中华急诊医学杂志  2016, Vol. 25 Issue (3):301-304
乌司他丁对爆震引起兔急性肺损伤血气及肺病理的影响
袁耒 , 代尊强, 史岩, 徐傲, 邹志强, 卢兆桐    
250000 济南,济南军区总医院胸外科
摘要目的 探讨及分析乌司他丁(UTI)对肺爆震伤引起新西兰大白兔急性肺损伤血气分析及肺脏病理的影响。方法 将24只健康新西兰大白兔在致伤距离11 cm处用炸药制造ALI模型,出现ALI后随机(随机数字法)分成A、B两组,B组动物在致伤后0.5、6、12、24 h肌注UTI,A组动物肌注等体积生理盐水,利用便携式血气分析仪测定伤前及伤后每次给药前的动脉血pH值、二氧化碳分压(PaCO2)及血氧分压(PaO2),48 h后处死所有家兔,观察双肺大体变化及HE染色肺组织损伤的程度。结果 B组兔肺脏中肺水肿及炎性细胞的浸润程度较A组明显减轻。血气分析变化: ①pH:伤后24hA组为(7.24±0.07),B组为(7.35±0.06),两组比较差异具有统计学意义(P<0.05),B组高于A组。②PaO2:伤后24hA组(50.5±9.9)mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),B组(78.1±8.4)mmHg,两组比较差异具有统计学意义(P<0.05),B组高于A组。③PaCO2:伤后24hA组(52.4±5.5)mmHg,B组(42.8±4.5)mmHg,两组比较均差异具有统计学意义(P<0.05),B组低于A组。结论 乌司他丁可以明显减轻爆震伤引起的ALI兔的酸中毒,降低PaCO2及提高PaO2,提高氧合指数,减轻肺水肿及中性粒细胞浸润。
关键词爆震伤     急性肺损伤     乌司他丁     血气分析     病理    
The effect of ulinastatin on blood gas analysis in rabbits with acute lung injury following a blast
Yuan Lei , Dai Zunqiang, Shi Yan, Xu Ao,Zou Zhiqiang, Lu Zhaotong    
Department of Thoracic Surgery,General Hospital of Jinan Military Region, Jinan 250000, China
Corresponding author:Yuan Lei,Email:yl9090@sohu.com
Fund Program:Army Medical Research Fund Program(08G01800)
Abstract: Objective To study the effect of ulinastatin (UTI) on blood gas analysis in rabbits with acute lung injury (ALI) after an explosion. MethodsA total of 24 healthy New Zealand white rabbits were made to be ALI models by an explosion atadistance of 11 cm.The rabbits met the criteria of ALI, and were randomly(random number) divided intoAandBgroups. In group B, rabbits received UTI injected at 0.5 h,6 h,12 h, 24hafter modeling.In group A, an equal volume of saline was given to rabbits instead at the same intervals after modeling. Arterial blood pH, carbon dioxide partial pressure (PaCO2) and partial pressure of blood oxygen(PaO2) were determined byaportable blood gas analyzer before modeling and at given intervals after modeling. All rabbits were sacrificed after 48hlater. The pathological changes of lung tissue were observed with naked eye and extent of lung injury with HE staining. Results Compared with group A,pulmonary edema and infiltration of inflammatory cells in the lungs of rabbits in groupBwere less significant. The blood gas analysis showed there were significant difference in pH at 24hafter injury between group A(7.24 ± 0.07) and group B(7.35 ± 0.06), P<0.05.There was significant difference in PaO2 at 24hafter injury between group A(50.5±9.9)mmHg and groupB(78.1±8.4)mmHg, P<0.05.And there was significant difference in PaCO2 at 24hafter injury between group A(52.4±5.5)mmHg and group B(42.8±4.5)mmHg,P<0.05. Conclusions UTI can significantly reduce acidosis,PaCO2 and increase PaO2 in rabbits with ALI followingablast, improving oxygenation and mitigating lung histopathological changes.
Key words: Blast injuries     Acute lung injury     Ulinastatin     Blood gas analysis     Pathology    

急性肺损伤(ALI)是指机体遭受严重感染、创伤、休克、酸中毒及有害气体吸入等多种因素打击后出现的急性弥漫性肺损伤,表现为以弥漫性肺泡上皮细胞和肺泡毛细血管内皮细胞膜损伤为病理特点的综合征,临床主要特征为低氧合、低肺顺应性、生理死腔增加及X线双肺斑片影。甚至可发展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)[1]。乌司他丁(ulinastatin,UTI)是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂,属于人体内源性抑炎物质,目前已广泛应用于临床重病的救治,如弥散性血管内凝血、胰腺炎、休克等。近年来大量的动物实验和临床研究表明UTI在脓毒血症、弥散性血管内凝血(DIC)、多器官功能衰竭等全身性炎症疾病中具有肺保护作用[2,3,4,5]。本研究主要观察UTI对胸部爆震伤引起的ALI兔呼吸功能和氧合的影响,验证UTI在肺爆震伤中保护作用。

1 材料与方法 1.1 主要试剂与设备

8#纸质瞬发电雷管由山东圣世达化工有限责任公司提供,MFB-100型发爆器(抚顺煤矿设备厂),定制爆破试验台济南赛思特流体系统设备有限公司提供;UTI由广东天普生化制药股份有限公司提供,生产批号H19990133。兔血气分析仪由瑞士罗氏公司提供。

1.2 动物分组与模型制作

健康新西兰大白兔24只,由济南西岭角养殖繁育中心提供[许可证号SCXK(鲁)20100005],均为雄性,体质量(2.0±0.5)kg,用于制作爆震模型。具体方法为:动物实验前禁食6 h,禁水4 h,应用盐酸氯胺酮注射液联合陆眠宁Ⅱ注射液肌注麻醉,胸部及双耳部备皮,右侧耳中动脉留置采血针。致伤前将动物固定于爆破台,并利用特制护具暴露胸部,保护家兔身体其他部位不受损伤。将兔胸骨中点距离爆炸源的水平距离为11 cm。以主装药黑索金的8#纸壳瞬发电雷管作为爆炸源,并由专业爆破人员使用发爆器实施电击引爆,起爆后迅速排除有害气体。

成功制作模型后,将大白兔随机(随机数字法)分成A、B两组,B组动物在致伤后0.5、6、12、24 h肌注UTI,A组动物肌注等体积生理盐水,利用便携式手持血气分析仪测定伤前及伤后每次给药前的动脉血pH值、二氧化碳分压(PaCO2)及血氧分压(PaO2),48 h后处死所有家兔,观察双肺大体变化及HE染色肺组织损伤的程度。

1.3 给药方式及剂量

UTI静脉注射乌司他丁50 000 U/kg(溶于生理盐水),DXM采用肌注给药,剂量为3 mg/kg。B组给药时间为造模成功后0.5、6、12、24 h,A组肌注等体积生理盐水。

1.4 监测指标 1.4.1 一般病理生理状况

观察家兔的呼吸变化,分别于每次给药前及致死前抽取动脉血进行血气分析,记录动脉血pH值、PaCO2及PaO2

1.4.2 病理学观察

将取出的右肺组织,用10%中性甲醛固定24 h,常规石蜡包埋,HE染色,光镜下观察肺组织的病理变化。

1.5 统计学方法

实验数据应用SPSS 13.0软件进行统计分析。检测结果以均数±标准差(x±s)表示,两组间采取独立样本的t检验,以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 血气分析

致伤0.5 h后A、B组大白兔血PaO2低于致伤前,差异具有统计学意义(P<0.05);致伤12 h后,B组大白兔血PaO2较A组明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05);致伤48 h后B组血PaO2与伤前比较,差异无统计学意义(P>0.05)。

致伤6 h后A、B组大白兔血PaCO2低于致伤前,差异具有统计学意义(P<0.05),致伤12 h后,A、B组大白兔血PaCO2明显高于致伤前,A且较B组高,差异具有统计学意义(P<0.05);致伤48 h后B组血PaCO2与伤前比较,差异无统计学意义(P>0.05)。

致伤12 h后A、B组大白兔血pH低于致伤前且A组低于B组,差异具有统计学意义(P<0.05);致伤24 h后,B组pH较伤前差异无统计学意义(P>0.05)。见表 1

表 1 各组、各时间点血PaO2、PaCO2、pH比较Table 1 Comparisons of blood PaO2, PaCO2, pH at different intervals between two groups
x± s
指标只数致伤前致伤后时间(h)
0.56122448
PaO2(mmHg)
A组694.4±5.269.4±7.9a54.9±8.3a52.3±9.5ab50.5±9.9ab45.1±8.3ab
B组692.8±6.368.2±9.1a59.8±9.4a69.9±8.8ab78.1±8.4ab89.7±7.0b
PaCO2(mmHg)
A组640.3±3.738.3±5.233.9±6.5a49.1±4.1ab52.4±5.5ab60.0±5.9ab
B组641.6±3.837.5±7.735.2±3.9a45.6±5.7ab42.8±4.5b42.3±4.7b
pH
A组67.36±0.037.35±0.057.35±0.097.25±0.08ab7.24±0.07ab7.22±0.09ab
B组67.37±0.027.35±0.047.34±0.077.30±0.09ab7.35±0.06b7.39±0.05b
注:1 mmHg=0.133 kPa;血氧分压(PaO2)、血二氧化碳分压(PaCO2)、pH与致伤前比较, aP<0.05;B组血氧分压(PaO2)、血二氧化碳分压(PaCO2)、pH与A组比较, bP<0.05
2.2 病理学改变 2.2.1 大体观察

爆震伤后A组家兔胸腔内可见少量暗红色的胸腔积液,肺脏明显充血水肿,可见明显多发的片状淤血斑,切面及气管内大量粉红色泡沫样物质溢出。与B组比较,B组肺损伤明显减轻,局部仅见小瘀血斑,气管及切面分泌物明显减少。

2.2.2 镜下观察

A组肺组织呈急性弥漫性炎性改变及局灶性出血、坏死;肺泡壁水肿、增厚,部分断裂、融合,甚至肺泡结构完全破坏,泡壁内部充满炎性细胞,以中性粒细胞为主,有纤维素渗出及肺透明膜形成;肺间质水肿,肺肺泡腔内出血。与B组比较,炎性浸润明显减轻(图 1)。

A:A组致伤后48 h,双侧肺部多发出血,全肺充血水肿,气管内可见大量的血性泡沫样分泌物;B:B组致伤后48 h,双肺表面少量点状出血,双肺水肿不明显,气管内基本无分泌物;C:A组伤后48 h兔肺挫伤区肺泡腔有大量的弥漫出血,间质充血水肿、炎症浸润明显(HE×200);D:B组治疗后48 h兔肺挫伤区部分肺泡腔仍有出血,但较A组明显减少,肺泡间隔增厚,少量炎细胞浸润(HE×200) 图 1 各组兔肺脏病理变化 Fig 1 Pathological changes in lungs of rabbit among each group
3 讨论

肺爆震伤是爆炸后产生的巨大气波(即冲击波)袭击位于爆炸点附近伤员的胸部,胸壁撞击肺组织,因力的反作用,冲击波过后肺脏回撞胸壁,经过加压和减压的损伤,引起肺实质毛细血管的破裂出血,小支气管和肺泡破裂,肺组织广泛性渗出、肺水肿。同时研究还认为,肺内过度的、失控性炎症反应和氧化应激所导致的氧化损伤在ALI的发病中起关键作用[6]。两者共同作用促使肺爆震后ALI的出现,严重者出现急性呼吸窘迫综合征(ARDS),可伴有血气胸,伤后患者迅速出现呼吸困难。

乌司他丁是从人尿中提取、纯化的丝氨酸蛋白酶抑制剂之一,能够抑制肿瘤坏死因子(TNF)等细胞因子和氧自由基的产生与释放,对多种脏器具有保护作用[7]。目前国内外许多方面的研究报道UTI可以抑制多种原因引起ALI炎症细胞的聚集和激活,抑制急性肺损伤炎症介质和细胞因子释放,明显改善肺功能。Ito等[8]研究发现,UTI可通过抑制损伤的肺组织中炎性细胞浸润和炎症介质过度释放,有效治疗油酸所致的ALI,显著改善肺功能。陈旭岩等[9]研究UTI对内毒素致大鼠ALI的保护作用,检测相关炎性及肺功能等指标,得出UTI作用于炎性反应的早期环节,通过抑制多种炎性介质而抑制炎性细胞的趋化、聚集和激活,对ALI起到保护作用。李颖川和姜祯[10]研究UTI对肺缺血-再灌注损伤的保护作用时发现UTI可以增强机体内氧自由基清除功能,抑制中性粒细胞肺内聚集、激活,以对肺缺血-再灌注损伤起到防治作用。Sugita等[11]的试验结果显示UTI通过抑制炎症介质、抑制氧自由基等对肺功能起明显保护作用。王晓琳等[12]研究表明UTI可能是通过抑制中性粒细胞在肺组织的渗出量减轻肺局部组织的过氧化反应、降低氧自由基的代谢产物的形成,发挥其保护肺功能的作用。但是,UTI对于爆震引起ALI的治疗作用研究比较少见。

本研究通过建立爆震建立的ALI模型,研究发现,致伤0.5 h后A、B组大白兔血PaO2低于致伤前,说明肺部爆震伤引起ALI早期以低氧血症为主要表现;致伤12 h后,B组大白兔血PaO2较A组明显升高,48 h后B组血PaO2与伤前没有差别,说明UTI能够明显改善肺爆震伤ALI出现的低氧血症。致伤6 h后A、B组大白兔血PaCO2低于致伤前,12 h后B组大白兔血PaCO2明显高于致伤前,且A组比B组高,48 h后B组血PaCO2与伤前比较没有差别,说明肺部爆震伤引起ALI早期因为呼吸频率增加、过度通气引起PaCO2降低,后呼吸肌的疲劳,换气功能未改善,出现高碳酸血症,但是应用UTI的B组,PaCO2恢复接近正常,说明UTI能够明显改善肺爆震伤ALI出现的高碳酸血症。处死后的肺部病理观察到应用UTI组肺组织水肿及中性粒细胞浸润明显减轻。

综上所述,本研究证明了UTI在改善肺爆震伤引起的ALI中的低氧血症、高碳酸血症及酸碱平衡的紊乱,至于机制方面仍需要进一步的探讨,这都将会为其在临床中爆震引起ALI预防和治疗的应用提供可靠依据。

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