山莨菪碱对心搏骤停大鼠心肌和脑组织代谢影响的研究

贾立静，孟凡山，李 坤，李天然，陈 威，计 达，沈 洪

（11.解放军总医院急诊科，北京 100853；2.解放军第88医院，山东 泰安 271000；3.解放军总医院核医学科实验室，北京 100853）

山莨菪碱对心搏骤停大鼠心肌和脑组织代谢影响的研究

贾立静1，孟凡山2，李 坤1，李天然3，陈 威1，计 达1，沈 洪

（11.解放军总医院急诊科，北京 100853；2.解放军第88医院，山东 泰安 271000；3.解放军总医院核医学科实验室，北京 100853）

目的：观察山莨菪碱对心搏骤停大鼠心肌和脑组织代谢的作用。方法：采用交流电生理刺激仪经食道调搏诱发心脏骤停模型。65只SD大鼠随机分为5组：生理组（n = 5）、生理盐水组（对照组，n = 15）、肾上腺素组（Epi组，n = 15），山莨菪碱组（Ani组，n = 15），肾上腺素联合山莨菪碱组（联合组，n = 15）。采用盲法给药，调搏前静脉注射2-[18F]氟-2-脱氧-D-葡萄糖（FDG）0.6 mL。复苏后30 min内留取部分实验大鼠心脏及脑组织进行放射性计数，留取静脉血送检血浆心房利尿钠肽（ANP），并计算自主循环恢复率和复苏成功率。结果：肾上腺素联合山莨菪碱组复苏成功率为70%，高于其它各组，差异有统计学意义（P ＜ 0.01）。肾上腺素复苏成功的心脏和脑组织放射性计数均明显低于肾上腺素联合山莨菪碱组，两组心脏和脑组织放射性计数数值分别为（25.71±2.83 vs 38.3±7.2，P ＜ 0.05）、（16.06±2.93 vs 31.02±2.72，P ＜ 0.05），联合组及山莨菪碱组复苏成功大鼠血浆ANP水平明显低于肾上腺素组，差异具有统计学意义（P ＜ 0.05），但均高于生理组，差异具有统计学意义（P ＜ 0.05）。结论：复苏早期联合应用山莨菪碱干预可能提高复苏成功率，改善心肌及脑组织的代谢，对心肺复苏大鼠有保护作用。

心脏停搏；心肺复苏；山莨菪碱；肾上腺素；心房利尿钠肽

有研究发现，复苏中增加肾上腺素的用量，可以增加心脑灌注压和血液灌流量，但同时可能对心肌和脑组织造成损害，导致复苏成功率下降，最终未能降低死亡率[1-3]。因此，研究者在不断寻找能减轻肾上腺素在心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation，CPR）过程中的副作用的方法及药物。而山莨菪碱（anisodamine，Ani）具有增加冠脉血流量、改善微循环、降低血小板聚集、抑制血栓形成、减轻心肌及脑组织的缺血/再灌注损伤等作用。有研究[4-6]显示在心肺复苏早期应用山莨菪碱干预可能会对抗部分肾上腺素产生的负面作用，提高复苏成功率，改善复苏后脏器的功能。因此本研究通过放射性计数方法为进一步观察Ani对心脏和脑组织代谢功能的影响，并初步验证其在心肺复苏中对心肌和脑组织的保护作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物及主要药物

清洁级SD大鼠65只，雌雄不限，体质量（300±50）g，动物合格证编号：SCKK（京）2009-2013，由解放军总医院动物实验中心提供。盐酸肾上腺素注射液（广州白云山明兴制药有限公司，批号：071102），盐酸消旋山莨菪碱注射液（天津金耀氨基酸有限公司，批号：0709051)，2-[18F]氟-2-脱氧-D-葡萄糖（FDG，解放军总医院核医学科提供）。

1.2 动物分组

按计算机随机产生随机化数字的方法（按动物体质量编号）随机分为5组：生理组（假手术组，n= 5）；对照组（0.9%氯化钠注射液组，n= 15）；肾上腺素组（Epi组，n= 15），给予CPR同时给予Epi 200 ☒g・kg-1；山莨菪碱组（Ani组，n= 15），给予CPR同时给予Ani 10 mg・kg-1；联合组（Epi联合Ani组，n= 15），给予CPR同时给予Epi 200 ☒g・kg-1+ Ani 10 mg・kg-1。复苏结束时明确试验用药组，以及时选择出行放射性计数的试验大鼠，分组如下：生理组（n= 5）；Epi组（n= 10）；联合组（n= 10）。

1.3 模型制作及用药

采用食管心脏起搏诱发心脏骤停模型[7]，实验大鼠术前禁食12 h、不禁饮，20%氨基甲酸乙酯10 mL・kg-1肌肉注射全身麻醉，气管切开行气管插管，维持自主呼吸，行左侧颈静脉、右侧颈动脉穿刺，输液泵静滴0.9%氯化钠注射液l mL・h-1；连接血压计监测动态血压，心电监护，使体温维持直肠温度为（37.0±0.5） ☒C，术后观察20 min，待各项指标平稳后，颈静脉穿刺针内静脉注射FDG 0.6mL，同时留FDG 0.6 mL于试管内作空白对照。经食管心脏起搏诱发心脏骤停，持续5 min后开始CPR，100%纯氧机械通气，通气频率60次・min-1，潮气量为4 mL・kg-1，使用电动胸外机械按压机行胸外心脏按压，按压部位为大鼠胸廓正中，以触及明显心脏搏动点定位，按压频率200次・min-1，按压深度为大鼠胸廓前后径1/3。给药采用盲法给药，经大鼠静脉注射实验心肺复苏注射用药，如10 min无自主心率终止复苏操作。本实验过程中动物处置方法符合动物伦理学标准。

1.4 判定标准

1.4.1 判断诱发心脏骤停的标准 有创血压监测显示平均动脉压 ＜ 10 mm Hg伴有正常的动脉搏动波消失，且心电图显示心室颤动波形或室性逸搏心律（无脉性电活动）或一条直线，同时观察大鼠皮肤颜色变成紫绀。

1.4.2 判断自主循环恢复的标准 出现室上性自主心律（包括窦性，房性或交界性心律），表现为心电图正常QRS波群，可触摸到明显心搏，皮肤黏膜紫绀明显减轻伴有平均动脉压 ＞ 60 mm Hg，持续5 min以上。复苏成功标准为自主循环恢复持续时间 ＞ 30 min。

1.5 观测指标

通过SY2021型γ-射线计数仪定标器及FJ-367通用闪烁探头检测大鼠心脏组织FDG摄取量；应用放射性免疫方法检测静脉血浆心房利尿钠肽（atrial natriuretic peptide，ANP）水平；同时记录自主循环恢复率和复苏成功率。

1.6 统计学处理

采用SPSS13.0统计软件对计量资料进行统计学分析，实验数据以均数 ± 标准差表示，组间各均数比较采用F检验，以P ＜ 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 自主循环恢复及复苏成功率

自主循环恢复及复苏成功率Epi组分别为46.6%和33.3%，联合组分别为80.0%和70.0%，Ani组分别为33.3%和26.7%，对照组分别为6.7%和0。联合组自主循环恢复及复苏成功率均高于对照组、Epi组、Ani组（P ＜ 0.01）。

2.2 放射性计数结果

Epi组中存活大鼠的心脏组织放射性计数与生理组相比无显著性差异，Epi组中存活与死亡大鼠的心脏组织放射性计数均明显低于联合组。存活大鼠心脏和脑组织放射性计数检测结果均明显高于死亡大鼠（P ＜ 0.05）。详见表1。

2.3 静脉血浆心房利尿钠肽（ANP）水平

存活大鼠的ANP水平明显低于死亡大鼠，但均高于生理组，但联合组及Ani组存活大鼠ANP水平明显低于Epi组存活大鼠（P ＜ 0.05），Ani组存活大鼠ANP水平明显低于Epi组及联合组存活大鼠（P＜ 0.05），见表2。

表1 心脏和脑组织放射性计数结果Tab 1 The results of radiocounting of cardiac and brain tissue

表2 血浆ANP水平变化表Tab 2 The change of the plasma ANP levels

3 讨论

心搏骤停（cardiac arrest，CA）及CPR领域的研究与实践的进展提高了复苏效果，但患者出院存活率远低于初始的自主循环恢复率，复苏后心功能不全和脑功能损伤是影响存活率的重要因素之一[8-9]。但目前尚无指标能直观且较好的反映复苏时心肌和脑组织代谢的的变化。放射性计数是采用放射性标记的葡萄糖，检测组织和细胞糖摄取功能[10]，从而反映组织细胞的功能状态。葡萄糖代谢显像剂可测定肿瘤、心脏及脑组织的葡萄糖代谢。FDG心肌代谢显像可用来探测心肌缺血，但主要用途还是测定心肌存活。在脑功能研究方面，FDG在无损伤条件下可用于观察人脑局部功能与糖代谢关系，如视觉、听觉刺激等引起相应的大脑皮质区域的放射性浓集。FDG是研究中最常用的正电子显像剂，它能反映大脑、心脏组织的葡萄糖代谢。因此本实验应用放射性计数方法检测各组复苏后大鼠心肌及脑组织代谢情况。

本研究结果显示心肌放射性计数均高于脑组织，这可能与心肌细胞和脑细胞本身代谢本质有关，如脑组织代谢能量来源酮体占了很大一部分，从而减少了葡萄糖的摄取。Epi组存活大鼠心脏放射性计数与生理组相比无显著性差异，但明显低于联合组。分析原因可能是Ani不仅改善心肌组织的微循环，提高心肌的灌注，同时也可能直接作用于心肌细胞，改善了心肌细胞的代谢。Epi组中存活的大鼠脑组织放射性计数明显低于联合组，Epi组中死亡大鼠的脑组织放射性计数明显低于联合组，提示Ani对复苏大鼠脑组织代谢存在保护作用。这同既往研究证实Ani可增加HSP70的表达，减少神经元的凋亡和坏死[11-12]有着相近的结果，分析其可能机制：1）Ani可改善CPR时脑的微循环灌注，纠正缺血后脑组织低灌注，促进脑蛋白合成，保护海马神经元，进而保护脑细胞的功能；2）通过抗氧自由基损伤，减少兴奋性氨基酸的生成和释放，抑制一氧化氮生成，减轻细胞内钙超载，增加HSP70的表达，平衡氧和及能量代谢，减少神经元的凋亡和坏死，从而减少神经元的丢失，提高神经元的存活率，保护缺血/再灌注时损伤的脑细胞[13-15]。

本研究观察到心肺复苏早期应用Ani干预不仅可提高CA大鼠的自主循环恢复和复苏成功率，还观察到Ani在大鼠CPR过程中改善心肌及脑组织细胞代谢的作用，明显改善心肌及脑组织的糖代谢水平。加用Ani可明显提高大脑及心脏细胞对糖的摄取，Ani组CPR后大鼠的心肌及脑组织放射性计数明显高于其他组，因此可以看出Ani对心脏及脑组织代谢有改善作用，其保护机制可能是通过改善组织的微循环，也可能直接对心肌及脑组织的保护作用而实现的。

本实验发现，Epi组中存活大鼠脑组织的放射性计数与生理组相比无明显差异，考虑与Epi兴奋肾上腺素能α、β受体，引起外周血管收缩，进而可以升高主动脉舒张压及颈动脉压，增加脑组织的血液供应，复苏后的脑组织氧债增加，脑细胞对葡萄糖摄取应该增加，但本研究未见明显增加，考虑复苏后虽然恢复了脑组织的灌注压，但脑组织的微循环未见明显改善，同时脑细胞存在缺血/再灌注损伤，影响细胞功能，降低了糖摄取能力。Epi组中存活大鼠心脏组织的放射性计数与生理组相比无明显差异，复苏后大鼠心脏应该也处于乏氧状态，在复苏早期也应该对葡萄糖摄取增加，但本实验研究结果显示未见增加，考虑心肌微循环存在障碍，心肌灌注不足，本身摄取能力下降有关，导致摄取能力下降可能与在CPR时使用Epi可引起心脏氧供需失衡，心肌ATP含量减少，增进复苏后心肌功能紊乱，Paradis等[16]认为，儿茶酚胺浓度过高能引起血管损害和心肌带状坏死。有文献[4-5]报道复苏时应用大剂量Epi对心脏具有损伤作用，加用Ani组心肌放射性计数明显高于生理组，提示Ani对复苏心肌存在保护作用，机制可能通过改善心肌的微循环，提高心肌灌注，降低心肌张力，减轻氧耗，以及对心肌存在直接保护作用。

ANP是心房细胞分泌的一种多肽，受心房压力变化影响，心房压力增高释放增加。有研究[17-18]表明在心房壁受到牵拉或张力增高时刺激心房壁感受器使心房肌分泌ANP大量增加，进入血液循环，血液ANP水平增高，是心脏功能及结构改变的一个独立因素，可用来预测心血管事件及预后的评估。本研究显示，死亡大鼠血浆ANP水平明显高于存活大鼠，分析与自主循环未恢复，按压时间过长有关。本实验结果显示，存活的大鼠血浆ANP水平明显低于死亡大鼠，但均高于生理组，联合组及Ani组存活大鼠血浆ANP水平明显低于Epi组。Ani组中存活大鼠ANP水平明显低于Epi组及联合组。分析原因：Epi组ANP水平显著高与Epi增加心肌组织张力有关，同时Ani可能存在减低心肌张力，对抗Epi对心肌的高张力作用，从而改善心肌血供，提高心肌代谢，实现心肌保护作用。综上，提示复苏期间应用Ani可能是解决复苏后心功能衰竭和脑功能损伤的一个方法和途径，进而提高复苏成功率，其机制和应用方案有待更深层次的研究加以验证。

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The effects of anisodamine on myocardial and brain tissues functions of cardiac arrest rats

JIA Li-jing1, MENG Fan-shan2, LI Kun1, LI Tian-ran3, CHEN Wei1, JI Da1, SHEN Hong1
(1. Department of Emergency, General Hospital of PLA, Beijing 100853, China; 2. No. 88 Hospital of PLA, Taian 271000, China; 3. Department of Nuclear Medicine, PLA General Hospital, Beijing 100853, China)

Objective:Observe the effect of anisodamine on functions of myocardial and brain tissues of rats suffering from cardiac arrest.Methods:The cardiac arrest model of rats were induced by alternating current (AC) via pacing electrode placed in esophagus. Five minutes after onset of cardiac arrest, cardiopulmonary resuscitation (CPR) was initiated. A total of 65 SD rats were randomly divided into five groups as follows: physical group (n = 5), physiological saline group (n = 15), epinephrine (Epi) group (n = 15), anisodamine (Ani) group (n = 15), anisodamine and epinephrine combination group (n = 15). We injected 0.6 mL FDG before the stimulation. Medicine was given in blind way. The hearts and brain of the rats were removed for radiocounting, and the plasma A-type natriuretic peptide (ANP), and the rate of restored of self circulation (ROSC) and success resuscitation were also detected.Results:The success rate of resuscitation in Ani and Epi combination group was 70%, that was higher than other groups, the difference was significant statistically (P ＜ 0.01). The myocardium and the cerebrum radiocounting of the Epi recovery group were lower than those of the Ani and Epi combination recovery group, which of the myocardium were (25.71 ± 2.83 vs 38.3 ± 7.2, P ＜ 0.05) and the cerebrum were (16.06 ± 2.93 vs 31.02 ± 2.72, P ＜ 0.05), respectively. The plasma ANP level of the recovery in the Ani and Epi combination group and the Ani group were lower than that of the Epi group (P ＜ 0.05), but all of these groups were higher than that of the physical group, the difference was signif i cant statistically (P ＜ 0.05).Conclusion:The early recovery of anisodamine combined with epinephrine may improve the success rate of resuscitation, improve the metabolism of myocardium and brain tissue, and has protective effects on cardiopulmonary resuscitation in rats.

Cardiac arrest; Cardiopulmonary resuscitation; Anisodamine; Epinephrine; Atrial natriuretic peptide

R917

A

1672 – 8157(2017)02 – 0084 – 04

2016-12-24

2017-02-05）

公益性行业科研专项立项基金课题（201502019）

沈洪，男，主任医师，教授，研究方向：急诊危重病和心肺复苏。E-mail：shenhong@em120.com

贾立静，女，主治医师，研究方向：急诊危重病。E-mail：jt2008119@163.com