论文部分内容阅读
[摘要] 目的 研究不同麻醉药物（戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛）对小鼠缺氧耐受性的影响及相关机制。方法 小鼠随机分成6组：生理盐水对照组、普萘洛尔对照组、戊巴比妥钠组、三溴乙醇组、乌拉坦组、水合氯醛组。腹腔注射给药，缺氧瓶法测定小鼠缺氧耐受时间及耗氧率，并利用生物信号采集处理系统记录心率变化。观察常温下不同药物对小鼠缺氧耐受时间的影响，并分析缺氧耐受时间与耗氧率、心率之间的关系。 结果 戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均显著延长小鼠的缺氧耐受时间（P<0.01），其中三溴乙醇和水合氯醛作用明显高于其他组。戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均降低小鼠的耗氧率（P<0.05），其中三溴乙醇和水合氯醛的降低作用最显著。三溴乙醇、水合氯醛除降低小鼠耗氧率外，还显著降低小鼠心率（P<0.05）。 结论 缺氧耐受性与耗氧率和心率有关。戊巴比妥钠、乌拉坦可通过降低小鼠耗氧率增强缺氧耐受性，而三溴乙醇和水合氯醛通过降低耗氧率和降低心率增强小鼠缺氧耐受性。
[关键词] 麻醉药；缺氧耐受性；小鼠
[中图分类号] R364.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2013）18-29-03
缺氧是常见的病理生理过程，缺氧耐受性差的器官如心、脑等，更容易发生缺血-再灌注损伤（ischemia reperfusion injury），心脑血管疾病手术特别是冠脉搭桥术和心脏移植手术等的广泛开展，均涉及缺血-再灌注过程。近
年来研究显示，麻醉药除了其麻醉效能外，还能明显减轻缺血再灌注损伤，但其机制复杂，尚不完全清楚[1-3]。目前研究主要集中在离体细胞和单个器官上，关于麻醉药预处理对全身缺血缺氧损伤的保护作用研究很少[4]。因此，研究麻醉药物对机体缺氧耐受性的影响具有重要临床意义，本实验拟通过不同麻醉药物对小鼠缺氧耐受性的影响及相关机制研究，以期为临床相关缺血-再灌注疾病的治疗提供理论依据，对于改善患者预后具有重要价值。
1 材料与方法
1.1 动物和试剂
健康成年ICR（institute of cancer research）小鼠，体重（20±2）g，购自苏州大学实验动物中心。普萘洛尔、三溴乙醇购自美国Sigma公司；水合氯醛购自上海金山制药有限公司；戊巴比妥钠、乌拉坦购自国药集团化学试剂有限公司；钠石灰购自上海化学试剂有限公司。Medlab生物信号采集处理系统由南京美易科技有限公司提供。
1.2 方法
1.2.1 缺氧耐受时间的测定 48只小鼠，雌雄各半，随机分成6组，每组8只。按体重经腹腔注射给药：0.4%戊巴比妥钠0.1mL/10g，2.5%三溴乙醇0.1mL/10g，10%乌拉坦0.1mL/10g，3%水合氯醛0.1mL/10g，0.08%普萘洛尔0.1mL/10g，生理盐水0.1mL/10g。给药后立即放入125mL缺氧瓶（盛有30g钠石灰用于吸收CO2）中并盖紧瓶塞，记录小鼠存活时间。
1.2.2 耗氧率的测定 48只小鼠，雌雄各半，随机分成6组，每组8只。按体重经腹腔注射给药：0.4%戊巴比妥钠0.1mL/10g，2.5%三溴乙醇0.1mL/10g，10%乌拉坦0.1mL/10g，3%水合氯醛0.1mL/10g，0.08%普萘洛尔0.1mL/10g，生理盐水0.1mL/10g。给药后立即放入125mL盛有30g钠石灰的缺氧瓶中并盖紧瓶塞，瓶塞为钻孔橡皮塞，钻孔插一玻璃管并通过胶管连接到一充水的量筒中，记录量筒起始液面，待小鼠死亡后记再次记录量筒液面，量筒内液面下降体积即为小鼠耗氧量，耗氧率为每分钟每克体重耗氧量。
1.2.3 心率测定 小鼠分组及给药方法同耗氧率的测定，将小鼠以仰卧姿势固定在操作台上，利用生物信号采集处理系统，自动记录小鼠给药前的心率，及给药后5、10、15、20、25、30min时的心率，每次连续描记5s。
1.3 统计学处理
数据采用SAS8.1软件处理，实验中所得数据凡不满足正态分布者，或多样本比较满足正态分布但方差不齐者采用秩和检验（Kruskal-Wallis法）分析各组间差异，采用两样本比较的秩和检验分析两组之间的差异，满足正态分布且方差齐者，采用t检验或SNK法分析比较两组间差异。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 不同麻醉药对小鼠缺氧耐受性及耗氧率的影响
表1结果显示，普萘洛尔、戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均显著延长小鼠缺氧耐受时间，即增强小鼠的缺氧耐受性，与生理盐水组相比具有统计学意义（P<0.01）。组间进行两两比较，戊巴比妥钠组、乌拉坦组之间没有统计学差异，三溴乙醇组、水合氯醛组之间没有统计学差异，而三溴乙醇组、水合氯醛组的缺氧耐受时间较戊巴比妥钠组和乌拉坦组显著延长，具有统计学意义。此外，普萘洛尔、戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均显著降低小鼠耗氧率，与生理盐水组相比具有统计学意义（P<0.05或P<0.01）。组间进行两两比较，戊巴比妥钠组、乌拉坦组之间没有统计学差异，三溴乙醇组、水合氯醛组之间差异无统计学意义，而三溴乙醇组、水合氯醛组的耗氧率显著低于戊巴比妥钠组和乌拉坦组，差异具有统计学意义。
2.2 不同麻醉药对小鼠心率的影响
表2结果显示，戊巴比妥钠和乌拉坦对小鼠心率无明显影响，该两组内各时间点心率无统计学差异；普萘洛尔组、三溴乙醇组、水合氯醛组小鼠心率减慢，给药后各时间点心率均与给药前差异有统计学意义（P<0.05）。
3 讨论
缺氧是许多疾病共有的一个基本病理过程。机体对缺氧的耐受性与组织总耗氧率、心率等有关[5]。本实验结果表明，普萘洛尔对照组，小鼠的缺氧耐受性确实增强，与普萘洛尔的作用机制有关：普萘洛尔作为β受体阻断剂，具有使心率减慢，心肌收缩力减弱，心输出量减少，心肌耗氧降低等作用。提高缺氧耐受性有助于减轻缺血-再灌注损伤，研究 发现，围手术期应用普萘洛尔预处理对缺血-再灌注肥厚心肌具有保护作用[6]。
我们进而研究戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛对小鼠缺氧耐受性的影响及耗氧率、心率变化。戊巴比妥钠为巴比妥类催眠药，起效较快，常用作催眠和麻醉前给药，三溴乙醇和乌拉坦可用作麻醉剂，而水合氯醛作为基础麻醉的辅助用药。麻醉药物对缺氧耐受性的影响对于相关缺血-再灌注疾病的治疗及预后具有重要意义。
本实验结果显示，戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均能显著增加小鼠缺氧耐受性，其中三溴乙醇和水合氯醛的作用高于其他组，同时戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均降低小鼠耗氧率，其中三溴乙醇和水合氯醛的作用最强，提示缺氧耐受性增强与麻醉药降低小鼠耗氧率有关。而耗氧率多少与机体的代谢状况有关，给药后，小鼠兴奋度降低，活动减少，处于安静状态，其代谢率也相应降低，机体的代谢率越低，对氧的消耗也越少，从而达到缺氧耐受的目的。除降低耗氧率外，三溴乙醇、水合氯醛还显著降低小鼠心率，而戊巴比妥钠和乌拉坦对小鼠心率无影响，降低心率可使缺氧耐受性进一步增强。
综上所述，我们通过建立小鼠急性缺氧模型，发现一定剂量的麻醉药可使小鼠对急性缺氧的耐受性增强，与药物降低耗氧率及心率有关。对于临床而言，提高缺氧耐受性，延长缺氧耐受时间，可为一些大出血、严重创伤乃至休克的患者提供更多宝贵的抢救时间，可减轻心血管手术中的缺血-再灌注损伤，改善预后。进行不同麻醉药物的缺氧耐受性研究，对于能否通过麻醉预处理来增强机体的缺氧耐受性，以及麻醉药物种类及剂量的选择具有重要参考价值，但其详细机制还有待进一步深入研究。
[参考文献]
[1] Ding Q，Wang Q，Deng J，et al.Sevoflurane preconditioning induces rapid ischemic tolerance against spinal cord ischemia/reperfusion through activation of extracellular signal-regulated kinase in rabbits [J]. Anesth Analg，2009，109（4）：1263-1272.
[2] Codaccioni JL，Velly LJ，Moubarik C，et al. Sevoflurane preconditioning against focal cerebral ischemia： inhibition of apoptosis in the face of transient improvement of neurological outcome [J].Anesthesiology，2009，110（6）：1271-1278.
[3] Luo Y，Ma D，Ieong E，et al.Xenon and sevoflurane protect against brain injury in a neonatal asphyxia model[J].Anesthesiology，2008，109（5）：782-789.
[4] Zhang SXL，Miller JJ，Gozal D，et al. Whole-body hypoxia preconditioning protects mice against acute hypoxia by improving lung function[J].J Appl Physiol，2004，96（1）：392-397.
[5] 刑树文.小鼠缺氧耐受性影响因素的研究[J]. 环境与健康杂志，2011，28（4）：314-317.
[6] 郑理玲，廖崇先，陈道中，等.普萘洛尔预处理对缺血再灌注肥厚心肌超微结构形态的影响[J].中国心血管病研究杂志，2007，5（3）：219-221.
（收稿日期：2013-05-20）
[关键词] 麻醉药；缺氧耐受性；小鼠
[中图分类号] R364.4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2013）18-29-03
缺氧是常见的病理生理过程，缺氧耐受性差的器官如心、脑等，更容易发生缺血-再灌注损伤（ischemia reperfusion injury），心脑血管疾病手术特别是冠脉搭桥术和心脏移植手术等的广泛开展，均涉及缺血-再灌注过程。近
年来研究显示，麻醉药除了其麻醉效能外，还能明显减轻缺血再灌注损伤，但其机制复杂，尚不完全清楚[1-3]。目前研究主要集中在离体细胞和单个器官上，关于麻醉药预处理对全身缺血缺氧损伤的保护作用研究很少[4]。因此，研究麻醉药物对机体缺氧耐受性的影响具有重要临床意义，本实验拟通过不同麻醉药物对小鼠缺氧耐受性的影响及相关机制研究，以期为临床相关缺血-再灌注疾病的治疗提供理论依据，对于改善患者预后具有重要价值。
1 材料与方法
1.1 动物和试剂
健康成年ICR（institute of cancer research）小鼠，体重（20±2）g，购自苏州大学实验动物中心。普萘洛尔、三溴乙醇购自美国Sigma公司；水合氯醛购自上海金山制药有限公司；戊巴比妥钠、乌拉坦购自国药集团化学试剂有限公司；钠石灰购自上海化学试剂有限公司。Medlab生物信号采集处理系统由南京美易科技有限公司提供。
1.2 方法
1.2.1 缺氧耐受时间的测定 48只小鼠，雌雄各半，随机分成6组，每组8只。按体重经腹腔注射给药：0.4%戊巴比妥钠0.1mL/10g，2.5%三溴乙醇0.1mL/10g，10%乌拉坦0.1mL/10g，3%水合氯醛0.1mL/10g，0.08%普萘洛尔0.1mL/10g，生理盐水0.1mL/10g。给药后立即放入125mL缺氧瓶（盛有30g钠石灰用于吸收CO2）中并盖紧瓶塞，记录小鼠存活时间。
1.2.2 耗氧率的测定 48只小鼠，雌雄各半，随机分成6组，每组8只。按体重经腹腔注射给药：0.4%戊巴比妥钠0.1mL/10g，2.5%三溴乙醇0.1mL/10g，10%乌拉坦0.1mL/10g，3%水合氯醛0.1mL/10g，0.08%普萘洛尔0.1mL/10g，生理盐水0.1mL/10g。给药后立即放入125mL盛有30g钠石灰的缺氧瓶中并盖紧瓶塞，瓶塞为钻孔橡皮塞，钻孔插一玻璃管并通过胶管连接到一充水的量筒中，记录量筒起始液面，待小鼠死亡后记再次记录量筒液面，量筒内液面下降体积即为小鼠耗氧量，耗氧率为每分钟每克体重耗氧量。
1.2.3 心率测定 小鼠分组及给药方法同耗氧率的测定，将小鼠以仰卧姿势固定在操作台上，利用生物信号采集处理系统，自动记录小鼠给药前的心率，及给药后5、10、15、20、25、30min时的心率，每次连续描记5s。
1.3 统计学处理
数据采用SAS8.1软件处理，实验中所得数据凡不满足正态分布者，或多样本比较满足正态分布但方差不齐者采用秩和检验（Kruskal-Wallis法）分析各组间差异，采用两样本比较的秩和检验分析两组之间的差异，满足正态分布且方差齐者，采用t检验或SNK法分析比较两组间差异。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 不同麻醉药对小鼠缺氧耐受性及耗氧率的影响
表1结果显示，普萘洛尔、戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均显著延长小鼠缺氧耐受时间，即增强小鼠的缺氧耐受性，与生理盐水组相比具有统计学意义（P<0.01）。组间进行两两比较，戊巴比妥钠组、乌拉坦组之间没有统计学差异，三溴乙醇组、水合氯醛组之间没有统计学差异，而三溴乙醇组、水合氯醛组的缺氧耐受时间较戊巴比妥钠组和乌拉坦组显著延长，具有统计学意义。此外，普萘洛尔、戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均显著降低小鼠耗氧率，与生理盐水组相比具有统计学意义（P<0.05或P<0.01）。组间进行两两比较，戊巴比妥钠组、乌拉坦组之间没有统计学差异，三溴乙醇组、水合氯醛组之间差异无统计学意义，而三溴乙醇组、水合氯醛组的耗氧率显著低于戊巴比妥钠组和乌拉坦组，差异具有统计学意义。
2.2 不同麻醉药对小鼠心率的影响
表2结果显示，戊巴比妥钠和乌拉坦对小鼠心率无明显影响，该两组内各时间点心率无统计学差异；普萘洛尔组、三溴乙醇组、水合氯醛组小鼠心率减慢，给药后各时间点心率均与给药前差异有统计学意义（P<0.05）。
3 讨论
缺氧是许多疾病共有的一个基本病理过程。机体对缺氧的耐受性与组织总耗氧率、心率等有关[5]。本实验结果表明，普萘洛尔对照组，小鼠的缺氧耐受性确实增强，与普萘洛尔的作用机制有关：普萘洛尔作为β受体阻断剂，具有使心率减慢，心肌收缩力减弱，心输出量减少，心肌耗氧降低等作用。提高缺氧耐受性有助于减轻缺血-再灌注损伤，研究 发现，围手术期应用普萘洛尔预处理对缺血-再灌注肥厚心肌具有保护作用[6]。
我们进而研究戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛对小鼠缺氧耐受性的影响及耗氧率、心率变化。戊巴比妥钠为巴比妥类催眠药，起效较快，常用作催眠和麻醉前给药，三溴乙醇和乌拉坦可用作麻醉剂，而水合氯醛作为基础麻醉的辅助用药。麻醉药物对缺氧耐受性的影响对于相关缺血-再灌注疾病的治疗及预后具有重要意义。
本实验结果显示，戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均能显著增加小鼠缺氧耐受性，其中三溴乙醇和水合氯醛的作用高于其他组，同时戊巴比妥钠、三溴乙醇、乌拉坦和水合氯醛均降低小鼠耗氧率，其中三溴乙醇和水合氯醛的作用最强，提示缺氧耐受性增强与麻醉药降低小鼠耗氧率有关。而耗氧率多少与机体的代谢状况有关，给药后，小鼠兴奋度降低，活动减少，处于安静状态，其代谢率也相应降低，机体的代谢率越低，对氧的消耗也越少，从而达到缺氧耐受的目的。除降低耗氧率外，三溴乙醇、水合氯醛还显著降低小鼠心率，而戊巴比妥钠和乌拉坦对小鼠心率无影响，降低心率可使缺氧耐受性进一步增强。
综上所述，我们通过建立小鼠急性缺氧模型，发现一定剂量的麻醉药可使小鼠对急性缺氧的耐受性增强，与药物降低耗氧率及心率有关。对于临床而言，提高缺氧耐受性，延长缺氧耐受时间，可为一些大出血、严重创伤乃至休克的患者提供更多宝贵的抢救时间，可减轻心血管手术中的缺血-再灌注损伤，改善预后。进行不同麻醉药物的缺氧耐受性研究，对于能否通过麻醉预处理来增强机体的缺氧耐受性，以及麻醉药物种类及剂量的选择具有重要参考价值，但其详细机制还有待进一步深入研究。
[参考文献]
[1] Ding Q，Wang Q，Deng J，et al.Sevoflurane preconditioning induces rapid ischemic tolerance against spinal cord ischemia/reperfusion through activation of extracellular signal-regulated kinase in rabbits [J]. Anesth Analg，2009，109（4）：1263-1272.
[2] Codaccioni JL，Velly LJ，Moubarik C，et al. Sevoflurane preconditioning against focal cerebral ischemia： inhibition of apoptosis in the face of transient improvement of neurological outcome [J].Anesthesiology，2009，110（6）：1271-1278.
[3] Luo Y，Ma D，Ieong E，et al.Xenon and sevoflurane protect against brain injury in a neonatal asphyxia model[J].Anesthesiology，2008，109（5）：782-789.
[4] Zhang SXL，Miller JJ，Gozal D，et al. Whole-body hypoxia preconditioning protects mice against acute hypoxia by improving lung function[J].J Appl Physiol，2004，96（1）：392-397.
[5] 刑树文.小鼠缺氧耐受性影响因素的研究[J]. 环境与健康杂志，2011，28（4）：314-317.
[6] 郑理玲，廖崇先，陈道中，等.普萘洛尔预处理对缺血再灌注肥厚心肌超微结构形态的影响[J].中国心血管病研究杂志，2007，5（3）：219-221.
（收稿日期：2013-05-20）