低压缺氧环境对兔吸入光气所致急性肺损伤程度的影响

王玲，李俊堂，吴青华，刘雪周，胡百奇，陈合钦，毛连经

(中国人民解放军第150医院，河南洛阳471031)



低压缺氧环境对兔吸入光气所致急性肺损伤程度的影响

王玲，李俊堂，吴青华，刘雪周，胡百奇，陈合钦，毛连经

(中国人民解放军第150医院，河南洛阳471031)

目的观察低压缺氧环境对兔吸入光气所致急性肺损伤程度的影响。方法 将40只新西兰大白兔随机分为4组各10只。正常对照组(C组)吸入空气5 min，然后常压放置2 h。单纯高原低压缺氧组(H组)吸入空气5 min，然后放入低压低氧环境下放置2 h。单纯光气中毒组(P组)吸入光气5 min，然后常压放置2 h；低压缺氧光气中毒组(HP组)吸入光气5 min后，低压低氧环境下放置2 h。记录实验开始后24 h内各组兔死亡情况及生存时间。实验前(T1)、吸入后即刻(T2)及出舱后即刻(T3)、1 h(T4)、6 h(T5)记录各组呼吸频率，取动脉血行动脉血气分析，检测动脉血氧分压(PaO2)并计算氧合指数(PaO2/FiO2)。T2、T3、T5时采集各组兔血清，采用八木国夫法测定血清丙二醛(MDA)，采用双抗体夹心酶联免疫吸附法(ELISA)法测定肿瘤坏死因子α(TNF-α)、IL-6，采用邻苯三酚法检测红细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果与C、H组比较，P、HP组生存时间明显缩短，病死率显著升高(P均<0.05)；与P组比较，HP组动物病死率更高，生存时间更短(P均<0.05)。T1时点四组兔呼吸频率、PaO2、氧合指数差异无统计学意义。C、H组各时点呼吸频率、PaO2、氧合指数差异无统计学意义。T2时点P、HP组呼吸频率高于C、H组(P均<0.05)，PaO2、氧合指数低于C、H组(P均<0.05)，P、HP组差异无统计学意义。T3、T4、T5时点P、HP组呼吸频率高于C、H组(P均<0.05)，PaO2、氧合指数低于C、H组(P均<0.05)，且时间越晚差异越明显，同时间点比较HP组兔呼吸频率高于P组(P均<0.05)，PaO2、氧合指数低于P组(P均<0.05)。T2、T3、T5时点C、H组MDA、SOD、TNF-α、IL-6差异无统计学意义。与C、H组相比，T2、T3、T5时点P、HP组兔血浆MDA、TNF-α、IL-6升高、SOD活性降低(P均<0.05)。同时间点HP组兔血浆MDA、TNF-α、IL-6高于P组，SOD活性低于P组(P均<0.05)。结论 低压缺氧环境明显加剧了兔吸入光气后的急性肺损伤程度。

高原;缺氧环境；急性肺损伤;光气；兔

光气是一种有毒气体，是合成塑料、染料、农药等化工产品的原料,同时也作为毒剂被用于战争和恐怖活动中。光气经呼吸道吸入后可引起严重的弥漫性肺水肿，导致逐渐加重的肺部气体交换功能障碍和低氧血症，肺顺应性降低，严重者可发展为成人呼吸窘迫综合征(ARDS)，甚至导致死亡。高原空气稀薄，大气压较低，导致氧分压低，这是高原环境影响机体各脏器功能的主要因素。低压缺氧既可以造成机体一系列异常反应[1]，也会加重化学毒物对机体脏器功能的损伤[2]。初入高原人员若发生光气中毒，机体将同时遭受高原缺氧和光气中毒的双重打击。2008年10月～2009年12月，我们观察了高原低压缺氧环境对兔吸入光气所致急性肺损伤程度的影响。现报告如下。

1　材料与方法

1.1实验动物分组及处理取健康新西兰大白兔40只，雌雄不限，随机分为4组，各10只。正常对照组(C组)吸入空气5 min，然后常压放置2 h。单纯高原低压缺氧组(H组)吸入空气5 min，然后放入低压低氧环境下放置2 h。单纯光气中毒组(P组)吸入光气5 min，然后常压放置2 h；低压缺氧光气中毒组(HP组)吸入光气5 min后低压低氧环境下放置2 h。吸入空气或者光气均在染毒柜内进行，柜内气温25 ℃，吸入光气浓度为0.004 9 mmol/L。低压低氧环境用低压舱模拟，模拟海拔3 000 m高度对应的低压低氧状态，舱内温度25～27 ℃，湿度55%～60%，需常压时不启动低压舱仅仅放入动物。

1.2观察指标及方法①记录实验开始后24 h内各组兔死亡情况及生存时间。②各组动物实验前(T1)、出染毒柜后即刻(T2)及出舱后即刻(T3)、1 h(T4)、6 h(T5)抽取动脉血行动脉血气分析，检测动脉血氧分压PaO2并计算氧合指数(PaO2/FiO2)。③T2、T3、T5采集各组兔血浆，采用八木国夫法测定血清丙二醛(MDA)，采用双抗体夹心酶联免疫吸附方法(ELISA)法测定肿瘤坏死因子α(TNF-α)、IL-6，采用邻苯三酚法检测红细胞超氧化物歧化酶(SOD)活性。

2　结果

2.1各组死亡情况和生存时间比较实验开始后24 h内C、H组无死亡，生存时间均为24 h；P组死亡6只(60%)，生存时间(17.7±5.5)h；HP组死亡9只(90%)，生存时间(12.0±6.1)h。与C、H组比较，染毒后P、HP组生存时间明显缩短，病死率显著升高(P均<0.05)；而与P组比较，HP组动物病死率更高，生存时间更短(P均<0.05)。

2.2各组PaO2、氧合指数、呼吸频率比较 见表1。T1时点四组呼吸频率、PaO2、氧合指数差异无统计学意义。C、H组各时点呼吸频率、PaO2、氧合指数差异无统计学意义。T2时点P、HP组呼吸频率高于C、H组(P均<0.05)，PaO2、氧合指数低于C、H组(P均<0.05)，P、HP组差异无统计学意义。T3、T4、T5时点P、HP组呼吸频率高于C、H组(P均<0.05)，PaO2、氧合指数低于C、H组(P均<0.05)，且时间越晚差异越明显，同时间点比较HP组呼吸频率高于P组(P均<0.05)，PaO2、氧合指数低于P组(P均<0.05)。

表1　各组PaO2、氧合指数、呼吸频率比较

注：与C组比较，aP<0.05；与C、H组比较，bP<0.05；与P组比较，cP<0.05。

2.3各组T2、T3、T5时点血浆MDA、SOD、TNF-α、IL-6水平比较见表2。T2、T3、T5时点C、H组血浆MDA、SOD、TNF-α、IL-6水平差异无统计学意义。与C、H组相比，T2、T3、T5时点P、HP组兔血浆MDA、TNF-α、IL-6水平升高、SOD活性降低(P均<0.05)。同时间点HP组兔血浆MDA、TNF-α、IL-6水平均高于P组，SOD活性均低于P组(P均<0.05)。

表2　各组T2、T3、T5时点血浆MDA、SOD、TNF-α、IL-6比较

注：与C、H组比较，bP<0.05；与P组比较，cP<0.05。

3　讨论

光气作为军地两用毒剂，既是一种化工产品又是战争毒剂[1～3]。光气经肺吸入后，引起肺泡毛细血管膜损伤，发生渗透性肺水肿，导致肺泡气体交换障碍、缺氧[4,5]，临床表现为呼吸急促、浅快、口唇发绀，并呈渐进性进展的低氧血症，严重者可进展为ARDS甚至死亡[6～8]。光气的危害及其广泛的应用均使其成为毒理学研究的热点。对于常压常氧环境下光气中毒的研究及救治方案，国内外已有大量的报道，但是尚未见高原低压缺氧环境下光气中毒的相关研究。

本研究结果显示，动物在高原低压缺氧环境下(实验模拟海拔3 000 m高原)吸入光气可导致明显肺损伤。与常压常氧环境下吸入光气相比，兔低压缺氧环境下吸入光气产生的急性肺损伤症状更加明显，呼吸急促、口唇发绀出现的早且严重，PaO2及氧合指数明显降低，动物病死率高，也就是说高原低压缺氧环境下，吸入光气中毒造成的急性肺损伤比平原常压常氧环境严重。光气损伤还可以引起机体脂质过氧化，这主要是由于吸入光气可诱发肺部炎症反应，引起呼吸爆发, 导致活性氧(ROS) 的大量产生[9～11]。本研究结果显示，高原低压缺氧环境下吸入光气兔与平原下相比，血浆MDA、TNF-α、IL-6水平升高，SOD活性降低。说明低压缺氧环境加重了光气中毒造成的机体脂质过氧化反应及炎症反应。业已证实，光气的化学性质非常活泼, 容易与亲核物质如组织大分子中的氨基、巯基、羟基等重要的功能基团发生酰化反应,生成盐酸,从而引起蛋白和脂质破坏,导致细胞结构和功能不可逆改变[12,13]。光气吸入后造成肺泡-毛细血管膜损伤，肺泡气体交换功能下降，导致低氧血症[14,15]。低压缺氧环境进一步加重了吸入光气导致的肺水肿、肺损伤，高原低压低氧环境下动物对光气更为敏感。

综上所述，相对于常压常氧环境，高原低压低氧环境下动物吸入光气造成的急性肺损伤更为严重，产生的低氧血症及机体脂质过氧化反应、炎症反应也更为严重。

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