氣腹狀態(tài)下傳統(tǒng)機械通氣模式時肺損傷的發(fā)生機制與肺保護性通氣策略的應(yīng)用.pdf

1、本課題研究大鼠在氣腹狀態(tài)下（氣腹壓力15 mmHg）采用傳統(tǒng)通氣策略（潮氣量12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2維持在35-45mmHg）進行機械通氣時(通氣時間4h)肺損傷的發(fā)生機制，并研究氣腹狀態(tài)下肺保護性通氣策略（6mL/kg小潮氣量并允許性高碳酸血癥ETCO260mmHg）的應(yīng)用及其對肺的保護機制，具體如下:
　　一、氣腹狀態(tài)下傳統(tǒng)機械通氣模式引起肺損傷
　　方法：成年Wistar清潔級大鼠30只，隨機分為3組，

2、每組10只。所有大鼠腹腔內(nèi)注射2％的戊巴比妥鈉40 mg/kg對大鼠進行麻醉后，行氣管切開插管，股動靜脈穿刺置管。股動脈置管用于監(jiān)測動脈壓和采血，股靜脈插管建立液體通道，以10mL/(kg·h)的速率靜脈輸注生理鹽水。
　　(1)對照組:只注射麻醉藥物后氣管切開插管而不進行機械通氣;
　　(2)通氣組:注射麻醉藥物后氣管切開連接呼吸機采用傳統(tǒng)的通氣模式(潮氣量12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2維持在35-45mmHg)

3、進行機械通氣組;
　　(3)氣腹+通氣組:注射麻醉藥物氣管切開氣管插管后連接呼吸機，潮氣量仍為12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45mmHg，然后建立CO2氣腹，腹腔壓力穩(wěn)定于15mmHg，并持續(xù)整個實驗過程。各組在連接呼吸機后均設(shè)定新鮮氣體流速2.0L/min，F(xiàn)iO2為0.50，I∶E為1∶2，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2維持在35-45mmHg。上述各組均于4h后結(jié)束實驗，放空腹腔內(nèi)氣體后放血處死動物。實驗中每隔1

4、h用1mL注射器抽取0.5mL全血，采用自動血氣分析儀行動脈血氣分析。鉗夾右主支氣管對左肺進行支氣管肺泡灌洗并收集肺泡灌洗液(BALF)，采用酶聯(lián)免疫法（ELISA法）檢測BALF中TNF-α、IL-6和IL-8的濃度。取右肺中葉稱濕重，恒溫干燥后測干重，計算肺濕/干重(W/D)比。取右肺前葉經(jīng)石蠟切片HE染色后，觀察肺組織病理學(xué)變化。
　　結(jié)果：氣腹+通氣組與對照組和通氣組相比，隨實驗時間的延長MAP、HR逐漸降低，且差異具有統(tǒng)

5、計學(xué)意義(P＜0.05)，而平均氣道壓、氣道峰壓則顯著升高，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);氣腹+通氣組PaO2隨時間延長而降低，雖未低于60mmHg，但是與通氣組與對照組相比已有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。肺組織病理學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，對照組大鼠未見明顯病理改變;通氣組大鼠肺泡腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)少量巨噬細胞、淋巴和單核細胞，肺間質(zhì)無明顯水腫;氣腹+通氣組大鼠肺泡間隔增厚，肺間質(zhì)有出血和水腫，肺泡腔、血管旁和支氣管周圍有炎性細胞浸潤，肺泡腔內(nèi)可見滲出物和透

6、明膜形成。與對照組比較，通氣組W/D值無顯著變化(P＞0.05);與對照組相比，氣腹+通氣組W/D值升高42.4％有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。BALF中TNF-α、IL-6、IL-8檢測結(jié)果顯示，通氣組和對照組TNF-α、IL-6、IL-8濃度無顯著差異(P＞0.05);相較于對照組，氣腹+通氣組TNF-α升高63.2％，IL-6升高62.3％，IL-8升高55.0％，有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。
　　結(jié)論：在氣腹壓力15mm

7、Hg、潮氣量12mL/kg并維持ETCO235-45mmHg的條件下4h時，大鼠會出現(xiàn)肺損傷的表現(xiàn)。
　　二、TLR4-TRIF-炎癥因子通路對氣腹狀態(tài)下傳統(tǒng)機械通氣模式時肺損傷的影響
　　方法：大鼠處理同第一部分，分為3組，
　　(1)對照組:注射麻醉藥物后氣管切開并插管后連接呼吸機;
　　(2)氣腹+通氣組:注射麻醉藥物氣管切開插管后連接呼吸機，然后建立CO2氣腹（腹腔壓力穩(wěn)定于15 mmHg）并持續(xù)整個實驗

8、過程;
　　(3)阻斷劑組:在實驗開始前30分鐘腹腔注射TLR4阻斷劑(TAK242，0.3mg/kg)，氣管切開插管后連接呼吸機，然后建立CO2氣腹（腹腔壓力穩(wěn)定于15mmHg）并持續(xù)整個實驗過程。各組在連接呼吸機后均設(shè)定潮氣量12mL/kg，實驗中均吸入空氧混合氣，流速均設(shè)定2.0L/min，F(xiàn)iO2為0.50，I∶E為1∶2，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45mmHg。4h后結(jié)束實驗，放空腹腔內(nèi)氣體后，所有實驗動物均經(jīng)放血

9、處死，這個實驗過程均將室溫維持在26～28℃。
　　結(jié)果：相較于對照組，氣腹+通氣組和阻斷劑組TNF-α、IL-6和IL-8的濃度均顯著升高，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，而阻斷劑組與氣腹+通氣組相比TNF-α濃度降低34％，IL-6降低16.3％，IL-8降低21.0％，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。RT-PCR檢測結(jié)果表明，氣腹+通氣組和阻斷劑組的TLR4 mRNA表達量均顯著高于對照組，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，但阻

10、斷劑組較實驗組降低41.0％，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。Western blot結(jié)果顯示，TRIF蛋白表達與TLR4 mRNA表達趨勢一致。肺組織病理變化結(jié)果表明，氣腹+通氣組大鼠肺泡間隔增厚，肺間質(zhì)有出血和水腫，肺泡腔、血管旁和支氣管周圍有大量炎性細胞浸潤，肺泡腔內(nèi)大量滲出物和透明膜形成;阻斷劑組肺泡腔內(nèi)有大量巨噬細胞、淋巴細胞以及單核細胞，但較實驗組顯著減少。
　　結(jié)論：氣腹狀態(tài)下傳統(tǒng)機械通氣模式時肺損傷的發(fā)生與TLR4-

11、TRIF-炎癥因子通路有關(guān)。
　　三、氧化應(yīng)激反應(yīng)與氣腹狀態(tài)下傳統(tǒng)機械通氣模式時肺損傷的關(guān)系
　　方法：大鼠處理同第一部分，之后分為3組，
　　(1)對照組:注射麻醉藥物氣管切開并插管后行機械通氣組(潮氣量12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45 mmHg);
　　(2)氣腹+通氣組:注射麻醉藥物氣管切開插管后行機械通氣，潮氣量仍為12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45mmHg，然后建立

12、CO2氣腹(腹腔壓力穩(wěn)定于15mmHg)并持續(xù)整個實驗過程;
　　(3)阻斷劑組:在實驗開始前30分鐘腹腔注射TLR4阻斷劑(TAK242，0.3mg/kg)，然后氣管切開插管后行機械通氣，潮氣量仍為12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45 mmHg，然后建立CO2氣腹(腹腔壓力穩(wěn)定于15mmHg)并持續(xù)整個實驗過程。
　　結(jié)果：氣腹+通氣組和阻斷劑組肺組織MPO和MDA水平與對照組相比分別升高69.6％、51.

13、7％、50.4％、33.9％，有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05);氣腹+通氣組和阻斷劑組SOD活性與對照組相比分別降低51.9％與30.0％，有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。RT-PCR檢測結(jié)果表明，氣腹+通氣組和阻斷劑組肺組織iNOS和TLR4 mRNA的表達量與對照組相比分別升高90.8％、84.3％、90％、82.9％，有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。
　　結(jié)論：氣腹狀態(tài)下傳統(tǒng)機械通氣模式時肺損傷的發(fā)生與氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。
　　

14、四、小潮氣量并允許性高碳酸血癥通氣模式對氣腹狀態(tài)下機械通氣時肺損傷的影響
　　方法：大鼠處理同第一部分，之后分為3組，
　　(1)對照組:注射麻醉藥物后氣管切開進行機械通氣組（潮氣量12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45mmHg）;
　　(2)氣腹+通氣組:注射麻醉藥物氣管切開插管后行機械通氣，潮氣量仍為12mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在35-45mmHg，然后建立CO2氣腹(腹腔壓力穩(wěn)定于15m

15、mHg)并持續(xù)整個實驗過程;
　　(3)小潮氣量組:注射麻醉藥物氣管切開插管后行機械通氣，潮氣量設(shè)為6mL/kg，調(diào)整呼吸頻率使ETCO2在60mmHg。然后建立CO2氣腹（腹腔壓力穩(wěn)定于15mmHg）并持續(xù)整個實驗過程，實驗過程中調(diào)整呼吸頻率使ETCO2維持于60mmHg。
　　結(jié)果：氣腹+通氣組和小潮氣量組TNF-α、IL-6和IL-8含量均顯著高于對照組，小潮氣量組相較于氣腹+通氣組分別降低20.6％、14.9％、17

16、.9％，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。氣腹+通氣組和小潮氣量組TLR4 mRNA表達量與TRIF蛋白的表達量均顯著高于對照組(P＜0.05)，但小潮氣量組相較于氣腹+通氣組卻分別降低30.8％、14.3％，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。氣腹+通氣組和小潮氣量組肺組織MPO和MDA水平均顯著高于對照組(p＜0.05)，但小潮氣量組與氣腹+通氣組相比分別下降35.8％、17.1％，有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。小潮氣量組與氣腹+通氣組SOD

17、活性均顯著低于對照組(p＜0.05)，但小潮氣量組與氣腹+通氣組相比上升33.3％，有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.05)。
　　結(jié)論：氣腹狀態(tài)下低潮氣量并允許性高碳酸血癥的通氣策略會減少肺損傷的發(fā)生，其作用機制與抑制TLR4-TRIF-炎癥因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)。
　　綜上所述，氣腹狀態(tài)下（氣腹壓力15mmHg）采取傳統(tǒng)機械通氣模式(潮氣量12mL/kg，ETCO2維持在35-45mmHg)4小時后會引起大鼠

18、肺損傷，其發(fā)生機制與TLR4-TRIF-炎癥因子通路及氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。氣腹狀態(tài)下采取低潮氣量(6mL/kg)并允許性高碳酸血癥(ETCO2在60mmHg)的肺保護性通氣策略可以減輕這種肺損傷，其作用機制與抑制TLR4-TRIF-炎癥因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)。
　　課題創(chuàng)新性與意義有研究表明機械通氣過程中，即使氣道壓力維持在正常范圍內(nèi)(25-30cmH2O)也會使肺泡壁毛細血管通透性增高及引起肺損傷。腹腔鏡手

19、術(shù)在臨床上已廣泛應(yīng)用，但是CO2氣腹的建立會導(dǎo)致肺容量減少，功能殘氣量下降，肺順應(yīng)性下降，氣道壓力顯著增加，影響通氣功能，導(dǎo)致低氧血癥和高碳酸血癥的發(fā)生。同時有研究表明，氣腹的建立會導(dǎo)致包括肺臟在內(nèi)的多個器官出現(xiàn)缺血再灌注損傷。在腹腔鏡手術(shù)過程中，為維持正常的通氣與氧合，以及維持呼氣末二氧化碳在35-45mmHg，常采用較大的潮氣量進行機械通氣，此時氣道壓會比正常增加一倍達28-40cmH2O，在此種狀態(tài)下的傳統(tǒng)機械通氣模式會否對肺造成

20、損傷，如果造成損傷，損傷的機制是什么，在氣腹狀態(tài)下應(yīng)該采取何種通氣模式，此方面詳細的研究國內(nèi)外報道較少。
　　該研究通過實驗發(fā)現(xiàn)，在較大氣腹壓力下（CO2氣腹壓力15mmHg），給大鼠12ml/kg潮氣量并維持ETCO2在35-45mmHg，進行4小時機械通氣會引起大鼠肺損傷。并通過實驗證明這種肺損傷的發(fā)生機制與TLR4-TRIF-炎癥因子通路以及氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)。在論文的最后一部分闡明了肺保護性通氣策略（小潮氣量:潮氣量6

21、ml/kg，允許性高碳酸血癥: ETCO2維持在60mmHg）能夠減輕氣腹狀態(tài)下肺損傷的發(fā)生，并發(fā)現(xiàn)這種保護性作用與抑制TLR4及TRIF表達以及抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生有關(guān)。這提示我們在做腹腔鏡手術(shù)全身麻醉時，應(yīng)盡可能減小氣腹壓力及時間以減少氣腹對機體造成的不利影響，給予患者小潮氣量，并允許ETCO2適度升高，而不必因刻意追求維持ETCO2在35-45 mmHg，而采用較大潮氣量進行機械通氣，導(dǎo)致氣道壓增高進而使肺損傷的發(fā)生幾率增高。同