研究背景和目的急性呼吸窘迫综合症(ARDS)常见于危重症患者,许多肺内和肺外因素(如外伤、脓肿等)都可以促使危重病人发展ARDS,以严重低氧,肺渗出增加导致肺功能严重下降为临床特征,并发展为多脏器衰竭,死亡率高。机械通气是ALI/ARDS的有效治疗手段,可显著降低ALI/ARDS患者死亡率。但机械通气过程中,应用过高的潮气量会引起肺泡毛细血管通透性增高及机械通气相关性肺损伤(VILI),增加患者死亡率。近来,对ALI/ARDS的发生机制及相应的一些保护型通气策略措施或者药物防治做了多方面的研究,在一定程度上提高了ALI/ ARDS的治疗效果,但是远未达到满意效果。因此,深入研究不同策略的机械通气对ALI/ARDS的影响及药物防治的保护作用,是当前治疗ARDS危重病人的研究热点和迫切任务。随着救治水平的提高,死亡率有不断下降的趋势,但许多研究报道,入住ICU的ALI/ARDS患者,经常合并神经心理功能改变,如焦虑、忧郁等,经历长期机械通气的ALI/ARDS生存患者,出院后出现认知、记忆等功能减退,生活质量明显下降,提示在危重病人发生肺损伤过程中,肺损伤可能导致脑损伤,肺与其它脏器,尤其是肺脑之间存在相互作用。“肺-脑相互作用”日益受到研究者和临床医生的重视。但它们之间作用的机制仍有待阐明。研究表明,过氧化反应是肺损伤的重要发病机理之一,而依达拉奉是临床用于脑血栓形成的一种非常有效的抗抗氧化剂药物,已有报道依达拉奉可通过清除自由基等途径,对肺损伤起到一定的保护作用,但是否同时对脑有保护作用未见报道。本研究通过给大鼠气管灌注盐酸联合高、低潮气量通气的动物实验,探讨不同的通气策略在ALI/ARDS肺、脑损伤中的影响及机制,在此基础上通过给予依达拉奉干预,试图从药物预处理角度进一步探索ALI/ARDS的综合治疗措施。结果及结论1、机械通气联合盐酸灌注气管可成功建立机械通气ARDS大鼠模型,在肺损伤过程中,合并出现一定程度的脑损伤,表现在其肺、脑组织均存在过氧化、代谢异常及炎症反应,并以高潮气量组的改变更严重。2、高潮气量机械通气会加重ARDS大鼠肺和脑组织过氧化和代谢异常,而低潮气量机械通气则有减轻损伤作用。3、依达拉奉预处理可改善机械通气ARDS大鼠肺和脑组织过氧化和代谢异常,抑制炎症反应,对机械通气下ARDS大鼠脑损伤有一定的保护作用。第一章：依达拉奉联合机械通气对盐酸诱导急性肺损伤大鼠肺的影响目的了解不同通气策略对ARDS大鼠肺组织病理、生化及炎性指标的影响,并比较依达拉奉对上述指标的干预作用。方法SD大鼠70只,分为7组,每组10只：control组(正常对照)、HV组(高潮气量：HV)、LV组(低潮气量：LV)、HV+HCL组(高潮气量+气管内注入盐酸：HV+HCl)、LV+HCL组(低潮气量+气管内注入盐酸：LV+HCl)、HV+HCl+edaravon组(HV+HCl组给予依达拉奉)、]V+HCl+edaravon组(LV+HCl组给予依达拉奉)。麻醉前HV+HCl+edaravon LV+HCl+edaravon组从尾静脉推注依达拉奉药液。麻醉后通过气管注入盐酸建立ARDS模型,给予呼吸机辅助通气,高潮气量干预选择通气容量为15mL/kg、通气末正压为0cmH2O,低潮气量选择通气容量为6m1/kg、通气末正压为3cmH2O,连续通气6小时后处死动物。肺泡灌洗液瑞氏染色观察中性粒细胞计数,肺组织石蜡切片HE染色观察病理形态学及肺损伤评分,生化试剂检测脑组织中MPO、GSH、Na+-K+-ATP酶活性,ELISA检测MIP2、TNF-a,免疫组化测定肺脏组织NSE、GABA(A) a2 Receptor的表达。结果1、肺脏大体观察：control组肺脏表面光滑、无出血点,质软；HV组肺脏大多出现肺肿大、偏白色、部分有点状出血。LV组肺脏5例可见肺部点状出血,另5例肺脏表面光滑、无出血点、质软。HV+HCL组肺脏黑褐色或鲜红色、肿大、大片状出血或全肺出血。LV+HCL组可见肺脏点状出血或小片状出血、质软。HV+HCl+edaravon组可见肺脏肿大、点状或片状出血。LV+HCl+edaravon组可见肺脏粉红色、无肿大、有点状出血。2、肺泡灌洗液PMN比例结果：各组肺灌洗液PMN比例结果存在有统计学差异(χ2=31.212,p<0.001)。与control组[(1.0±1.1)%]比较,各组PMN比例均升高{HV组[(20.4±5.7)%],LV组[(7.7±3.4)%],HV+HCl组[(56.7±13.4) %], LV+HCl组[(21.2±5.2)%], HV+HCl+edaravon组[(46.3±8.7)%],LV+HCl+edaravon组[(26.1±4.3)%]},除LV组外,其余各组PMN比例升高均有统计学意义(P均<0.01)；LV组PMN比例与HV组比较显著降低(P<0.05),LV+HC1组PMN比例与HV+HC1组比较显著降低(P<0.01), LV+HCl+edaravon组PMN比例与HV+HCl+edaravon组比较显著降低(P<0.01)。HV+HCl+edaravon组PMN比例与HV组比较显著升高(P<0.01),LV+HCl+edaravon PMN比例与LV组比较显著升高(P<0.05)；HV+HCl+edaravon组的PMN比例比HV+HCL组低(P<0.05),而LV+HCl+edaravon组的PMN比例比LV+HC1组低,但差异没有统计学意义(P>0.05)。3、肺组织石蜡切片HE染色病理分析：肺损伤积分HV+HCI组、LV+HCI组大鼠肺损伤积分较正常对照组比较显著升局(P<0.01); HV+HCl+edaravon组大鼠肺损伤积分较HV+HCI组比较显著降低(P<0.01); LV+HCl+edaravon组大鼠肺损伤积分与LV+HCI组比较无统计学差异(P>0.05)。HE染色观察：HV组可见局灶性肺水肿,局灶性轻度单核细胞、中性粒细胞浸润,部分肺泡间隔增厚。LV组可见局灶性轻度单核细胞、中性粒细胞浸润。HV+HCI组见各级支气管粘膜上皮细胞呈不同程度的变性、脱落,肺泡壁毛细血管扩张、充血,肺泡间隔及肺泡腔内可见不同程度的肺水肿,可见局灶性肺出血,肺泡间隔及肺泡腔内单核细胞、中性粒细胞浸润。LV+HCI组见支气管粘膜上皮细胞轻度变性脱落;肺泡壁毛细血管扩张、充血；部分肺泡腔内可见水肿液渗出,偶见局灶性肺出血,肺泡间隔及肺泡腔内轻-中度单核细胞、中性粒细胞浸润。HV+HCl+edaravon组见支气管粘膜上皮细胞变性脱落、肺水肿程度较HV+HCI组减轻。LV+HCl+edaravon组镜下所见与LV+HCI组基本一致。肺泡间隔及肺泡腔内轻-中度单核细胞、中性粒细胞浸润。4、肺组织MPO含量检测：各组肺MPO结果存在有统计学差异(F=2.614,p=0.025<0.05)。与control组[(0.98±0.36)U/g]比较,各组MPO含量均升高,{HV组[(1.34±0.38)U/g],LV组[(1.25±0.44)U/g],HV+HCI组[(1.48±0.32)U/g],LV+HCI组[(1.40±0.23) U/g], HV+HCl+edaravon组 [(1.43±0.30) U/g], LV+HCl+edaravon组[(1.25±0.20)U/g]}。除HV组和LV+HCl+edaravon组外,其余各组MPO含量升高均有统计学意义(P均<0.05)；LV组MPO含量比HV组低,LV+HCL组MPO含量比HV+HCL组低,LV+HCl+edaravon组MPO含量比HV+HCl+edaravon组低,但均无统计学意义(P均>0.05)。HV+HCL组MPO含量比HV组高,LV+HCL组比LV组高,但均无统计学意义(P均>0.05)；HV+HCl+edaravon组的MPO含量比HV+HCL组低,LV+HCl+edaravon组的MPO含量比LV+HCL组低,但差异没有统计学意义(P均>0.05)。5、肺组织GSH含量检测：各组肺GSH结果存在有统计学差异(χ2=37.517,p<0.001)。与control组[(6.29±2.68) mg/gprot]比较,各组{HV组[(2.35±0.60)mg/gprot],IV组[(2.88±0.84)mg/gprot],HV+HCl组[(1.58±0.59) mg/gprot], LV+HCl组[(2.12±0.47)mg/gprot], HV+HCl+edaravon组[(2.00±0.55) mg/gprot], LV+HCl+edaravon组[(2.27±0.47) mg/gprot]}GSH含量显著降低,具统计学意义(P<0.05)。除LV组和HV+HCL组差异有统计学意义之外,其余各组间无统计学意义。6、肺组织Na+-K+-ATP酶活性检测：各组肺Na+-K+-ATP酶含量存在有统计学差异(χ2=18.978,p=0.004)。与control组[(82.5±23.0) U/mgprot]比较,各组{HV组[(53.4±16.0) U/mgprot],LV组[(61.3±9.9) U/mgprot], HV+HCl组[(51.4±35.1)U/mgprot], LV+HCl组[(57.0±13.9)U/mgprot], HV+HCl+edaravon组[(39.9±21.2) U/mgprot], LV+HCl+edaravon组[(58.1±22.4) U/mgprot]} Na+-K+-ATP值均降低,差异都有统计学意义(P<0.05)；HV组下降幅度>LV组,HV+HCl组下降幅度>HV组,LV+HCl组下降幅度>LV组,HV+HCl组下降幅度>LV+HCl组,但是差异均无统计学意义(P>0.05); HV+HCl+edaravon组下降幅度大于HV+HCl组,LV+HCl+edaravon组下降幅度<LV+HCl组,差异都无统计学意义。7、肺组织MIP-2含量检测：发现各组肺MIP-2含量存在有统计学差异(χ2=49.965,p<0.001)。与control组[(73.5±19.7) pg/mL]比较,各组{HV组[(370.2±105.7) pg/mL],LV组[(153.8±43.3) pg/mL], HV+HCl组I(750.06±147.8)pg/mL], LV+HCl组[(259.8±123.4)pg/mL] HV+HCl+edaravon组[(120.7±33.5) pg/mL 3, LV+HCl+edaravon组[(232.2±180.1) pg/mL]}MIP-2含量均升高,其中HV组、HV+HCL组和LV+HCl组、LV+HCl+edaravon组升高有统计学意义；HV>LV组,HV+HCL组>HV组,HV+HCL组>LV+HCL组,HV+HCL组>LV组,差异都有统计学意义(P均<0.05)；HV+HCl+edaravon组<HV+HC1组,差异有统计学意义(P<0.05)：但是LV+HCl+edaravon组< LV+HCl组,差异没有达到统计学意义(P>0.05)。8、肺组织TNF-a含量检测：与control组比较,各组TNF-a含量均升高,其中HV+HCL组和LV+HCL组TNF-α含量升高差异有统计学意义(P均<0.05)；HV组大于LV组,但差异没有统计学意义(P>0.05)；HV+HC1组大于HV组,差异有统计学意义(P<0.05); LV+HCl组>LV组,HV+HC1组>LV+HC1组,但是差异均没有统计学意义(p>0.05); HV+HCl+edaravon组小于HV+HC1组,差异有统计学意义(P<0.05),但是LV+HCl+edaravon组小于LV+HCl组,差异没有统计学意义(P>0.05)。9、免疫组化测定肺脏组织NSE及GABA(A) α 2 Receptor的表达：各组均未见NSE及GABA(A) α 2 Receptor阳性表达。结论1、机械通气联合盐酸灌注气管可建立ARDS大鼠模型。2、高潮气量对ARDS大鼠肺部造成的损伤较低潮气量为重。3、依达拉奉可改善机械通气下ARDS大鼠肺部过氧化和炎性反应,其中,以对低潮气量组的改善较明显。第二章：依达拉奉联合机械通气对盐酸诱导急性肺损伤大鼠脑的影响目的了解不同通气策略对ARDS大鼠脑组织病理、生化及炎性指标的影响,并比较依达拉奉对上述指标的干预作用。方法分组、依达拉奉给药、ARDS造模、机械通气干预方法同第一部分。处死动物后取脑组织进行石蜡切片HE染色观察大脑皮质和海马的病理形态,生化试剂检测脑组织中GSH、Na+-K+-ATP酶活性,ELISA检测MIP2、IL-6、TNF-a、S-100 β、NSE含量,免疫组化检测脑海马组织S-100β、NSE表达。结果1、大脑大体观察：肉眼观察各组大鼠脑,均可见其表面光滑、无出血、质中。2、脑组织石蜡切片HE染色观察：Control组、HV组和LV组镜下见大脑组织结构与细胞形态基本一致,HV+HCI组、LV+HCI组、HV+HCI+edaravon组和LV+HCI+edaravon组可见脑组织间质血管轻度扩张、充血。3、脑组织GSH含量检测：各组脑GSH结果存在有统计学差异(χ2=30.171,p<0.001)。各组{HV组[(4.00±2.22)mg/gprot],LV组[(6.01±2.67) mg/gprot], HV+HCl组[(3.41±1.06) mg/gprot], LV+HCl组[(4.70±1.43) mg/gprot], HV+HCI+edaravon组[(5.78±1.63) mg/gprot], LV+HCI+edaravon组[(6.48±0.83) mg/gprot]}与control组[(8.14±1.76) mg/gprot]比较,GSH含量显著降低,具统计学意义(P<0.05)。LV组、HV+HCI+edaravon组和LV+HCI+edaravon组GSH含量与HV组差异有统计学意义(P均<0.05)。HV+HCI+edaravon组和LV+HCI+edaravon组GSH含量与HV+HCI组差异有统计学意义(P均<0.05)。LV+HCl+edaravon组GSH含量与LV+HCl组差异有统计学意义(P<0.05),其余各组间无统计学意义。4、脑组织MIP-2含量检测：各组脑组织MIP-2含量存在有统计学差异(χ2=53.731,p<0.001)。与control组[(35.06±16.0) pg/mL]比较,各组{HV组[(145.1±39.7)pg/mL],LV组[(81.5±23.0)pg/mL], HV+HCl组[(273.4±155.7) pg/mL], LV+HCl组[(92.5±30.4) pg/mL], HV+HCl+edaravon组[(58.3±10.2) pg/mL], LV+HCl+edaravon组[(55.7±14.8) pg/mL]}MIP-2含量均升高,其中HV+HCl组和LV+HCl组升高有统计学意义；HV>LV组,HV+HCl组>HV组,HV+HCl组>LV+HCl组,差异都有统计学意义(P均<0.05)；LV+HCl组>LV组,但差异未达到统计学意义(P>0.05); HV+HCl+edaravon组< HV+HCl组,差异有统计学意义(P<0.05)；但是LV+HCl+edaravon组< LV+HC1组,差异没有达到统计学意义(P>0.05)。5、脑组织IL-6含量检测：各组脑IL-6含量存在有统计学差异(χ2=47.583,p<0.001)。与control组[(14.±17.2) pg/mL]比较,各组{HV组[(64.8±19.4) pg/mL],LV组[(25.9±14.0) pg/mL], HV+HCl组[(74.8±26.2) pg/mL], LV+HCl组[(36.7±18.0) pg/mL], HV+HCl+edaravon组[(24.0±1.5) pg/mL], LV+HCl+edaravon;组[(23.8±1.5)pg/mL]}IL-6含量均升高,其中HV+HCl组和LV+HCl组升高有统计学意义(P<0.05); HV>LV组,HV+HCl组>HV组,HV+HCl组>LV+HCl组,差异均有统计学意义(P均<0.05)；LV+HCl组>LV组,但是差异没达到统计学意义(p>0.05); HV+HCl+edaravon组<HV+HCl组,差异有统计学意义(P均<0.05),但LV+HCl+edaravon组< LV+HCl组,差异没达到统计学意义(p>0.05)。6、肺组织TNF-a含量检测：与control组比较,各组TNF-a含量均升高,其中HV+HCL组和LV+HCL组TNF-a含量升高差异有统计学意义(P均<0.05)；HV组大于LV组,但差异没有统计学意义(P>0.05)；HV+HCl组大于HV组,差异有统计学意义(P<0.05);LV+HCl组>LV组,HV+HCl组>LV+HCl组,但是差异均没有统计学意义(p>0.05); HV+HCl+edaravon组小于HV+HCl组,差异有统计学意义,但是LV+HCl+edaravon组小于LV+HCl组,差异没有统计学意义。7、脑组织Na+-K+-ATP的检测：各组脑Na+-K+-ATP含量存在有统计学差异(χ2=26.537,p=0.004)。与control组[(31.4±10.9) U/mgprot]比较,各组{HV组[(16.9±7.1) U/mgprot],LV组[(14.1±9.7) U/mgprot], HV+HCl组[(13.4±4.9) U/mgprot], LV+HCl组[(13.1±5.7)U/mgprot], HV+HCl+edaravon组[(14.2±6.0) U/mgprot], LV+HCl+edaravon组[(7.5±5.2) U/mgprot]}Na+-K+-ATP值均降低,差异都有统计学意义(P<0.05)；除了LV+HCl+edaravon组与HV组,HV+HCl+edaravon组和LV+HCl+edaravon组之外,其他各组差异都无统计学意义。8、脑组织S-100β含量检测：各组脑组织S-100β含量存在有统计学差异(F=7.518,p<0.001)。HV组[(178.2±24.6pg/mL]、HV+HCL组[(158.7±57.9) pg/mL]和HV+HCl+edaravon组[(130.5±20.1)pg/mL]跟control组[(88.9±14.3) pg/mL]相比,升高有统计学意义(P均<0.05)；LV组[(100.1±16.9)pg/mL] LV+HCL组[(123.7±47.3) pg/mL]、HV+HCl+edaravon组和LV+HCl+edaravon组[(110.3±26.7)pg/mL]均和HV组相比有统计学意义(P均<0.05),HV+HCL组和LV组、LV+HCL组和LV+HCl+edaravon组差异有统计学意义(P均<0.05)。9、脑组织NSE含量检测：各组脑组织NSE含量存在有统计学差异(χ2=19.420,p=0.004)。除了LV+HCL组[(13.4±5.7) ng/mL]之外,其余各组{HV组[(13.6±4.8)ng/mL],LV组[(12.2±4.7) ng/mL], HV+HCl组[(11.7±3.6) ng/mL], HV+HCl+edaravon组[(12.8±4.4) ng/mL], LV+HCl+edaravon组[(9.3±5.5) ng/mL]}与control组[(5.6±2.6) ng/mL]比较,NSE含量显著升高,具有统计学意义(P<0.05)。 LV+HCL组与LV+HCl+edaravon组比较,NSE含量显著升高,具有统计学意义(P<0.05)。其他各组比较差异无统计学意义。10、免疫组化测定脑海马组织S-100β的表达：HV组、LV组镜下所见与正常对照组大致相同。HV+HCI组、LV+HCI组、HV+HCl+edaravon组、LV+HCl+edaravon组可见部分海马椎体神经元细胞核固缩伴周围白质S-100β分布不均匀,部分白质S-100β表达减少。11、免疫组化测定脑海马组织NSE的表达：HV组可见表达NSE的海马椎体细胞数目明显增多,LV组镜下所见与正常对照组大致相同,。HV+HCI组、LV+HCI组、HV+HCl+edaravon组、LV+HCl+edaravon组见表达NSE的海马椎体细胞数目明显增多,HV+HCI组多于LV+HCI组。结论1、机械通气联合盐酸灌注气管建立的ARDS大鼠模型合并有一定程度的脑损伤。2、与低潮气量相比,高潮气量对ARDS大鼠脑组织造成的损伤更为严重,表现在炎性因子增多,代谢水平降低。3、依达拉奉预处理对机械通气下ARDS大鼠脑损伤有一定的保护作用。