鮑　沖， 金　哲， 柯劍娟， 陳　凱， 王焱林

(武漢大學(xué)中南醫(yī)院， 湖北 武漢　430071)

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右美托咪定對(duì)單肺通氣大鼠術(shù)后早期空間記憶功能的影響*

鮑沖， 金哲， 柯劍娟， 陳凱， 王焱林**

(武漢大學(xué)中南醫(yī)院， 湖北 武漢430071)

目的： 探討右美托咪定對(duì)單肺通氣大鼠術(shù)后早期空間記憶能力的影響。方法： 選擇雄性SD大鼠72只，月齡10～11月，隨機(jī)分為雙肺通氣組(TLV組)、單肺通氣組(OLV組)和右美托咪定組(DEX組)；DEX組于誘導(dǎo)前30 min腹腔注射鹽酸右美托咪定25 μg/kg，TLV組與OLV組給予等量生理鹽水腹腔注射；各組大鼠采用異氟烷誘導(dǎo)并維持麻醉，經(jīng)口氣管插管，TLV組全程雙肺通氣，OLV組和DEX組雙肺通氣5 min后采用插入過深法行單肺通氣，90 min后恢復(fù)雙肺通氣30 min；每組各取6只大鼠，行右頸內(nèi)靜脈、左側(cè)頸總動(dòng)脈逆血流置管，以開始單肺通氣0、30、60、90和120 min時(shí) (分別記作T0、T1、T2、T3、T4)采集右頸內(nèi)靜脈和左側(cè)頸總動(dòng)脈血行血?dú)夥治?，?jì)算腦氧攝取率(CERO2)；各組剩余18只大鼠，于術(shù)前5 d開始每天行Morris水迷宮定向航行訓(xùn)練，并于術(shù)后第1 、3 、7 天時(shí)行空間探索實(shí)驗(yàn)，記錄各組大鼠逃避潛伏期、目標(biāo)象限停留時(shí)間和穿臺(tái)次數(shù)。結(jié)果： 隨著術(shù)后通氣時(shí)間延長，各組CERO2逐漸上升(P<0.01)，OLV組在T1至T4時(shí)點(diǎn)CERO2明顯高于TLV組(P<0.01)，恢復(fù)雙肺通氣后，仍高于TLV組；DEX組在T1至T4時(shí)點(diǎn)CERO2均明顯低于OLV組(P<0.05或P<0.01)；各組大鼠隨著術(shù)前訓(xùn)練天數(shù)的增加，逃避潛伏期逐漸縮短(P<0.01)；OLV組在術(shù)后第 1、3、7 天，逃避潛伏期均較TLV組明顯延長(P<0.01)，目標(biāo)象限停留時(shí)間縮短(P<0.01)，穿臺(tái)次數(shù)減少(P<0.01)；DEX組在術(shù)后第 1、3、7 天逃避潛伏期均短于OLV組，且目標(biāo)象限停留時(shí)間增加，穿臺(tái)次數(shù)增加(P<0.05)。結(jié)論： 右美托咪定可以改善單肺通氣大鼠術(shù)后早期空間記憶功能，其機(jī)制可能與降低腦組織氧耗有關(guān)。

右美托咪定； 單肺通氣； 腦氧攝取率； 認(rèn)知功能障礙

[Abstract]Objective: To investigate the effect of Dexmedetomidine on the early spatial memory function in rats undergoing one-lung ventilation surgery. Methods: 72 male sprague-dawley rats were randomly divided into 3 groups with 24 of each: group of two-lung ventilation (group TLV)，group of one-lung ventilation(group OLV) and group of one-lung ventilation accompanied with the injection of Dexmedetomidine(group DEX). Group DEX received Dexmedetomidine by intraperitoneal injection with a dose of 25 μg/kg in 30 minutes before induction, while an equal volume of saline was given to group TLV and group OLV at the same time. All three groups receive isoflurane anesthesia (with a flow of 1.5%), two-lung ventilation were given for 5min after intubation for each group followed by one-lung ventilation for 90min and lung inflate for 30min for group OLV and group DEX while only two-lung ventilation were given for group TLV. 6 rats of each group were chosen randomly to capture blood samples from left carotid artery and right internal jugular vein at the time of the beginning(T0), 30 min(T1), 60 min(T2)，90 min (T3) of one-lung ventilation and 30 min after lung inflate (T4) for blood gas analysis to calculate CERO2. The remaining rats in each group were divided randomly into 3 subgroups with 6 of each. The spatial memory function was evaluated by Morris Water Maze(MWM). The place navigation test was taken for five consecutive day before ventilation. The 3 subgroups had the spatial probe test respectively on 1, 3 or 7 post-operative day (post-1d, post-3d, post-7d) for detecting escape latency(EL), percentage of time spend in target quadrant and times of cross over the platform. Results: CERO2in every groups increased gradually while ventilation. Compared with group TLV, CERO2increased significantly at T1、T2、T3、T4in group OLV(P<0.01) . Compared with group OLV, CERO2were lower in group DEX at T1、T2、T3、T4(P<0.05 orP<0.01). EL shortened gradually in each training day(P<0.01) and no difference among groups. Compared with group TLV, EL prolonged in group OLV at 1、3、7 post-operative days(P<0.01). Compared with group OLV, EL shortened, times of cross over the platform and percentage of time spend in target quadrant enhanced at 1、3、7 postoperative days in group DEX (P<0.05 orP<0.01). Conclusions: Dexmedetomidine improves early spatial memory function in rats undergoing one-lung ventilation, the mechanism may be related with reducing oxygen consumption in the brain.

[Key words]dexmedetomidine; one-lung ventilation; cerebral oxygen uptake rates; cognitive dysfunction

術(shù)后認(rèn)知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction,POCD)表現(xiàn)為麻醉和手術(shù)后出現(xiàn)的學(xué)習(xí)、空間記憶等功能的減退，早期術(shù)后認(rèn)知功能障礙通常指術(shù)后1周內(nèi)出現(xiàn)的認(rèn)知功能減退，可延長住院日，增加醫(yī)療負(fù)擔(dān)，近年來在臨床受到重視。POCD的發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，可能涉及到神經(jīng)炎性反應(yīng)及腦氧供需平衡失調(diào)[1-2]。單肺通氣(one-lung ventilation, OLV)廣泛用于各類心胸外科手術(shù)，可有效改善手術(shù)視野，但這種非生理性通氣方式，不可避免的導(dǎo)致了通氣/血流比失調(diào)，并對(duì)組織氧供產(chǎn)生影響，從而增加POCD的發(fā)生率[3-4]。鹽酸右美托咪定(dexmedetomidine,DEX)是高選擇性的α2受體激動(dòng)劑，具有穩(wěn)定的鎮(zhèn)靜效益[5]。研究證明，DEX在器官缺血、缺氧性損傷中有器官保護(hù)作用[6-7]。本研究擬通過Morris水迷宮觀察鹽酸右美托咪定對(duì)單肺通氣大鼠術(shù)后腦氧攝取率(CERO2)及空間記憶功能的影響，探討其是否能夠調(diào)節(jié)單肺通氣時(shí)的腦氧供需平衡，為臨床麻醉提供參考。

1　材料與方法

1.1材料

健康雄性SD大鼠72只，月齡10～11月，體重(260±20)g，由湖北省預(yù)防科學(xué)院疾病預(yù)防控制中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，飼養(yǎng)于武漢大學(xué)中南醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心SPF級(jí)動(dòng)物房。大鼠呼吸機(jī)為美國KENT公司TOPO動(dòng)物呼吸機(jī)。大鼠Morris水迷宮：直徑160 cm、深50 cm的圓形水池，內(nèi)壁黑色，池內(nèi)水深30 cm，自動(dòng)控溫在(26±1)℃，房間內(nèi)光照恒定，無光線直射在水池內(nèi)，將水池均分為4個(gè)象限，第3象限(目標(biāo)象限)中央放置一直徑為12 cm，高28 cm的圓形黑色高臺(tái)，臺(tái)面位于水下2 cm，池壁內(nèi)等距貼有4個(gè)不同形狀的標(biāo)記。采用西班牙Panlab公司的SMART 3.0軟件進(jìn)行行為學(xué)分析。

1.2方法

1.2.1動(dòng)物分組適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后，大鼠隨機(jī)分為雙肺通氣組(TLV組)，單肺通氣組(OLV組)及右美托咪定組(DEX組)，每組24只。溫度24 ℃，濕度60%，通風(fēng)良好，自由進(jìn)食及飲水，光周期為12 h(7∶00開燈)條件下飼養(yǎng)，開始行為學(xué)實(shí)驗(yàn)前3 d分籠飼養(yǎng)。

1.2.2適應(yīng)性訓(xùn)練每組各選18只，于術(shù)前5 d，每天14～16時(shí)行Morris水迷宮定向航行訓(xùn)練。訓(xùn)練時(shí)，分別于各象限標(biāo)記點(diǎn)將大鼠面向池壁放入水中，記錄大鼠自入水點(diǎn)到找到并爬上固定平臺(tái)所需時(shí)間(潛伏期)；如果大鼠在60 s內(nèi)未找到平臺(tái)，則人為引導(dǎo)大鼠到達(dá)平臺(tái)且停留30 s，此時(shí)潛伏期記為60 s。每日14∶00～18∶00進(jìn)行測(cè)試，4次/d，4次潛伏期成績的均值記為當(dāng)日成績。由SMART3.0系統(tǒng)采集和分析大鼠的逃避潛伏期。

1.2.3動(dòng)物模型制備各組24只大鼠置于透明誘導(dǎo)箱中經(jīng)異氟烷誘導(dǎo)麻醉后，經(jīng)口明視下氣管插管，置管深度距門齒5 cm，吸入氧濃度 100%，呼吸頻率 60次/min，壓力控制模式下行雙肺通氣5 min，1.5%異氟烷維持麻醉，5 min雙肺通氣完成時(shí)記作0 min[8]。TLV組: 誘導(dǎo)前30 min腹腔注射生理鹽水6.25 mL/kg，0 min后呼吸頻率 60次/min，壓力控制模式下行雙肺通氣120 min。OLV組：誘導(dǎo)前30 min腹腔注射生理鹽水6.25 mL/kg，0 min后將氣管導(dǎo)管插入過深，距門齒10 cm，氣囊充氣0.3 mL，通過胸廓起伏及聽診器聽診確認(rèn)右肺單肺通氣，在呼吸頻率80次/min，壓力控制模式下行單肺通氣90 min后氣管導(dǎo)管退至距門齒5 cm，恢復(fù)雙肺通氣30 min[9]。DEX組：誘導(dǎo)前30 min腹腔注射25 μg/kg(DEX用0.9% NaCl溶液稀釋成4 mg/L，即DEX用量為 6.25 mL/kg)DEX，其余操作同OLV組。

1.2.4CERO2每組取6只未行適應(yīng)性訓(xùn)練的大鼠，于誘導(dǎo)后插管前，沿頸部正中切開皮膚，游離右頸內(nèi)靜脈、左側(cè)頸總動(dòng)脈，分別逆血流方向置管。于0、30、60、90和120 min(分別記作T0、T1、T2、T3、T4)時(shí)，采集右頸內(nèi)靜脈、左側(cè)頸總動(dòng)脈血各0.2 mL即刻送血?dú)夥治觥８鶕?jù)Fick公式計(jì)算CERO2[10]。

1.2.5認(rèn)知功能檢測(cè)每組分別于術(shù)后第1、3、7天各取6只大鼠行Morris水迷宮空間探索試驗(yàn)，記錄大鼠的逃避潛伏期、目標(biāo)象限停留時(shí)間及穿臺(tái)次數(shù)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2　結(jié)果

2.1CERO2

與T0時(shí)點(diǎn)比較，隨著通氣時(shí)間延長，TLV組CERO2逐漸上升；OLV組、DEX組在單肺通氣期間CERO2漸上升，在T3達(dá)到峰值(P<0.01),恢復(fù)雙肺通氣后，CERO2下降。組間比較，各組在T0時(shí)點(diǎn)，CERO2差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；隨著單肺通氣時(shí)間延長，OLV組在T1至T4時(shí)點(diǎn)的CERO2明顯高于TLV組(P<0.01)。DEX組在單肺通氣期間CERO2明顯低于OLV組，恢復(fù)雙肺通氣后仍低。見表1。

表1　3組大鼠各時(shí)點(diǎn)

與T0比較，(1)P<0.01,(2)P<0.05；與TLV組比較，(3)P<0.01,(4)P<0.05;與OLV組比較，(5)P<0.01,(6)P<0.05

2.2Morris水迷宮行為學(xué)檢測(cè)

各組大鼠隨著術(shù)前訓(xùn)練天數(shù)的增加，逃避潛伏期逐漸縮短(P<0.01)，各組術(shù)前組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。術(shù)后各組大鼠逃避潛伏期都較術(shù)前延長。同TLV組比較，術(shù)后第1、3及7天，OLV組逃避潛伏期均明顯延長(P<0.01)，目標(biāo)象限停留時(shí)間縮短(P<0.01)，穿臺(tái)次數(shù)減少(P<0.01)。同OLV組比較，術(shù)后第1、3及7 天，DEX組逃避潛伏期明顯縮短，目標(biāo)象限停留時(shí)間延長，穿臺(tái)次數(shù)增加(P<0.01或P<0.05)。見表2、表3。

3　討論

POCD最早于1955年提出，其發(fā)生受到年齡、基礎(chǔ)疾病、手術(shù)及麻醉方式、持續(xù)時(shí)間等多種因素的影響[11-12]。其發(fā)病機(jī)制涉及神經(jīng)、內(nèi)分泌等多系統(tǒng)，尚待深入研究。目前，對(duì)其機(jī)制的研究主要集中在炎性應(yīng)激與腦組織氧供不足兩方面。腦組織具有高灌注高代謝低儲(chǔ)備的特點(diǎn)，對(duì)缺血缺氧的耐受性較差。隨著胸科手術(shù)量的增加，經(jīng)單肺通氣手術(shù)后的POCD受到越來越多的關(guān)注。行單肺通氣時(shí)，肺循環(huán)血流重新分布，流經(jīng)非通氣側(cè)肺的血液未經(jīng)氧合，導(dǎo)致腦氧飽和度下降。研究證實(shí)單肺通氣期間腦氧飽和度下降，其會(huì)導(dǎo)致術(shù)后認(rèn)知功能的改變[13-14]。CERO2為腦組織在單位時(shí)間內(nèi)消耗的氧量，排除了血紅蛋白濃度的影響[15]。CERO2增加，說明腦氧攝取增加，腦血流相對(duì)于腦氧耗不足；CERO2降低，提示腦氧攝取減少，腦血流相對(duì)于腦氧耗過剩。本研究通過檢測(cè)CERO2反應(yīng)腦氧供需平衡，其結(jié)果顯示隨著通氣時(shí)間延長，各組CERO2均升高，腦氧耗逐漸增加。同TLV組比較， OLV組CERO2值于在單肺通氣后各個(gè)時(shí)點(diǎn)升高更顯著，腦組織需氧量明顯增加，氧供相對(duì)不足。從Morris水迷宮的結(jié)果分析，OLV組大鼠術(shù)后第1 、3 和7天時(shí)逃避潛伏期均較TLV組延長，目標(biāo)象限停留時(shí)間縮短，穿臺(tái)次數(shù)減少，說明單肺通氣后，大鼠術(shù)后早期空間記憶能力出現(xiàn)明顯減退。

表2　3組大鼠術(shù)前Morris水迷宮透應(yīng)性訓(xùn)練逃避潛伏期

(1)與術(shù)前5 d比較，P<0.01

表3　3組大鼠術(shù)后Morris水迷宮空間探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果

與TLV組同指標(biāo)比較，(1)P<0.01；與OLV組同指標(biāo)比較，(2)P<0.01,(3)P<0.05

選擇性α2受體激動(dòng)劑右美托咪定，具有抑制交感神經(jīng)、鎮(zhèn)靜、遺忘等作用[16]。大量研究證明DEX在肝臟、腎臟、腸等組織的缺血、缺氧及再灌注損傷中具有器官保護(hù)作用。在大腦缺氧缺血的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，DEX顯示出了降低CERO2，減輕缺氧缺血性腦損傷，并改善腦損傷后神經(jīng)功能的預(yù)后的作用[17-19]。Sanders等研究證明了DEX對(duì)成年大鼠的神經(jīng)保護(hù)呈現(xiàn)出劑量依賴效應(yīng)；進(jìn)一步研究顯示，同更小的劑量相比，25～50 μg/kg的劑量可以產(chǎn)生良好的神經(jīng)保護(hù)作用[20]。因此本研究在誘導(dǎo)前30 min腹腔注射25 μg/kg劑量的DEX，來觀察其是否能降低單肺通氣期間的CERO2，以及能否改善單肺通氣大鼠術(shù)后的空間記憶能力。

本研究顯示，腹腔注射DEX后，單肺通氣期間，CERO2仍上升。相對(duì)于未給予DEX的OLV組，DEX可以有效降低單肺通氣期間及恢復(fù)雙肺通氣后的各個(gè)時(shí)點(diǎn)的CERO2，即右美托咪定可以降低單肺通氣期間腦組織氧耗。從Morris水迷宮的結(jié)果分析，DEX組大鼠在術(shù)后第1、3、7天逃避潛伏期均較OLV組縮短，目標(biāo)象限停留時(shí)間延長，穿臺(tái)次數(shù)增加，即DEX可以改善單肺通氣后的空間記憶能力。

綜上所述，DEX可改善單肺通氣大鼠術(shù)后空間記憶能力，其機(jī)制可能與改善腦氧供需平衡相關(guān)。

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(2016-02-12收稿，2016-07-11修回)

中文編輯： 文箐潁； 英文編輯： 劉華

Dexmedetomidine Improves the Early Spatial Memory Function in Rats Undergoing One-lung Ventilation

BAO Chong, JIN Zhe, KE Jianjuan, CHEN Kai, WANG Yanlin

(DepartmentofAnesthesiology,ZhongnanHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430071,Hubei,China)

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81471858)

Email:wyl0342@sina.com

R453.9； R35.33

A

1000-2707(2016)08-0891-05

10.19367/j.cnki.1000-2707.2016.08.006

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網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-08-23網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/52.5012.R.20160823.1343.046.html