右美托咪定對單肺通氣患者血漿IL—1β及肺組織AQP4、AQP5表達水平的影響

郭瓊梅++張莉+魏硯硯++周長浩

[摘要] 目的 探討右美托咪定對單肺通氣患者血漿IL-1β和肺組織水通道蛋白（AQP）4、5表達的影響。 方法 選擇2013年10月～2015年1月在河北醫科大學第一醫院擇期行肺癌根治術患者40例，且單肺通氣（OLV）時間>2 h，采用隨機數字表法，隨機分為兩組（n=20）：對照組（C組）和右美托咪定組（D組）。麻醉誘導前10 min，D組經靜脈輸注右美托咪定1μg/kg，隨后以0.5 μg/（kg·h）的速率輸注至手術結束前30 min，C組采用同樣的方法靜脈輸注等容量的生理鹽水。于單肺通氣前即刻（T1）、單肺通氣30 min（T2）、60 min（T3）、恢復雙肺通氣后30 min（T4）、術后2 h（T5）和術后24 h（T6）取橈動脈血，測定血漿IL-1β濃度，于開胸OLV時、肺葉離體時取肺組織，測定AQP4、5的表達。 結果 兩組血漿IL-1β濃度T2～T6時較T1時均升高，D組在T2～T6時均低于C組（P < 0.05）。與開胸OLV時比較，C組肺葉離體時AQP4、5表達降低（P < 0.05），與C組比較，D組肺葉離體時AQP4、5表達升高（P < 0.05）。 結論 給予1μg/kg的右美托咪定負荷量，隨后以0.5 μg/（kg·h）的速率持續輸注，可以抑制肺組織IL-1β的激活，上調AQP4、AQP5的表達，減輕單肺通氣導致的炎癥反應，發揮肺保護作用。

[關鍵詞] 右美托咪定；單肺通氣；炎癥反應；水通道蛋白

[中圖分類號] R614 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）02（a）-0058-04

Effects of dexmedetomidine on plasma IL-1β and lung AQP4，5 expression levels in patients undergoing one-lung ventilation

GUO Qiongmei ZHANG Li WEI Yanyan ZHOU Changhao▲

Department of Anesthesiology，the Fist Hospital of Hebei Medical University，Shijiazhuang 050031，China

[Abstract] Objective To observe the effects of dexmedetomidine on serum IL-1βand lung AQP4，AQP5 expression in patients undergoing one-lung ventilation （OLV）. Methods Forty lung cancer patients scheduled for radical resection of lung carcinoma from October 2013 to January 2015 were randomly divided into 2 groups （n=20 each） using a random number table：control group （group C） and dexmedetomidine groups（group D）.In group D，dexmedetomidine 1μg/kg was infused iv in over 10 min before anaesthesia induction，and then was infused at a rate of 0.5 μg/（kg·h） until 30 min before the end of operation；In group C，the equal volume of normal saline was infused.Arterial blood samples were collected at immediately before OLV （T1），30min of OLV （T2），60min of OLV （T3），30 min after lung inflate （T4），2 h after operation （T5） and 24 h after operation （T6） for determination of plasma concentrations of IL-1β.Lung tissues were obtained at the time of starting of OLV and lobectomy of lungs to determination of the expression of AQP4，AQP5. Results The value plasma IL-1β were increased at T2-T6 than that of at T1 in two groups，and decreased in group D than that of group C at T2-T6 （P < 0.05）.Compared with the time of starting of OLV，the expression of AQP4，APQ5 was decreased at the time of lobectomy of lungs in group C.Compared with group C，the expression of AQP4，APQ5 at the time of lobectomy of lungs in group D was increased（P < 0.05）. Conclusion Dexmedetomidine 1 μg/kg infused iv in over 10 min before anaesthesia induction，and then infused at a rate of 0.5 μg/（kg·h） during operation can reduce plasma IL-1β level，up-regulate the expression of AQP4、AQP5，reduce the injury of OLV.

[Key words] Dexmedetomidine；One lung ventilation；Inflammatory response；Aquaporin

單肺通氣技術（one-lung ventilation，OLV）目前廣泛應用于胸科手術，通過實現患側肺與健側肺的分離，為術者手術操作提供更多的空間，有利于胸外科手術的開展。OLV過程中，肺泡萎陷后的復張產生牽張性肺損傷，通氣/血流比例失調和肺內分流等誘發炎性介質的產生和釋放增多，使毛細血管壁受損導致通透性增加，引起肺水腫和急性肺損傷（acute lung injury，ALI），ALI其病死率仍然穩定在2%～5%[1]，已成為胸外科術后死亡的主要原因。水通道蛋白（aquaporins，AQPs）是一種細胞膜轉運蛋白，與水的通透性相關[2-3]。AQPs分布在肺組織的不同細胞，其表達的變化與肺水腫形成相關[4]。右美托咪定是一種高選擇性α2受體激動劑，通過抑制交感神經張力間接提高副交感神經張力，激活膽堿能抗炎通路發揮抗炎作用，研究證實，右美托咪定可以通過減輕炎癥和氧化應激反應[5]，減輕器官缺血再灌注損傷。本研究擬觀察右美托咪定對單肺通氣患者血漿IL-1β和肺組織AQP4、5的表達的影響，探討右美托咪定對單肺通氣患者肺保護作用的機制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究已獲河北醫科大學第一醫院醫學倫理委員會批準，并與患者及其家屬簽署知情同意書。選擇2013年10月～2015年1月在河北醫科大學第一醫院擇期行肺癌根治術且術中OLV超過2 h的患者40例，ASA分級Ⅰ或Ⅱ級，男23例，女17例，排除術前使用糖皮質激素、免疫抑制劑治療、近期有呼吸道感染、慢性肺疾病史、免疫系統疾病史、內分泌疾病史、竇性心動過緩、房室傳導阻滯和嚴重的肝腎功能異常者。采用隨機數字表法，將受試患者分為兩組（n=20）：對照組（C組）和右美托咪定組（D組）。

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法 術前常規禁食8h，禁飲4h，入室監測無創血壓（NIBP）、心電圖（ECG）、脈搏氧飽和度（SPO2）、呼氣末二氧化碳分壓（PET-CO2）及腦電雙頻指數（BIS），建立外周靜脈通路。所有患者均不使用術前藥。麻醉誘導前，D組給予鹽酸右美托咪定（江蘇恩華股份有限公司，13040236）1 μg/kg，隨后以0.5 μg/（kg·h）的速率輸注至手術結束前30 min，C組以同樣的方法輸注等容量的生理鹽水。麻醉誘導：靜脈注射咪達唑侖0.05～0.1 mg/kg、舒芬太尼0.5～1 μg/kg、丙泊酚1～2 mg/kg和羅庫溴銨0.9 mg/kg，2 min后經口置入雙腔支氣管導管（35～39F），仰臥位和側臥位后分別用聽診法和纖維支氣管鏡檢查來確定支氣管導管位置正確后，連接麻醉機行機械通氣，雙肺通氣時潮氣量8～10 mL/kg，呼吸頻率12～16次/min，吸：呼比1：2，OLV時潮氣量6～8 mL/kg，呼吸頻率15～18次/min，FiO2 100%，維持PETCO2在35～45mmHg。固定雙腔支氣管導管后行橈動脈穿刺、頸內靜脈穿刺并置管，監測動脈壓及中心靜脈壓。麻醉維持：微量泵靜脈輸注瑞芬太尼0.1～0.5 μg/（kg·min），丙泊酚6～8 mg/（kg·min），術中根據手術刺激強弱調整劑量，間斷靜脈注射順阿曲庫銨0.03 mg/kg。術中維持平均動脈壓波動幅度不超過基礎值的20%，BIS值在40～60之間，SPO2>90%，氣道壓<40 mmHg。術中平均動脈壓低于基礎值的20%時，給予去氧腎上腺素0.05～0.1 mg間斷靜脈注射，心率低于50次/分時，給予阿托品0.5 mg靜脈注射。若術中SPO2持續低于90%時間超過1 min，則該患者退出本研究。術中輸液5 mL/（kg·min），采用乳酸鈉林格和聚明膠肽按2∶1進行補充，術畢送患者入麻醉復蘇室，待患者清醒后拔除氣管導管送返病房。

1.2.2 標本采集 于單肺通氣前即刻（T1）、單肺通氣30 min（T2）、60 min（T3）、恢復雙肺通氣后30 min（T4）、術后2 h（T5）和術后24 h（T6）取橈動脈血，靜置30min，以3000 r/min離心10 min，取上清液，-80oC保存待測。采用酶聯免疫吸附（ELISA）法測定血漿IL-1β濃度，試劑盒購自南京建成生物工程研究所，檢測方法按說明書操作。取石蠟包埋的肺組織，常規切片脫蠟，免疫組化染色測定的AQP4及AQP5的表達，胞漿和胞核內出現棕黃色顆粒為AQP4及AQP5表達陽性。400倍光鏡下，每張切片隨機選擇5個視野，每個視野隨機選擇100個細胞，共500個細胞，計數陽性細胞，計算陽性細胞百分率（R）：R<1%為0分，1%≤R≤10%為1分，10%

1.3 統計學方法

應用SPSS13.0統計學軟件進行分析，計量資料以（x±s）表示，采用t檢驗，組內比較采用重復測量設計資料的方差分析，計數資料比較采用χ2檢驗，P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般情況比較

兩組患者年齡、性別構成比、體重、手術時間、OLV時間術中總輸液量的比較差異無統計學意義（P > 0.05），兩組患者丙泊酚用量D組低于C組（P < 0.05）。見表1。

2.2 兩組患者血漿IL-1β濃度的變化比較

兩組血漿IL-1β濃度T2～T6時較T1時均升高，D組在T2～T6時均低于C組（P < 0.05）。見表2。

2.3 兩組患者AQP4、5的蛋白表達及其變化比較

與OLV時比較，C組肺葉離體時AQP4、5表達降低（P < 0.05），與C組比較，D組肺葉離體時AQP4、5表達升高（P < 0.05）。見表3。

3 討論

OLV是非生理的通氣方式，易誘發術后ALI，甚至ARDS，一項調查顯示，全肺切除術后ALI/ARDS的發生率高達12%，其原因與OLV過程中潮氣量較大和氣道壓偏高有關[6]，因此OLV更容易導致急性肺損傷，其機制比較復雜，尚未完全明確，主要與機械牽張反應和缺氧性有關[7]。缺氧可直接導致氧自由基的產生及破壞血管壁的結構；間接導致TNF-α、IL-1β等炎性介質的大量產生和釋放。此外，氧自由基還可以通過抑制蛋白質功能等引起肺損傷[8]。

IL-1β誘導內皮細胞表達細胞間黏附因子（ICAM-1），這是中性粒細胞的強趨化劑，在白細胞的黏附和活化中發揮重要作用[9]。IL-1β還可以促進炎癥局部的單核細胞和多核白細胞（PMN）趨化浸潤，導致PMN脫顆粒作用釋放炎癥介質和溶酶體酶造成細胞的壞死水腫等損害[10-11]。研究證實，通過抑制NF-κB活化，IL-lβmRNA的表達降低后，小鼠肺組織的損傷明顯減輕[12]。

AQPs是一組與水通透性有關的細胞膜轉運蛋白。在肺部已證實有AQP1、3、4、5、8、9六種AQP的分布。Ⅰ型肺泡上皮細胞是氣體交換的部位，對水的通透能力也起主要作用，AQP5存在于Ⅰ型肺泡上皮細胞頂質膜，主要功能為清除肺泡腔內的水分[13]，還可以對肺泡上皮起屏障作用[14]，也是反映肺水腫肺內微環境異常的重要指標[15]。在肺組織中，黏液下腺 AQP5 的減少導致氣道液體水分含量的減少和黏蛋白濃度的增加[16]，所以氣道黏液粘稠不易咳出，利于氣道病原體的繁殖，炎癥加重，使患者的肺功能進一步惡化[17-19]。Verkman等發現小鼠的肺毛細血管內皮AQP1或AQP5缺乏時，水的通透性會降低10倍。AQP1、AQP4均缺失的小鼠，水通透性下降14～16倍[20]。以上均說明AQP4、AQP5介導水分子跨膜轉運，其表達下降會降低肺清除水的能力，從而加重肺泡和間質水腫。本研究的結果顯示，肺葉離體時C組患者肺組織AQP4、AQP5的表達較開胸OLV時明顯降低，表明AQP4、AQP5表達的降低可能參與了OLV所致的肺損傷。

右美托咪定是一種高選擇性α2受體激動劑，通過抑制交感神經張力間接提高副交感神經張力，激活膽堿能抗炎通路發揮抗炎作用。有研究[21]發現，右美托咪定可以抑制中性粒細胞的浸潤，降低炎性細胞因子IL-6、TNF-α的表達和增加抗炎細胞因子的表達，實現對腦、心、肺、腎等器官的保護作用，還可以減輕單肺通氣患者的圍術期炎癥反應，保護肺功能[22]。本研究結果顯示，與C組比較，D組患者OLV后各時間點IL-lβ含量明顯低于對照組，提示右美托咪定通過減輕中性粒細胞浸潤和抑制炎性細胞因子表達的作用減輕了OLV導致的圍術期炎癥反應。肺葉離體時肺組織AQP4、AQP5的表達在右美托咪定組較對照組明顯升高，表明右美托咪定抑制AQP4、AQP5表達的下降，有利于保護肺功能。陳龍等研究發現，丙泊酚可以降低血清中TNF-α、IL-1β及IL-10的濃度，減輕大鼠內毒素造成的肺組織損傷[23]。本研究結果顯示，OLV后，兩組患者血漿IL-lβ的表達均明顯增加，提示OVL激發了機體的炎癥反應。本研究中，D組丙泊酚用量低于C組，而D組患者各時間點IL-lβ含量低于對照組，因此丙泊酚是否在此過程中發揮保護作用及與右美托咪定保護作用之間的關系尚需進一步研究。

綜上所述，給予1 μg/kg的右美托咪定負荷量，隨后以0.5 μg/（kg·h）的速率持續輸注，可以抑制肺組織IL-1β的激活，上調AQP4、AQP5的表達，減輕單肺通氣導致的炎癥反應，發揮肺保護作用。

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（收稿日期：2016-10-27 本文編輯：杜雪）

（本欄目主編：王庚）