右美托咪定对气腹大鼠肺功能及氧化应激反应的影响

闫 焱 佘守章

广州市第一人民医院麻醉科(广州 510180)

腹腔镜手术由于创伤小、术后恢复快等优势，在临床各专科手术中得到广泛普及。手术过程中CO2气腹通常维持在腹内压力1.33～2.0 kPa，放气时产生的再灌注损伤可导致内脏血流减少以及氧化应激引起器官缺血。对于老年病人和高危患者，这种缺血再灌注损伤和氧化应激反应是影响围术期安全的隐患。

动物研究中将许多试剂用于保护氧化应激引起的器官损伤，但是这些试剂距离临床研发和应用仍有漫长的进程[1]。右美托咪定(dexmedetomidine，Dex)是高选择性α2肾上腺素能受体激动剂，具有镇痛、镇静、抗焦虑等作用，主要用于临床围术期麻醉及术后镇痛。研究表明Dex可通过抗交感、抑制细胞凋亡、抑制氧化应激及炎性反应等多种途径，对脑、心脏、肾脏、肝脏、肺脏等器官发挥保护作用[2-3]。

本实验通过建立大鼠CO2气腹模型，采用Dex进行干预治疗，观察肺功能的改变并检测肺组织MDA和8-iso PGF2α的水平，探讨Dex对CO2气腹肺损伤的保护作用，为临床降低腹腔镜手术中气腹引起的肺脏氧化应激损伤提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组

3～4周龄体质量250～280 g的SD雄性大鼠54只，实验动物由广东省实验动物中心提供，在广州市第一人民医院动物实验中心统一饲养，遵循实验动物伦理学并通过医院实验动物伦理委员会审查批准。

大鼠随机分为三组：对照组(C组)、气腹组(P组)、右美托咪定组(D组)(n=18)，每组中6只用于肺功能检测并于放气2 h提取肺脏，在气腹前、气腹2 h每组各6只用于提取肺脏。术前将动物置于安静，自然光的环境饲养48 h以上，保持动物在室温、12～12 h昼夜节律，自然饮水、进食。

大鼠经腹腔注射Ketamine 80 mg/kg麻醉，行气管切开，插入气管导管，取仰卧位放于Buxco动物呼吸生理测试系统的动物仓内，连接容量控制型小动物呼吸机(Harvard, model 683)，机械控制通气(VT0.8～1.0 mL/100 g，f 85次/分钟)。

1.2 动物模型的建立

麻醉后大鼠仰卧于手术台，C组仅于脐下向腹腔内插入20号套管针，不充入CO2气体；P组和D组通过气腹导管连接气腹机(Stryker)，以1.60 kPa 压力充入CO2气体2 h。D组于气腹前30min腹腔内注射右美托咪定100 μg/kg，C组和P组注射相同容量的质量浓度为9 g/L的生理盐水。

1.3 标本采集

分组处理后，在气腹前、气腹2 h、放气2 h提取大鼠肺脏组织。打开胸腔，分离暴露双侧肺脏及气管，取右肺组织用冰生理盐水漂洗、称重，置研磨器中，加入1 mL PBS研磨至10%匀浆，离心机4 ℃，3 000 rpm离心15min，取上清分装，-20 ℃保存待测。

1.4 观测指标

1.4.1 肺功能指标 应用Buxco动物呼吸生理测试系统，分别在气腹前(T0)、气腹15min(T1)、气腹60min(T2)、气腹2 h(T3)、放气15min (T4)、放气60min(T5)、放气2 h(T6)等时点，记录：①Cdyn：动态顺应性(mL/cmH2O)；②RI：肺阻力(cmH2O·(secs/mL))；③Ppeak：气道峰压(cmH2O)。

1.4.2 肺脏氧化应激指标 用酶联免疫吸附法(ELISA)检测T0、T3、T6时点肺脏组织MDA、8-iso PGF2α水平。取步骤1.3制备好的10%肺组织匀浆，大鼠组织MDA和8-iso PGF2α ELISA检测试剂盒购自美国Cayman公司，按照试剂盒上的步骤测定肺组织中MDA和8-iso PGF2α的含量。

1.5 统计学处理

2 结 果

2.1 Dex降低气腹大鼠肺组织氧化应激指标MDA和8-iso PGF2α水平的升高

气腹前(T0)MDA、8-iso PGF2α组间比较无差异。在气腹2 h(T3)时P组和D组增高，高于气腹前(T0)(P=0.001)，且P组高于D组和C组(P=0.001)。放气2 h(T6)时测得P组和D组MDA下降，P组低于T3(P=0.001)，但高于T0(P=0.001)，且高于D组和C组同时点(P=0.001)；D组在T6时点下降，仍高于T0水平和C组同时点(P=0.001)。见表1及图1。

2.2 Dex能够改善气腹所致大鼠肺功能指标的改变

P组和D组T1时点与T0相比较，Ppeak和RI增高，气腹过程中持续增高趋势，T3时点达最高值，P组RI增高幅度达42%，高于D组的25%；T4时点D组已接近T0水平，而P组在T5时点才降至T0水平。见图2 A。P组和D组Cdyn随着气腹的延长下降，P组(38%)低于D组(21%)(t=8.218，P=0.001)，D组Cdyn值在T4时点恢复至T0值(t=2.472，P=0.216)，P组在T5时点与C组差异(t=2.549，P=0.079)。见图2 B。

2.3 肺组织MDA、8-iso PGF2α水平与RI和Cdyn具有一定的相关性

MDA、8-iso PGF2α水平与RI呈正相关(r=0.778，0.802，P=0.001)，与Cdyn呈负相关(r=- 0.841，- 0.823，P=0.001)。见图3(A-D)。

表1 三组各时点MDA、8-iso PGF2α水平比较

组内比较：与同组T0相比，※P<0.05，※※P<0.01；与同组T3相比，*P<0.05，**P<0.01

组间比较：与C组同时点相比，△P<0.05，△△P<0.01；与D组同时点相比，#P<0.05，##P<0.01

F1、P1：组内各时点两两比较；F2、P2：组间相同时点比较

图1 三组不同时点肺脏MDA、8-iso PGF2α水平组内比较：与气腹前相比，※P<0.05，※※P<0.01组间比较：与C组同时点相比，△P<0.05，△△P<0.01；与D组同时点相比，#P<0.05，##P<0.01

图2 三组各时点RI、Cdyn变化趋势组内比较：与同组T0相比，※P<0.05，※※P<0.01组间比较：与C组同时点相比，△P<0.05，△△P<0.01；与D组同时点相比，#P<0.05，##P<0.01

图3 A MDA与RI相关性

图3 B MDA与Cdyn相关性

图3 C 8-iso PGF2α与RI相关性

图3 D 8-iso PGF2α与Cdyn相关性

3 讨 论

腹腔镜手术过程中，CO2气腹可引起缺血-再灌注损伤，这种缺血-再灌注可引起多种自由基的产生，损害细胞功能，活性氧自由基(ROS)与抗氧化物之间失衡，从而导致氧化应激反应。与其他组织相比，肺脏处于较高氧浓度下，对于氧化应激反应尤其敏感。肺脏每天要暴露在10～15 000 L的空气中，每次呼吸都含有大量的外源氧化化合物，如污染物、烟雾和过敏原[4]，这些外源因素刺激炎性细胞产生自由基。在这种环境下，诸如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶、骨髓过氧化物酶、黄嘌呤氧化酶和嗜酸性细胞过氧化物酶等酶反应途径被激活，生成内源性ROS[5]。基于此，肺脏形成了许多抗氧化防御机制以减少氧化物和维持肺脏的氧化平衡。然而我们必须清楚的是若ROS的产生大于细胞的清除能力时，这些复杂的抗氧化机制会不堪重负，导致氧化应激反应的发生[6]。有许多生物标记物可以用来量化氧化应激水平，通过多模型、多实验室的氧化应激生物标记物研究，对许多生物标记物进行比较，发现最具指示性的标记物是异构前列腺素，特别是8-异构前列腺素F2α (8-iso-PGF2α)[7]。8-iso-PGF2α浓度的增加是呼吸系统病变的共同特征，如哮喘、COPD、肺动脉高压、ARDS等。MDA 是自由基脂质过氧化反应的最终产物，MDA水平可评估缺血-再灌注所产生的自由基造成的损伤程度[8]，其水平高低可反应氧化应激损伤的程度。

Dex用于临床镇静、镇痛及全麻辅助用药，其肺保护作用日益得到临床认可和关注，可减少MDA含量，进而减轻氧化应激损伤发挥肺保护作用[9]。本研究中我们应用Dex 100 μg/kg预处理CO2气腹模型大鼠，检测大鼠肺组织MDA和8-iso-PGF2α水平，结果发现气腹前三组组间比较无差异，气腹2 h时P组和D组MDA、8-iso PGF2α水平较C组和气腹前升高，且P组高于D组和C组；放气2 h时肺组织中MDA和8-iso PGF2α浓度已降低，D组低于P组，但仍高于气腹前水平和C组。结果表明气腹前30min给予Dex预处理，可降低氧化应激标记物MDA和8-iso-PGF2α水平，减轻肺组织氧化应激反应的发生。

Dex对肺脏保护作用的研究多集中在降低炎症反应、抗氧化应激、抑制细胞凋亡等方面，对肺功能指标的影响却少有报道。本研究在观察CO2气腹大鼠肺脏氧化应激反应的同时，应用Buxco动物呼吸生理测试系统记录不同时点气道峰压(Ppeak)、肺动态顺应性(Cdyn)、肺阻力(RI)等肺功能指标，评价Dex对气腹下肺功能的影响。

CO2气腹下腹内压力升高，可致呼吸力学参数的改变。Ppeak 是机械通气时每个呼吸周期中所通过的气流对气道壁所产生的最大压力，与肺动态顺应性(Cdyn) 关系密切，肺顺应性是由每单位肺压改变所引起的肺容量的改变，两者共同反映肺的呼吸运动功能；肺阻力(RI)评价气道高反应性。有报道[10]当腹内压力为2.0 kPa时，呼吸系统顺应性可减少27%，吸气峰压增加35%，放气后90分钟内恢复至正常水平。Dex可减少无效腔气量，增加肺顺应性和氧合[11]，在胸科手术单肺通气时可降低肺内分流，从而达到肺保护的作用[12]。我们研究发现RI和Cdyn随气腹时间的延长变化明显，D组Ppeak、RI高于C组，增加幅度却低于P组；Cdyn下降幅度小于P组。此肺功能指标的改变随气腹时间的延长而加剧，气腹2 h时P组RI增加42%，Cdyn下降38%，明显高于D组的25%和21%，说明Dex预处理对气腹产生的肺功能改变有一定的保护作用。同时我们将肺组织氧化应激标记物水平与肺功能指标间进行了相关分析，结果表明两者之间具有相关性，MDA、8-iso PGF2α水平与RI呈正相关，与Cdyn呈负相关。提示我们肺功能指标的变化在一定程度上是肺脏氧化应激反应的结果。

综上所述，使用右美托咪定可减轻CO2气腹诱发大鼠肺脏的氧化应激反应，有效保护CO2气腹大鼠肺组织，减轻气腹对肺组织呼吸运动能力的损伤，临床腹腔镜手术应作为常规麻醉用药推广。