布托啡诺不同给药时机对骨科止血带所致缺血再灌注损伤的氧化应激和炎症反应的影响

彭雅琪，王丹，赵丽霞，原大江，2△

缺血再灌注是一种临床常见的病理状态，为部分组织供血受到严重限制，导致代谢物质供需失调，组织缺血缺氧，随后组织灌注恢复，损伤加剧，造成缺血再灌注损伤（IRI）。目前，有关肢体IRI 的研究众多，其中氧自由基的脂质氧化和炎症反应是被多数学者认可的IRI的重要病理生理机制［1-3］。临床上对于骨骼肌IRI 最好的预防措施是迅速再灌注以缩短缺血时间。酒石酸布托啡诺（简称布托啡诺）是一种人工合成的混合型阿片类受体激动-拮抗剂，临床主要用于围术期镇痛。既往研究表明布托啡诺预处理可明显减轻心肌IRI和止血带所致骨骼肌IRI［4-5］。目前，有关布托啡诺减轻IRI的研究多数为组织缺血前给予相关药物干预，对布托啡诺给药时间的研究较少。本研究以下肢骨科手术应用止血带为IRI 模型，探究布托啡诺不同给药时机对下肢IRI的氧化应激和炎症反应的影响，为临床常见的骨骼肌IRI相关疾病的预防和治疗提供新思路。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2020 年5 月—2021 年5 月于山西医科大学第二医院接受下肢骨科手术的患者。纳入标准：美国麻醉医师协会（ASA）分级Ⅰ～Ⅱ级，年龄20～70岁，体质量指数（BMI）18～24 kg/m2，手术为单侧全膝关节置换术。排除标准：乙醇依赖者，对布托啡诺过敏者，术前长期应用阿片类药品并对其成瘾者，代谢性、免疫性、感染性疾病和恶性肿瘤者，神经肌肉系统病变者，严重贫血以及凝血功能障碍者，止血带使用时间＞90 min或＜60 min者［6］。最终纳入患者90例，男54 例，女36 例。平均年龄（49.2±9.1）岁，术中止血带平均使用时间（76.7±7.0）min。所有患者采用随机数字表法分成布托啡诺预处理组（Y 组）、布托啡诺后处理组（H 组）和对照组（C 组），每组30 例。本研究经本院伦理委会的批准，患者签署知情同意书。

1.2 干预措施 患者术前均常规禁食禁饮，入手术室后接Drager 多功能监护仪，监测无创血压、心率（HR）、心电图、脉搏氧饱和度（SpO2），开放静脉通路，并经鼻导管以2 L/min 吸氧。患者麻醉时体位均采取患肢向下侧卧位，选取L3～4 间隙行蛛网膜下腔穿刺，见脑脊液流出后将0.67%重比重罗哌卡因（10 mL：100 mg，阿斯利康制药有限公司，进口药品批准文号：H20 140763；产品批号：NBFZ）15～20 mg匀速注入，待麻醉平面稳定后改体位为平卧位，使麻醉平面基本固定在T10～12水平。在驱血后将充气式YF-ATS-C型止血带（杭州亿凡医疗器械有限公司）固定于大腿中上1/3处，压力设定为375 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），时间设定90 min。术中维持患者循环稳定。在止血带充气前5 min，Y组患者缓慢静脉注射0.02 mg/kg 布托啡诺（2 mL：4 mg，江苏恒瑞医药股份有限公司，国药准字：H20 143106；产品批号：201202BP）；在止血带放气前5 min，H 组患者缓慢静脉注射0.02 mg/kg 布托啡诺；C组患者不予特殊处理。

1.3 观察指标 记录给予负荷药物前（T0），止血带充气后30 min（T1）、60 min（T2），止血带放气后5 min（T3）患者的平均动脉压（MAP）、HR、SpO2。手术结束时记录止血带持续时间。并于T0、T3时刻抽取非输液侧上肢外周静脉血约5 mL，以3 000 r/min 离心9 min 分离血清，用移液管吸取上清液装在灭菌的EP 管中，-80 ℃保存。应用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肿瘤坏死因子-α（TNF-α），使用硫代巴比妥酸法测定血清丙二醛（MDA）水平，黄嘌呤抗氧化酶法测定血清超氧化物歧化酶（SOD）水平，试剂盒均购自武汉伊莱瑞特公司。

1.4 统计学方法 采用SPSS 26.0软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，组间多重比较采用Bonferroni法，多个连续时间点血流动力学参数比较采用重复测量方差分析。组内血清指标比较采用配对样本t检验。计数资料以例（%）表示，组间比较采取χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况比较 3 组患者的性别、年龄、BMI、手术中应用止血带时长比较差异均无统计学意义，见表1。

Tab.1 Comparison of general data of patients between the three groups表1 3组患者一般资料比较 （n=30）

2.2 血流动力学比较 3 组间各时间点HR、MAP、SpO2差异均无统计学意义。3 组HR 和SpO2组内各时间点差异无统计学意义。与T0相比，H 组和C 组T2时MAP 显著升高，T3时MAP 显著降低，Y 组T3时MAP 显著降低（P＜0.05）；MAP 组间与时间存在交互作用（P＜0.05）。见表2。

Tab.2 Comparison of MAP,HR and SpO2 at each time point between the three groups表2 3组各时间点MAP、HR和SpO2比较 （n=30，±s）

Tab.2 Comparison of MAP,HR and SpO2 at each time point between the three groups表2 3组各时间点MAP、HR和SpO2比较 （n=30，±s）

＊P＜0.05，＊＊P＜0.01；a与T0组比较，P＜0.05；MAP：F组间=0.554，F时间=31.884＊＊，F交互=2.600＊；HR：F组间=0.159，F时间=1.329，F交互=2.600；SpO2：F组间=0.803，F时间=2.223，F交互=0.193。

2.3 血清SOD、MDA 和TNF-α 水平比较 与T0时相比，3 组患者T3时血清MDA、TNF-α 水平均上升，血清SOD 水平下降（P＜0.05）。T0时，3 组患者MDA、SOD 和TNF-α 水平差异无统计学意义。T3时，Y 组和H 组MDA、TNF-α 和SOD 水平差异无统计学意义，但与C组比较，MDA、TNF-α水平均降低，SOD水平升高（P＜0.05）。见表3。

3 讨论

应用止血带能够明显降低术中失血量，保证术野清晰和手术的顺利进行，在四肢手术应用中较为常见［7］。随着止血带的广泛使用，其导致的IRI也逐渐受到重视，IRI 不仅会造成肌腱和血管损伤，而且会引起心、肺、肝等重要脏器的损伤［8］。目前对于骨骼肌IRI及其产生机制的认识还不充分，但大量研究证实，自由基的脂质氧化反应以及各种炎性反应在IRI中起重要作用［3］。一方面，骨骼肌缺血再灌注期间氧自由基大量排出，产生氧化性应激障碍，启动脂质过氧化反应，可致血清脂质过氧化生物标志物MDA增加，而催化超氧自由基转化为过氧化氢的重要酶SOD 活性降低，从而导致细胞氧化损伤程度加重［9］。另一方面，骨骼肌发生缺血缺氧后，TNF-α表达增加。TNF-α是一种主要由巨噬细胞产生的早期促炎因子，参与全身的炎症反应以及微血管内皮细胞损伤，后续的再灌注使缺血区域存在大量炎性因子，炎症细胞激活炎症信号通路，引起组织损伤［10］。因此，本研究认为检测MDA、SOD 和TNF-α 有望用于评估机体IRI严重程度。

酒石酸布托啡诺的作用机制依赖于代谢产物激活的κ 受体和μ 受体的双重药理作用，发挥镇静镇痛作用的同时对呼吸和循环无明显影响［11-12］。近年来关于其减轻IRI的研究较多，已有研究表明布托啡诺后处理可通过κ 受体和代谢敏感性离子（KATP）通道抑制机体脂质过氧化，减轻炎症反应，对心肌IRI提供保护作用［13］。近期，Yang等［14］发现布托啡诺可以通过抑制氧化应激和炎性因子TNF-α 表达等方式减轻氧葡萄糖剥夺/复氧诱导的神经元损伤，发挥神经保护作用，从而减轻脑IRI。此外，它还可以通过激活κ受体抑制炎症反应，减轻肺血管损伤，并改善患者术中氧饱和度，起到一定的肺功能保护作用［15］。因此，布托啡诺可通过抑制氧化应激与炎症反应对包括心肌、脑和肺IRI起保护作用。

在骨骼肌IRI中，缺血发生的时间大多是不可预测的，因此后处理显得尤为重要。同时，既往研究表明心肌IRI 药物后处理比缺血预处理更高效、更灵活［16］，但是于再灌注前进行药物后处理在骨骼肌IRI中研究较少。本研究主要探讨布托啡诺预处理和后处理对下肢骨科手术应用止血带所致IRI 的保护作用。研究结果显示，与T0时基线值相比，3组患者应用止血带后静脉血中MDA、TNF-α水平增加的同时SOD 活性下降；与C组相比，Y 组与H组在应用止血带后检测静脉血中MDA 和TNF-α 水平明显降低，SOD活性明显增加；但对比Y组与H组MDA、TNF-α和SOD 水平差异无统计学意义，表明肢体IRI 时可导致氧自由基形成，同时激活异常的局部炎症反应；而在给予布托啡诺预处理或后处理后均能降低血MDA 和TNF-α 水平，增加SOD 活性，实现对IRI 的防护功能，提示抑制自由基氧化应激损伤和控制炎性因子释放可能是布托啡诺预处理和后处理对IRI保护作用的共同机制，但2种给药时机对IRI的保护作用并无明显差异。此外，本研究同时对比了3 组患者MAP、HR 和SpO2的变化，结果3 组间各时间点HR、MAP、SpO2差异均无统计学意义。3 组HR 和SpO2组内各时间点差异无统计学意义。与T0时相比，C 组和H 组T2时MAP 增加，T3时MAP 下降，Y 组仅在T3时MAP 明显下降，表明布托啡诺预处理后，患者血流动力学波动不明显，提示布托啡诺对呼吸和循环影响相对较小，与既往研究结果相符［17］。

Tab.3 Comparison of serum MDA,SOD and TNF-α levels at different time points between the three groups表3 各组不同时间点血清MDA、SOD、TNF-α水平比较 （n=30，±s）

Tab.3 Comparison of serum MDA,SOD and TNF-α levels at different time points between the three groups表3 各组不同时间点血清MDA、SOD、TNF-α水平比较 （n=30，±s）

＊P＜0.05，＊＊P＜0.01；a与C组比较，P＜0.05。

综上所述，本研究将手术中应用止血带所致IRI作为模型，模拟临床中常见的急性骨骼肌缺血性损伤。由于临床难以准确预估缺血发生时机，无法进行缺血前预防性药物保护，所以药物后处理作为补救性措施意义更大。本研究表明布托啡诺预处理与后处理均可明显减轻止血带所致IRI，这可能与减轻炎症反应和抑制脂质过氧化有关，且不良反应较少。本研究为单中心研究，样本量较小，未对远期预后进行随访。因此，需要多中心、更大样本量以及长期随访以进一步探讨布托啡诺对缺血器官的保护效应。