吸入一氧化氮对无心跳供体肺缺血思考

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【摘要】目的探讨一氧化氮(NO)对大鼠无心跳供体(NHBD)肺缺血再灌注损伤(IRI)的影响。方法大鼠随机分为Ⅰ组:有心跳供体(HBD)组;Ⅱ组:NHBD-吸氧组;Ⅲ组:NHBD-吸氧＋NO组。Ⅰ组在处死的同时灌注4℃低钾右旋糖苷液(LPD),Ⅱ组、Ⅲ组处死后维持辅助呼吸,放置室温中30min再灌注LPD液。供肺置于4℃LPD液中4h后行原位左肺移植术。术后维持辅助呼吸1h。Ⅲ组通气吸氧的同时吸入浓度为40×10-6的NO。结果与Ⅱ组比较,Ⅲ组肺顺应性、动脉血氧分压高,肺组织丙二醛含量低(P<0.05)。结论吸入低浓度NO可减轻大鼠NHBD肺缺血再灌注损伤。

【关键词】一氧化氮;组织供者;肺移植;缺血;再灌注损伤;疾病模型,动物

ABSTRACT:ObjectiveToevaluatetheeffectofinhalednitricoxide(NO)ontheischemia-reperfusioninjury(IRI)inratlungsfromnon-heart-beatingdonors(NHBD).MethodsSixtySprague-Dawleyratswererandomlydividedinto3groups:groupⅠ,heart-beatingdonor;groupⅡ,NHBDwith30minutesofwarmischemiatime(WIT)andoxygeninhaled;groupⅢ,NHBDwith30minutesofWITandoxygenandNOinhaled.ThedonorlungsofgroupⅠwereflushedwithlowpotassiumdextran(LPD)solutionat4℃afterasystoliawhilethelungsofgroupⅡandgroupⅢremainedventilatedattheroomtemperaturefor30minutesafterasystoliaandthenwereflushedwithLPDsolution.AllofthedonorlungsremainedinflatedwhentheywerestoredinLPDsolutionat4℃for4hours.Therecipientratsunderwentorthotopicleftlungtransplantation.Aftertransplantation1hour’sreperfusionandventilationwasmanipulated.ThedonorlungsofgroupⅢinhaledadditionalNOwiththeconcentrationof40×10-6atthetimeofventilation.ResultsComparedwiththegroupⅡ,thepulmonarycomplianceandtheoxygenpartialpressureofthearterialbloodarehigher,theMDAinthelunglower(P<0.05).ConclusionThelow-dosageofNOisaneffectivetreatmenttoattenuatetheacuteinjuryresultedfromtheischemia-reperfusionintheratlungsfromnon-heart-beatingdonors.

KEYWORDS:nitricoxide;tissuedonorslungtransplantation;ischemia;reperfusioninjury;diseasemodels,animal

肺移植是治疗晚期肺部疾病的成熟方法。但肺移植例数却一直得不到显著提高,其中一个重要原因就是合适供体肺严重短缺。若能应用无心跳供体(NHBD)肺,将极大缓解供肺来源紧张的状况。先前笔者的研究已证实NHBD肺可作为供体肺［1］。但缺血再灌注损伤(IRI)限制了NHBD肺应用。为减少IRI对NHBD肺造成的影响,保护NHBD肺的结构和功能的完善,笔者探讨一氧化氮(NO)对NHBD肺的保护作用。

1材料和方法

1.1动物

健康雄性Sprague-Dawley大鼠60只,体质量(350±12.5)g(上海第二医科大学实验动物科学部,合格证书:医动字第07-23-4号)。

1.2主要仪器

动物人工呼吸机(DH-140B型,浙江医科大学医疗仪器实验厂);低钾右旋糖苷液(LPD,福州嘉华制药有限公司);NO监测仪(英国MicroMedical公司);NO标准气体(北京普莱克斯气体有限公司);手术显微镜(SXP-1B型,上海医用光学仪器厂);血气分析仪(i-STAT便携式,美国雅培公司);

1.3方法

1.3.1分组

大鼠随机分为3组，供、受体各10只。Ⅰ组:有心跳供体(HBD)组;Ⅱ组:无心跳供体(NHBD)-吸氧组;Ⅲ组:NHBD-吸氧＋NO组。Ⅰ组在处死的同时灌注4℃LPD;Ⅱ组、Ⅲ组处死后维持辅助呼吸,放置室温中30min再灌注LPD液。供肺置于4℃LPD液中4h后行原位左肺移植术。术后维持辅助呼吸1h。Ⅲ组通气吸氧的同时吸入浓度为40×10-6的NO。

1.3.2取HBD肺

供体大鼠腹腔注射戊巴比妥钠50mg/kg。仰卧位,气管插入16号穿刺针,连接动物人工呼吸机,吸入氧浓度(FiO2)50%,呼吸模式为持续容量控制,呼吸频率80~90min-1,潮气量1mL/100g,保持呼气末正压(PEEP)2~3cmH2O(1cmH2O=9.8Pa)。自左股静脉注射肝素钠500IU。5min后剪开胸骨及腹壁,剪断腹主动脉放血。心脏停跳的同时于肺动脉主干插入20号穿刺针,结扎并固定,剪破左心耳,维持通气的同时自穿刺针灌注4℃LPD液20mL,灌注压25cmH2O,在肺吸气末切下心肺组织,立即浸泡在4℃LPD液中5min,剪下膨胀的左肺,保存在4℃LPD液中4h。

1.3.3取NHBD肺

处死供体鼠后,室温下维持通气30min再灌注LPD液。NHBD-吸氧组吸入气不含NO,NHBD-吸氧＋NO组吸入浓度为40×10-6的NO。

1.3.4左肺移植

受体鼠麻醉、插管后,右侧卧位,经左第5肋间切口充分暴露左肺门,尽可能靠近远心端剪除左肺。供肺包以冰水浸泡的湿纱布,放入左侧胸腔,在手术显微镜下9-0锦纶线依次吻合左肺静脉、左主支气管、左肺动脉,连续吻合主支气管膜部,软骨部间断吻合,10-0锦纶线间断吻合肺动脉,连续吻合肺静脉。左肺获得再灌注后,间断加大PEEP,使其充分膨胀。Ⅲ组受体在肺移植过程中维持NO通气(浓度为40×10－6)。

1.4观察指标

左肺再灌注后1h,经右第5肋间结扎右肺门,采集数据。

1.4.1肺顺应性

呼吸机直接读取数据肺顺应性=潮气量/(吸气末压-呼气末压)

1.4.2动脉血气

受体鼠结扎右肺门前后15,30min分别从颈动脉放血0.3mL,测定动脉血氧分压(PaO2)和二氧化碳分压(PaCO2)。

1.4.3肺组织丙二醛(MDA)含量

取1cm×1cm的肺组织,冲洗干净,研磨成匀浆,按文献［2］硫代巴比妥法测MDA含量。

1.4.4肺组织光镜

LPD液灌注前取1cm×1cm右肺组织,结扎右肺门后0.5h取1cm×1cm左肺组织行光镜组织学检查(H-E染色×40)。

1.5统计学处理

数据以x±s表示,采用SPSS10.0统计软件处理,组间比较采用One-wayANOVA方差分析。P<0.05为差别有统计学意义。

2结果

2.1肺组织顺应性、MDA含量及动脉血氧分压Ⅰ组与Ⅱ组比较差别无统计学意义;Ⅲ组与Ⅱ组比较差别有统计学意义(表1,2)。表13组实验大鼠肺顺应性和肺组织MDA含量比较（略）表23组实验大鼠动脉血气分析比较（略）

2.2肺组织光镜检查

Ⅰ组和Ⅱ组肺泡间质均有一定量炎性细胞浸润(P<0.05),Ⅲ组炎性细胞浸润相对较轻(图1)。

3讨论

当前,适宜肺供体的严重短缺极大制约了肺移植的开展。Egan等首次应用无心跳供体肺于肺移植研究中,发现狗肺死后尸体原位热缺血1h、取出冷保存4h、移植1h后仍可维持完善的气体交换和血流动力学功能［3］。本课题组早期研究显示,与HBD移植肺相比,大鼠NHBD肺热缺血30min,移植后肺的顺应性、肺能量代谢物含量,肺气体交换功能维持正常［1］。本次研究显示,Ⅱ组和Ⅰ组移植肺顺应性、血气分析和肺组织MDA含量差别无统计学意义。

但是,供肺在保存过程中存在的IRI,不仅造成肺移植患者术后的早期死亡,而且增加了急性排斥反应的发生率,导致长期存活受体的移植物失功［4］。NHBD肺还存在热缺血过程,随着热缺血时间的延长,术后IRI更加严重［1,5］。移植肺发生IRI的过程中,内源性NO明显减少［6-7］。内源性NO可对肺IRI产生明显的保护效果。研究人员运用多种方法处理实验对象,包括腹腔注射曲匹地尔、鼻饲氯匹格雷、肺保护液内加入硝酸甘油(NTG)、左旋精氨酸等,以促进机体内源性NO的产生,减轻IRI,使肺功能显著改善［8-12］。但所有这些实验都是在有心跳供体的肺移植中所取得的成果。

为了获取结构和功能保存更好的NHBD肺,本研究在前期工作的基础上,给予采用外源性低浓度NO(40×10－6)于大鼠NHBD肺移植中,并贯穿于供肺保存、手术期间及术后1h整个过程。结果发现,吸入NO组(Ⅲ组)和单纯吸氧组(Ⅱ组)相比,吸气末压分别为(19.09±0.35)cmH2O和(21.37±0.61)cmH2O,肺组织顺应性分别为(0.179±0.0020)和(0.158±0.0058),两者比较有统计学意义,提示肺的IRI得到明显改善。结扎右肺门后15,30min的PaO2也得到很大的提升,说明移植肺氧合功能也有一定程度的提高;同时肺组织MDA含量显著降低。MDA是氧自由基介导的细胞膜脂质过氧化产物,是氧自由基致机体组织细胞损伤的重要指标,是器官IRI最主要的因素,检测MDA是判断是否发生脂质过氧化反应的重要方法［2］。Ⅲ组MDA降低,提示IRI造成氧自由基对细胞的损害明显缓解。这和肺组织病理切片上所观察到的结果是一致的。本研究结果与文献报道基本一致［13-15］。

笔者认为,吸入低浓度外源性NO对NHBD肺的IRI具有一定的缓解作用。

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