气管痉挛，常用剂量的利多卡因的作用是不确定的，结合其他有关支气管哮喘病人使用利多卡因有可能引起血浆儿茶酚胺浓度下降的报道，提示对于支气管哮喘病人或过敏性休克病人，使用利多卡因需慎重。

1 Groeben H，Schwalen A，Irsfeld S，et al.Intravenous lidocaine and bupivacaine dose-dependently attenuate bronchial hyperreactivity in awake volunteers〔J〕.Anesthesiology，1996;84(3):533-9.

2 Hirota K，Hashimoto Y，Sato T，et al.Bronchoconstrictive and relaxant effects of lidocaine on the airway in dogs〔J〕.Crit Care Med，2001;29(5):1040-4.

3 林耀广.现代哮喘病学〔M〕.北京:中国协和医科大学出版社，2004:281-3.

4 Groben H，Peters J.Lidocaine exerts its effect on induced bronchospasm by mitigating reflexes，rather than by attenuation of smooth muscle contraction〔J〕.Acta Anaesthesiol Scand，2007;51(3):359-64.

5 Kai T，Nishimura J，Kobayashi S，et al.Effects of lidocaine on intracellular Ca2+and tension in airway smooth muscle〔J〕.Anesthesiology，1993;78(5):954-65.

6 Starobin D.Efficacy of Local Versus Intravenous Lidocaine for Cough Suppression During Flexible Bronchoscopy〔J〕.J Bronchol，2002:9(3):182-5.

7 Groeben H，Grosswendt T，Silvanus MT，et al.Airway anesthesia alone does not explain attenuation of histamine-induced bronchospasm by local anesthetics:a comparison of lidocaine，ropivacaine，and dyclonine〔J〕.Anesthesiology，2001;94(3):423-8.

8 闻大翔，杭燕南肌松药与支气管痉挛〔J〕.国外医学·麻醉学与复苏分册，2002;23(1):37-8.

9 Chang H，Togias A，Brown RH.The effects of systemic lidocaine on airway tone and pulmonary function in asthmatic subjects〔J〕.Anesth Analg，2007;104(5):1109-15.

10 Burches BR，Warner DO.Bronchospasm after intravenous lidocaine〔J〕.Anesth Analg，2008;107(4):1260-2.