甘露醇對心臟驟停模型大鼠心肺復蘇后腦水腫及大腦中動脈血流的影響*

羅志中，王 鑫，馮 凱

（1.河北省唐山市人民醫院，河北 唐山 063000； 2.華北理工大學附屬醫院，河北 唐山 063000）

心臟驟停嚴重威脅人類生命健康［1］。美國和加拿大一項多中心前瞻性研究顯示，院內心臟驟停患者即使在自主循環恢復后，死亡率仍高達55%～71%［2］。心臟驟停自主循環恢復后的臨床表現、病理生理統稱為心臟驟停后綜合征［3］，包括腦損傷、心肌功能障礙、全身性缺血再灌注損傷和持續誘因性病變［4］，是造成患者死亡的主要原因。心臟驟停后，可導致神經功能障礙、昏迷甚至死亡，其原因為缺血引起的大量神經細胞受損［5］。院外患者發生心臟驟停后，即使被活著送至重癥監護病房（ICU），但患者隨后死于腦損傷的概率也高達68%。院內患者發生心臟驟停的死亡率也有23%［6］。滲透性脫水藥物甘露醇具有預防腦疝形成、減輕腦水腫、降低顱內壓等作用，廣泛用于治療急性期腦水腫［7］。有研究報道，甘露醇治療腦出血療效較好，可有效降低腦水腫風險，改善患者的神經功能［8］。因此，本研究中構建了大鼠心臟驟停模型，觀察24 h內分次給予甘露醇對大鼠復蘇后腦水腫及大腦中動脈血流的影響。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器、試藥與動物

儀器：SAR－830AP型小動物呼吸機（美國CWE有限公司）；DMT620M型有創動脈監測儀（美國Thermo Fisher公司）；BX53型顯微鏡（日本奧林巴斯公司）。

試藥：腎上腺素（美國Sigma公司，純度為99.99%，批號為20165487）；甘露醇（批號為30215497），維庫溴銨（批號為11024587），純度均為99.99%，均購自南京建成生物工程研究所。

動物：成年清潔級雄性Wistar大鼠60只，體質量為250～300 g，購自重慶醫科大學實驗動物中心，動物生產許可證號為SCXK（渝）2018－0003，動物使用許可證號為SYXK（渝）2018－0027，動物質量合格證號為10425712。試驗期間所有大鼠均飼養于清潔級動物房內（溫度為18～25℃，相對濕度為60%～70%），動物自由取食、飲水，光照／黑暗交替（12 h／12 h）。本研究符合動物倫理學要求。

1.2 動物建模、分組及給藥

采用隨機數字表法將60只Wistar大鼠分為假手術組（A組），模型組（B組），甘露醇（0.5 g／kg）6 h組（C1組）、12 h組（C2組）、18 h組（C3組）、24 h組（C4組），每組10只［9］。試驗前至少禁食不禁飲12 h，參考文獻［10］的方法制作改良后的窒息性心臟驟停模型。將大鼠固定于手術板上，監測平均動脈壓（MAP）及心率（HR），行氣管插管，連接SAR－830AP型小動物呼吸機，根據大鼠胸廓起伏及呼吸是否抵抗調節通氣頻率，經右股靜脈輸注乳酸鈉林格液0.01 mL／（g·h），股動脈接換能器監測動脈壓及HR穩定10 min，于窒息前5 min靜脈注射維庫溴銨0.1 mg／kg，使大鼠呼吸肌處于無力狀態，同時給予肝素500 U／kg抗凝，待大鼠無自主呼吸后夾閉氣管導管，直至心電圖和有創動脈監測儀示心電機械分離或心電活動消失，且MAP＜20mmHg（1 mmHg＝0.133kPa），8 min后行心肺復蘇，首先經右股靜脈插管注入與大鼠體質量相關量的復蘇液（腎上腺素40μg／kg），同時松開夾閉的氣道，行機械輔助通氣，并行胸外按壓（按壓頻率200次／分，按壓深度為胸廓前后徑的1／3），動脈波形恢復、且MAP＞40 mmHg為按壓有效，自主循環恢復（MAP＞60 mmHg，HR＞250次／分）為復蘇成功，1 h后結扎動靜脈，縫合皮膚，拔出氣管插管，完成建模。C1組、C2組、C3組、C4組大鼠建模成功后即緩慢靜脈注射0.5 g／kg甘露醇5～10 min，且每隔6 h給藥1次，即C1組給藥2次，C2組給藥3次，C3組給藥4次，C4組給藥5次；A組大鼠只進行麻醉和氣管插管、股動靜脈置管，不予夾閉氣管及心肺復蘇；B組大鼠不予任何藥物。

1.3 觀察指標檢測

大腦含水量：各組大鼠在末次給藥后45 min，分別以稱重法測定左側及右側大腦半球前1／2部（視交叉前）的腦含水量。腦含水量（%）＝（濕重－干重）／濕重×100%。

大腦中動脈血流速率（VMCA）：試驗末期，采用皮氧分壓檢測儀檢測大鼠VMCA，連續檢測1 h，并做好記錄。

神經功能評分：建模24 h后，對大鼠進行神經功能評分［11］，根據分值判斷其神經功能受損情況。分值越高表明受損越嚴重。

腦組織病理結構：試驗末期，處死大鼠，取大鼠腦組織，生理鹽水漂洗后置甲醛水溶液中固定，48 h后取部分腦組織制作蘇木精－伊紅（HE）染色切片，顯微鏡下觀察大鼠大腦結構病理變化情況。

1.4 統計學處理

采用SPSS 23.0統計學軟件分析。計量資料采用描述，采用單因素方差分析，多重比較采用SNK－q檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

與A組比較，B組大鼠大腦含水量和神經功能評分均顯著升高，VMCA顯著減慢（P＜0.05）；與B組比較，C1組、C2組、C3組、C4組大鼠大腦含水量和神經功能評分均顯著降低，VMCA均顯著加快（P＜0.05）。詳見表1。

表1 各組大鼠大腦含水量、動脈血流、神經功能評分比較（±s，n＝10）Tab.1 Comparison of brain water content，VMCA and nerve function scores of rats in each group（±s，n＝10）

表1 各組大鼠大腦含水量、動脈血流、神經功能評分比較（±s，n＝10）Tab.1 Comparison of brain water content，VMCA and nerve function scores of rats in each group（±s，n＝10）

注：與A組比較，a P＜0.05；與B組比較，b P＜0.05；與C1組比較，c P＜0.05；與C2組比較，d P＜0.05；與C3組比較，e P＜0.05。Note：Compared with those in group A，a P＜0.05；compared with those in group B，b P＜0.05；compared with those in group C1，c P＜0.05；compared with those in group C 2，d P＜0.05；compared with those in group C 3，e P＜0.05.

組別A組B組C1組C2組C3組C4組劑量（g／kg）1.0 1.5 2.0 2.5大腦含水量（%）67.92±0.23 72.43±0.29a 71.79±0.24b 71.26±0.24bc 71.04±0.21bcd 69.38±0.23bcde大腦中動脈血流速率（cm／s）257.92±11.23 172.03±10.29a 187.99±11.14b 204.56±12.74bc 221.07±12.55bcd 239.77±11.93bcde神經功能評分（分）5.12±0.73 15.83±0.89a 13.19±0.94b 11.56±0.79bc 9.22±0.95bcd 7.87±0.93bcde

A組大鼠腦組織細胞結構完整、排列整齊，未見出血及炎性細胞浸潤；B組大鼠腦組織細胞排列松散，且部分細胞呈點狀壞死，細胞邊界不清，大量炎性細胞浸潤，出血和水腫明顯，C1組、C2組、C3組、C4組大鼠腦組織出血、水腫面積和點狀壞死數量隨給藥次數的增加而逐漸減少。詳見圖1。

圖1 各組大鼠腦組織病理結果（HE染色，×200）Fig.1 Pathological changes of brain tissue in rats in each group（HE staining，×200）

3 討論

心臟驟停后引起腦損傷的機制非常復雜［12］，可能是心臟驟停后，導致大腦缺血、缺氧，引起神經功能受損，其損傷機制包括興奮性氨基酸積累、氧自由基損傷、細胞內酸中毒等一系列反應［13］。通常在心臟驟停后4～6 min內發生，且其對中樞神經系統的損傷可持續數小時甚至數日［14］。腦水腫是心臟驟停后的常見癥狀，當患者發生腦水腫后，顱內壓升高，導致進入大腦的血流量降低，腦細胞供血不足，從而引起部分腦死亡發生缺血性壞死［15］。本研究中構建大鼠心臟驟停模型后，大鼠VMCA顯著降低，且病理結果顯示，腦組織水腫和壞死明顯，表明心臟驟停后大鼠腦組織供血不足，引起細胞缺氧壞死，從而出現水腫和壞死等癥狀。顱內水腫發生后，顱內壓增高，血液流入顱內，導致損傷加重。因此，發生心臟驟停后，及時降低顱內壓，恢復大腦供血，對于降低大腦損傷具有重要意義。

腦水腫發生早期，水腫擴大發生率較高，過早使用甘露醇可能會導致組織間液向血漿轉移，導致水腫加重，因此多在心臟驟停6 h后使用甘露醇治療［16－17］。本研究中，每6 h對大鼠尾部進行1次甘露醇靜脈注射，發現各劑量大鼠腦損傷均得到緩解，壞死細胞和水腫區域均顯著減少，大鼠腦組織含水量和神經功能評分均顯著降低，表明大鼠水腫減輕，其神經功能趨向于正常。本研究結果顯示，給予甘露醇治療后，大鼠VMCA顯著加快，大腦供血恢復，防止了損傷的加重。每隔6 h對大鼠多次給藥，效果較好，即在24 h內分5次給藥，可有效降低大鼠腦水腫面積和恢復大鼠神經功能，加快大鼠VMCA，恢復其腦供血。提示24 h內多次給藥的方式可能有助于大鼠腦損傷的治療。

綜上所述，甘露醇對大鼠心臟驟停后引起的腦水腫具有明顯治療作用，可有效恢復神經功能，其可能是通過降低顱內壓、恢復大腦供血來發揮對大腦的保護作用。