小兒麻醉中不同氧濃度對肺交換功能的影響研究

丁學海

【摘要】在許多疾病的救治過程中，為了滿足組織中氧的需求，通常采用的方法就是吸入高濃度的氧，但是長時間的吸入高濃度的氧會引起急慢性肺損傷[1]。高濃度肺損傷目前在臨床上和實驗室己經(jīng)得到了證實。就目前的研究現(xiàn)狀來看，高濃度氧可能是與壓迫、過量的氧自由基、炎性細胞的激活、組織異常修復等有密切的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】小兒麻醉;不同氧濃度;肺交換功能

【中圖分類號】R365【文獻標志碼】A【文章編號】1005-0019（2019）04-252-01

1文獻綜述

高濃度氧肺損傷的臨床表現(xiàn)對于有嚴重肺部疾病的患者的治療常常采用的就是吸入高濃度的氧，也稱作是氧療。長時間吸入高濃度氧，患者會出現(xiàn)胸痛及規(guī)律性的咳嗽。在麻醉過程中對于肺部沒有疾患的病人來說，高濃度氧的吸入可出現(xiàn)肺順應性降低，嚴重的可出現(xiàn)肺不張。吸入高濃度氧4-12小時就可能出現(xiàn)癥狀，主要表現(xiàn)就是偶發(fā)性咳嗽，隨著吸入時間的延長，會出現(xiàn)胸痛，當咳嗽或者深呼吸的時候加劇，最終可出現(xiàn)呼吸困難。1967年氧rthworry首次報道支氣管肺發(fā)育不良，研究證實，新生兒尤其是早產(chǎn)兒長期吸入高濃度氧可以誘導出現(xiàn)支氣管肺發(fā)育不良。

病理變化高濃度氧肺損傷的病理變化主要是肺毛細血管充血、肺泡壁增厚、間質(zhì)及肺泡內(nèi)水腫，可見大量的中性粒細胞的浸潤、肺泡結(jié)構(gòu)改變。有相關(guān)研究表明新生鼠在吸入高濃度氧第3天，肺泡且型上皮細胞數(shù)量增多，板層小體結(jié)構(gòu)松散，部分內(nèi)皮細胞腫脹，基底膜結(jié)構(gòu)不清晰;第7天，肺泡且型上皮細胞腫脹，線粒體中度腫脹，胞質(zhì)內(nèi)的板層小體數(shù)量減少，毛細血管內(nèi)皮細胞腫脹明顯，偶可見內(nèi)皮細胞的凋亡;第14天，肺泡且型上皮細胞數(shù)量減少，胞質(zhì)內(nèi)的線粒體腫脹，板層小體較少，肺泡毛細血管內(nèi)皮細胞腫脹，線粒體峭減少，有細胞器崩解的跡象。

肺損傷機制及相關(guān)因素壓迫在全麻過程中，高濃度氧的吸入會使得所有病人的出現(xiàn)肺不張及肺分流增加。其原因就是全麻過程中，呼吸肌張力的消失引起功能余氣量（FRC）的減少和對肺基底部的壓迫。早在1995年就有研究者觀察到仰臥位病人全麻后肺不張絕大多數(shù)局限在肺的后背部，該面積與體重指數(shù)相關(guān)，同時注意到隔肌向頭側(cè)移動，在腹內(nèi)壓增高和腹內(nèi)容物增大時更加明顯。

氧自由基高濃度氧吸入使得體內(nèi)的氧自由基產(chǎn)生過多，超出了機體的抗氧化清除能力，從而導致肺損傷。氧自由基是游離存在的含有不配對電子的原子、離子、分子和原子集團，主要是攻擊生物膜中的不飽和脂肪酸，形成脂質(zhì)過氧化物，例如丙二醛CMDA），檢測血清中的MDA是脂質(zhì)過氧化物的速度和強度的測定依據(jù)。

國內(nèi)研究表明，高濃度氧持續(xù)吸入可以使的新生大鼠發(fā)生與人類支氣管肺發(fā)育不良類似的病理表現(xiàn)，肺組織的氧自由基的損傷，可能在疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要的作用。同時又相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在以后發(fā)展稱為CLD的早產(chǎn)兒中，生后幾天支氣管提取液中MDAs的水平明顯增高。

很容易和氧自由基反應生成毒性更強一來介導細胞的毒性反應，對氧自由基的損傷起著放大的作用。有實驗研究表明，新生大鼠在高氧暴露8d，在肺損傷嚴重的同時，內(nèi)源性的氧含量也是明顯的增加的，同時肺血管阻力降低，肺血流量增加，據(jù)此可以推測肺血管阻力降低可能是氧刺激血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生內(nèi)源性氧增多所致。國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果提示，高濃度氧吸入后可引起新生大鼠肺組織氧含量的增加，并且持久，結(jié)合氧自由基的損傷特點，這一結(jié)果提示高濃度氧吸入后新生鼠肺組織氧的增加可能介導了高濃度氧對尚未成熟的肺造成進一步損傷。高濃度氧吸入后新生鼠肺組織氧的增加可能介導了高濃度氧對尚未成熟的肺造成進一步的損傷。但是另外一方面，氧這個新型的細胞信使分子具有清除氧自由基和調(diào)節(jié)血管張力等的保護作用。所以吸入高濃度氧后肺組織增加的氧起損傷作用還是保護作用尚不能下結(jié)論。在BPD這種早產(chǎn)兒慢性肺疾病中氧的作用的詳盡機制仍然不祥。

表面活性物質(zhì)主要由脂質(zhì)和肺表面活性物質(zhì)蛋白（SP）組成。肺泡表面活性物質(zhì)中的磷酷并不能明顯降低表面張力，只有在SP同時存在的時候，肺表面活性物質(zhì)才能有效降低表面張力，所以高濃度氧對肺表面活性物質(zhì)的影響，特別是對SP影響成為研究的熱點。國內(nèi)有相關(guān)的研究表明，，經(jīng)過7d的高濃度氧暴露未成熟鼠肺組織SP-A mRNA和SP-B mRNA增加。目前推測導致SP向上調(diào)的機制，一是高濃度氧損傷了肺泡毛細血管導致血漿蛋白漏出而滅活肺表面活性物質(zhì)，為了維持正常的肺表面活性物質(zhì)功能，而反饋性刺激肺泡且型細胞導致水平增加;另一種原因可能是SP對肺損傷和炎癥反應的保護性反應，如SP-A具有免疫調(diào)節(jié)功能，它可以調(diào)節(jié)炎癥細胞和細胞因子。因而高濃度氧暴露下，動物SP表達的增加可能是機體一種應激性保護反應，有利于機體的防御功能「ion。臨床研究發(fā)現(xiàn)，RDS新生）時口SP水平增加，常預示康復并較少發(fā)展為慢性肺疾患，SP水平較低，患兒常易患BPD。目前高濃度氧機械通氣和外源性肺表面活性物質(zhì)替代治療是搶救新生兒RDS最有效的方法，高濃度氧雖可誘導SP增加，但長時間使用可引起肺損傷，由于SP具有增強肺防御功能和調(diào)節(jié)磷酷代謝的作用，采用基因重組SP和磷酷組成的肺表面活性物質(zhì)制劑是今后臨床治療RDS的有效途徑。

細胞因子與炎癥介質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，吸入高濃度氧后，肺組織表達多種炎癥介質(zhì)，這些炎癥介質(zhì)能介導肺部炎癥反應，引起肺組織的急慢性損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，BPD患兒氣道分泌物中可以檢測到TNF-a，IL-6等炎癥因子增加。動物實驗也表明，高濃度氧可促進肺中多種炎癥細胞因子表達，目前認為TNF-a， IL-6和IL-10等細胞因子參與此過程，但是其確切機制目前不清楚，可能是高濃度氧條件下生成增多，激活了核轉(zhuǎn)錄因子一，活化的NF-f}B與某些細胞因子基因的啟動子或增強子結(jié)合，從而促進相應細胞因子的轉(zhuǎn)錄和翻譯，進一步促進肺損傷的發(fā)生白介素一有動物實驗表明，IL-6能明顯提高濃度氧環(huán)境中小鼠的生存率，具有減輕肺損傷的作用，這個保護作用主要表現(xiàn)為減少肺泡一毛細血管蛋白的滲出，減少內(nèi)皮和上皮細胞基底膜的損傷，以及減輕肺脂質(zhì)過氧化反應。如新生大鼠高氧暴露48 h時肺組織IL-6mRNA表達增加，這個表明急性的細胞反應可能是調(diào)節(jié)高濃度氧肺損傷的重要的環(huán)節(jié)。

腫瘤壞死因子一通過將新生小鼠置于高濃度氧氣中，發(fā)現(xiàn)第3天產(chǎn)生a腫瘤壞死因子，并認為TNF-a與損傷的嚴重程度相關(guān)。目前一致認為，高濃度氧可以誘發(fā)的生成，但它與高濃度氧肺損傷的關(guān)系并不明確。實驗還發(fā)現(xiàn)使用或使用抗TNF抗體阻斷其作用，都能增加生活于高濃度氧環(huán)境中的小鼠的存活率。Pryhuber等為闡明高濃度氧肺損傷是否與TNF受體，TNFR-I或相關(guān)，使用TNFR-I或TNFR- II轉(zhuǎn)基因小鼠建立高濃度氧肺損傷模型，觀察到氧的肺毒性部分上是通過TNFR-I調(diào)節(jié)的，但是細胞因子和化學因子mRNA的誘導以及高氧損傷的嚴重度與TNFR-I的表達沒有關(guān)系。研究認為試圖阻斷TNF -a受體的功能的治療措施并不能保護肺臟免受高濃度氧損傷。

白三烯是由_5一脂氧酶催化花生四烯酸產(chǎn)生。白三烯B4具有趨化活性，能誘導炎癥細胞聚集，并釋放細胞因子;白三烯C4和白三烯D4，具有增強支氣管收縮和增加血管通透性的功能。在高濃度氧肺損傷時，白三烯主要由炎癥細胞產(chǎn)生。

研究發(fā)現(xiàn)，將大鼠分別于出生后1天一4天、9天、14天置于以上氧氣中，肺組織中白三烯含量明顯高于正常空氣對照組，再將大鼠置于正常空氣中，其白三烯含量逐漸恢復正常;同時單位體積肺組織中肺泡數(shù)量減少，而白三烯拮抗劑能明顯減輕高濃度氧引起的肺泡數(shù)量減少的程度，這些都表明白三烯可作為一種炎癥介質(zhì)，介導肺部炎癥反應，減少未成熟肺組織中肺泡的形成，阻礙肺正常發(fā)育。其他的細胞因子研究表明，動物吸入高氧后，其肺部IL-1p、IL，-3、血小板一內(nèi)皮細胞茹附因子一1 C PECAM-1）等增多，這些細胞因子的過度的表達伴隨肺部炎癥細胞的浸潤，肺組織充血、水腫，肺泡內(nèi)出血等，提示這些細胞因子可能也參與肺部炎癥反應，但尚需進一步的研究來證實。

組織的異常的修復長時間的高濃度的氧的吸入會引起哺乳動物肺部的發(fā)育的停滯，并且早期會出現(xiàn)出血、水腫、炎性細胞滲出等炎性變化，后期肺間隔增寬、間質(zhì)增生。肺組織的有效修復包括細胞的分裂增殖、分化和細胞外基質(zhì)（ECM）的重構(gòu)，微循環(huán)的同步形成。而高濃度氧能破壞肺組織修復所需要的環(huán)境，引起肺組織異常修復。隨著高濃度氧吸入時間的延長，這種增生性的改變逐漸嚴重。最終的結(jié)果就是成纖維細胞增生、細胞外基質(zhì)（ECM）沉積、肺組織纖維化。有研究顯示，在正常狀況下，小鼠肺部不能見到生長停滯和DNA損傷基因GADD4_5和的表達;吸入高濃度氧后，肺部細支氣管上皮細胞卻可以見到和GADD153的基因表達和相應蛋白的生成，其中主要在肺泡上皮細胞內(nèi)表達，而這些細胞均是且型肺泡上皮細胞。所以可以推斷，高濃度氧是通過誘導GADD4_5和GADD153的生成，來抑制肺泡上皮細胞的增殖。

2結(jié)語

總之，高濃度氧可以通過多種途徑引起肺組織的急慢性損傷，參與損傷的因素之間互相影響，互相促進，共同介導肺損傷的發(fā)生和發(fā)展。對于肺損傷的研究除從某些因素著手外，還應該綜合考慮。進一步研究高氧肺損傷的機制，對尋求有效的防護措施和治療手段，提高病人的存活率和生存質(zhì)量是很有幫助和指導意義的。

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