應用7種解痙攣藥物預防去甲腎上腺素誘發的血管痙攣的療效比較

趙虎，馬啟明，陳紹峰，吳東方

1.昌吉州中醫醫院藥劑科，新疆 昌吉 831100；2.福建醫科大學，福州 350122；3.溫州醫科大學，溫州 325035

血管組織移植已成為重建手術的常規方法，其包括斷肢再植和皮瓣移植，甚至腫瘤切除后皮瓣修復等擇期手術。隨著顯微外科技術的進步，血管吻合有著高通暢率。但是，與血管痙攣和血栓相關的皮瓣壞死在很大程度上超出了技術控制范圍，其發生率仍占所有顯微外科手術中的5%～10%[1]。為了解決這一棘手問題，研究者們創造了多種方法，如血管冷凍術、術中局部應用血管擴張劑、血管外膜剝離術、血管吻合處擴張術及血管靜水擴張術[2]等。諸如此類的新方法旨在改善移植物的血運以保持基礎的營養供應，目的是為了提高重建手術的成功率。

但是，大多數操作都是在術中或術后已經出現血管痙攣的基礎上進行逆轉或緩解，這將導致治療的不確定性。最近臨床調查顯示，大約91%的顯微外科醫師選擇局部應用血管擴張劑來緩解重建手術中的血管痙攣[2]。在一項涉及165例重建患者的隨機對照研究[3]發現，實驗組在術中使用血管擴張劑后依然有高達15.3%的皮瓣壞死，說明在術中用藥緩解血管痙攣存在局限性，提示我們是否可以在術前就進行預防用藥，從而提高移植后皮瓣的功能。

因此，我們提出猜想，即在術前使用解痙劑可以前瞻性的預防血管痙攣。本文首先建立血管痙攣模型后，在術前使用多種市售解痙劑，并利用激光散斑對比成像系統（Laser Speckle Contrast Imaging/LSCI）評估用藥后各組血管的灌注變化過程，篩選出能夠在術前預防血管痙攣發生的藥劑。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

雄性SD大鼠64只，體重280～320 g，購于福建醫科大學實驗動物中心,許可證號：SCXK(閩)2016-0002。

1.2 實驗藥品和儀器

本次實驗所用的所有藥品信息詳見下表1，試驗儀器為激光散斑襯比成像儀（Laser Speckle Contrast Imaging，LSCI），該儀器的探頭具有780 nm光源，9 ms的暴露時間和幀頻30 fps，可以用于實時監測血管內徑和灌注強度。

1.3 手術處理

所有大鼠麻醉脫毛后，沿右大腿前內側剪開一長約5 cm的切口，以充分暴露股、動靜脈，然后放置在儀器探頭正下方，監測血管內徑和血流灌注強度，大鼠股靜脈段分3個區域間隔1mm測量血流灌注強度和血管內徑，取均值進行最后統計（圖1）。股動脈也同樣采用該法測量。

圖1 利用LSCI對大鼠股靜脈段3個區域的血管灌注強度和內徑進行測量Fig.1 LSCIwas used to measure the perfusion intensity and inner diameter of three regions of femoral vein in rats

1.4 給藥分組及數據采集

64只大鼠分成8個實驗組，其中7個給藥組和1個生理鹽水對照組。上述手術處理后在探頭下靜置30 min后測量基礎股、動靜脈靜息血流參數，即使用解痙藥之前30 min（t-30）。然后將7組實驗藥物分別滴0.1 ml在股動、靜脈上，表1中列出了各給藥組的濃度，生理鹽水為對照組。30 min后用無菌棉球擦去實驗藥物，測量給藥后股動靜脈血流參數，即使用解痙劑30min后（t0）。隨后將0.1 ml（1：1000）去甲腎上腺素（NE）滴到股動、靜脈血管上，采集使用NE后1 min（t1）、2 min（t2）、3 min（t3）、4 min（t4）及5 min（t5）的股動靜脈血流參數。

表1 實驗所用藥物的詳細信息Tab.1 Detailsof drugsused in theexperiment

1.5 數據處理

在使用各組藥物后，用LSCI每分鐘自動記錄血管灌注圖像，共持續35 min，以用于內徑和灌注強度分析。為了減少實驗誤差，在目標血管上分別選擇3個區域進行測量，隨后其均值用于最后的統計（圖1）。由于灌注強度僅反映目標區域的平均灌注，而不能指示總的灌注量，因此使用以下方法計算通過股動脈或靜脈橫截面的血流灌注，其作為最后的流量參數，公式為：血流灌注=灌注強度(PU)×內徑(mm)。此外，參考Hy?a人等[4]的研究，引出血管痙攣灌注臨界值概念，即Pdespasm，其表示當血流灌注高于Pdespasm時，認為該段血管并未發生痙攣；反之，血流灌注低于Pdespasm時，表示該段血管處于痙攣狀態。Pdespasm的計算公式為：Pdespasm=Pspasm+，其中Pspasm是對照組血管痙攣后的灌注最低值。見圖2，當血流灌注低于Pdespasm，即該段血管發生痙攣。Pbaseline表示血管基礎灌注值，Pspasm表示在未使用任何解痙攣藥物時，由去甲腎上腺素誘導的血流灌注最低值，即痙攣值。

圖2 對照組股動脈血流灌注趨勢圖Pbaseline表示血管基礎灌注值，Pspasm表示在未使用任何解痙攣藥物時，由去甲腎上腺素誘導的血流灌注最低值，即痙攣值。Fig.2 Trend of blood perfusion of the femoral artery in control groupPbaselinerepresents the basic perfusion value,and Pspasmrepresents the lowest perfusion value induced by norepinephrinewhen no antispasmodic drugsareused.

1.6 統計分析

為了減少數據負荷，我們僅選擇7個時間點的數據用于統計學比較，即使用解痙藥之前（t-30）、使用解痙劑30 min后（t0）、使用NE后1 min（t1）、2 min（t2）、3 min（t3）、4 min（t4）及5 min（t5）。采 用SPSS19.0軟件對血流灌注進行描述性統計分析，結果以Mean±SD顯示。使用SNK檢驗分析血流灌注與痙攣臨界值組間差異，使用配對t檢驗分析各組解痙劑應用前后血流灌注的差異。P值小于0.05被認為具有統計學意義。使用Graph prism 5.0繪制血流灌注折線圖，X軸為時間，Y軸為血流灌注估計值。

2 結果

從表2和表3中可以看出，解痙攣藥物使用前，各組的股動靜脈基礎灌注水平無統計學意義，表明各組起始灌注的一致性（P＞0.05）。對照組（生理鹽水組）局部滴加去甲腎上腺素5 min后，動脈灌注降低約91%，靜脈灌注降低約78%。經公式計算，動脈Pdespasm=86±5（PU.mm），靜脈Pdespasm=281±19（PU.mm）。各組7個時間點的股動靜脈血流灌注量列于表2和3。硝普鈉、酚妥拉明和生理鹽水組具有代表性的動靜脈激光散斑圖見于圖3。

表2 各組股動脈的血流灌注的具體數據(,PU.mm)Tab.2 Data regarding blood perfusion of femoral artery in the groups(Mena±SD,PU.mm)

表2 各組股動脈的血流灌注的具體數據(,PU.mm)Tab.2 Data regarding blood perfusion of femoral artery in the groups(Mena±SD,PU.mm)

表3 各組股靜脈的血流灌注的具體數據(,PU.mm)Tab.3 Data regarding blood perfusion of femoral vein in the groups(Mena±SD,PU.mm)

表3 各組股靜脈的血流灌注的具體數據(,PU.mm)Tab.3 Data regarding blood perfusion of femoral vein in the groups(Mena±SD,PU.mm)

圖3 預防痙攣最佳藥物的代表性圖片Fig.3 Representative imagesof thebest drugsfor prevention of vasospasm

2.1 動脈血流參數結果

在t-30時，各組的動脈基礎血流灌注差異無統計學意義（P＞0.05），但是在使用解痙藥后，各組表現出不同的灌注水平，差異具有統計學意義（P＜0.05）。在7組中，硝普鈉、罌粟堿、硫酸鎂、前列腺素E1和利多卡組因在應用前后，動脈血流灌注差異有統計學意義（P＜0.05）（表4）；其中2%利多卡因和罌粟堿在預處理后表現出最高血流灌注值，而酚妥拉明、維拉帕米和生理鹽水在其應用前后，其血流灌注差異無統計學意義（P＞0.05）。在去甲腎上腺素應用5 min后，所有實驗組別與Pdespasm比較，預防血管痙攣效力可分為3種情況（圖4）：（1）具有預防動脈血管痙攣的藥劑：硝普鈉、酚妥拉明和罌粟堿，其預防效力分別是，硝普鈉＞酚妥拉明＞罌粟堿，此3類藥劑組別均未發生痙攣；與此同時，其血流灌注與Pdespasm相比，依舊維持在較高的水平（P＜0.05）；（2）不能預防動脈血管痙攣但可以降低血管痙攣程度的藥物是硫酸鎂和維拉帕米，此兩種藥在應用去甲腎上腺素5min后，其血流灌注水平與Pdespasm相比無顯著統計學差異，均顯示其處于血管痙攣狀態，但其灌注水平高于Pspasm；（3）不能預防血管痙攣和降低血管痙攣程度的是前列腺素E1和生理鹽水，此兩組用去甲腎上腺素5min后，其血流灌注水平顯著低于Pdespasm，說明其處于血管痙攣狀態。8組實驗組的動脈血流灌注趨勢見圖5。

圖4 使用去甲腎上腺素5 min后的各組動脈灌注與Pdespasm比較柱狀圖與動脈Pdespasm比較有統計學意義的已顯示，未注明者則表示無統計學意義Fig.4 Comparison of arterial perfusion and Pdespasmin each group after 5 minutesof norepinephrineadministrationCompared with Pdespasm,those with statistical significance have been shown,while those without indication have no statistical significance

圖5 動脈灌注趨勢圖Fig.5 Arterial perfusion trend

2.2 靜脈血流參數結果

在t-30時，各組基礎靜脈血流灌注差異無統計學意義（P＞0.05）。t0時，在使用痙攣藥后的各組靜脈血流灌注水平差異無統計學意義（P＞0.05）。在7組給藥組應用前后，其靜脈血流灌注變化較小（表4），僅有硝普鈉組在藥物應用前后，靜脈血流灌注差異有統計學意義（P＜0.05），而酚妥拉明、罌粟堿、硫酸鎂、維拉帕米、前列腺素E1、利多卡因和生理鹽水在其應用前后，其靜脈血流灌注差異無統計學意義（P＞0.05）。在去甲腎上腺素應用5 min后，所有實驗組別與Pdespasm比較，就其預防血管痙攣效力可分為3種情況（圖6）：（1）具有預防靜脈血管痙攣的藥劑為硝普鈉和酚妥拉明，且前者灌注顯著大于后者，與Pdespasm相比，此兩類藥劑在觀察時間內灌注水平較高，差異具有統計學意義（P＜0.05）；（2）不能預防靜脈血管痙攣但能降低靜脈痙攣程度的藥物是硫酸鎂維拉帕米，此兩者種藥劑在應用去甲腎上腺素5 min后，其血流灌注水平與Pdespasm相比無顯著統計學差異（P＞0.05），均顯示其處于血管痙攣狀態，但其灌注水平高于Pspasm（P＜0.05）。（3）不能預防血管痙攣和降低血管痙攣程度的是前列腺素E1和生理鹽水，此二組用去甲腎上腺素5min后，其血流灌注水平顯著低于Pdespasm（P＜0.05），說明其處于血管痙攣狀態。8組實驗組的血流灌注趨勢見（圖7）。

圖6 使用去甲腎上腺素5 min后的各組靜脈灌注與Pdespasm比較柱狀圖與靜脈Pdespasm比較有統計學意義的已顯示，未注明者則表示無統計學意義Fig.6 The comparison of intravenous perfusion and Pdespasmin each group after 5 minutes of norepinephrine administrationCompared with venous Pdespasm,those with statistical significance have been shown,while those without indication haveno statistical significance

圖7 靜脈灌注趨勢圖Fig.7 Venous perfusion trend

表4 股動靜脈血流灌注預處理前后灌注差異Tab.4 Perfusion difference of femoral artery and vein beforeand after pretreatment

3 討論

目前，血管擴張劑分為五類，包括磷酸二酯酶抑制劑、局麻藥、鈣通道阻滯劑、直接擴張劑和α受體拮抗劑。此類解痙藥劑多在術中及術后使用。盡管已經有報道使用五類中的某些藥劑進行解痙實驗研究，但其方法存在一些局限性。Gater[5]等使用自制的微尺分析了幾種血管擴張劑對去甲腎上腺素誘導的大鼠尾動脈血管痙攣的影響。大鼠尾動脈模型的缺點是將尾動脈暴露出來后，滲血特別嚴重，不僅容易將動脈掩蓋掉，導致無法精確測量管徑的變化，而且血液本身也是導致血管痙攣的因素之一。此外，由于人為錯誤和精度限制，自制千分尺不能準確的測量血管外徑。Hyza[6]等首先創建了一個小方形或圓形皮瓣，并使用了內皮素-1或牽引力來誘導皮瓣蒂部的血管收縮。然后他們在蒂部應用血管擴張藥，并采用激光多普勒流量計監測血管痙攣。由于蒂部血管太小，激光多普勒流量計探頭無法直接固定在蒂部血管上測量血流量的變化情況，因此作者只能將探頭固定在皮瓣上，通過測量皮瓣內的血流變化情況來間接反應蒂部血管的痙攣狀態。由于激光多普勒流量計探頭較小，只能檢測皮瓣某個部位的血流變化情況，這回導致測量的結果波動很大（檢測點下有較大的皮下血管，測量數據就大，否則就很小），從而使研究者對解痙藥的解痙效果的評估困難重重。況且，多普勒激光流量計不可以測量管徑。Ichioka[7]等使用自制的直尺和超聲波體積流量計來測量血管外徑與血流量，從而分析氨力農的解痙功效。然而，超聲波體積流量計測量血流量的時候需要與股動脈進行直接接觸，仍可能引起的血管收縮的可能性，從而影響了數據收集的質量。同樣，所有上述研究僅集中于動脈痙攣，而完全忽略了靜脈痙攣，而靜脈痙攣也可能是皮瓣外科張可能遇到的問題[8]。在本次研究中，我們根據文獻從五類藥中選擇了七種代表性藥物，并使用具有以下優點的LSCI評估其解痙功效：（1）探頭放置在目標結構上方，從而避免了不必要的直接接觸；（2）無需手術分離血管束即可同時監測動脈和靜脈，避免了操做引起的痙攣；（3）它能夠收集兩個參數的精確數據，即管徑和灌注強度，這兩個參數都是血管痙攣狀態的關鍵指標。LCSI比薛蘭[9]等使用的激光多普勒血流儀更清晰、直觀及精確地反應血管與血流數據。本研究從股動、靜脈收集7個時間點的灌注強度和血管內徑，通過公式數據轉換變成血流灌注估計值，從大量的數據中推導出血管痙攣臨界值，即Pdespasm，從而有效評估了7種藥物的預防血管痙攣效果。

本研究模型采用去甲腎上腺素誘導的血管痙攣模型，該模型與臨床操作引起的痙攣存在差異，但該模型具有穩定性高和操作簡便的優點，被眾多學者采納用于解痙藥的研究，如Geter[10]和Ichioka[11]等的痙攣藥研究均采用該模型。此外，Chitaley[12]等還使用該模型進行體外實驗，對高血壓發病機制進行研究。該模型的廣泛應用，說明該模型的研究認同度較高，因此，本研究也采用去甲腎上腺素誘導血管痙攣模型來進行預防痙攣藥劑的研究。

本研究結果顯示，預防動脈血管痙攣有效的藥物是硝普鈉、酚妥拉明和罌粟堿。其中硝普鈉為預防動脈血管痙攣效果的最佳藥物，且該藥在提前用藥時能提高動脈基礎灌注值。預防靜脈血管痙攣有效的藥物是硝普鈉、酚妥拉明和前列腺素E1，其中效果最佳的是硝普鈉。

硝普鈉是直接血管擴張劑的代表藥物，它可以與氧合血紅蛋白相互作用產生NO，從而導致細胞內cAMP增加，進而抑制肌球蛋白輕鏈激酶。臨床上，硝普鈉通常用于治療高血壓和充血性心力衰竭，因為它可以減少心臟的前負荷和后負荷[13]。此外，它被認為對減輕蛛網膜下腔出血后的屈光性血管痙攣具有強效作用[14]。在我們的研究中，硝普鈉顯示出強大的預防血管痙攣能力，無論應用于動脈還是靜脈，在提前用藥期間，其可以顯著提高基礎灌注水平。與此同時，也可以預防去甲腎上腺素誘導的血管痙攣。許多證據表明，血管激動劑誘導的初始收縮力是由于Ca2+刺激而產生的，而收縮力的維持部分主要是受RhoA介導的Ca2+敏化機制調節[12]。Sauzeau[15]等研究發現，在去甲腎上腺素誘發的血管收縮后，局部應用硝普鈉，其可以通過抑制RhoA蛋白，進而在短時間內發生血管舒張。我們猜想，在使用去甲腎上腺素之前使用硝普鈉預處理，可以減少RhoA蛋白的原始積累量，從而降低血管平滑肌的收縮力，產生預防痙攣效應。

酚妥拉明是一種非選擇性α-受體拮抗劑，通過抑制血管平滑肌細胞內肌漿網Ca2+的釋放，而表現出血管舒張效應，臨床常用于治療高血壓。Zhang[16]等臨床用藥發現，在去甲腎上腺素誘發的血管痙攣中，局部應用酚妥拉明可以逆轉痙攣，并建議把此藥列為移植危象的搶救性藥物之一。此外，Vargas[17]等也認為酚妥拉明可以逆轉去甲腎上腺素誘導的血管痙攣。但在預防血管痙攣方面的研究未見報道。本研究結果顯示，酚妥拉明對動靜脈具有良好的預防痙攣作用，其效果僅次于硝普鈉，且該藥在預處理前后，動脈和靜脈血流灌注無統計學意義。Galli[18]等研究者對南美響尾蛇注射大劑量的去甲腎上腺素，隨后進行血流動力學測量發現，去甲腎上腺素引起明顯的全身血管收縮，而酚妥拉明消除了該現象，表明該反應是通過α-腎上腺素受體介導的。關于提前使用酚妥拉明預防血管痙攣的機制，其可能是通過抑制α-腎上腺素受體，進而降低去甲腎上腺素引起的血管收縮力。

罌粟堿作為重建術后常用的解痙劑，該藥通過增加血管平滑肌內環磷酸腺苷（cAMP）濃度進而促使血管舒張。其解痙效果在體內[19]和體外[20]實驗已得到證實，可以顯著擴張血管，從而糾正血管痙攣。一項臨床研究顯示[21]，術中使用罌粟堿顯著提高了游離皮瓣移植的成功率。但其術前提前應用預防血管痙攣的研究未見報道。我們的研究顯示，術前使用罌粟堿預處理，其可以預防動脈血管痙攣，而對于靜脈未見有明顯效果。此外，在罌粟堿預處理前后，其動脈灌注升高明顯，而靜脈灌注無明顯變化。我們的研究與Hocking[22]等研究結果一致，后者使用罌粟堿預處理人大隱靜脈，其阻止了內流鈣離子，降低肌球蛋白輕鏈的磷酸化水平，最終抑制去甲腎上腺素誘發的血管收縮。

前列腺素E1是一種天然存在的血管擴張劑，通過增加血管平滑肌細胞內cAMP濃度而產生血管舒張效應。臨床面肌痙攣顯微血管減壓術后，常發生腦血管痙攣，前列腺素E1在圍手術期間使用，可明顯減少腦血管痙攣的發生[23]。本研究結果顯示，術前使用前列腺素E1預處理血管，可以預防靜脈血管痙攣，但對動脈無明顯作用。而對于預處理前后的灌注來看，其可以提高動脈的灌注，而對動脈無明顯作用。對于此藥物的機制，有待進一步研究。

本研究術前使用硝普鈉和酚妥拉明預處理血管，可以預防去甲腎上腺素誘發的動靜脈痙攣，硝普鈉預防效果最強，酚妥拉明效果次之。提示臨床上預防血管痙攣的最佳藥物為硝普鈉。