丙泊酚對離體大鼠呼吸性酸中毒心臟功能的影響

徐彥秋，李力兵

丙泊酚是臨床麻醉過程中常見的靜脈麻醉藥物，隨著微創技術的發展，越來越多的手術采用腹腔鏡二氧化碳氣腹下手術，長時間的二氧化碳氣腹容易出現皮下及組織間隙氣腫，高碳酸血癥［1-2］，呼吸性酸中毒，進而引起體內出現酸堿失衡，電解質紊亂，呼吸中樞麻痹，嚴重會出現心跳呼吸驟停。本實驗就是模擬心臟在經歷呼吸性酸中毒后，觀察丙泊酚對其心臟功能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 成年雄性 Sprague-Dowley（SD）大鼠（清潔級），質量250～350 g，購自軍事醫學科學院實驗動物養殖中心，動物合格證號：SCXK-（軍）2007-004，所有大鼠均按照國家部屬制定的實驗動物條件環境進行飼養。

1.2 主要試劑和儀器 丙泊酚（5 g／支，百靈威科有限公司，批號：L610J106）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）試劑盒（南京建成生物工程研究所）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）試劑盒（南京建成生物工程研究所），改良Langendorff灌注裝置（解放總醫院心臟外科實驗室提供）、電熱恒溫水浴鍋（XMTD-6000，北京市長風儀器儀表公司）、pH計（PB10，德國）、小動物呼吸機（BW1103，南京兆坤儀器有限公司）、蠕動泵（ZT600，重慶杰恒有限公司）。

1.2.1 K-H 緩沖液（Krebs-Henseleit buffer sulution，K-H 液）成分和濃度 NaCl 118 mmol／L、Na2乙二胺四乙酸（EDTA） 0.5 mmol／L、NaHCO325 mmol／L、CaCl2·6H2O 3.0 mmol／L、KCl 4.7 mmol／L、KH2PO41.2 mmol／L、MgSO4·7H2O 1.2 mmol／L、葡萄糖（Glucose）11.1 mmol／L，pH 7.4。

1.2.2 常規 K-H 液［pH（7.40±0.05）］的制備 KH液用95%O2和5%CO2的混合氣體飽和2 h。充氣結束后，用pH計將K-H液的pH值調定到7.4。實驗過程中的K-H液也持續充入上述混合氣體以保證灌注液的動脈氧分壓（PaO2）（360±24.2）mm Hg和二氧化碳分壓（PaCO2）（38.2±4.2）mm Hg 恒定。

1.2.3 高碳酸 K-H 液［pH（6.85±0.03）］的制備 K-H液用75%O2和25%CO2的混合氣體飽和2 h，使PaCO2（130.2±3.2）mm Hg，PaO2（330±25.2）mm Hg，在心臟酸化過程中K-H液也持續充入上述混合氣體以保證灌注液的PaO2和PaCO2恒定。

1.3 離體心臟灌注模型的制備 大鼠以戊巴比妥鈉35 mg／kg+肝素鈉300 IU／kg全麻后行氣管切開，連接小動物呼吸機行機械通氣。呼吸機設定為：潮氣量 8～10 ml，呼吸頻率 48～50次／min，呼吸比 2 ∶1。沿劍突下進入腹腔，打開縱膈，剪斷肋骨，暴露縱膈內組織，清楚分離出主動脈弓及分支血管，在靠近分支血管處剪斷心臟血管，立即將離體心臟放置在0～4℃的K-H緩沖液中。在0～4℃的K-H緩沖液中快速辨識主動脈并分離出多余組織，輕輕按壓心腔排盡心臟內的殘血，左右手持器械沿主動脈管壁，將離體心臟懸掛于Langendorff裝置上。打開灌流泵，經主動脈根部逆行灌注35～37℃的K-H緩沖液，灌流速度維持在（14±2）ml／min，離體大鼠心臟小環境溫度維持在35～38℃。從心臟離段到心臟恢復灌注盡量在70 s內完成，以減少心肌缺血時間。心臟在恢復跳動3 min后剪開左心耳，將帶乳膠球囊的側壓小管插入左心室，調整左室舒張末期壓力維持在8～12 mm Hg，將紅、白、黑三根金屬電極分別插在心尖、主動脈和右心耳上，連接BIOPAC MP150生理記錄儀，采集左心室內壓力、灌注環路內壓力和描記心電活動。

1.4 實驗分組 將24只大鼠采用隨機數字法分為3 組：實驗對照組（RC 組）、25 μmol／L 丙泊酚組（RL組）和 50 μmol／L 丙泊酚組（RH 組），每組 8 只。 RC組先用常規K-H液灌注40 min后，用高碳酸K-H液酸化20 min，造成心臟整體的呼吸性酸中毒，再用常規K-H液恢復灌注30 min；RL組先用常規K-H液灌注25 min，將25 μmol／L丙泊酚加入相應的K-H液中，之后的灌注、酸化、pH恢復灌注與RC組相同；RH組灌注過程與RL組相同，差別是將丙泊酚的濃度調整為 50 μmol／L。

1.5 觀察指標

1.5.1 血流動力學指標 選定酸化前為基礎值，pH恢復灌注后 1 min、5 min、10 min、20 min 和 30 min時，分別記錄心率（heart Rate，HR）、左室壓力上升最大速率（+dP／dtmax）、左室壓力下降最大速率（-dp／dtmax）和左室發展壓（left ventricular developed pressure，LVDP）。并計算這四項監測指標的恢復率：心功能指標的恢復率＝pH恢復灌注后各時間點監測指標值／對應的基礎值×100%。

1.5.2 心電圖 分析心電圖，并計算pH恢復灌注期間發生心率失常時間總和。心律失常時間總和＝pH恢復灌注30 min內發生心律失常時間總和。

1.5.3 環路內壓力 分別記錄酸化前環路內壓力值（A），酸化后環路內壓力最高值（B）和環路內壓力最低值（C），以及pH恢復灌注30 min時環路內壓力值（D）。并計算酸化后三個環路內壓力值與酸化前環路內壓力值的百分比，計算方法為：環路內壓力比值＝酸化后環路內壓力值／A×100%。

1.5.4 心肌含水量（myocardial water content，MWC）pH恢復灌注結束后，留取左心室部分心肌組織，用濾紙擦干表面水分，稱濕重后將心肌組織放入80℃烘箱，烘烤24 h，將心肌組織烘烤至恒重，稱干重，計算MWC：MWC＝（心肌濕重-心肌干重）／心肌濕重×100%。

1.5.5 心肌酶CK和LDH含量的測定 分別于酸化前、pH恢復30 min時收集冠脈流出液2 ml，用以測定CK和LDH的含量，具體操作按試劑盒進行。

1.6 統計學處理 采用SPSS 17.0統計學軟件處理數據，所測各項指標均以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用SNK-q檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 心功能變化 在pH值恢復灌注1 min時，RL組和RH組心功能指標恢復率略低于RC組，差別無統計學意義。但在pH值恢復灌注5 min時，RL組和RH組心功能指標恢復率逐漸超過RC組，差別也無統計學意義。隨著時間的發展，心功能指標逐漸恢復，到pH恢復灌注20 min時，RL組和RH組心功能指標的恢復率逐漸超過RC組，差別有統計學意義（P＜0.05）。在pH值恢復灌注的30 min內，RL組和RH組心功能指標無統計學差別，RH組心功能指標恢復率在pH恢復灌注的初期略低于RL組，隨著時間的發展，RH組心功能指標恢復率逐漸接近并略超越RL組，見表1。

表1 pH恢復后不同時間丙泊酚對呼吸性酸中毒心功能恢復率的影響（n＝8，±s）

表1 pH恢復后不同時間丙泊酚對呼吸性酸中毒心功能恢復率的影響（n＝8，±s）

注：與 RC 組比較，?P ＜0.05。

時間 項目 RC組 RL組 RH組 F值 P值1 min HR 68.0±15.4 69.1±10.1 65.9±11.2 0.137 0.873 LVDP 76.1±13.1 75.1±11.8 73.1±14.4 0.108 0.898+dP ／dtmax 69.8±15.6 60.6±13.2 58.7±9.4 1.672 0.212-dP ／dtmax 65.7±13.4 54.4±11.3 52.9±8.0 3.165 0.629 5 min HR 75.6±16.8 74.5±15.7 82.6±19.3 0.514 0.605 LVDP 80.7±15.3 78.3±6.2 85.6±15.6 0.644 0.535+dP ／dtmax 73.7±14.6 74.0±5.0 78.4±13.7 0.390 0.682-dP ／dtmax 71.7±11.7 70.7±4.5 74.9±11.4 0.402 0.674 10 min HR 77.7±17.3 85.6±16.8 88.7±11.1 1.096 0.353 LVDP 81.2±19.0 90.8±9.4 94.4±17.3 1.493 0.248+dP ／dtmax 72.1±18.0 88.1±13.4? 90.2±11.4 3.713 0.042-dP／dtmax 70.0±13.4 84.6±14.5? 87.5±8.3? 4.603 0.022 20 min HR 79.6±12.1 92.2±14.2 95.4±9.6? 3.804 0.039 LVDP 82.4±12.0 93.7±5.1? 96.8±8.8? 5.571 0.012+dP／dtmax 75.8±11.1 90.4±6.3? 93.4±11.8? 7.042 0.005-dP／dtmax 72.4±12.2 86.6±6.0? 87.6±14? 4.555 0.023 30 min HR 85.0±13.4 92.1±11.4 98.0±17.2 1.680 0.211 LVDP 85.7±12.4 92.2±14.8 99.9±10.8 2.478 0.108+dP ／dtmax 81.7±15.5 91.3±8.9 97.1±10.2 3.428 0.052-dP ／dtmax 77.7±13.1 85.9±12.8 94.7±12.7? 3.492 0.049

2.2 心律失常的變化 RC組、RL組和RH組的心律失常時間分別是（112.1±26.3） s、（68.3±13.7）s、（63.5±13.2）s，RL 組和 RH 組心律失常的時間低于RC 組（F＝16.338，P＜0.01）。

2.3 環路內壓力的變化 RL組和RH組環路內壓比值（除 RL組 D／A）均低于 RC 組（P＜0.05）。 RL組與RH組環路內壓比較，RH組環路內壓比值均低于 RL 組（P＜0.05），見表 2。

表2 丙泊酚對環路內壓力的影響（n＝8，±s）

表2 丙泊酚對環路內壓力的影響（n＝8，±s）

注：與 RC 組比較，?P ＜0.05；與 RL 組比較，#P ＜0.05。

組別 B ／A C ／A D ／A RC 組 377.1±53.4 169.8±20.9 267.0±31.7 RL 組 276.8±41.1? 134.1±14.4? 227.1±35.0 RH 組 209.3±24.9?# 113.1±7.8?# 158.7±15.0?#F 值 33.152 27.973 29.328 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 MWC 的變化 MWC RH 組（71.2±6.8）%低于RC 組（82.2±8.0）%和 RL 組（81.2±9.0）%（F＝4.643，P＜0.05）。

2.5 心肌酶的變化 三組酸化前CK和LDH的含量無統計學意思（P＞0.05）。pH恢復灌注30 min時，RL組和RH組的CK、LDH含量均低于RC組（P＜0.05）。 見表 3。

表3 丙泊酚對呼吸性酸中毒心臟漏出液心肌酶的影響（n＝8，±s）

表3 丙泊酚對呼吸性酸中毒心臟漏出液心肌酶的影響（n＝8，±s）

注：與 RC 組比較，?P ＜0.05。

CK（U／L）LDH（U／L）組別酸化前 pH恢復30 min 酸化前 pH恢復30 min RC 組 9.3±2.2 21.3±3.9 34.2±7.3 132.5±17.9 RL 組 7.4±2.1 15.1±3.2? 37.8±6.8 75.6±14.7?RH 組 7.1±1.9 12.5±2.7? 37.9±8.6 66.6±11.4?F 值 2.256 14.984 0.615 5.983 P 值 0.094 ＜0.001 0.550 ＜0.001

3 討 論

Langendorff模型是從主動脈根部逆行灌注含氧的灌注液，它無神經支配，不受激素、介質影響，且操作簡單易行。因此，被廣泛應用于藥效的評價和心肌保護的研究。本課題的前期研究結果表明［3-4］丙泊酚對離體大鼠代謝性酸中毒心臟功能具有一定的保護作用。丙泊酚對離體大鼠呼吸性酸中毒心臟功能是否也存在著相同的作用？為了探討這個問題，筆者建立了重癥呼吸性酸中毒模型。本研究預實驗用75%O2+25%CO2的混合氣體飽和pH 7.4的K-H液2 h，血氣分析顯示可將pH值降低到（6.85±0.03），混合氣體 PaCO2可升高到（130±3.2）mm Hg，為正常 PaCO2（35～45 mm Hg）的 4倍左右，用這樣的混合氣體灌注離體大鼠心臟20 min，復制了重癥呼吸性酸中毒模型。

LVDP反映心肌的最大收縮能力，+dP／dtmax反映心肌收縮的速率，二者均是反映心肌收縮功能的指標；-dP／dtmax是反映心肌舒張功能的指標，HR反應心肌耗氧量。本研究發現在pH恢復灌注開始（1 min），RL組和RH組的心功能指標恢復率略低于RC組；隨著時間的推移各組心臟功能指標逐漸恢復，到pH恢復灌注5 min后，RL組和RH組的心功能指標逐漸超越RC組；到pH恢復灌注20 min時，RL組和RH組心功能各項指標的恢復率（除RL組的HR）均高于RC組，差別有統計學意義。到pH恢復灌注30 min時，RH組-dP／dtmax的恢復率扔高于RC組，差別有統計學意義。在pH恢復灌注的30 min內，RL組與RH組心功能各項指標的恢復率比較均無顯著差別，但RH組心功能指標的恢復率在pH恢復灌注的初期略低于RL組，隨著時間的發展，RH組心功能指標的恢復率逐漸接近并略超過RL組，這表明丙泊酚能增加心肌收縮力，改善心臟功能，50 μmol／L 丙泊酚略優于25 μmol／L 丙泊酚。 pH恢復灌注初期，心功能指標剛剛恢復，心臟在經歷短暫缺血后，丙泊酚表現為輕微的心功能抑制作用，這樣更有利于減輕缺血再灌注損傷，減少心肌耗氧，保存更多的心肌能量，為后期的心功能恢復提供更多的能量儲備。這與筆者的前期的研究結果一致［3］。心臟在經歷缺血再灌注損傷后，心臟會出現嚴重的血壓下降，心功能不全，心律失常［5］甚至心室纖顫［6］等一系列嚴重的并發癥，在眾多的并發癥中，心律失常的發病率高［7］，對心臟功能的影響大。本研究發現：丙泊酚可以降低離體大鼠呼吸性酸中毒心率失常的發生率。這證明丙泊酚對離體大鼠呼吸性酸中毒存在心肌保護作用和抗心律失常作用。

本研究離體心臟采用恒流灌注，環路內壓力間接反映冠脈阻力的大小，發現RL組和RH組環路內壓力（除RL組D點）均低于RC組（P＜0.05）。RL組與RH組環路內壓力比較，RH組環路內壓力均低于RL組環路內壓力（P＜0.05），這表明丙泊酚可以明顯降低冠脈阻力，增加心肌氧供，改善心肌組織灌注。而且高濃度丙泊酚的心肌保護作用優于低濃度丙泊酚。心臟在經歷缺血缺氧后，心肌細胞膜受損，抑制心肌細胞膜上三磷酸酶的活性，使心肌細胞內呈現高滲狀態，心肌細胞外水分子向心肌細胞內移動，并滯留在心肌細胞內，引起心肌水腫［8-9］。心肌水腫會引起心臟結構發生改變，降低心肌順應性。心肌含水量是評價心肌水腫的重要指標［10］。實驗顯示RH組心肌含水量低于RC組和RL組（P＜0.05）。這表明高濃度丙泊酚改善了冠脈血流，減輕了心肌水腫，改善了心臟功能。

CK和LDH是反映心肌細胞缺血和壞死程度的重要指標［11-13］。當心肌細胞發生缺血或壞死后，心肌細胞內的CK和LDH沿破裂的心肌細胞膜大量外溢，導致血液中CK和LDH含量增高。本實驗研究顯示RL組和RH組的CK和LDH的含量明顯低于RC組，進一步證明丙泊酚對呼吸性酸中毒導致的心臟功能受損具有一定的保護作用。

綜上所述，丙泊酚對離體大鼠呼吸性酸中毒心臟功能具有明顯的保護作用，在本研究的實驗條件下，丙泊酚的心肌保護作用 50 μmol／L優于 25 μmol／L。主要表現在：丙泊酚提高離體大鼠心臟功能的恢復率、減少受損心肌心律失常的發生、降低環路內壓力、改善心肌水腫、降低心肌酶含量。