二氧化碳气腹对呼吸动力学的影响及其诱发肺脏氧化应激的研究

摘要

目的：本研究观察二氧化碳（CO2）气腹对呼吸动力学和氧化应激标记物水平的影响，探讨能否将CO2气腹对氧化应激标记物水平和呼吸动力学参数的改变联合作为评判CO2气腹诱发肺脏氧化应激反应发生的依据，进一步研究Nrf2是否参与CO2气腹诱导的肺脏氧化应激反应，为临床预防腹腔镜围手术期肺脏损伤的途径提供理论依据。
　　 研究内容和方法：
　　 第一部分：二氧化碳气腹对腹腔镜全麻手术患者呼吸动力学和氧化应激标记物水平的影响
　　 选择行择期腹腔镜手术病人60例（ASAⅠ-Ⅱ级，年龄20～60岁），无明显心肺、肝肾功能疾患。根据手术气腹部位的不同将病人分为两组，A组行腹腔镜胆囊手术（n=30），B组行后腹腔镜肾脏或肾上腺切除术（n=30）。诱导均采用midazolam 0.06mg/kg，Fentanyl 4 μg/kg，cisatracurium 0.2mg/kg，泵注propofol 5-8mg/kg/h，BIS值降至60行气管插管。术中麻醉维持采用吸入七氟醚（0.5MAC）、cisatracurium 2μg/kg/min、propofol 5～8 mg/kg/h；术中BIS值维持45～50，根据BIS值调节给药剂量。
　　 应用NICO监测仪，记录气腹前（T0）、气腹（T1）、气腹后5min（T2）、15min（T3）、30min（T4）、60min（T5）、120min（T6），放气（T7）、放气后5min（T8）、15min（T9）各时点的呼吸动力学监测指标；以及气腹前（T0）、气腹后5min（T1）、15min（T2）、30min（T3）、60min（T4）、120min（T5），放气后5min（T6）、15min（T7）等各时点血流动力学参数。
　　 在麻醉前（T0）、气腹前（T1）、气腹后15min（T2）、30min（T3）、60min（T4）、120min（T5），放气后15min（T6）、30min（T7）各时点取静脉血1ml，应用ELISA检测各时点丙二醛（MDA）、8-异构前列腺素F2α（8-iso PGF2α）的血清水平。
　　 第二部分：二氧化碳气腹诱发大鼠肺脏氧化应激及其与呼吸动力学参数相关性的研究
　　 3～4周龄体重250～280g的SD雄性大鼠58只（广东省实验动物中心提供），取其中10只行气管切开术后，机械控制通气（VT 0.8～1.0ml/100g，f 85次/分钟），以5mmHg压力行CO2气腹2h。记录气腹前（T0）、气腹（T1）、气腹后5min（T2）、15min（T3）、30min（T4）、60min（T5）、90min（T6）、120min（T7），放气（T8）、放气后5min（T9）、15min（T10）、30min（T11）等各时点的呼吸动力学参数变化。
　　 其余48只随机分为两组，即CO2气腹组（P组，n=42）和假手术组（Sham组，n=6）。根据气腹时间的不同将行CO2气腹组的大鼠随机分为7组（n=6）。分别为气腹30min组（P1组）、气腹60min组（P2组）、气腹120组（P3组）、气腹2h后放气30min组（P4组）、放气2h组（P5组）、放气6h组（P6组）和放气12h组（P7组）。气腹过程中所有大鼠保留自主呼吸。
　　 在气腹前（T0）、气腹后30min（T1）、60min（T2）、90min（T3）、120min（T4）、放气后30min（T5）、放气2h（T6）、放气6h（T7）、放气12h（T8）等时点，由大鼠心脏取血1ml，应用ELISA方法检测各时点MDA、8-iso PGF2α的血清水平。同时取大鼠肺组织，应用ELISA方法检测各组肺脏组织的MDA、8-iso PGF2α水平。比较各时点相对应的肺组织MDA、8-iso PGF2α水平变化与呼吸动力学参数变化是否存在相关性。
　　 第三部分：二氧化碳气腹对大鼠肺脏Nrf2及其调控基因HO-1表达的影响
　　 3～4周龄体重250～280g雄性SD大鼠48只（广东省动物实验中心提供），随机分为两组，即CO2气腹组（P组，n=42）和假手术组（Sham，C组，n=6）。根据气腹时间的不同将行CO2气腹的大鼠随机分为8组（n=6），分别为气腹30min组（P1）、气腹60min组（P2）、气腹120min组（P3）、气腹2h后放气30min组（P4）、放气2h组（P5）、放气6h组（P6）和放气12h组（P7）。
　　 应用蛋白免疫印迹和RT-PCR检测肺脏组织Nrf2和HO-1的表达，评价CO2气腹对Nrf2和HO-1 mRNA和蛋白表达的影响。
　　 结果：
　　 第一部分：二氧化碳气腹对腹腔镜全麻手术患者呼吸动力学和氧化应激标记物水平的影响
　　 1.CO2气腹对腹腔镜全麻手术患者呼吸动力学的影响：对Vt-alv、Mvalv的影响较轻微，仅在气腹和放气的瞬间表现为下降和上升。气腹时Cdyn下降，PIP、ETCO2、VCO2和Raw增高，直至放气后逐渐恢复。对这几项参数的影响与气腹时间和部位有关。
　　 2.CO2气腹对腹腔镜全麻手术患者血流动力学的影响：血流动力学的改变都是暂时的，CO在气腹时表现为一过性的降低，随后持续增高；SV气腹时开始下降，气腹30min前回至气腹前水平；CI气腹后下降，至放气后逐渐恢复。
　　 3.MDA和8-iso PGF2α血清水平变化趋势相同，气腹30min时显著增高，随气腹时间的延长呈上升趋势。放气后30min内血清浓度依然处于较高水平。
　　 第二部分：二氧化碳气腹诱发大鼠肺脏氧化应激及其与呼吸动力学参数相关性的研究
　　 1.呼吸动力学变化是暂时的，可逆的，表现为气腹时MV和Cdyn的下降，dPpl和RI的增高，随气腹的解除短时间内即可恢复至气腹前水平。
　　 2.血清MDA、8-iso PGF2α的水平在对照组中，血清MDA和8-iso PGF2α分别是125.7±25.5和75.1±11.4（pg/g），随气腹时间的延长，血清中的MDA水平增加，气腹2h时最高，分别为266.8±31.5和150.4±21.9。放气后，2h开始下降，6h时接近气腹前水平，12h降至气腹前水平。
　　 3.肺组织MDA、8-iso PGF2α的水平在对照组中，肺脏MDA和8-iso PGF2α分别是321.3±42.2和86.7±15.5（pg/g），气腹2h时最高，分别为516.2±41.5和434.4±35.9。两个检测指标的变化趋势与血清中是一致的，与气腹时间相关。
　　 4.Cdyn与肺脏MDA和8-iso PGF2α水平呈负相关，dPpl和RI与肺脏MDA和8-iso PGF2α水平呈正相关。
　　 第三部分：二氧化碳气腹对大鼠肺脏Nrf2及其调控基因HO-1表达的影响
　　 1.CO2气腹对大鼠肺脏Nrf2和HO-1 mRNA表达的影响各气腹组与假手术对照（C）组相比均有一定水平的表达；气腹30min（P1）时mRNA表达水平开始增高，随着气腹时间的延长逐渐升高，在气腹2h（P3）时明显高于气腹30min（P1）和60min(P2)组（p<0.05）。在放气30min时（P4）Nrf2 mRNA表达水平高于其他放气组（p<0.01），6h时开始下降，12h（P7）时已逐渐回复至气腹前水平(P=0.529)。HO-1放气30min（P4）时其表达最高，与放气2h和6h组间无显著差异，12h（P7）时至气腹前水平(P=0.601)。
　　 2.CO2气腹对大鼠肺脏Nrf2和HO-1蛋白表达的影响Nrf2蛋白表达随 CO2气腹时间的延长逐渐升高，2h时明显高于30min组（p<0.01）。在放气30min时表达明显增高，高于其他放气组别（p<0.01），随后表达降低，6h（P7）时表达明显低于2h组，与12h组接近气腹前水平。HO-1放气后2h和6h时仍有较高表达，12h（P7）时回复至气腹前水平(P=0.701)。Nrf2和HO-1蛋白表达量分别在P3、P4组最高，分别是气腹前蛋白表达量的1.64倍和3.47倍。
　　 结论：
　　 1.CO2气腹可对病人呼吸动力学和血流动力学产生一定的影响，其改变是暂时、可逆的，气腹解除后可在短时间内恢复。CO2气腹可诱发机体发生氧化应激反应，此氧化应激反应发生的程度与气腹时间相关。
　　 2.CO2气腹可诱发肺脏氧化应激反应，肺组织MDA和8-异构前列腺素F2α水平与呼吸动力学参数存在一定的相关性，与Cdyn呈负相关，dPpl和RI呈正相关。
　　 3.Nrf2可能参与了CO2气腹诱发的肺脏氧化应激，并激活其调控基因HO-1，mRNA和蛋白水平的表达增强，Keap1-Nrf2/ARE可能是CO2气腹诱导的肺脏氧化应激的分子机制之一。