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七氟醚预处理在单肺通气肺缺血再灌注损伤中的保护作用
卢孙山, 顾健腾, 鲁开智, 杨勇, 杨智勇     
400038 重庆,陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院麻醉科
[摘要] 目的 探讨七氟醚预处理对单肺通气肺缺血再灌注损伤局部脑氧饱和度、肺顺应性、炎性应激及氧化应激状态的影响。方法 选取2015年10月至2017年7月于本院诊治行肺叶切除术患者88例作为研究对象,依据随机数字表法分为对照组(n=44)和观察组(n=44),对照组患者给予丙泊酚麻醉处理,观察组患者在对照组治疗基础上给予七氟醚预处理(单肺通气前预先吸入1.0%~2.0%七氟醚30 min),比较麻醉诱导前(T0)、单肺通气15 min(T1)以及双肺通气15 min(T2)3个时间点两组患者局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rSO2)、肺动态顺应性(dynamic lung compliance,Cdyn)、炎性因子[细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule -1,ICAM-1),肿瘤坏死因子-ɑ(tumor necrosis factor-ɑ,TNF-ɑ)]与氧化应激水平[超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD),丙二醛(malondialdehyde,MDA)]水平。结果 两组T0时刻左侧rSO2、右侧rSO2、Cdyn、ICAM-1、TNF-α、SOD、MDA水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);观察组T1、T2时刻左侧rSO2、右侧rSO2及Cdyn水平均显著高于对照组(P < 0.05)。两组T1、T2时刻ICAM-1、TNF-α、MDA水平均显著高于T0时刻,且T2时刻水平显著高于T1时刻,观察组T1、T2时刻水平均显著低于对照组(P < 0.05)。与T0比较,T1、T2时刻两组SOD水平均显著降低,且观察组水平显著高于对照组(P < 0.05)。结论 七氟醚预处理可有效改善单肺通气肺缺血再灌注患者局部脑缺氧状态和肺顺应性,减轻炎性应激反应,改善患者氧化应激状态。
[关键词] 七氟醚     单肺通气     肺缺血再灌注损伤     脑氧饱和度     肺动态顺应性     氧化应激    
Protective effect of sevoflurane preconditioning against lung ischemia-reperfusion injury in patients with one lung ventilation
LU Sunshan , GU Jianteng , LU Kaizhi , YANG Yong , YANG Zhiyong     
Department of Anesthesiology, First Affiliated Hospital, Army Medical University(Third Military Medical University), Chongqing, 400038, China
Corresponding author: GU Jianteng, E-mail:2448428335@qq.com
[Abstract] Objective To investigate the effects of sevoflurane preconditioning on regional cerebral oxygen saturation, lung compliance, inflammatory stress and oxidative stress in patients with pulmonary ischemia induced by one lung ventilation. Methods Atotal of 88 patients undergoing pulmonary lobectomy in our hospital between October, 2015 and July, 2017 were randomized into control group (n=44) and observation group (n=44). The patients in the control group received propofol anesthesia, and those in the observation group received sevoflurane pretreatment (with inhalation of 1.0%~2.0% sevoflurane for 30 min before one lung ventilation) prior to propofol anesthesia. Before induction of anesthesia (T0), at 15 min during one lung ventilation (T1) and at 15 min during double lung ventilation (T2), the regional cerebral oxygen saturation and dynamic lung compliance (Cdyn), inflammatory factors (ICAM-1 and TNF-α) and oxidative stress index (SOD and MDA) levels were examined and compared between the 2 groups. Results No statistical differences were found between the 2 groups in left rSO2, right rSO2, Cdyn, ICAM-1, TNF-α, SOD, or MDA levels at T0 (P>0.05). At the time points T1 and T2, the levels of left rSO2, right rSO2 and Cdyn were significantly higher in the observation group than in the control group (P < 0.05). In both groups, the levels of the ICAM-1, TNF-α and MDA at T1 and T2 were significantly higher than those at T0, and their levels were significantly higher at T2 than T1 (P < 0.05). In the observation group, ICAM-1, TNF-α and MDA levels at T1 and T2 were significantly lower than those in the control group at the same time points (P < 0.05). Compared with that at T0, SOD level at T1 and T2 were significantly decreased in both groups, and the observation group had significantly higher SOD level than the control group at the 3 time points (P < 0.05). Conclusion Sevoflurane preconditioning can effectively protect against ischemia-reperfusion injury in patients with one lung ventilation by increasing the levels of rSO2 and Cdyn, relieving inflammatory stress and improving oxidative stress status.
[Key words] sevoflurane     one lung ventilation     pulmonary ischemia-reperfusion injury     cerebral oxygen saturation     dynamic lung compliance     oxidative stress    

单肺通气技术是肺叶切除术以及食管癌根治术等胸外科手术中的首选通气方式,主要是通过将患侧肺隔离,可确保气道通畅,预防交叉感染,还为患侧肺手术治疗创造了良好的操作环境[1-2]。然而单肺通气可导致肺内分流及气道阻力增加,进而影响肺泡氧合功能及肺组织顺应性,最终导致肺缺血再灌注损伤,严重威胁患者生命及术后恢复[3-4]。七氟醚是全身麻醉中应用较为广泛的一类吸入型药物,相关研究指出,七氟醚可减轻气道阻力,改善通气功能,减轻气道炎症反应,在组织缺血再灌注损伤中具一定保护作用[5-6]。因此部分学者推荐将其应用于单肺通气治疗中,但目前相关研究仍相对较少。本研究旨在探讨七氟醚预处理在肺缺血再灌注损伤中的临床价值,以期为后续研究提供数据支持。

1 资料与方法 1.1 研究对象

选取2015年10月至2017年7月于本院诊治行肺叶切除术患者88例作为研究对象,依据患者接受诊治先后顺序对其进行数字编号,同时采用简单随机数分组中的随机数字表法将患者分为对照组和观察组,每组患者44例。对照组中患者年龄为42~76岁; 男性患者29例,女性患者15例; 体质量为(61.97±5.33)kg。观察组患者年龄为41~75岁; 男性患者26例,女性患者18例; 体质量为(63.15±5.71)kg。两组患者均符合:①ASA分级均为Ⅰ~Ⅱ级; ②经病理学诊断确诊为早期肺癌[7]; ③认知功能良好,无手术禁忌证; ④术前心、肝功能等常规实验室检查结果均正常; ⑤既往无手术治疗史; ⑥临床资料齐全,患者及家属均知情同意,签署手术及麻醉同意书。均排除:①伴有严重心、肝及肾等脏器功能障碍,不耐受手术治疗者; ②伴有急慢性传染性疾病、精神疾病以及其他恶性肿瘤患者; ③转移性肺癌; ④存在严重凝血功能异常; ⑤长期使用镇静剂类药物治疗者; ⑥血流动力学不稳定,术中出血量大于800 mL; ⑦术前经放化疗治疗者。两组患者年龄,性别及体质量比较,差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 治疗方法

两组患者均常规术前禁饮禁食,入室后开放上肢外周静脉通路,常规监测患者心电、血氧饱和度、血压,并连接脑电双频谱指数监护仪测定脑电双频指数。麻醉诱导的药剂顺序及剂量为:丙泊酚1.5~2.5 mg/kg,咪唑达仑0.05 mg/kg,芬太尼2.0~4.0 μg/kg及顺苯磺酸阿曲库铵0.15~0.2 mg/kg。选用双腔支气管导管插管,纤维支气管镜直视下定位矫正双腔支气管导管位置后,固定导管开始机械通气,通气参数设定:潮气量8~10 mL/kg,通气频率为10~12次/ min,呼吸比1 :2,血氧饱和度维持在95%~100%,呼吸末二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide in the end of breath,PETCO2)为32~45 mmHg。观察组患者单肺通气前预先吸入1.0%~2.0%七氟醚(上海恒瑞医药有限公司生产,国药准字H20070172,规格120 mL)30 min,维持最低肺泡有效浓度1.0,单肺通气开始停止吸入七氟醚,开始滴注丙泊酚(AstraZeneca UK Limited,批准文号H20130235,规格20 mL),保证单肺通气开始时七氟醚最低肺泡有效浓度为0。对照组患者持续静脉滴注丙泊酚6.0~10.0 mg/(kg·h)至术毕,依据实际血压及脉搏情况,间断滴注芬太尼1.0~2.0 μg/kg,维持血氧饱和度在94%以上,间断30 min静脉推注罗库溴铵1.0 mg/(kg·h)维持肌松至关胸,维持脑电双频指数为40~60。

1.3 指标检测

分别于麻醉诱导前(T0)、单肺通气15 min(T1)以及双肺通气15 min(T2)3个时间点分别观测:①左侧及右侧局部脑氧饱和度(rSO2),仪器选用美国CAS脑部血氧饱和度监护仪MC-2030C,依据治疗过程中潮气量(tidal volume,VT)、呼吸道峰值(respiratory peak,Pmax)及呼气末正压值(positive end expiratory pressure,PEEP)计算肺动态顺应性[dynamic lung compliance,Cdyn,Cdyn=VT/(Pmax-PEEP)]; ②于3个时间点抽取患者空腹外周静脉血,离心取血清后检测患者炎性因子[细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1),肿瘤坏死因子-ɑ(Tumor necrosis factor-ɑ,TNF-ɑ)]与氧化应激水平[超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD),丙二醛(malondialdehyde,MDA)],其中ICAM-1、TNF-ɑ及SOD水平检测采用ELISA法,试剂盒由上海酶联生物科技有限公司提供,MDA水平检测采用硫代巴比妥酸法,检测试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。所有操作流程均严格按照检测仪器以及检测试剂盒说明书进行。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件,经正态性检验以及方差齐性验证后,rSO2、Cdyn、炎性因子与氧化应激等指标水平均符合正态分布,以x±s表示,同组内多个时间点比较采用重复测量多因素方差分析,组间同时刻水平比较采用多变量方差分析,组内两时间点水平比较采用成组设计t检验,以P < 0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 两组患者各时间点rSO2、Cdyn水平

对照组中,与T0时刻水平相比,T1、T2时刻左侧rSO2、右侧rSO2及Cdyn水平均显著降低,且T2时刻水平显著高于T1时刻(P < 0.05);观察组中,与T0时刻水平相比,T1、T2时刻左侧rSO2、右侧rSO2及Cdyn水平均不同程度的降低,Cdyn水平下降显著且T2时刻水平显著高于T1时刻(P < 0.05);两组间水平比较,除T0时刻两组左侧rSO2、右侧rSO2及Cdyn水平比较差异无统计学意义(P>0.05)外,观察组T1、T2时刻水平均显著高于同时刻对照组水平(P < 0.05,表 1)。

表 1 两组患者各时间点rSO2、Cdyn水平 (n=44, x±s)
组别 左侧rSO2(%) 右侧rSO2(%) Cdyn(mL/ cmH2O)
对照组 T0 67.02 ±6.37 67.59 ±5.79 92.59 ±12.30
T1 58.28 ±6.56a 57.93 ±6.92a 66.32 ±9.14a
T2 61.99±6.13ab 6163 ±6.69ab 70.40 ±8.98ab
观察组 T0 67.79 ±7.1 67.39±7.84 92.12±12.49
T1 65 39 ±8.64c 64.72 ±8.15c 79.85 ±10.43ac
T2 66.58 ±7.92c 67.31 ±7.45c 84.87 ±10.36abc
a: P < 0.05, 与组内T0时刻比较; b: P < 0.05, 与组内T1时刻比较; c: P < 0.05,与同时刻对照组比较

2.2 两组患者各时间点炎性因子水平

与组内T0时刻水平相比,对照组与观察组T1、T2时刻ICAM-1及TNF-α水平均显著升高,且T2时刻ICAM-1及TNF-α水平显著高于T1时刻(P < 0.05);组间水平比较,观察组T1、T2时刻ICAM-1及TNF-α水平均显著低于同时刻对照组水平(P < 0.05,表 2)。

表 2 两组各时间点炎性因子水平对比 (n=44, x±s)
组别 ICAM-1(pgmL) TNF-a(ng/mL)
对照组 T0 156. 72 ±21.34 12.65 ±192
T1 261.47 ±33.26a 24.62±3.54a
T2 307.67 ±45.38ab 29.33 ±3. 32ab
观察组 T0 154.27 ±20.79 12.57±1.89
T1 206.83 ±29.54a* 17.11 ±1.96a*
T2 234.92±32.99ab* 18.78 ±2.87ab*
a: P < 0.05, 与组内T0比较; b: P < 0.05, 与组内T1时刻比较; c: P < 0.05,与同时刻对照组比较

2.3 两组患者各时间点氧化应激指标

SOD水平相比,对照组与观察组T1、T2时刻水平均显著低于T0时刻(P < 0.05),T2时刻水平略低于T1时刻,差异无统计学意义(P>0.05);观察组T1、T2时刻水平均显著高于对照组(P < 0.05)。与T0时刻相比,两组T1、T2时刻MDA水平均显著升高,且T2时刻水平显著高于T1时刻(P < 0.05);观察组T1、T2时刻水平均显著低于对照组(P < 0.05)。

表 3 各时间点氧化应激指标(n=44, x±s)
组别 SOD(U/mL) MDA(mmol/L)
对照组 T0 101.18 ±10.57 4.43±0.41
T1 82.08 ±10.47a 5.74 ±0.61a
T2 78.11 ±9.72a 10.21 ±0.88ab
观察组 T0 100.88±8.86 4.55±0.59
T1 89.14±9.17a* 5.37 ±0.75a*
T2 85.05 ±10.82a* 8.03 ±0.85ab*
a: P < 0.05, 与组内T0比较; b: P < 0.05, 与组内T1时刻比较; c: P < 0.05,与同时刻对照组比较

3 讨论

单肺通气技术在胸外科手术中得到广泛使用,已成为胸腔镜手术治疗的必要条件,为胸腹腔镜手术的开展提供了前提。作为一种非生理状态的通气方式,其使用会导致气道阻力加大、肺泡局部通气功能及肺顺应性降低,术中易引发低氧血症,进而加重肺部缺血,使得肺损伤进一步恶化[8]。研究指出,在恢复通气时,患侧肺缺血区域再灌注会导致机体炎性应激反应及氧化应激损伤,并指出炎症反应与氧化应激是缺血再灌注损伤的两个重要因素[9-10]。近年来,随着麻醉医学的发展,研究发现麻醉药物的使用对围术期并发症的发生有一定的影响[11]。除麻醉作用外,吸入型麻醉药物还具有治疗效果[12]。七氟醚是临床上最为常用的麻醉药剂之一,对人体使用安全性较高,对心肌、肺以及肾脏等缺血组织器官等均具有一定的保护作用[13-14]。国内外大量研究已证实七氟醚能明显减轻再灌注损伤,减少再灌注损伤并发症发生[15]。本研究旨在从单肺通气后再灌注损伤患者局部脑氧饱和度、肺顺应性、炎性应激及氧化应激状态等方面进行研究,以期明确七氟醚预处理的临床效果。

rSO2是反映局部脑组织血流及代谢状态的灵敏指标,在围术期患者监测中应用较为广泛。Cdyn是肺组织弹性及呼吸功能评估的重要指标。大量研究已证实,单肺通气时患者Cdyn水平下降,其原因可能与麻醉药物使用,体位改变等众多因素有关,Cdyn水平过度降低可引发术后肺水肿发生[16]。本研究结果发现,七氟醚预处理后患者左侧rSO2、右侧rSO2及Cdyn水平均显著高于对照组,说明七氟醚处理后患者的有氧代谢率得到显著优化,脑组织氧供增加,肺顺应性得到显著改善,其改变的原因可能为七氟醚支气管及肺血管的扩张作用,减轻机械通气阻力,缓解通气/血流比例的过度失衡,从而减轻单肺通气时机械通气对肺部损伤[17]

手术创伤及麻醉药物的使用会导致肺组织局部炎症性应激反应的激活,进而引发慢性炎症反应。ICAM-1及TNF-α是重要的促炎性因子,ICAM-1主要是介导细胞间的黏附作用及炎症性细胞的转移,两者水平与炎症反应级联激活及组织损伤等关系密切[18]。氧化应激损伤是围术期肺缺血再灌注损伤的重要因素之一。SOD、MDA是反映机体氧化与抗氧化状态的重要指标,前者水平高低可反映了机体清除自由基能力,后者是脂质过氧化产物,其水平可间接反映组织受氧自由基破坏程度[19]。本研究结果指出,单肺通气及双肺通气时患者炎症因子水平均显著升高,SOD水平均显著降低,MDA水平显著升高,进一步证实了手术手术创伤及麻醉处理可激活慢性炎症反应及氧化应激损伤,与先前内容就那个相一致。经七氟醚预处理后机体慢性炎症反应显著减轻,氧化应激水平得到显著改善,揭示七氟醚清除氧自由基的能力较强,其原因可能与七氟醚在体内代谢过程中产生过氧化物,提前激活机体抗氧化机制有关[20]。疾病治疗机制极为复杂,涉及众多生理过程,但由于时间及技术有限,本研究主要研究了患者脑氧饱和度、肺动态顺应性、炎症反应及氧化应激四个方面,因此为进一步确定七氟醚预处理的临床效果及安全性评价,需要延长研究时间,扩大研究范围。

综上所述,七氟醚预处理可通过改善单肺通气患者脑局部氧和能力及肺顺应性,抑制炎性因子释放,减轻氧化应激损伤等过程,减少肺缺血再灌注损伤,对肺损伤起到一定的保护作用。

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http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201709211
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卢孙山, 顾健腾, 鲁开智, 杨勇, 杨智勇.
LU Sunshan, GU Jianteng, LU Kaizhi, YANG Yong, YANG Zhiyong.
七氟醚预处理在单肺通气肺缺血再灌注损伤中的保护作用
Protective effect of sevoflurane preconditioning against lung ischemia-reperfusion injury in patients with one lung ventilation
第三军医大学学报, 2018, 40(2): 155-159
Journal of Third Military Medical University, 2018, 40(2): 155-159
http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201709211

文章历史

收稿: 2017-09-28
修回: 2017-11-09

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