氫氣減輕家兔心臟驟停后綜合征

田學林 王金高 藺際

[摘要] 目的 探討氫氣（hydrogen， H2） 干預對家兔心臟驟停后綜合征（Post-cardiac arrest syndrome， PCAS）的作用。方法 2018年3月實驗在廈門大學動物實驗中心進行，新西蘭白兔60只，隨機均分為兩組： A組予2%氫氣干預，B組予空氣對照。比較家兔存活數、心率、體溫、呼吸頻率、白細胞總數（WBC）、血清中腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α， TNF-α） 的差異，分析全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome， SIRS）、多器官功能障礙綜合征（Multiple organ dysfunction syndrome， MODS）診斷數的差異。結果 A、B兩組兔自主循環恢復（restoration ofspontaneous circulation， ROSC）數量接近，ROSC 72 h時，總生存率為40.0%，A組兔存活數高于B組﹙χ2=4.444， P=0.035﹚。ROSC后，兩組兔均有不同程度炎癥反應發生，ROSC 24 h時，SIRS水平以24 h較高，A組TNF-α濃度、SIRS診斷數低于B組﹙χ2=7.368， P=0.010﹚;ROSC 48 h時，A組MODS診斷數低于B組﹙χ2=6.801， P=0.014﹚。 結論 H2減輕了家兔心肺復蘇后全身炎癥反應綜合征的癥狀，降低了多器官功能障礙綜合征的發生率，增加了心肺復蘇家兔的存活率，給心臟驟停后綜合征的治療提供了新方法。

[關鍵詞] 心肺復蘇;心臟驟停后綜合征;全身炎癥反應綜合征;多器官功能障礙綜合征

[中圖分類號] R5 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 1674-0742（2019）10（a）-0021-05

[Abstract] Objective To investigate the effect of hydrogen （H2） intervention on post-cardiac arrest syndrome （PCAS） in rabbits. Methods In March 2018， the experiment was conducted at the Animal Experimental Center of Xiamen University. 60 New Zealand white rabbits were randomly divided into two groups： group A was treated with 2% hydrogen and group B was given air control. Comparison of rabbit survival， heart rate， body temperature， respiratory rate， total white blood cell count （WBC）， serum Tumor necrosis factor-α （TNF-α）， analysis of systemic inflammatory response syndrome Syndrome （SIRS）， multiple organ dysfunction syndrome （MODS） differences in the number of diagnoses. Results The number of recovery of spontaneous circulation （ROSC） in rabbits in group A and group B was close. The overall survival rate was 40.0% at 72 h， and the survival rate in group A was higher than that in group B （χ2=4.444， P=0.035）. After ROSC， both groups of rabbits had different degrees of inflammatory reaction. At 24 h of ROSC， the SIRS level was higher at 24 h. The TNF-α concentration and SIRS diagnosis in group A were lower than those in group B（χ2=7.368， P=0.010）. At the 48 h of ROSC， the number of MODS diagnoses in group A was lower than that in group B（χ2=6.801， P=0.014）. Conclusion H2 reduces the symptoms of systemic inflammatory response syndrome after cardiopulmonary resuscitation in rabbits， reduces the incidence of multiple organ dysfunction syndrome， increases the survival rate of rabbits with cardiopulmonary resuscitation， and provides a new method of treatment for post-cardiac arrest syndrome.?

[Key words] Cardiopulmonary resuscitation; Post-cardiac arrest syndrome; Systemic inflammatory response syndrome; Multiple organ dysfunction syndrome

心臟驟停后綜合征（PCAS）是指心臟驟停（cardiac arrest， CA）經過心肺復蘇（cardiopulmonary resuscitation， CPR），在自主循環得以恢復后，心、肺、腦等主要器官氧供代謝失衡，全身組織缺血/再灌注損傷，繼發SIRS，進而出現MODS而導致生存率低下的病理生理過程[1]。自主循環恢復后減輕SIRS的癥狀，降低MODS的發生率，可增加患者的生存率[2]。該研究于2018年3月選取60只家兔觀察吸入氫氣對CPR全身炎癥反應綜合征、MODS的影響，觀察家兔存活率的變化，探討其對PCAS的治療前景。

1 ?材料與方法

1.1 ?實驗動物

遵照2010年美國《實驗動物飼養管理和使用指南》的要求進行實驗并獲得廈門大學動物倫理委員會的批準。選用清潔級健康成年新西蘭大白兔60只，雌雄不限，體質量2.1～3.3 kg，平均2.8 kg，由廈門大學醫學院動物實驗中心提供。

1.2 ?動物模型

動物模型參照王金高等[3]用電刺激心外膜的方法建立兔心臟驟停模型。家兔隨機分為兩組，ROSC兔自主呼吸恢復后，停止機械通氣，繼續監護至兔意識清醒、呼吸平穩后拔除氣管插管，回籠飼養，觀察CPR后存活時間，終點為72 h。①A組（30只）：氣管插管后即予以含2%氫氣的混合空氣進行機械通氣，待病情穩定后置于含2%氫氣的混合氣體籠中飼養，持續至ROSC 72 h;②B組（30只）呼吸空氣進行對照。CA和ROSC的判斷標準，CA時間：電刺激后血壓降至20 mmHg以下并動脈搏動波消失開始計算至CPR。CPR時間：從CPR開始到ROSC的時間。CPR后機械通氣時間：從停止胸外按壓開始計時至停用呼吸機，對于在死亡前仍使用呼吸機者計算至死亡時。實驗動物SIRS、MODS診斷標準參考文獻方法。

1.3 ?CPR后處理

對ROSC的家兔進行心電和血流動力學監測，自主呼吸微弱者進行機械通氣，每隔15 min評估呼吸情況，自主呼吸恢復后拔除所有導管，放回籠中飼養，對于不能自主飲水、進食的動物，在ROSC后每12 h經耳緣靜脈緩慢補充鈣鈉鉀鎂葡萄糖注射液20 mL/kg，觀察終點為72 h。對復蘇失敗、ROSC 72 h內死亡常規尸體解剖，觀察臟器病變。

1.4 ?生理生化檢查

分別于CA前及ROSC 24、48、72 h經耳中動脈取血3 mL進行檢測并監測血壓。使用電子傳感器測量體溫、使用（ABBOTT i-STAT?System 300，美國雅培公司生產）檢測氧分壓（PaO2）、二氧化碳分壓（PaCO2）、呼吸頻率、平均動脈壓（MAP），動物血細胞分析儀（型號HF-3800，濟南漢方醫療器械有限公司）檢測白細胞計數（WBC）、丙氨酸氨基轉移酶（ALT）、肌酐（Cr）、血糖（Glu）。動物血細胞分析儀（型號HF-3800，濟南漢方醫療器械有限公司）檢測白細胞計數（WBC）。并用美國R&D公司ELISA試劑盒測定血清腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α， TNF-α）。

1.5 ?統計方法

采用SPSS 13.0統計學軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，相同時點兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內多個時間點差異比較采用單因素方差分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 ?結果

2.1 ?實驗兔生存比較

A、B兩組兔的ROSC數接近﹙χ2=0.111， P=0.739﹚;在ROSC 后，隨著時間延長，存活的動物越來越少，到ROSC 72 h時，總生存率為40.0%，A組存活率53.3%（16/30），B組存活率26.7%（8/30），A組動物存活數量高于B組﹙χ2=4.444， P=0.035），見圖1。

自主循環恢復后（h）

2.2 ?實驗兔發生SIRS情況

①實驗兔自主循環恢復后逐漸出現心率增快、體溫升高、呼吸急促、外周血白細胞升高、PaCO2下降、TNF-α升高;ROSC 24 h后，上述指標大部分出現恢復趨勢。A組較B組有更快恢復傾向，見圖2。

②ROSC 12 h時，存活家兔部分達到SIRS診斷標準，B組SIRS家兔較A組有偏高傾向（χ2=3.039， P=0.136）;ROSC 24 h時，存活家兔數量減少，B組全部處于SIRS狀態，A組半數處于SIRS狀態，差異有統計學意義（χ2=7.368， P=0.010）;ROSC 48 h時，部分家兔開始脫離SIRS狀態，見表1。

2.3 ?實驗兔發生MODS情況

①發生MODS兔以肝臟、腎臟、腸鳴音變化明顯，A組 MAP、 ALT、Cr、腸鳴音各項指標較B組更趨于好轉，而氧分壓、血糖變化不明顯，見圖3。

②按照MODS的實驗動物的診斷標準，結合上述各生化指標，ROSC 24 h，B組兔有一只出現MODS，A組未發現MODS兔;在ROSC 48 h時，兩組兔出現MODS數明顯增加，B組MODS診斷數高于A組﹙χ2=6.801， P=0.014﹚;ROSC 72 h時，兩組MODS診斷數逐漸下降，部分家兔開始脫離MODS狀態，見表2。

3 ?討論

PCAS 是心搏驟停患者發生致死率最常見原因，其發生率高達60%～90%[4]嚴重影響 CPR 的最終成功率，并成為影響復蘇患者生存率的獨立危險因素，CPR后ROSC患者PCAS的發生率為80.65%。研究發現[5-6]，CPR患者ROSC后有較高的SIRS發生率，而且SIRS的持續時間越長，程度越重，細胞因子、炎癥介質水平越高，PCAS的發生率越高。該研究中到ROSC 72 h時，總生存率僅為40.0%，也就是致死率達到60.0%，未經干預組別自主循環恢復后家兔PCAS的發生率達到80.0%，而經氫氣干預組的存活率可達到53.0%，較未干預組的26.7%差異有統計學意義（P<0.05），說明吸入氫氣后可提高心臟驟停家兔的存活率。

臨床上大多數的PCAS患者在發病后24 h內因心血管功能不穩定狀態而發生死亡。ROSC之后，必須堅持高級生命支持和SIRS的綜合處理[7]。氫屬于內源性天然物質，它的選擇性抗氧化作用只與活性強、毒性大的活性氧反應，不與有重要信號作用的活性氧反應 [8]。有關氫氣防治疾病機制的研究主要集中在抗氧化以及抗氧化引起的一些炎癥信號通路上[9]。研究表明[10-12]氫氣可通過選擇性中和毒性自由基而減輕心、肺、腦等多臟器的缺血/再灌注損傷。因此，結合該實驗結果，氫氣在治療以全身性缺血/再灌注損傷為中心環節的PCAS的發生發展中具有一定的價值，在ROSC 24 h時，未經干預家兔全部處于SIRS狀態，而氫氣吸入組中只有半數為SIRS，且差異有統計學意義（P<0.05），說明氫氣可以減少SIRS的發生，有利于復蘇成功，同時也證實在PCAS發病后24 h確實為死亡的分水嶺。當ROSC 72 h時，A組動物存活數量高于B組，差異有統計學意義（P<0.05），ROSC之后的高級生命支持，有效的干預措施可以對臟器的保護作用，提高存活率，并且遏制了SIRS出現后各種炎癥因子的釋放，表明氫氣對臟器的保護作用。

有資料表明[13]：TNF-α水平與SIRS的不良預后密切相關。SIRS時有各種炎性細胞因子過量釋放和炎癥細胞過度激活而產生一系列連鎖反應或稱“瀑布樣效應”[14]。TNF-α是反映SIRS程度較敏感的指標，可對SIRS進行評估[15]。該研究中，自主循環恢復后，TNF-逐漸升高，ROSC 12 h內，A、B組兔外周靜脈血TNF-α濃度相近，提示氫氣對心肺復蘇后早起炎癥反應的啟動無明顯干預作用。兩組TNF-α濃度于ROSC 24 h達峰值，A組峰值低于B組;提示H2能減弱CPR兔ROSC后炎癥反應的瀑布樣爆發，明顯減弱TNF-的激活與釋放，也證明了通過抑制TNF-α釋放，可以減輕SIRS的嚴重程度，證實了TNF-α是反映SIRS程度較敏感的指標。

動物在CPR后發生SIRS，此時，動物出現腹脹，腸鳴音減弱甚至消失，呼吸功能不全，機體抵抗力明顯下降[16]。該實驗表明：ROSC 24 h時，兔心率增快，呼吸急促，體溫明顯升高，二氧化碳下降，按照SIRS的實驗動物診斷標準，B組所有存活的家兔均發生了SIRS，成為此時家兔死亡的主要原因;A組部分家兔發生了SIRS，較B組比較，SIRS發生率明顯減少，差異有統計學意義（P<0.05）。這說明CP R后由于全身缺血-再灌注所導致的SIRS在ROSC 24 h時最明顯，此時家兔生理變化及體征發生的巨大的改變，內因和外在相統一，體現了SIRS的發生導致機體抵抗力的下降，從而影響預后。

自主循環恢復后 1～3 d，由于腸道的滲透性增加，腸道、呼吸道細菌及毒素異位入血，易于發生膿毒血癥（sepsis），感染加重了SIRS，并成為MODS的主要原因之一，從而患者死亡率明顯增加[17-18]該實驗中，ROSC 48 h時，結合各生化指標、生命體征表現，按照動物MODS的診斷標準，B組所有存活的家兔均發生了MODS，成為此時家兔死亡的主要原因;A組部分家兔發生了MODS，較B組比較，MODS發生率明顯減少，差異有統計學意義（P<0.05）。家兔ROSC后的MODS發生率在ROSC 48 h時最明顯，氫氣充分發揮了抗氧化，減少自由基的釋放作用，使腸粘膜、呼吸道黏膜缺氧有所改善，抵抗力強不易引起菌群異位，SIRS發生機率下降，最終演變為MODS的機會就減少了。

綜上所述，氫氣對全身炎癥反應綜合征的啟動無明顯干預作用，但減弱了家兔心肺復蘇后全身炎癥反應綜合征的發生，進一步阻止了病情向MODS的進展，從而減輕心跳驟停后綜合征，提高了家兔心肺復蘇成功率。

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（收稿日期：2019-07-01）