脂肪乳预处理对局部麻醉药中毒大鼠心肌能量代谢的影响

廖 铁，肖 玄，李妍宏，骆江霞，陈 慧

（1.遵义医学院附属医院麻醉科，贵州遵义563000；2.遵义医学院麻醉学系，贵州遵义563003）

脂肪乳预处理对局部麻醉药中毒大鼠心肌能量代谢的影响

廖 铁1，肖 玄2，李妍宏2，骆江霞2，陈 慧1

（1.遵义医学院附属医院麻醉科，贵州遵义563000；2.遵义医学院麻醉学系，贵州遵义563003）

目的 研究脂肪乳（LE）对局部麻醉药（局麻药，丁哌卡因、罗哌卡因）导致大鼠心脏毒性的影响及其可能机制。方法 选取SD大鼠54只，采用随机数字表法将其分为五组，生理盐水对照组（CON组）、生理盐水加丁哌卡因组（NS+B组）、脂肪乳加丁哌卡因组（LE+B组）、生理盐水加罗哌卡因组（NS+R组）、脂肪乳加罗哌卡因组（LE+R组）。除CON组外，其余组别再分为2个亚组，即致死组（1组）及取材组（2组）。54只大鼠均分入CON组及每个亚组，每组6只。CON组经静脉泵入NS 3 mL/（kg·min），6 min后开胸取心；其余组静脉泵入NS或LE 3 mL/（kg·min），共5 min，再以2 mg/（kg·min）泵入相应局麻药，取材组（2组）泵入局麻药1 min开胸取心，致死组（1组）泵入局麻药至心搏骤停。记录大鼠心律失常、心搏骤停的时间及局麻药剂量，测定心肌Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及琥珀酸脱氢酶（SDH）的活性。结果 与NS+B1组比较，LE+B1组大鼠出现心律失常和心搏骤停的时间明显延迟，所用丁哌卡因累积剂量显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）；与NS+R1组比较，LE+R1组大鼠出现心律失常和心搏骤停的时间明显延迟，所用罗哌卡因累积剂量显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）；CON组Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及SDH的活性最高，LE+B2组高于NS+B2组，LE+R2组高于NS+R2组，LE+R2组高于NS+B2组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论 LE预处理能减轻丁哌卡因、罗哌卡因对大鼠心肌的毒性反应，其机制可能与增加心肌能量代谢水平有关。

脂肪乳剂，静脉注射用； 酰胺类； 药物毒性； 能量代谢； 大鼠，Sprague-Dawley

局部麻醉方法因其特有的优越性，至今仍在广泛使用。然而局部麻醉药（局麻药）中毒诱发的心搏骤停，常常导致患者出现严重后果，甚至死亡[1]。常用的酰胺类局麻药丁哌卡因的心脏毒性居首，复苏异常困难[2]。而新型局麻药罗哌卡因虽具有心血管毒性低的优点，但其潜在的毒性作用仍需重视。研究发现，多种药物均可提高丁哌卡因的中毒阈值[3]，其中脂肪乳（LE）能有效预防、救治丁哌卡因中毒所致的心搏骤停[4]，但对于预防、治疗罗哌卡因所致的心脏毒性反应观点不一[5-6]。本研究拟评价LE预处理对丁哌卡因、罗哌卡因心脏毒性的影响及其可能的机制。

1 材料与方法

1．1 材料

1.1.1 动物选择及分组 选择健康雄性SD大鼠54只，体质量280～350 g，由第三军医大学实验动物中心提供（合格证号：SCXK渝2013-0005）。采用随机数字表法将其分为五组：生理盐水对照组（CON组）、生理盐水加丁哌卡因组（NS+B组）、脂肪乳加丁哌卡因组（LE+B组）、生理盐水加罗哌卡因组（NS+R组）、脂肪乳加罗哌卡因组（LE+R组）。其中除CON组外，其余四组再分为2个亚组，即1组致死组及2组取材组。大鼠均分入CON组及每个亚组，每组6只。

1.1.2 试剂与仪器 0.75%盐酸丁哌卡因注射液（上海禾丰制药有限公司）；0.75%盐酸罗哌卡因注射液（成都天台山制药有限公司）；丁哌卡因及罗哌卡因用NS稀释至0.5%；20%中长链脂肪乳剂（华瑞制药有限公司）；生物机能实验系统（BL-420型，成都泰盟科技有限公司）；腺苷三磷酸酶（ATPase）、琥珀酸脱氢酶（SDH）活性测定试剂盒（南京建成生物研究所）。

1.2 方法

1.2.1 制作大鼠模型 参照文献[7]介绍方法并进行改良制备丁哌卡因心脏毒性大鼠模型。在腹腔注射1%戊巴比妥钠40 mg/kg麻醉下，将大鼠仰卧位固定。分离左侧股动脉并置入24G套管针，连接压力传感器用于监测中心静脉压（MAP），分离右侧股静脉并置入24G套管针，通过三通接入静脉注射微量泵用于泵入所需药物；用3根针式电极针分别插入大鼠双前肢及左后肢皮下，监测标准Ⅱ导联心电图（ECG）及心率（HR）。采用静脉泵分别泵入相应药物，制备大鼠模型。

1.2.2 给药方法 CON组持续静脉泵入NS3mL/（kg·min），6min后开胸取心；其余组分别以3mL/（kg·min）静脉泵入NS或LE（NS+B组及NS+R组泵入NS，LE+B组及LE+ R组泵入LE），共5 min，再以2 mg/（kg·min）泵入相应局麻药（NS+B组、LE+B组为0.5%丁哌卡因，NS+R组、LE+R组为0.5%罗哌卡因）。致死组大鼠静脉持续泵入局麻药至心搏骤停，取材组大鼠静脉持续泵入局麻药1min即开胸取心肌组织。

1.2.3 观察指标 观察记录各项监测操作后及给药前的MAP、HR；分别记录致死组首次出现室性心律失常的时间；记录出现心搏骤停30 s时的时间，并计算出各组相应的局麻药累积剂量；取材组在泵入局麻药1min后开胸，取出左心室，按照说明书测定大鼠心肌组织中Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及SDH活性。

1.3 统计学处理 应用SPSS13.0统计软件进行数据分析，正态分布的计量资料以±s表示，多组资料比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 各组大鼠体质量和MAP、HR基础值比较 各组大鼠体质量和MAP、HR基础值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 各组大鼠体质量和MAP、HR基础值比较（±s）

表1 各组大鼠体质量和MAP、HR基础值比较（±s）

注：1 mm Hg=0.133 kPa。

组别CON组NS+B1组NS+B2组LE+B1组LE+B2组NS+R1组NS+R2组LE+R1组LE+R2组n 体质量（g） MAP（mm Hg） HR（次/分）6 6 6 6 6 6 6 6 6 298.65±18.76 296.18±10.27 295.20±30.01 298.36±31.61 292.21±14.02 293.90±40.81 303.04±13.29 301.60±10.62 297.99±15.52 84.63±5.51 75.20±6.16 83.13±6.97 76.91±11.88 82.24±4.94 76.36±13.49 82.85±4.21 82.79±8.41 83.39±4.12 398.00±22.00 381.00±13.00 393.00±12.00 373.00±22.00 386.00±5.00 377.00±42.00 384.00±15.00 384.00±22.00 385.00±13.00

2.2 各致死组大鼠出现心律失常和心搏骤停所需时间及所用局麻药剂量比较 与NS+B1组比较，LE+B1组大鼠出现心律失常和心搏骤停的时间明显延迟，各对应时间点的丁哌卡因累积剂量也显著增加，差异有统计学意义（P＜0.05）；与NS+R1组比较，LE+R1组大鼠出现心律失常和心搏骤停的时间也明显延迟，各对应时间点的罗哌卡因累积剂量显著增加，差异有统计学意义（P＜0.05）；与丁哌卡因组比较，罗哌卡因组大鼠出现心律失常和心搏骤停的时间明显延迟，各对应时间点的局麻药累积剂量也显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 各致死组大鼠出现心律失常和心搏骤停所需时间及所用局麻药剂量比较（±s）

表2 各致死组大鼠出现心律失常和心搏骤停所需时间及所用局麻药剂量比较（±s）

注：与NS+B1组同时间点比较，aP＜0.05；与LE+B1组同时间点比较，bP＜0.05；与NS+R1组同时间点比较，cP＜0.05。

组别NS+B1组n 时间点 所用局麻药剂量（mg/kg）所需时间（s）LE+B1组NS+R1组LE+R1组6 6 6 6心律失常时心搏骤停时心律失常时心搏骤停时心律失常时心搏骤停时心律失常时心搏骤停时80.17±4.98 408.50±22.21 238.67±2.61a823.63±9.49a243.50±7.30a831.00±8.07a347.25±8.48abc973.50±7.46abc2.73±0.41 16.33±0.93 10.50±0.98a32.73±3.57a11.46±1.22a33.41±3.74a17.64±0.22abc42.73±1.39abc

2.3 各取材组及CON组心肌ATPase、SDH活性比较 与所有取材组比较，CON组ATPase、SDH活性最高。LE+B2组高于NS+B2组，LE+R2组高于NS+R2组，LE+R2组高于NS+B2组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 各取材组及CON组心肌ATPase、SDH活性比较（±s，U/mg）

表3 各取材组及CON组心肌ATPase、SDH活性比较（±s，U/mg）

注：与CON组比较，aP＜0.05；与NS+B2组比较，bP＜0.05；与NS+R2组比较，cP＜0.05。

组别CON组NS+B2组LE+B2组NS+R2组LE+R2组n Na+-K+-ATPase Ca2+-Mg2+-ATPase SDH 6 6 6 6 6 4.58±0.63 2.23±0.37a3.35±0.61ab2.75±0.43a3.61±0.52abc4.26±0.57 2.07±0.38a3.12±0.41ab2.58±0.53a3.35±0.28abc76.83±9.05 50.16±6.76a65.21±9.01ab55.23±7.89a66.01±8.31abc

3 讨 论

本研究参照文献[7]介绍的方法制备丁哌卡因心脏毒性模型。因为中长链脂肪乳剂更能有效萃取丁哌卡因，降低血浆中丁哌卡因的浓度[8]，因此，本实验采用20%中长链脂肪乳作为研究对象，探讨其对酰胺类局麻药心脏毒性的影响。

研究发现，LE能有效救治丁哌卡因中毒所致的不良心血管事件[4]。本研究结果表明，与NS+B组、NS+R组比较，LE+B组、LE+R组发生心律失常和心搏骤停的时间显著延迟，丁哌卡因或罗哌卡因的用量也明显增加，提示静脉内预先给予LE可明显提高丁哌卡因、罗哌卡因中毒剂量阈值，延迟心脏毒性的发生时间，减轻大鼠心脏毒性反应。

关于LE治疗丁哌卡因、罗哌卡因心脏毒性的确切机制尚不明确，目前普遍接受的是“脂质池”机制。Clark等[9]在体外实验中发现，静脉给予LE的血浆中，结合型及游离型局麻药浓度与其脂溶性呈线性关系。但是Stehr等[10]发现，在离体大鼠的心脏模型中，血浆LE浓度在不足以产生“脂质池”效应的情况下，仍旧可以逆转左旋丁哌卡因所致的心肌收缩抑制，因此，仅凭“脂质池”机制尚存在明显缺陷。同时，Evans等[11]发现，在LE中，丁哌卡因与LE黏附紧密而使浓度下降40%，而罗哌卡因则仅能下降20%，说明“脂质池”因素在LE减轻罗哌卡因心脏毒性中并不是最重要的因素。另一可能机制是，LE拮抗局麻药对线粒体脂肪酸的转运。其他机制可能包括LE可以增加快钠离子电流，从而对抗丁哌卡因引起的钠通道阻滞[12]、拮抗局麻药过量导致的血管扩张[13]，同时还涉及脂肪酸的氧化及钙转运平衡[14]等。

心肌细胞能量代谢是心脏活动的物质基础。ATPase和SDH分别是能量产生和利用的代表性酶。ATPase是镶嵌在生物膜脂质双分子层中的一种蛋白质，其活力大小是细胞能量代谢及判断功能有无损伤的重要指标。SDH是三羧酸循环中唯一渗入线粒体内膜的酶，是线粒体的标志酶[15]，其活性可以反映细胞能量代谢水平。本实验中NS+B组与NS+R组ATPase、SDH活性均降低，提示丁哌卡因、罗哌卡因可使心肌细胞能量代谢失常，应用LE预处理后能使ATPase、SDH活性升高，表明LE可以改善大鼠心肌线粒体氧化磷酸化功能，促进心肌线粒体呼吸功能恢复，为心肌能量代谢的正常进行提供重要保障。这可能与改善线粒体能量代谢状态及促进底物水平磷酸化有关，其确切机制尚需进一步研究。

综上所述，LE预处理可明显提高丁哌卡因、罗哌卡因中毒剂量阈值，延迟心脏毒性的发生时间，其机制可能与增加心肌能量代谢有关。

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Effects of lipid emulsion pretreatment on myocardial energy metabolism in rats with local anesthetic poisoning

Liao Tie1，Xiao Xuan2，Li Yanhong2，Luo Jiangxia2，Chen Hui1
（1.Department of Anesthesiology，Affiliated Hospital of Zunyi Medical College，Zunyi，Guizhou，563000，China；2.Department of Anesthesiology，Zunyi Medical College，Zunyi，Guizhou 563003，China）

Objective To investigate the effect of lipid emulsion（LE）pretreatment on cardiotoxicity of SD rats caused by local anesthetics of marcaine and ropivacaine and to explore its possible mechanism.Methods 54 SD adult rats were selected and randomly divided into five groups，normal saline（NS）control group（group CON），NS+bupivacaine group（group NS+B），LE +bupivacaine group（group LE+B），NS+ropivacaine group（group NS+R）and LE+ropivacaine group（group LE+R）.Except for the group CON，other groups were re-divided into two sub-groups：death group（group 1）and material group（group 2），6 cases in each group and subgroup.The group CON was pumped by NS 3 mL/（kg·min）via vein，and the heart was removed after 6 min. Other groups were intravenously pumped by NS or LE 3 mL/（kg·min）for 5 min，then pumped by local anesthetic 2 mg/（kg·min）. In the material groups（2 groups），the hearts were removed after 1 min of local anesthetics pumping.The death group（1 group）was pumped by local anesthetic until cardiac arrest.The time of arrhythmia，cardiac arrest and amount of local anesthetics were recorded.The activities of Na+-K+-ATPase，Ca2+-Mg2+-ATPase and succinate dehydrogenase（SDH）were measured.Results Compared with the group NS+B1，the time of arrhythmia and cardiac arrest appearance in the group LE+B1 were remarkably prolonged（P＜0.05）and the accumulated amount of marcaine was obviously increased，the differences were statistically significant（P＜0.05）.Compared with the group NS+R1，the time of arrhythmia and cardiac arrest appearance in the group LE+R1 were significantly prolonged（P＜0.05）and the accumulated amount of ropivacaine were remarkably increased，the differences were statistically significant（P＜0.05）；the activities of Na+-K+-ATPase，Ca2+-Mg2+-ATPase and SDH were highest in the group CON（P＜0.05），and the group LE+B2 was higher than the group NS+B2，the group LE+R2 was higher than the group NS+R2 and the group LE+ R2 was higher than the group NS+B2，the differences were statistically significant（P＜0.05）.Conclusion LE pretreatment can reduce the cardiac toxicity of marcaine and ropivacaine on SD rats and its mechanism is possibly related with the level of cardiac energy metabolism.

Fat emulsions，intravenous； Amides； Drug toxicity； Energy metabolism； Rats，sprague-dawley

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.003

A

1009-5519（2015）22-3374-03

2015-08-18）

贵州省大学生创新训练计划项目（201313653004）。

廖铁（1987-），男，湖北武汉人，在读硕士研究生，主要从事局麻药的毒性反应的研究；E-mail：liaotieken@126.com。

陈慧（E-mail：chenhui522524@163.com）。