山莨菪堿對心搏驟停大鼠心肌和腦組織代謝影響的研究

賈立靜，孟凡山，李 坤，李天然，陳 威，計 達，沈 洪

（11.解放軍總醫院急診科，北京 100853；2.解放軍第88醫院，山東 泰安 271000；3.解放軍總醫院核醫學科實驗室，北京 100853）

山莨菪堿對心搏驟停大鼠心肌和腦組織代謝影響的研究

賈立靜1，孟凡山2，李 坤1，李天然3，陳 威1，計 達1，沈 洪

（11.解放軍總醫院急診科，北京 100853；2.解放軍第88醫院，山東 泰安 271000；3.解放軍總醫院核醫學科實驗室，北京 100853）

目的：觀察山莨菪堿對心搏驟停大鼠心肌和腦組織代謝的作用。方法：采用交流電生理刺激儀經食道調搏誘發心臟驟停模型。65只SD大鼠隨機分為5組：生理組（n = 5）、生理鹽水組（對照組，n = 15）、腎上腺素組（Epi組，n = 15），山莨菪堿組（Ani組，n = 15），腎上腺素聯合山莨菪堿組（聯合組，n = 15）。采用盲法給藥，調搏前靜脈注射2-[18F]氟-2-脫氧-D-葡萄糖（FDG）0.6 mL。復蘇后30 min內留取部分實驗大鼠心臟及腦組織進行放射性計數，留取靜脈血送檢血漿心房利尿鈉肽（ANP），并計算自主循環恢復率和復蘇成功率。結果：腎上腺素聯合山莨菪堿組復蘇成功率為70%，高于其它各組，差異有統計學意義（P ＜ 0.01）。腎上腺素復蘇成功的心臟和腦組織放射性計數均明顯低于腎上腺素聯合山莨菪堿組，兩組心臟和腦組織放射性計數數值分別為（25.71±2.83 vs 38.3±7.2，P ＜ 0.05）、（16.06±2.93 vs 31.02±2.72，P ＜ 0.05），聯合組及山莨菪堿組復蘇成功大鼠血漿ANP水平明顯低于腎上腺素組，差異具有統計學意義（P ＜ 0.05），但均高于生理組，差異具有統計學意義（P ＜ 0.05）。結論：復蘇早期聯合應用山莨菪堿干預可能提高復蘇成功率，改善心肌及腦組織的代謝，對心肺復蘇大鼠有保護作用。

心臟停搏；心肺復蘇；山莨菪堿；腎上腺素；心房利尿鈉肽

有研究發現，復蘇中增加腎上腺素的用量，可以增加心腦灌注壓和血液灌流量，但同時可能對心肌和腦組織造成損害，導致復蘇成功率下降，最終未能降低死亡率[1-3]。因此，研究者在不斷尋找能減輕腎上腺素在心肺復蘇（cardiopulmonary resuscitation，CPR）過程中的副作用的方法及藥物。而山莨菪堿（anisodamine，Ani）具有增加冠脈血流量、改善微循環、降低血小板聚集、抑制血栓形成、減輕心肌及腦組織的缺血/再灌注損傷等作用。有研究[4-6]顯示在心肺復蘇早期應用山莨菪堿干預可能會對抗部分腎上腺素產生的負面作用，提高復蘇成功率，改善復蘇后臟器的功能。因此本研究通過放射性計數方法為進一步觀察Ani對心臟和腦組織代謝功能的影響，并初步驗證其在心肺復蘇中對心肌和腦組織的保護作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及主要藥物

清潔級SD大鼠65只，雌雄不限，體質量（300±50）g，動物合格證編號：SCKK（京）2009-2013，由解放軍總醫院動物實驗中心提供。鹽酸腎上腺素注射液（廣州白云山明興制藥有限公司，批號：071102），鹽酸消旋山莨菪堿注射液（天津金耀氨基酸有限公司，批號：0709051)，2-[18F]氟-2-脫氧-D-葡萄糖（FDG，解放軍總醫院核醫學科提供）。

1.2 動物分組

按計算機隨機產生隨機化數字的方法（按動物體質量編號）隨機分為5組：生理組（假手術組，n= 5）；對照組（0.9%氯化鈉注射液組，n= 15）；腎上腺素組（Epi組，n= 15），給予CPR同時給予Epi 200 ?g?kg-1；山莨菪堿組（Ani組，n= 15），給予CPR同時給予Ani 10 mg?kg-1；聯合組（Epi聯合Ani組，n= 15），給予CPR同時給予Epi 200 ?g?kg-1+ Ani 10 mg?kg-1。復蘇結束時明確試驗用藥組，以及時選擇出行放射性計數的試驗大鼠，分組如下：生理組（n= 5）；Epi組（n= 10）；聯合組（n= 10）。

1.3 模型制作及用藥

采用食管心臟起搏誘發心臟驟停模型[7]，實驗大鼠術前禁食12 h、不禁飲，20%氨基甲酸乙酯10 mL?kg-1肌肉注射全身麻醉，氣管切開行氣管插管，維持自主呼吸，行左側頸靜脈、右側頸動脈穿刺，輸液泵靜滴0.9%氯化鈉注射液l mL?h-1；連接血壓計監測動態血壓，心電監護，使體溫維持直腸溫度為（37.0±0.5） ?C，術后觀察20 min，待各項指標平穩后，頸靜脈穿刺針內靜脈注射FDG 0.6mL，同時留FDG 0.6 mL于試管內作空白對照。經食管心臟起搏誘發心臟驟停，持續5 min后開始CPR，100%純氧機械通氣，通氣頻率60次?min-1，潮氣量為4 mL?kg-1，使用電動胸外機械按壓機行胸外心臟按壓，按壓部位為大鼠胸廓正中，以觸及明顯心臟搏動點定位，按壓頻率200次?min-1，按壓深度為大鼠胸廓前后徑1/3。給藥采用盲法給藥，經大鼠靜脈注射實驗心肺復蘇注射用藥，如10 min無自主心率終止復蘇操作。本實驗過程中動物處置方法符合動物倫理學標準。

1.4 判定標準

1.4.1 判斷誘發心臟驟停的標準 有創血壓監測顯示平均動脈壓 ＜ 10 mm Hg伴有正常的動脈搏動波消失，且心電圖顯示心室顫動波形或室性逸搏心律（無脈性電活動）或一條直線，同時觀察大鼠皮膚顏色變成紫紺。

1.4.2 判斷自主循環恢復的標準 出現室上性自主心律（包括竇性，房性或交界性心律），表現為心電圖正常QRS波群，可觸摸到明顯心搏，皮膚黏膜紫紺明顯減輕伴有平均動脈壓 ＞ 60 mm Hg，持續5 min以上。復蘇成功標準為自主循環恢復持續時間 ＞ 30 min。

1.5 觀測指標

通過SY2021型γ-射線計數儀定標器及FJ-367通用閃爍探頭檢測大鼠心臟組織FDG攝取量；應用放射性免疫方法檢測靜脈血漿心房利尿鈉肽（atrial natriuretic peptide，ANP）水平；同時記錄自主循環恢復率和復蘇成功率。

1.6 統計學處理

采用SPSS13.0統計軟件對計量資料進行統計學分析，實驗數據以均數 ± 標準差表示，組間各均數比較采用F檢驗，以P ＜ 0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 自主循環恢復及復蘇成功率

自主循環恢復及復蘇成功率Epi組分別為46.6%和33.3%，聯合組分別為80.0%和70.0%，Ani組分別為33.3%和26.7%，對照組分別為6.7%和0。聯合組自主循環恢復及復蘇成功率均高于對照組、Epi組、Ani組（P ＜ 0.01）。

2.2 放射性計數結果

Epi組中存活大鼠的心臟組織放射性計數與生理組相比無顯著性差異，Epi組中存活與死亡大鼠的心臟組織放射性計數均明顯低于聯合組。存活大鼠心臟和腦組織放射性計數檢測結果均明顯高于死亡大鼠（P ＜ 0.05）。詳見表1。

2.3 靜脈血漿心房利尿鈉肽（ANP）水平

存活大鼠的ANP水平明顯低于死亡大鼠，但均高于生理組，但聯合組及Ani組存活大鼠ANP水平明顯低于Epi組存活大鼠（P ＜ 0.05），Ani組存活大鼠ANP水平明顯低于Epi組及聯合組存活大鼠（P＜ 0.05），見表2。

表1 心臟和腦組織放射性計數結果Tab 1 The results of radiocounting of cardiac and brain tissue

表2 血漿ANP水平變化表Tab 2 The change of the plasma ANP levels

3 討論

心搏驟停（cardiac arrest，CA）及CPR領域的研究與實踐的進展提高了復蘇效果，但患者出院存活率遠低于初始的自主循環恢復率，復蘇后心功能不全和腦功能損傷是影響存活率的重要因素之一[8-9]。但目前尚無指標能直觀且較好的反映復蘇時心肌和腦組織代謝的的變化。放射性計數是采用放射性標記的葡萄糖，檢測組織和細胞糖攝取功能[10]，從而反映組織細胞的功能狀態。葡萄糖代謝顯像劑可測定腫瘤、心臟及腦組織的葡萄糖代謝。FDG心肌代謝顯像可用來探測心肌缺血，但主要用途還是測定心肌存活。在腦功能研究方面，FDG在無損傷條件下可用于觀察人腦局部功能與糖代謝關系，如視覺、聽覺刺激等引起相應的大腦皮質區域的放射性濃集。FDG是研究中最常用的正電子顯像劑，它能反映大腦、心臟組織的葡萄糖代謝。因此本實驗應用放射性計數方法檢測各組復蘇后大鼠心肌及腦組織代謝情況。

本研究結果顯示心肌放射性計數均高于腦組織，這可能與心肌細胞和腦細胞本身代謝本質有關，如腦組織代謝能量來源酮體占了很大一部分，從而減少了葡萄糖的攝取。Epi組存活大鼠心臟放射性計數與生理組相比無顯著性差異，但明顯低于聯合組。分析原因可能是Ani不僅改善心肌組織的微循環，提高心肌的灌注，同時也可能直接作用于心肌細胞，改善了心肌細胞的代謝。Epi組中存活的大鼠腦組織放射性計數明顯低于聯合組，Epi組中死亡大鼠的腦組織放射性計數明顯低于聯合組，提示Ani對復蘇大鼠腦組織代謝存在保護作用。這同既往研究證實Ani可增加HSP70的表達，減少神經元的凋亡和壞死[11-12]有著相近的結果，分析其可能機制：1）Ani可改善CPR時腦的微循環灌注，糾正缺血后腦組織低灌注，促進腦蛋白合成，保護海馬神經元，進而保護腦細胞的功能；2）通過抗氧自由基損傷，減少興奮性氨基酸的生成和釋放，抑制一氧化氮生成，減輕細胞內鈣超載，增加HSP70的表達，平衡氧和及能量代謝，減少神經元的凋亡和壞死，從而減少神經元的丟失，提高神經元的存活率，保護缺血/再灌注時損傷的腦細胞[13-15]。

本研究觀察到心肺復蘇早期應用Ani干預不僅可提高CA大鼠的自主循環恢復和復蘇成功率，還觀察到Ani在大鼠CPR過程中改善心肌及腦組織細胞代謝的作用，明顯改善心肌及腦組織的糖代謝水平。加用Ani可明顯提高大腦及心臟細胞對糖的攝取，Ani組CPR后大鼠的心肌及腦組織放射性計數明顯高于其他組，因此可以看出Ani對心臟及腦組織代謝有改善作用，其保護機制可能是通過改善組織的微循環，也可能直接對心肌及腦組織的保護作用而實現的。

本實驗發現，Epi組中存活大鼠腦組織的放射性計數與生理組相比無明顯差異，考慮與Epi興奮腎上腺素能α、β受體，引起外周血管收縮，進而可以升高主動脈舒張壓及頸動脈壓，增加腦組織的血液供應，復蘇后的腦組織氧債增加，腦細胞對葡萄糖攝取應該增加，但本研究未見明顯增加，考慮復蘇后雖然恢復了腦組織的灌注壓，但腦組織的微循環未見明顯改善，同時腦細胞存在缺血/再灌注損傷，影響細胞功能，降低了糖攝取能力。Epi組中存活大鼠心臟組織的放射性計數與生理組相比無明顯差異，復蘇后大鼠心臟應該也處于乏氧狀態，在復蘇早期也應該對葡萄糖攝取增加，但本實驗研究結果顯示未見增加，考慮心肌微循環存在障礙，心肌灌注不足，本身攝取能力下降有關，導致攝取能力下降可能與在CPR時使用Epi可引起心臟氧供需失衡，心肌ATP含量減少，增進復蘇后心肌功能紊亂，Paradis等[16]認為，兒茶酚胺濃度過高能引起血管損害和心肌帶狀壞死。有文獻[4-5]報道復蘇時應用大劑量Epi對心臟具有損傷作用，加用Ani組心肌放射性計數明顯高于生理組，提示Ani對復蘇心肌存在保護作用，機制可能通過改善心肌的微循環，提高心肌灌注，降低心肌張力，減輕氧耗，以及對心肌存在直接保護作用。

ANP是心房細胞分泌的一種多肽，受心房壓力變化影響，心房壓力增高釋放增加。有研究[17-18]表明在心房壁受到牽拉或張力增高時刺激心房壁感受器使心房肌分泌ANP大量增加，進入血液循環，血液ANP水平增高，是心臟功能及結構改變的一個獨立因素，可用來預測心血管事件及預后的評估。本研究顯示，死亡大鼠血漿ANP水平明顯高于存活大鼠，分析與自主循環未恢復，按壓時間過長有關。本實驗結果顯示，存活的大鼠血漿ANP水平明顯低于死亡大鼠，但均高于生理組，聯合組及Ani組存活大鼠血漿ANP水平明顯低于Epi組。Ani組中存活大鼠ANP水平明顯低于Epi組及聯合組。分析原因：Epi組ANP水平顯著高與Epi增加心肌組織張力有關，同時Ani可能存在減低心肌張力，對抗Epi對心肌的高張力作用，從而改善心肌血供，提高心肌代謝，實現心肌保護作用。綜上，提示復蘇期間應用Ani可能是解決復蘇后心功能衰竭和腦功能損傷的一個方法和途徑，進而提高復蘇成功率，其機制和應用方案有待更深層次的研究加以驗證。

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The effects of anisodamine on myocardial and brain tissues functions of cardiac arrest rats

JIA Li-jing1, MENG Fan-shan2, LI Kun1, LI Tian-ran3, CHEN Wei1, JI Da1, SHEN Hong1
(1. Department of Emergency, General Hospital of PLA, Beijing 100853, China; 2. No. 88 Hospital of PLA, Taian 271000, China; 3. Department of Nuclear Medicine, PLA General Hospital, Beijing 100853, China)

Objective:Observe the effect of anisodamine on functions of myocardial and brain tissues of rats suffering from cardiac arrest.Methods:The cardiac arrest model of rats were induced by alternating current (AC) via pacing electrode placed in esophagus. Five minutes after onset of cardiac arrest, cardiopulmonary resuscitation (CPR) was initiated. A total of 65 SD rats were randomly divided into five groups as follows: physical group (n = 5), physiological saline group (n = 15), epinephrine (Epi) group (n = 15), anisodamine (Ani) group (n = 15), anisodamine and epinephrine combination group (n = 15). We injected 0.6 mL FDG before the stimulation. Medicine was given in blind way. The hearts and brain of the rats were removed for radiocounting, and the plasma A-type natriuretic peptide (ANP), and the rate of restored of self circulation (ROSC) and success resuscitation were also detected.Results:The success rate of resuscitation in Ani and Epi combination group was 70%, that was higher than other groups, the difference was significant statistically (P ＜ 0.01). The myocardium and the cerebrum radiocounting of the Epi recovery group were lower than those of the Ani and Epi combination recovery group, which of the myocardium were (25.71 ± 2.83 vs 38.3 ± 7.2, P ＜ 0.05) and the cerebrum were (16.06 ± 2.93 vs 31.02 ± 2.72, P ＜ 0.05), respectively. The plasma ANP level of the recovery in the Ani and Epi combination group and the Ani group were lower than that of the Epi group (P ＜ 0.05), but all of these groups were higher than that of the physical group, the difference was signif i cant statistically (P ＜ 0.05).Conclusion:The early recovery of anisodamine combined with epinephrine may improve the success rate of resuscitation, improve the metabolism of myocardium and brain tissue, and has protective effects on cardiopulmonary resuscitation in rats.

Cardiac arrest; Cardiopulmonary resuscitation; Anisodamine; Epinephrine; Atrial natriuretic peptide

R917

A

1672 – 8157(2017)02 – 0084 – 04

2016-12-24

2017-02-05）

公益性行業科研專項立項基金課題（201502019）

沈洪，男，主任醫師，教授，研究方向：急診危重病和心肺復蘇。E-mail：shenhong@em120.com

賈立靜，女，主治醫師，研究方向：急診危重病。E-mail：jt2008119@163.com