甘草噴霧劑防治大鼠全麻氣管插管呼吸道并發癥作用機制研究*

張 杰，張國欣，薛建軍,梁 曦,周 驍,謝衛華,李文娟,王東紅,呂理澆,楊麗霞,張凌云

甘肅省中醫院麻醉科(蘭州 730050)

氣管插管術是麻醉及重癥醫學中應用最廣泛、最有效的氣道管理手段之一,對圍術期及危重患者生命保障起到重要的作用。氣管插管是一種侵入性操作，可引起多種并發癥，可發生于插管時、插管后、拔管時和拔管后，插管與拔管時的應激反應和拔管后咽喉疼痛、聲嘶、咳嗽等是最常見的并發癥[1]。隨著醫療水平的迅速發展，在提倡“舒適化醫療”的今天，尋找用于防治氣管插管相關呼吸道并發癥更為安全、有效、快捷的方法變得更為迫切。甘草主要成分為甘草甜素和甘草次酸，研究表明甘草甜素有助于提高人的免疫力，而甘草次酸及其衍生物又具有抗炎、抗變態反應等糖皮質激素樣作用，及鎮咳祛痰作用[2-3]。本研究旨在通過大鼠實驗觀察甘草噴霧劑能否減輕大鼠氣管插管與拔管時應激反應，在全身麻醉誘導前不同時間點給藥，作用效果有無差異性，探索最佳給藥時間，為該藥后期用于臨床防治氣管插管呼吸道并發癥提供充分的實驗理論依據。

材料和方法

1 藥 品 動物用異氟醚(深圳市瑞沃德生命科技有限公司生產，100 ml/ 瓶，批號：R510-22)；甘草噴霧劑(甘肅省中醫藥研究院提供)。

2 儀器與試劑 采用DH-140 型小動物呼吸機(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；ML795 型多通道生理記錄儀(深圳市瑞沃德生命科技有限公司)；BI-2000 型醫學圖像分析系統(成都泰盟科技有限公司)；Goodlook-1000 型全自動薄層成像系統(大連依利特分析儀器有限公司)；LC-2900 型高效液相色譜儀(上海天普分析儀器有限公司)；Elisa 試劑盒(上海拜力生物有限公司)；三諾血糖儀(三諾生物傳感股份有限公司)。

3 實驗動物 SPF級Wistar大鼠90只，雌雄各半，體重200～300 g(鼠齡7～8周)由甘肅中醫學院SpF實驗中心提供。

4 實驗方法

4.1 甘草噴霧劑的制備：甘肅省中醫藥研究院中藥研究所制備。

4.2 面罩及氣管導管制作：使用20 ml塑料注射器，棄去活塞及針頭，于12 ml刻度處向注射端修剪成45°光滑斜面，頭端部分即為簡易面罩。斜口面罩包容大鼠口鼻腔，與大鼠上頜長、下頜短的特點相適應。自制氣管導管選用16G靜脈套管，內徑1.7 mm[4]。

4.3 動物分組按體質量隨機分為三組。具體方法如下：第一組(n=10) 模型對照組C組；第二組A組誘導前30 min給藥組，分四個亞組，具體如下：A1組(n=10)為甘草噴霧劑低劑量組：自制濃度分別為0.1 g/ml。按體重計，誘導前30 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。A2組(n=10)為甘草噴霧劑中劑量組：自制濃度分別為0.2 g/ml。按體重計，誘導前30 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。A3組(n=10)為甘草噴霧劑高劑量組：自制濃度分別為0.4 g/ml。按體重計，誘導前30 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。A4組(n=10)為利多卡因噴霧劑組：誘導前取1%鹽酸利多卡因注射液，藥物濃度為0.01 g/ml。按體重計，誘導前30 min噴入利多卡因0.01 g/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織;第三組B組誘導前10 min給藥組，分四個亞組，具體如下：B1組(n=10)為甘草噴霧劑低劑量組：自制濃度分別為0.1 g/ml。按體重計，誘導前10 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。B2組(n=10)為甘草噴霧劑中劑量組：自制濃度分別為0.2 g/ml。按體重計，誘導前10 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。B3組(n=10)為甘草噴霧劑高劑量組：自制濃度分別為0.4 g/ml。按體重計，誘導前10 min噴入甘草噴霧劑0.5 ml/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。B4組(n=10)為利多卡因噴霧劑組：誘導前取1%鹽酸利多卡因注射液，藥物濃度為0.01 g/ml。按體重計，誘導前10 min噴入利多卡因0.01 g/100g，浸潤懸雍垂及軟腭周圍組織。

4.4 動物模型制作:①麻醉前處理：實驗前適應飼養1周，術前12 h禁食水；②麻醉誘導：大鼠吸入5%～6%異氟醚維持麻醉，30 s后，可見大鼠意識消失，全身肌肉松弛；③氣管插管：將麻醉后的大鼠仰臥固定于手術板上，把固定的大鼠同手術臺一起傾斜約45°(大鼠頭朝上)，用手術鉗小心將大鼠舌頭拉出口腔，這時用一手電筒或者頭燈緊貼在大鼠下頜部(用力不要過大，以免影響大鼠呼吸)。手電筒或者頭燈的光線可透過大鼠下頜部皮膚和肌肉照亮大鼠喉部，能清楚地看到大鼠的聲門隨著呼吸如魚嘴般開啟與閉合，這時趁聲門打開瞬間迅速將氣管插管插入氣道，然后調節好呼吸機的呼吸頻率和潮氣量，即呼吸機參數：頻率80次/min，潮氣量3～4 ml，吸呼比為1∶1.5，以維持大鼠較好的呼吸狀態；④ 麻醉維持：持續吸入1.3%異氟醚維持麻醉；⑤麻醉蘇醒：60 min后，脫機停止異氟醚的吸入，待大鼠完全清醒后拔除氣管插管,將其放回籠子，觀察至能自主飲食。

4.5 血糖、皮質醇測定:分別于插管前(t0)、插管 后(t1)、插管后30 min(t2)、拔管后(t3)、拔管后30min(t4)尾靜脈采血檢測血糖、放免法測皮質醇水平。

4.6 病理組織學檢查:光鏡下觀察大鼠呼吸道黏膜病理組織形態學變化將大鼠處死后，取咽喉部黏膜及其下組織，立即投入10%福爾馬林液固定。取材后經常規脫水，石蠟包埋、切片、HE 染色后，在光學顯微鏡下作10×10 倍觀察。

4.7 血清TNF-α，IL-1及IL-10含量的測定：切斷實驗大鼠股動脈采血，用干凈試管收集血液，室溫凝固2 h，離心10 min(1500 r/min)，收集血清封裝，-20℃冷凍保存。按試劑盒說明書檢測TNF-α、IL-1 及IL-10 含量。

結 果

1 血糖和皮質醇水平 t0時刻，各組血糖、皮質醇水平差異均無統計學意義(P>0.05)；在 t1～t4時刻，第二組、第三組中甘草噴霧高、中劑量組與生理鹽水組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；在 t1、t2時刻，A2組與B2組、A3組與B3組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；在t3、t4時刻，A2組與B2組、A3組與B3組比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1、2。

2 各組大鼠氣管插管后呼吸道黏膜組織病理學變化 第一組(生理鹽水組)呼吸道黏膜層主要表現為滲出性改變，上皮內可見大量炎細胞浸潤，固有膜內見大量炎細胞浸潤，呼吸道黏膜組織各層結構不清；第二組中利多卡因組黏膜上皮內炎性滲出不明顯，上皮內可見散在炎細胞浸潤；甘草各劑量組黏膜上皮內炎性滲出均較生理鹽水組減輕，固有膜內炎細胞浸潤均較生理鹽水組減輕，呼吸道黏膜組織各層結構清晰，A組與B組甘草各對應劑量組差別不大。

3 各組大鼠血清TNF-α、IL-1及IL-10含量 A、B組中甘草噴霧高、中劑量組與生理鹽水組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；A2組、A3與A1組比較、B2組、B3與B1組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；A2組與B2組、A3組與B3組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；A1組與B1組比較，差異無統計學意義(P>0.05)；A2組、A3組與A4組比較、B2組、B3組與B4組比較，差異均無統計學意義(P>0.05)；A2組與A3組、B2組與B3組比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表1 各組大鼠不同時刻血糖比較

注：第二組：誘導前30min給藥，第三組：誘導前10min給藥；與生理鹽水組比較，△P<0.05;組內與甘草噴霧低劑量組比較，

*P<0.05； 與第三組相應比較，▲P<0.05

表2 各組大鼠不同時刻皮質醇水平比較

注：第二組：誘導前30 min給藥，第三組：誘導前10 min給藥；與生理鹽水組比較，△P<0.05，組內與甘草噴霧低劑量組比較，*P<0.05； 與第三組相應比較，▲P<0.05

表3 各組大鼠血清TNF-α、IL-1及IL-10 含量

注：第二組：誘導前30 min給藥，第三組：誘導前10 min給藥；與生理鹽水組比較，△P<0.05；組內與甘草噴霧低劑量組比較，*P<0.05； 與第三組相應比較，▲P<0.05

討 論

氣管插管與拔管均可引起機體產生劇烈的應激反應，血糖和血漿皮質醇水平是反映機體應激反應較為敏感的指標[5]。在本研究中,C組在氣管插管和拔管時血糖和皮質醇水平顯著升高，中、高劑量的甘草噴霧劑對血糖和皮質醇升高有抑制作用，且A組較B組效果更明顯，即與麻醉誘導前10 min給藥相比，麻醉誘導前30 min給藥效果更加顯著。研究結果提示甘草噴霧劑對血糖和皮質醇水平升高有明顯抑制作用，可以減輕大鼠氣管插管與拔管時應激反應。

在炎癥反應中細胞因子起重要的作用，腫瘤壞死因子-a (TNF-α)參與機體的炎癥反應，是機體重要的炎性介質。白介素-1(IL-1) 介導多種炎癥反應，為體內作用最強的炎癥介質之一。白介素-10(IL-10)是近年來發現的具有抗炎性因子，其生物學功能主要是拮抗炎性介質。故本實驗選用TNF-α、IL-1、IL-10等作為反映炎癥的主要指標。前期研究發現甘草噴霧劑能夠減輕呼吸道黏膜炎性細胞浸潤，減少炎性滲出，減輕炎癥反應。本實驗研究結果發現：甘草噴霧劑對血清TNF-α 及IL-1 表達有明顯降低作用，對血清IL-10 含量有明顯升高作用，通過調控機體中細胞因子含量，調控促炎介質的水平，從而控制致病因素環節，使炎癥得到有效控制，減輕氣管插管時的應激反應。從本實驗結果可以發現：不同劑量的甘草噴霧劑，實驗結果有一定差異性，麻醉誘導前不同時間點給藥，實驗結果具有顯著差異性。麻醉誘導前30 min給藥效果優于誘導前10 min給藥。

目前用于防治氣管插管應激反應的方法主要有應用麻醉性鎮痛藥，神經安定鎮痛合劑，咽喉及氣管內黏膜表面麻醉，插管器材的改進以及根據電刺激-末梢灌注指數的變化情況來調整誘導用藥和針刺的應用等。通過氣管導管上涂抹利多卡因或丁卡因、倍他米松或氫化可的松[6-7]、全身應用類固醇激素[8-10]等方法減輕全麻呼吸道并發癥；中醫中藥制劑的輔助作用也得到認可[11-13]，但其根本問題仍未解決。本實驗是從一個臨床實際問題出發，首次將中藥甘草經提取制備成噴霧新劑型，用于氣管插管呼吸道并發癥的防治，目前研究處于動物試驗階段，應用于臨床防治氣管插管呼吸道并發癥還需進一步研究。