脂肪乳預處理對局部麻醉藥中毒大鼠心肌能量代謝的影響

廖 鐵，肖 玄，李妍宏，駱江霞，陳 慧

（1.遵義醫學院附屬醫院麻醉科，貴州遵義563000；2.遵義醫學院麻醉學系，貴州遵義563003）

脂肪乳預處理對局部麻醉藥中毒大鼠心肌能量代謝的影響

廖 鐵1，肖 玄2，李妍宏2，駱江霞2，陳 慧1

（1.遵義醫學院附屬醫院麻醉科，貴州遵義563000；2.遵義醫學院麻醉學系，貴州遵義563003）

目的 研究脂肪乳（LE）對局部麻醉藥（局麻藥，丁哌卡因、羅哌卡因）導致大鼠心臟毒性的影響及其可能機制。方法 選取SD大鼠54只，采用隨機數字表法將其分為五組，生理鹽水對照組（CON組）、生理鹽水加丁哌卡因組（NS+B組）、脂肪乳加丁哌卡因組（LE+B組）、生理鹽水加羅哌卡因組（NS+R組）、脂肪乳加羅哌卡因組（LE+R組）。除CON組外，其余組別再分為2個亞組，即致死組（1組）及取材組（2組）。54只大鼠均分入CON組及每個亞組，每組6只。CON組經靜脈泵入NS 3 mL/（kg·min），6 min后開胸取心；其余組靜脈泵入NS或LE 3 mL/（kg·min），共5 min，再以2 mg/（kg·min）泵入相應局麻藥，取材組（2組）泵入局麻藥1 min開胸取心，致死組（1組）泵入局麻藥至心搏驟停。記錄大鼠心律失常、心搏驟停的時間及局麻藥劑量，測定心肌Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及琥珀酸脫氫酶（SDH）的活性。結果 與NS+B1組比較，LE+B1組大鼠出現心律失常和心搏驟停的時間明顯延遲，所用丁哌卡因累積劑量顯著增加，差異均有統計學意義（P＜0.05）；與NS+R1組比較，LE+R1組大鼠出現心律失常和心搏驟停的時間明顯延遲，所用羅哌卡因累積劑量顯著增加，差異均有統計學意義（P＜0.05）；CON組Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及SDH的活性最高，LE+B2組高于NS+B2組，LE+R2組高于NS+R2組，LE+R2組高于NS+B2組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。結論 LE預處理能減輕丁哌卡因、羅哌卡因對大鼠心肌的毒性反應，其機制可能與增加心肌能量代謝水平有關。

脂肪乳劑，靜脈注射用； 酰胺類； 藥物毒性； 能量代謝； 大鼠，Sprague-Dawley

局部麻醉方法因其特有的優越性，至今仍在廣泛使用。然而局部麻醉藥（局麻藥）中毒誘發的心搏驟停，常常導致患者出現嚴重后果，甚至死亡[1]。常用的酰胺類局麻藥丁哌卡因的心臟毒性居首，復蘇異常困難[2]。而新型局麻藥羅哌卡因雖具有心血管毒性低的優點，但其潛在的毒性作用仍需重視。研究發現，多種藥物均可提高丁哌卡因的中毒閾值[3]，其中脂肪乳（LE）能有效預防、救治丁哌卡因中毒所致的心搏驟停[4]，但對于預防、治療羅哌卡因所致的心臟毒性反應觀點不一[5-6]。本研究擬評價LE預處理對丁哌卡因、羅哌卡因心臟毒性的影響及其可能的機制。

1 材料與方法

1．1 材料

1.1.1 動物選擇及分組 選擇健康雄性SD大鼠54只，體質量280～350 g，由第三軍醫大學實驗動物中心提供（合格證號：SCXK渝2013-0005）。采用隨機數字表法將其分為五組：生理鹽水對照組（CON組）、生理鹽水加丁哌卡因組（NS+B組）、脂肪乳加丁哌卡因組（LE+B組）、生理鹽水加羅哌卡因組（NS+R組）、脂肪乳加羅哌卡因組（LE+R組）。其中除CON組外，其余四組再分為2個亞組，即1組致死組及2組取材組。大鼠均分入CON組及每個亞組，每組6只。

1.1.2 試劑與儀器 0.75%鹽酸丁哌卡因注射液（上海禾豐制藥有限公司）；0.75%鹽酸羅哌卡因注射液（成都天臺山制藥有限公司）；丁哌卡因及羅哌卡因用NS稀釋至0.5%；20%中長鏈脂肪乳劑（華瑞制藥有限公司）；生物機能實驗系統（BL-420型，成都泰盟科技有限公司）；腺苷三磷酸酶（ATPase）、琥珀酸脫氫酶（SDH）活性測定試劑盒（南京建成生物研究所）。

1.2 方法

1.2.1 制作大鼠模型 參照文獻[7]介紹方法并進行改良制備丁哌卡因心臟毒性大鼠模型。在腹腔注射1%戊巴比妥鈉40 mg/kg麻醉下，將大鼠仰臥位固定。分離左側股動脈并置入24G套管針，連接壓力傳感器用于監測中心靜脈壓（MAP），分離右側股靜脈并置入24G套管針，通過三通接入靜脈注射微量泵用于泵入所需藥物；用3根針式電極針分別插入大鼠雙前肢及左后肢皮下，監測標準Ⅱ導聯心電圖（ECG）及心率（HR）。采用靜脈泵分別泵入相應藥物，制備大鼠模型。

1.2.2 給藥方法 CON組持續靜脈泵入NS3mL/（kg·min），6min后開胸取心；其余組分別以3mL/（kg·min）靜脈泵入NS或LE（NS+B組及NS+R組泵入NS，LE+B組及LE+ R組泵入LE），共5 min，再以2 mg/（kg·min）泵入相應局麻藥（NS+B組、LE+B組為0.5%丁哌卡因，NS+R組、LE+R組為0.5%羅哌卡因）。致死組大鼠靜脈持續泵入局麻藥至心搏驟停，取材組大鼠靜脈持續泵入局麻藥1min即開胸取心肌組織。

1.2.3 觀察指標 觀察記錄各項監測操作后及給藥前的MAP、HR；分別記錄致死組首次出現室性心律失常的時間；記錄出現心搏驟停30 s時的時間，并計算出各組相應的局麻藥累積劑量；取材組在泵入局麻藥1min后開胸，取出左心室，按照說明書測定大鼠心肌組織中Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及SDH活性。

1.3 統計學處理 應用SPSS13.0統計軟件進行數據分析，正態分布的計量資料以±s表示，多組資料比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 各組大鼠體質量和MAP、HR基礎值比較 各組大鼠體質量和MAP、HR基礎值比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 各組大鼠體質量和MAP、HR基礎值比較（±s）

表1 各組大鼠體質量和MAP、HR基礎值比較（±s）

注：1 mm Hg=0.133 kPa。

組別CON組NS+B1組NS+B2組LE+B1組LE+B2組NS+R1組NS+R2組LE+R1組LE+R2組n 體質量（g） MAP（mm Hg） HR（次/分）6 6 6 6 6 6 6 6 6 298.65±18.76 296.18±10.27 295.20±30.01 298.36±31.61 292.21±14.02 293.90±40.81 303.04±13.29 301.60±10.62 297.99±15.52 84.63±5.51 75.20±6.16 83.13±6.97 76.91±11.88 82.24±4.94 76.36±13.49 82.85±4.21 82.79±8.41 83.39±4.12 398.00±22.00 381.00±13.00 393.00±12.00 373.00±22.00 386.00±5.00 377.00±42.00 384.00±15.00 384.00±22.00 385.00±13.00

2.2 各致死組大鼠出現心律失常和心搏驟停所需時間及所用局麻藥劑量比較 與NS+B1組比較，LE+B1組大鼠出現心律失常和心搏驟停的時間明顯延遲，各對應時間點的丁哌卡因累積劑量也顯著增加，差異有統計學意義（P＜0.05）；與NS+R1組比較，LE+R1組大鼠出現心律失常和心搏驟停的時間也明顯延遲，各對應時間點的羅哌卡因累積劑量顯著增加，差異有統計學意義（P＜0.05）；與丁哌卡因組比較，羅哌卡因組大鼠出現心律失常和心搏驟停的時間明顯延遲，各對應時間點的局麻藥累積劑量也顯著增加，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 各致死組大鼠出現心律失常和心搏驟停所需時間及所用局麻藥劑量比較（±s）

表2 各致死組大鼠出現心律失常和心搏驟停所需時間及所用局麻藥劑量比較（±s）

注：與NS+B1組同時間點比較，aP＜0.05；與LE+B1組同時間點比較，bP＜0.05；與NS+R1組同時間點比較，cP＜0.05。

組別NS+B1組n 時間點 所用局麻藥劑量（mg/kg）所需時間（s）LE+B1組NS+R1組LE+R1組6 6 6 6心律失常時心搏驟停時心律失常時心搏驟停時心律失常時心搏驟停時心律失常時心搏驟停時80.17±4.98 408.50±22.21 238.67±2.61a823.63±9.49a243.50±7.30a831.00±8.07a347.25±8.48abc973.50±7.46abc2.73±0.41 16.33±0.93 10.50±0.98a32.73±3.57a11.46±1.22a33.41±3.74a17.64±0.22abc42.73±1.39abc

2.3 各取材組及CON組心肌ATPase、SDH活性比較 與所有取材組比較，CON組ATPase、SDH活性最高。LE+B2組高于NS+B2組，LE+R2組高于NS+R2組，LE+R2組高于NS+B2組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 各取材組及CON組心肌ATPase、SDH活性比較（±s，U/mg）

表3 各取材組及CON組心肌ATPase、SDH活性比較（±s，U/mg）

注：與CON組比較，aP＜0.05；與NS+B2組比較，bP＜0.05；與NS+R2組比較，cP＜0.05。

組別CON組NS+B2組LE+B2組NS+R2組LE+R2組n Na+-K+-ATPase Ca2+-Mg2+-ATPase SDH 6 6 6 6 6 4.58±0.63 2.23±0.37a3.35±0.61ab2.75±0.43a3.61±0.52abc4.26±0.57 2.07±0.38a3.12±0.41ab2.58±0.53a3.35±0.28abc76.83±9.05 50.16±6.76a65.21±9.01ab55.23±7.89a66.01±8.31abc

3 討 論

本研究參照文獻[7]介紹的方法制備丁哌卡因心臟毒性模型。因為中長鏈脂肪乳劑更能有效萃取丁哌卡因，降低血漿中丁哌卡因的濃度[8]，因此，本實驗采用20%中長鏈脂肪乳作為研究對象，探討其對酰胺類局麻藥心臟毒性的影響。

研究發現，LE能有效救治丁哌卡因中毒所致的不良心血管事件[4]。本研究結果表明，與NS+B組、NS+R組比較，LE+B組、LE+R組發生心律失常和心搏驟停的時間顯著延遲，丁哌卡因或羅哌卡因的用量也明顯增加，提示靜脈內預先給予LE可明顯提高丁哌卡因、羅哌卡因中毒劑量閾值，延遲心臟毒性的發生時間，減輕大鼠心臟毒性反應。

關于LE治療丁哌卡因、羅哌卡因心臟毒性的確切機制尚不明確，目前普遍接受的是“脂質池”機制。Clark等[9]在體外實驗中發現，靜脈給予LE的血漿中，結合型及游離型局麻藥濃度與其脂溶性呈線性關系。但是Stehr等[10]發現，在離體大鼠的心臟模型中，血漿LE濃度在不足以產生“脂質池”效應的情況下，仍舊可以逆轉左旋丁哌卡因所致的心肌收縮抑制，因此，僅憑“脂質池”機制尚存在明顯缺陷。同時，Evans等[11]發現，在LE中，丁哌卡因與LE黏附緊密而使濃度下降40%，而羅哌卡因則僅能下降20%，說明“脂質池”因素在LE減輕羅哌卡因心臟毒性中并不是最重要的因素。另一可能機制是，LE拮抗局麻藥對線粒體脂肪酸的轉運。其他機制可能包括LE可以增加快鈉離子電流，從而對抗丁哌卡因引起的鈉通道阻滯[12]、拮抗局麻藥過量導致的血管擴張[13]，同時還涉及脂肪酸的氧化及鈣轉運平衡[14]等。

心肌細胞能量代謝是心臟活動的物質基礎。ATPase和SDH分別是能量產生和利用的代表性酶。ATPase是鑲嵌在生物膜脂質雙分子層中的一種蛋白質，其活力大小是細胞能量代謝及判斷功能有無損傷的重要指標。SDH是三羧酸循環中唯一滲入線粒體內膜的酶，是線粒體的標志酶[15]，其活性可以反映細胞能量代謝水平。本實驗中NS+B組與NS+R組ATPase、SDH活性均降低，提示丁哌卡因、羅哌卡因可使心肌細胞能量代謝失常，應用LE預處理后能使ATPase、SDH活性升高，表明LE可以改善大鼠心肌線粒體氧化磷酸化功能，促進心肌線粒體呼吸功能恢復，為心肌能量代謝的正常進行提供重要保障。這可能與改善線粒體能量代謝狀態及促進底物水平磷酸化有關，其確切機制尚需進一步研究。

綜上所述，LE預處理可明顯提高丁哌卡因、羅哌卡因中毒劑量閾值，延遲心臟毒性的發生時間，其機制可能與增加心肌能量代謝有關。

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Effects of lipid emulsion pretreatment on myocardial energy metabolism in rats with local anesthetic poisoning

Liao Tie1，Xiao Xuan2，Li Yanhong2，Luo Jiangxia2，Chen Hui1
（1.Department of Anesthesiology，Affiliated Hospital of Zunyi Medical College，Zunyi，Guizhou，563000，China；2.Department of Anesthesiology，Zunyi Medical College，Zunyi，Guizhou 563003，China）

Objective To investigate the effect of lipid emulsion（LE）pretreatment on cardiotoxicity of SD rats caused by local anesthetics of marcaine and ropivacaine and to explore its possible mechanism.Methods 54 SD adult rats were selected and randomly divided into five groups，normal saline（NS）control group（group CON），NS+bupivacaine group（group NS+B），LE +bupivacaine group（group LE+B），NS+ropivacaine group（group NS+R）and LE+ropivacaine group（group LE+R）.Except for the group CON，other groups were re-divided into two sub-groups：death group（group 1）and material group（group 2），6 cases in each group and subgroup.The group CON was pumped by NS 3 mL/（kg·min）via vein，and the heart was removed after 6 min. Other groups were intravenously pumped by NS or LE 3 mL/（kg·min）for 5 min，then pumped by local anesthetic 2 mg/（kg·min）. In the material groups（2 groups），the hearts were removed after 1 min of local anesthetics pumping.The death group（1 group）was pumped by local anesthetic until cardiac arrest.The time of arrhythmia，cardiac arrest and amount of local anesthetics were recorded.The activities of Na+-K+-ATPase，Ca2+-Mg2+-ATPase and succinate dehydrogenase（SDH）were measured.Results Compared with the group NS+B1，the time of arrhythmia and cardiac arrest appearance in the group LE+B1 were remarkably prolonged（P＜0.05）and the accumulated amount of marcaine was obviously increased，the differences were statistically significant（P＜0.05）.Compared with the group NS+R1，the time of arrhythmia and cardiac arrest appearance in the group LE+R1 were significantly prolonged（P＜0.05）and the accumulated amount of ropivacaine were remarkably increased，the differences were statistically significant（P＜0.05）；the activities of Na+-K+-ATPase，Ca2+-Mg2+-ATPase and SDH were highest in the group CON（P＜0.05），and the group LE+B2 was higher than the group NS+B2，the group LE+R2 was higher than the group NS+R2 and the group LE+ R2 was higher than the group NS+B2，the differences were statistically significant（P＜0.05）.Conclusion LE pretreatment can reduce the cardiac toxicity of marcaine and ropivacaine on SD rats and its mechanism is possibly related with the level of cardiac energy metabolism.

Fat emulsions，intravenous； Amides； Drug toxicity； Energy metabolism； Rats，sprague-dawley

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.003

A

1009-5519（2015）22-3374-03

2015-08-18）

貴州省大學生創新訓練計劃項目（201313653004）。

廖鐵（1987-），男，湖北武漢人，在讀碩士研究生，主要從事局麻藥的毒性反應的研究；E-mail：liaotieken@126.com。

陳慧（E-mail：chenhui522524@163.com）。