周　靜， 董有靜，丁旭東，趙廣翊

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 麻醉科，遼寧 沈陽 110004)

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地氟烷對卵白蛋白致敏豚鼠氣道平滑肌張力的影響

周靜， 董有靜，丁旭東，趙廣翊

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 麻醉科，遼寧 沈陽 110004)

[摘要]目的觀察地氟烷對卵白蛋白致敏的豚鼠高反應(yīng)氣道平滑肌張力的影響。 方法56只雄性豚鼠隨機分為7組：正常組(N)、致敏組(S)、致敏對照組(SC)和致敏地氟烷組[致敏0.5 MAC(最低肺泡有效濃度)地氟烷組(SD 0.5)、致敏1.0 MAC地氟烷組(SD 1.0)、致敏1.5 MAC地氟烷組(SD 1.5)和致敏2.0 MAC地氟烷組(SD 2.0)]，每組8只。N組與S組用于氣道模型評價；SC組、SD 0.5、 SD 1.0、 SD 1.5及SD 2.0組用于氣道平滑肌測定。通過應(yīng)用卵白蛋白制備致敏豚鼠模型。測量肺阻力，根據(jù)肺阻力對不同劑量乙酰膽堿的峰反應(yīng)值，得到肺阻力劑量反應(yīng)曲線，評價致敏氣道模型。記錄離體致敏豚鼠氣道平滑肌對10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L的卡巴膽堿刺激的峰反應(yīng)值,評價地氟烷對高反應(yīng)致敏氣道的作用。結(jié)果與N組相比，S組能顯著升高豚鼠的肺阻力變化曲線；S組的肺阻力峰反應(yīng)值比N組高40%(當(dāng)乙酰膽堿劑量為6 μg/kg時)，P<0.05。與SC組相比，SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5、SD 2.0組氣道平滑肌張力峰值明顯下降；卡巴膽堿劑量為10-5mol/L時，SD 1.5和SD 2.0組峰值分別比SC組降低了12.1% 和14.0%，比SD 0.5組降低了8.9%和11.0%，P均<0.05。結(jié)論地氟烷能夠降低卵白蛋白致敏的豚鼠的離體氣道平滑肌張力。

[關(guān)鍵詞]地氟烷；氣道平滑肌張力；高反應(yīng)氣道

[引用本文]周靜，董有靜，丁旭東，等.地氟烷對卵白蛋白致敏豚鼠氣道平滑肌張力的影響[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016,38(3)：224-227.

氣道高反應(yīng)性是指氣管對各種刺激呈高度敏感狀態(tài)，表現(xiàn)為敏感而過強的氣管平滑肌收縮反應(yīng)，引起氣道狹窄，氣道阻力增加和肺順應(yīng)性下降等，是圍手術(shù)期常見的病理生理反應(yīng)[1]。近年來，由于氣道炎癥、病毒感染、PM 2.5、冷空氣、干燥空氣等理化刺激，使得具有氣道高反應(yīng)性的患者在全球范圍內(nèi)迅速增長，隨之而來的是呼吸道疾病(如支氣管炎、哮喘、慢性阻塞性肺疾病等)的高發(fā)病率。針對這些患者的麻醉管理應(yīng)著眼于預(yù)防氣道收縮和應(yīng)用具有潛在氣管擴張效果的藥物。而在眾多麻醉藥物的選擇中，吸入性麻醉藥通常被視為一線藥物用于氣道高反應(yīng)患者的麻醉維持[2]。

現(xiàn)階段臨床廣泛應(yīng)用的吸入麻醉藥有氟烷、異氟烷、七氟烷和地氟烷，其中前三者的氣道擴張作用已經(jīng)被證實，但是對于地氟烷的氣道作用仍存在爭議。作為近年來新興的吸入麻醉藥,地氟烷的優(yōu)勢在于血氣分配系數(shù)和血液組織溶解度低，安全性強，麻醉誘導(dǎo)和麻醉深度調(diào)節(jié)迅速，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，特別是對老年和肥胖的患者[3-4]。而明確地氟烷的氣道作用效果，弄清其對致敏高反應(yīng)氣道作用的機制，對指導(dǎo)臨床麻醉實踐具有十分重要的意義。本研究擬用卵白蛋白致敏的豚鼠模型，通過測量不同濃度地氟烷對離體高反應(yīng)氣道平滑肌張力的影響，揭示地氟烷對致敏高反應(yīng)氣道的作用。

1材料和方法

1.1材料

1.1.1實驗動物：5周，雄性豚鼠56只，體質(zhì)量300～350 g，札幌醫(yī)科大學(xué)動物部提供(倫理編號No 08-023)。

1.1.2主要試劑：地氟烷、卵白蛋白、卡巴膽堿等試劑均購于日本sigma公司。

1.1.3分組：56只豚鼠隨機分為7組，正常組(N)、致敏組(S)、致敏對照組(SC)和致敏地氟烷組(SD)，包括：致敏0.5 MAC(最低肺泡有效濃度)地氟烷組(SD 0.5)、致敏1.0 MAC地氟烷組(SD 1.0)、致敏1.5 MAC地氟烷組(SD 1.5)和致敏2.0 MAC地氟烷組(SD 2.0)，每組8只。N組與S組用于氣道模型評價；SC組、SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5及SD 2.0組用于氣道平滑肌測定。

1.2方法

1.2.1致敏氣道模型建立:根據(jù)McCaig等[5-6]致敏氣道模型的經(jīng)典制備方法，制備致敏豚鼠。向除N組外各組向豚鼠腹腔內(nèi)注射1 mg 卵白蛋白，10 d后霧化吸入卵白蛋白，每次劑量1 mg，持續(xù)10 min，連續(xù)3 d，1次/d。N組的豚鼠，采用生理鹽水代替卵白蛋白進(jìn)行腹腔注射和霧化吸入。

1.2.2肺阻力的測定:致敏氣道模型建立后次日，向豚鼠腹腔內(nèi)注射烏拉坦1.5 g/kg。行氣管插管，容量控制呼吸，呼吸頻率為32 次/min，潮氣量為6～8 mL/kg，根據(jù)呼吸末PaCO2，維持在40 mmHg 左右，調(diào)整潮氣量。開放右中心靜脈，置管，連續(xù)給予羅庫溴銨(2 mg/kg·h-1),以消除自主呼吸。經(jīng)口腔置測壓管到食道中下1/3。應(yīng)用氣道，食道測壓裝置(DP-45，美國)和壓力轉(zhuǎn)換器(Plumos-II，日本)，連續(xù)測量各組瞬時肺阻力(具體方法參考研究組既往文獻(xiàn)[6-7])。

1.2.3致敏氣道模型評價：N與S組豚鼠中，肺阻力值達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，靜脈連續(xù)給予乙酰膽堿，劑量0～6 μg/kg，間隔時間為5 min，每次劑量增加1 μg/kg。根據(jù)肺阻力對不同劑量乙酰膽堿的峰反應(yīng)值，得到肺阻力的劑量反應(yīng)曲線，評價致敏氣道模型。

1.2.4氣道平滑肌張力的測定:致敏豚鼠腹腔內(nèi)注射烏拉坦1.5 g/kg后，放血法處死，取中段氣管環(huán)(5 mm),置于生理鹽緩沖液(136.9 mmol/L NaCl, 5.4 mmol/L KCl, 1.5 mmol/L CaCl2, 1.0 mmol/L MgCl2, 23.9 mmol/L NaHCO3和5.5 mmol/L 葡萄糖, 37 ℃)。清除結(jié)締和脂肪組織后，將氣管環(huán)裝入有20 mL生理鹽緩沖液的恒溫浴杯中(37 ℃,并通以95%O2和5%CO2)，一端固定杯底，另一端與張力傳感器(ULA-10GR; Unipulse, 日本)相連，調(diào)整基線，初始張力為1.5 g。分別向SC、SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5和SD 2.0的5組豚鼠的生理鹽緩沖液中通以0、3.2%、6.4%、9.6%和12.8%的地氟烷。20 min后，順序加入10-8mol/L、10-7mol/L、10-6mol/L、10-5mol/L的卡巴膽堿，間隔時間為5 min。記錄氣道平滑肌張力對卡巴膽堿的峰反應(yīng)值，具體方法參考研究組既往文獻(xiàn)[6-7]。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法

2結(jié)果

2.1致敏氣道模型的肺阻力變化

不同劑量乙酰膽堿的肺阻力峰值反應(yīng)劑量曲線:與N組相比，S組能顯著抬高豚鼠的肺阻力變化曲線；當(dāng)乙酰膽堿劑量為6 μg/kg時，S組的肺阻力峰反應(yīng)值為(0.44±0.06) cmH2O/mL·s-1比N組(0.31±0.03)cmH2O/mL·s-1高40%,P<0.05。見圖1。

圖1　正常組和致敏組對不同劑量乙酰膽堿的肺阻力峰值反應(yīng)劑量曲線Fig 1 The dose-response curves of lung resistance(RL) to acetylcholine in group N and group S*與正常組比較，P<0.05

2.2地氟烷應(yīng)用后氣道平滑肌張力的變化

與SC組相比，SD 0.5、SD 1.0、SD 1.5、SD 2.0組氣道平滑肌張力峰值明顯下降；卡巴膽堿劑量為10-5mol/L時，SD 1.5和SD 2.0組峰值(3.78±0.51和3.69±0.35)，分別比SC組(4.29±0.32)降低了12.1% 和14.0%；比SD 0.5組(4.15±0.23)降低了8.9%和11.0%，P均<0.05。SD 1.5與SD 2.0組間無顯著差異。見表1。

表1　致敏對照組和致敏地氟烷組的對不同劑量卡巴膽堿的氣道平滑肌張力峰值

卡巴膽堿10-8mol/L10-7mol/L10-6mol/L10-5mol/L致敏對照組(SC)0.48±0.182.62±0.323.81±0.304.29±0.32致敏0.5MAC地氟烷組(SD0.5)0.44±0.112.27±0.211)3.66±0.144.15±0.23致敏1.0MAC地氟烷組(SD1.0)0.52±0.122.17±0.211)3.41±0.191)3.83±0.281)致敏1.5MAC地氟烷組(SD1.5)0.44±0.142.01±0.321)3.34±0.461)3.78±0.511)2)致敏2.0MAC地氟烷組(SD2.0)0.48±0.142.12±0.221)3.39±0.341)3.69±0.351)2)

1)與致敏對照組比較，P<0.05 ；2)與致敏0.5 MAC地氟烷組比較，P<0.05

3討論

吸入麻醉藥均有舒張氣管平滑肌的作用，能有效降低氣道阻力，減輕氣道高反應(yīng)，被推薦用于哮喘病人的全身麻醉中。國內(nèi)外大量文獻(xiàn)報道認(rèn)為，對于傳統(tǒng)方法治療無效的哮喘持續(xù)狀態(tài)，采用吸入麻醉藥往往會取得良好的臨床效果。吸入麻醉藥對氣道高反應(yīng)性的抑制機制包括：(1)抑制儲存鈣通道的開放，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子(Ca2+)濃度降低而引起氣管平滑肌舒張[8]；(2)增加氣道平滑肌蛋白磷酸激酶的活性，促進(jìn)肌球蛋白輕鏈脫磷酸化，在細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度不變的情況下舒張氣管平滑肌，降低氣管阻力，提高肺順應(yīng)性[9]；(3)抑制Gq/11蛋白由失活型向激活型的轉(zhuǎn)變，從而抑制平滑肌收縮，降低氣道阻力[10]；(4)提高致敏氣道平滑肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷的水平，促使氣道平滑肌的舒張[11]。

地氟烷作為一種新型的吸入麻醉藥，其氣道作用仍存在爭議。既往研究顯示，地氟烷能夠升高氣道阻力[12-14]；相反，另外一些研究報道地氟烷可以降低氣道阻力[2，15-16]。在動物研究方面，如Schütz 等[14]研究表明地氟烷濃度在1 MAC以上時，可以加重高反應(yīng)氣道的收縮，增高氣道阻力；而Myers等[2]報道地氟烷在1MAC時并不增加高反應(yīng)氣道的阻力。臨床研究方面，Nyktari等[13]報道地氟烷麻醉后可以提高患者的氣道阻力；而Stevanovic等[17]的meta分析總結(jié)了294例患者的資料，表明地氟烷并不增加咳嗽等氣道高反應(yīng)的發(fā)生。這些研究結(jié)論的不同可能歸因于實驗中地氟烷使用劑量、作用時間和研究方法學(xué)等不同，但這些相互矛盾的結(jié)果也提示，地氟烷對氣道的作用可能存在雙向性，包括舒張和收縮兩個方面。本研究結(jié)果表明地氟烷可以降低卵白蛋白致敏的高反應(yīng)氣道的離體平滑肌張力，表現(xiàn)為舒張作用；揭示了地氟烷具有舒張致敏氣道效應(yīng)的機制之一。但是本文并沒有針對地氟烷降低離體氣道平滑肌張力的具體機制進(jìn)行深入探討，本組既往的研究顯示，吸入麻醉藥七氟烷可以通過提高致敏氣道平滑肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷的表達(dá)，導(dǎo)致氣道平滑肌的舒張[7]，同為鹵族吸入麻醉藥的地氟烷是否有該作用機制有待于進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn):

[1] Spieth PM, Güldner A, de Abreu MG. Chronic obstructive pulmonary disease [J]. Curr Opin Anaesthesiol, 2012, 25(1): 24-29.

[2] Myers CF, Fontao F, Jánosi TZ, et al. Sevoflurane and desflurane protect cholinergic-induced bronchoconstriction of hyperreactive airways in rabbits [J]. Can J Anaesth，2011，58(11): 1007-1015.

[3] Rortgen D, Kloos J, Fries M, et al. Comparison of early cognitive function and recovery after desflurane or sevoflurane anaesthesia in the elderly: a double-blinded randomized controlled trial [J]. Br J Anaesth, 2010, 104(2): 167-174.

[4] McKay RE, Malhotra A, Cakmakkaya OS, et al. Effect of increased body mass index and anaesthetic duration on recovery of protective airway reflexes after sevoflurane vs desflurane[J]. Br J Anaesth, 2010, 104(2): 175-182.

[5] McCaig DJ.Comparison of autonomic responses in the trachea isolated from normal and albumin-sensitive guinea-pigs [J].Br J Pharmacol, 1987, 92(4): 809-816.

[6] Zhou J, Iwasaki S, Watanabe A, et al. Synergic bronchodilator effects of a phosphodiesterase 3 inhibitor olprinone with a volatile anaesthetic sevoflurane in ovalbumin-sensitised guinea pigs[J]. Eur J Anaesthesiol, 2011, 28(7):519-524.

[7] Zhou J, Iwasaki S, Yamakage M.Phosphodiesterase 4 inhibitor roflumilast improves the bronchodilative effect of sevoflurane in sensitized airways [J].Anesthesiology, 2014, 120(5): 1152-1159.

[8] Pabelick CM, Ay B, Prakash YS, et al. Effects of volatile anesthetics on store-operated Ca(2+) influx in airway smooth muscle [J]. Anesthesiology, 2004, 101(2): 373-380.

[9] Hanazaki M, Jones KA, Perkins WJ, et al. Halothane increases smooth muscle protein phosphatase in airway smooth muscle [J]. Anesthesiology, 2001, 94(1): 129-136.

[10] Nakayama T, Hayashi M, Warner DO, et al. Anesthetics inhibit membrane receptor coupling to the Gq/11 heterotrimeric G protein in airway smooth muscle [J]. Anesthesiology, 2005, 103(2): 296-305.

[11] Iwasaki S, Yamakage M, Satoh J-I, et al. Different inhibitory effects of sevoflurane on hyperreactive airway smooth muscle contractility in ovalbumin-sensitized and chronic cigarette-smoking guinea pig models [J]. Anesthesiology, 2006, 105(4): 753-763.

[12] Mutoh T, Taki Y, Tsubone H. Desflurane but not sevoflurane augments laryngeal C-fiber inputs to nucleus tractus solitarii neurons by activating transient receptor potential-A1 [J]. Life Sci, 2013, 92(14-16): 821-828.

[13] Nyktari V, Papaioannou A, Volakakis N, et al. Respiratory resistance during anaesthesia with isoflurane, sevoflurane, and desflurane: a randomized clinical trial [J]. Br J Anaesth, 2011, 107(3): 454-461.

[14] Schütz N, Peták F, Barazzone-Argiroffo C, et al. Effects of volatile anaesthetic agents on enhanced airway tone in sensitized guinea pigs [J]. Br J Anaesth, 2004, 92(2): 254-260.

[15] Lele E, Petak F, Fontao F, et al. Protective effects of volatile agents against acetylcholine-induced bronchoconstriction in isolated perfused rat lungs [J]. Acta Anaesthesiol Scand, 2006, 50(9): 1145-1151.

[16] Dikmen Y, Eminoglu E, Salihoglu Z, et al. Pulmonary mechanics during isoflurane, sevoflurane and desflurane anaesthesia [J]. Anaesthesia, 2003, 58(8): 745-748.

[17] Stevanovic A, Rossaint R, Fritz HG, et al. Airway reactions and emergence times in general laryngeal mask airway anaesthesia: a meta-analysis [J]. Eur J Anaesthesiol, 2015, 32(2): 106-116.

基金項目:遼寧省自然科學(xué)基金項目(2014021023)

作者簡介:周 靜(1980-)，女，遼寧沈陽人，講師。E-mail：zhoujing200427565@163.com

doi:論著10.11724/jdmu.2016.03.04

[中圖分類號]R971

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

文章編號：1671-7295(2016)03-0224-04

(收稿日期:2015-12-24;修回日期:2016-05-23)

Effect of desflurane on the airway smooth muscle tension in the ovalbumin-sensitized, hyperresponsiveness airways

ZHOU Jing, DONG You-jing, DING Xu-dong, ZHAO Guang-yi

(DepartmentofAnesthesiology,ShengjingHospital,ChinaMedicalUniversity,Shenyang110004,China)

[Abstract]Objective To investigate the effects of desflurane on the airway smooth muscle tension in a model of airway hyperresponsiveness, ovalbumin-sensitized guinea pigs. Methods Fifty-six, male guinea pigs were randomly divided into 7 groups: normal group (N), sensitized group (S), sensitized control group (SC) and 4 sensitized desflurane groups (SD 0.5, SD 1.0, SD 1.5 and SD 2.0). The lung resisitance was recorded and the dose-response curves for acetylcholine of lung resistance were used to evaluate the sensitized airway model. The airway smooth muscle tension was measured to evaluate the brochodilator effect of desflurane. Results Compared with N group, the dose-response curves for acetylcholine of lung resistance were elevated significantly in the S group, increased 40% at the acetylcholine dose of 6.0 μg/kg in the S group(P<0.05). Compared with SC group, the muscle tensions in the SD 0.5, SD 1.0,SD 1.5 and SD 2.0 groups decreased with the increasing concentrations of carbacholine. The peak responses of muscle tension to carbacholine (10-5mol/L) in SD 1.5 and SD 2.0 groups were 12.1% and 14.0% lower than that in group SC, 8.9% and 11.0% lower than that in group SD 0.5, P<0.05.Conclusion The use of desflurane could decrease the airway smooth muscle tension of sensitized guinea pigs, which was suggested to be one menchnism of bronchodilator effect of desflurane.

[Key words]desflurane; airway smooth muscle tension; hyperresponsiveness airway