王玲，李俊堂，吳青華，劉雪周，胡百奇，陳合欽，毛連經(jīng)

(中國(guó)人民解放軍第150醫(yī)院，河南洛陽(yáng)471031)

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低壓缺氧環(huán)境對(duì)兔吸入光氣所致急性肺損傷程度的影響

王玲，李俊堂，吳青華，劉雪周，胡百奇，陳合欽，毛連經(jīng)

(中國(guó)人民解放軍第150醫(yī)院，河南洛陽(yáng)471031)

目的觀察低壓缺氧環(huán)境對(duì)兔吸入光氣所致急性肺損傷程度的影響。方法 將40只新西蘭大白兔隨機(jī)分為4組各10只。正常對(duì)照組(C組)吸入空氣5 min，然后常壓放置2 h。單純高原低壓缺氧組(H組)吸入空氣5 min，然后放入低壓低氧環(huán)境下放置2 h。單純光氣中毒組(P組)吸入光氣5 min，然后常壓放置2 h；低壓缺氧光氣中毒組(HP組)吸入光氣5 min后，低壓低氧環(huán)境下放置2 h。記錄實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后24 h內(nèi)各組兔死亡情況及生存時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前(T1)、吸入后即刻(T2)及出艙后即刻(T3)、1 h(T4)、6 h(T5)記錄各組呼吸頻率，取動(dòng)脈血行動(dòng)脈血?dú)夥治?，檢測(cè)動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)并計(jì)算氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)。T2、T3、T5時(shí)采集各組兔血清，采用八木國(guó)夫法測(cè)定血清丙二醛(MDA)，采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)法測(cè)定腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-6，采用鄰苯三酚法檢測(cè)紅細(xì)胞超氧化物歧化酶(SOD)活性。結(jié)果與C、H組比較，P、HP組生存時(shí)間明顯縮短，病死率顯著升高(P均<0.05)；與P組比較，HP組動(dòng)物病死率更高，生存時(shí)間更短(P均<0.05)。T1時(shí)點(diǎn)四組兔呼吸頻率、PaO2、氧合指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。C、H組各時(shí)點(diǎn)呼吸頻率、PaO2、氧合指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T2時(shí)點(diǎn)P、HP組呼吸頻率高于C、H組(P均<0.05)，PaO2、氧合指數(shù)低于C、H組(P均<0.05)，P、HP組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T3、T4、T5時(shí)點(diǎn)P、HP組呼吸頻率高于C、H組(P均<0.05)，PaO2、氧合指數(shù)低于C、H組(P均<0.05)，且時(shí)間越晚差異越明顯，同時(shí)間點(diǎn)比較HP組兔呼吸頻率高于P組(P均<0.05)，PaO2、氧合指數(shù)低于P組(P均<0.05)。T2、T3、T5時(shí)點(diǎn)C、H組MDA、SOD、TNF-α、IL-6差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與C、H組相比，T2、T3、T5時(shí)點(diǎn)P、HP組兔血漿MDA、TNF-α、IL-6升高、SOD活性降低(P均<0.05)。同時(shí)間點(diǎn)HP組兔血漿MDA、TNF-α、IL-6高于P組，SOD活性低于P組(P均<0.05)。結(jié)論 低壓缺氧環(huán)境明顯加劇了兔吸入光氣后的急性肺損傷程度。

高原;缺氧環(huán)境；急性肺損傷;光氣；兔

光氣是一種有毒氣體，是合成塑料、染料、農(nóng)藥等化工產(chǎn)品的原料,同時(shí)也作為毒劑被用于戰(zhàn)爭(zhēng)和恐怖活動(dòng)中。光氣經(jīng)呼吸道吸入后可引起嚴(yán)重的彌漫性肺水腫，導(dǎo)致逐漸加重的肺部氣體交換功能障礙和低氧血癥，肺順應(yīng)性降低，嚴(yán)重者可發(fā)展為成人呼吸窘迫綜合征(ARDS)，甚至導(dǎo)致死亡。高原空氣稀薄，大氣壓較低，導(dǎo)致氧分壓低，這是高原環(huán)境影響機(jī)體各臟器功能的主要因素。低壓缺氧既可以造成機(jī)體一系列異常反應(yīng)[1]，也會(huì)加重化學(xué)毒物對(duì)機(jī)體臟器功能的損傷[2]。初入高原人員若發(fā)生光氣中毒，機(jī)體將同時(shí)遭受高原缺氧和光氣中毒的雙重打擊。2008年10月～2009年12月，我們觀察了高原低壓缺氧環(huán)境對(duì)兔吸入光氣所致急性肺損傷程度的影響?，F(xiàn)報(bào)告如下。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及處理取健康新西蘭大白兔40只，雌雄不限，隨機(jī)分為4組，各10只。正常對(duì)照組(C組)吸入空氣5 min，然后常壓放置2 h。單純高原低壓缺氧組(H組)吸入空氣5 min，然后放入低壓低氧環(huán)境下放置2 h。單純光氣中毒組(P組)吸入光氣5 min，然后常壓放置2 h；低壓缺氧光氣中毒組(HP組)吸入光氣5 min后低壓低氧環(huán)境下放置2 h。吸入空氣或者光氣均在染毒柜內(nèi)進(jìn)行，柜內(nèi)氣溫25 ℃，吸入光氣濃度為0.004 9 mmol/L。低壓低氧環(huán)境用低壓艙模擬，模擬海拔3 000 m高度對(duì)應(yīng)的低壓低氧狀態(tài)，艙內(nèi)溫度25～27 ℃，濕度55%～60%，需常壓時(shí)不啟動(dòng)低壓艙僅僅放入動(dòng)物。

1.2觀察指標(biāo)及方法①記錄實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后24 h內(nèi)各組兔死亡情況及生存時(shí)間。②各組動(dòng)物實(shí)驗(yàn)前(T1)、出染毒柜后即刻(T2)及出艙后即刻(T3)、1 h(T4)、6 h(T5)抽取動(dòng)脈血行動(dòng)脈血?dú)夥治?，檢測(cè)動(dòng)脈血氧分壓PaO2并計(jì)算氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)。③T2、T3、T5采集各組兔血漿，采用八木國(guó)夫法測(cè)定血清丙二醛(MDA)，采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附方法(ELISA)法測(cè)定腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-6，采用鄰苯三酚法檢測(cè)紅細(xì)胞超氧化物歧化酶(SOD)活性。

2　結(jié)果

2.1各組死亡情況和生存時(shí)間比較實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后24 h內(nèi)C、H組無(wú)死亡，生存時(shí)間均為24 h；P組死亡6只(60%)，生存時(shí)間(17.7±5.5)h；HP組死亡9只(90%)，生存時(shí)間(12.0±6.1)h。與C、H組比較，染毒后P、HP組生存時(shí)間明顯縮短，病死率顯著升高(P均<0.05)；而與P組比較，HP組動(dòng)物病死率更高，生存時(shí)間更短(P均<0.05)。

2.2各組PaO2、氧合指數(shù)、呼吸頻率比較 見(jiàn)表1。T1時(shí)點(diǎn)四組呼吸頻率、PaO2、氧合指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。C、H組各時(shí)點(diǎn)呼吸頻率、PaO2、氧合指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T2時(shí)點(diǎn)P、HP組呼吸頻率高于C、H組(P均<0.05)，PaO2、氧合指數(shù)低于C、H組(P均<0.05)，P、HP組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T3、T4、T5時(shí)點(diǎn)P、HP組呼吸頻率高于C、H組(P均<0.05)，PaO2、氧合指數(shù)低于C、H組(P均<0.05)，且時(shí)間越晚差異越明顯，同時(shí)間點(diǎn)比較HP組呼吸頻率高于P組(P均<0.05)，PaO2、氧合指數(shù)低于P組(P均<0.05)。

表1　各組PaO2、氧合指數(shù)、呼吸頻率比較

注：與C組比較，aP<0.05；與C、H組比較，bP<0.05；與P組比較，cP<0.05。

2.3各組T2、T3、T5時(shí)點(diǎn)血漿MDA、SOD、TNF-α、IL-6水平比較見(jiàn)表2。T2、T3、T5時(shí)點(diǎn)C、H組血漿MDA、SOD、TNF-α、IL-6水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與C、H組相比，T2、T3、T5時(shí)點(diǎn)P、HP組兔血漿MDA、TNF-α、IL-6水平升高、SOD活性降低(P均<0.05)。同時(shí)間點(diǎn)HP組兔血漿MDA、TNF-α、IL-6水平均高于P組，SOD活性均低于P組(P均<0.05)。

表2　各組T2、T3、T5時(shí)點(diǎn)血漿MDA、SOD、TNF-α、IL-6比較

注：與C、H組比較，bP<0.05；與P組比較，cP<0.05。

3　討論

光氣作為軍地兩用毒劑，既是一種化工產(chǎn)品又是戰(zhàn)爭(zhēng)毒劑[1～3]。光氣經(jīng)肺吸入后，引起肺泡毛細(xì)血管膜損傷，發(fā)生滲透性肺水腫，導(dǎo)致肺泡氣體交換障礙、缺氧[4,5]，臨床表現(xiàn)為呼吸急促、淺快、口唇發(fā)紺，并呈漸進(jìn)性進(jìn)展的低氧血癥，嚴(yán)重者可進(jìn)展為ARDS甚至死亡[6～8]。光氣的危害及其廣泛的應(yīng)用均使其成為毒理學(xué)研究的熱點(diǎn)。對(duì)于常壓常氧環(huán)境下光氣中毒的研究及救治方案，國(guó)內(nèi)外已有大量的報(bào)道，但是尚未見(jiàn)高原低壓缺氧環(huán)境下光氣中毒的相關(guān)研究。

本研究結(jié)果顯示，動(dòng)物在高原低壓缺氧環(huán)境下(實(shí)驗(yàn)?zāi)M海拔3 000 m高原)吸入光氣可導(dǎo)致明顯肺損傷。與常壓常氧環(huán)境下吸入光氣相比，兔低壓缺氧環(huán)境下吸入光氣產(chǎn)生的急性肺損傷癥狀更加明顯，呼吸急促、口唇發(fā)紺出現(xiàn)的早且嚴(yán)重，PaO2及氧合指數(shù)明顯降低，動(dòng)物病死率高，也就是說(shuō)高原低壓缺氧環(huán)境下，吸入光氣中毒造成的急性肺損傷比平原常壓常氧環(huán)境嚴(yán)重。光氣損傷還可以引起機(jī)體脂質(zhì)過(guò)氧化，這主要是由于吸入光氣可誘發(fā)肺部炎癥反應(yīng)，引起呼吸爆發(fā), 導(dǎo)致活性氧(ROS) 的大量產(chǎn)生[9～11]。本研究結(jié)果顯示，高原低壓缺氧環(huán)境下吸入光氣兔與平原下相比，血漿MDA、TNF-α、IL-6水平升高，SOD活性降低。說(shuō)明低壓缺氧環(huán)境加重了光氣中毒造成的機(jī)體脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)及炎癥反應(yīng)。業(yè)已證實(shí)，光氣的化學(xué)性質(zhì)非常活潑, 容易與親核物質(zhì)如組織大分子中的氨基、巰基、羥基等重要的功能基團(tuán)發(fā)生酰化反應(yīng),生成鹽酸,從而引起蛋白和脂質(zhì)破壞,導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能不可逆改變[12,13]。光氣吸入后造成肺泡-毛細(xì)血管膜損傷，肺泡氣體交換功能下降，導(dǎo)致低氧血癥[14,15]。低壓缺氧環(huán)境進(jìn)一步加重了吸入光氣導(dǎo)致的肺水腫、肺損傷，高原低壓低氧環(huán)境下動(dòng)物對(duì)光氣更為敏感。

綜上所述，相對(duì)于常壓常氧環(huán)境，高原低壓低氧環(huán)境下動(dòng)物吸入光氣造成的急性肺損傷更為嚴(yán)重，產(chǎn)生的低氧血癥及機(jī)體脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)、炎癥反應(yīng)也更為嚴(yán)重。

[1] Borak J, Diller WF. Phosgene exposure :mechanisms of injury and treatment strategies[J]. J Occup Environ Med, 2001,43(2):110- 119.

[2] Burklow TR, Yu CE, Madsen JM. Industrial chemicals: terrorist weapons of opportunity[J]. Pediatric Annals, 2003,32(4):230-234.

[3] Evison D, Hinsley D, Rice P. Chemical weapons[J]. BMJ, 2002, 324(7333):332- 335.

[4] Sciuto AM . Assessment of early acute lung injury in rodents exposed to phosgene[J] . Arch Toxicol, 1998 , 72(5):283- 288.

[5] Sciuto AM,Moran TS,Narula A, et al. Disruption of gas exchange in mice after exposure to the chemical threat agent phosgene[J]. Milmed, 2001,166(9):809-814.

[6] Brown RFR. Pathophysiological responses following phosgene exposure in the anaesthetized pig [J] . J Appl Toxicol , 2002,22(4):263 - 269.

[7] Li WL, Hai CX, Liang X, et al. Apoptosis of ATI I cells in mice induced by phosgene[J]. Inhal Toxicol, 2006,18(1):71-77.

[8] Duniho SM， Martin J， Forster JS， et al． Acute changes in lung histopathology and bronchoalveolar lavage parameters in mice exposed to the choking agent gas phosgene[J]． Toxicol Pathol，2002，30(3)：339-349．

[9] Guo YL, Kennedy TP, Michael JR, et al. Mechanism of phosgene-induced lung toxicity: role of arachidonate mediators[J]. J Appl Physiol, 1990,69(5):1615-1622.

[10] Kenney TP, Michael JR, Hoidal JR, et al. Dibutyryl camp, aminophylline, and B-adrenergic agonists protect against pulmonary edema caused by phosgene[J]. J Appl Physiol, 1989,67(5):2542-2552.

[11] Sciuto AM,Strickland PT,Gurtner GH. Post-exposure treatment with isoproterenol attenuates pulmonary edema in phosgene-exposed rabbits[J]. J Appl Toxicol,1998,18(7):321-329.

[12] Qin XJ , Li YN , Liang X, et al. The dysfunction of ATPases due to impaired mitochondrial respiration in phosgene - induced pulmonary edema[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2008,367(1):150-155.

[13] Diller WF. Pathogenesis of phosgene poisoning[J]. Toxicol Ind Health, 1985,23(2):7-15.

[14] Arroyo CM, Feliciano F, Kolb DL, et al. Autoionization reaction of phosgene studied by electron paramagnetic resonance/ spin trapping techniquesc[J]. J Biochem Toxicol, 1993,8(6):107-110.

[15] Ghio AJ ,Kennedy TP ,Hatch GE ,et al. Reduction of neutrophil influx diminishes lung injury and mortality following phosgene inhalation[J]. J Appl Physiol, 1991,71(5):657-665.

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.26.011

R563.8

A

1002-266X(2016)26-0038-03

2016-01-12)