曹杰,楊宇寧,葉永維,白玉龍,陳嵐嵐,陳冰燕

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 急診科重癥監(jiān)護(hù)病房,廣西 南寧 530021)

氣道給氧對(duì)百草枯所致大鼠急性肺損傷的影響

曹杰,楊宇寧Δ,葉永維,白玉龍,陳嵐嵐,陳冰燕

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 急診科重癥監(jiān)護(hù)病房,廣西 南寧 530021)

目的 探討不同濃度氣道給氧對(duì)急性百草枯大鼠模型肺組織氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)的影響。方法 160只SD大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組（A組)、模型組（B組)、30%濃度的給氧組（C組)和50%濃度的給氧組（D組)，每組40只。B、C、D組以50 mg/kg百草枯（稀釋于1mL生理鹽水)一次性灌胃染毒造模1 h后，C、D給氧組通過(guò)氣道給予相應(yīng)濃度氧治療，6 h/d。A組和B組正常吸入空氣。分別于第1、3、7、14、21天每組各取8只SD大鼠，麻醉后腹主動(dòng)脈采血1m L立即行血?dú)夥治黾把狶AC檢查，隨即放血處死。留取右肺測(cè)濕/干重比，選取3 d右肺上葉組織用10%甲醛固定，用于病理組織學(xué)檢查；左肺制成勻漿，用于檢測(cè)肺組織勻漿的過(guò)氧化氫酶（CAT)活力和SOD水平。結(jié)果 HE染色結(jié)果顯示C組淤血、水腫現(xiàn)象減弱程度最為明顯。與B組各時(shí)間點(diǎn)比較，C、D組組織勻漿中SOD和CAT的水平均有不同程度的升高，動(dòng)脈血中PO2上調(diào)，PCO2、LACP下調(diào)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05或P＜0.01)；但C、D組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與B組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)比較，C、D組肺部組織濕/干（W/D)比值均有不同程度的下調(diào)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05或P＜0.01)。結(jié)論 氣道給氧可減弱百草枯致大鼠急性肺損傷的氧化應(yīng)激反應(yīng)，對(duì)肺組織有一定的保護(hù)作用，以30%氧濃度效果較好。

百草枯；氣道給氧；氧化應(yīng)激；急性肺損傷

百草枯(paraquat,PQ)又稱克蕪蹤,自1955年發(fā)現(xiàn)其具有除 草作用,且對(duì)周圍環(huán)境無(wú)污染以來(lái),迅速在世界范圍內(nèi)被推廣使用［1］。 然而 Bullivant［2］在1966年報(bào)道2例因百草枯中毒死亡的患者后,世界范圍內(nèi)不斷有因百草枯中毒的病例被報(bào)道出來(lái)。目前,百草枯的中毒機(jī)制尚不完全明確,其對(duì)人體器官和組織的損害可能是因?yàn)榘俨菘菘烧T導(dǎo)產(chǎn)生大量自由基,從而導(dǎo)致器官和組織的病變,其中以肺部病變最為嚴(yán)重［3］。本文旨在通過(guò)給予百草枯誘導(dǎo)建立大鼠急性中毒模型,采用不同濃度氣道給氧,研究氣道給氧對(duì)急性肺損傷的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:健康SD大鼠160只,雌雄不拘,體質(zhì)量(330±30)g,由廣西醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供(SCXK(桂)2012-0001),本研究嚴(yán)格遵循《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)條例》。

1.1.2 藥品和儀器:百草枯(永農(nóng)生物科學(xué)有限公司);CAT和SOD水平測(cè)定試劑盒(碧云天生物技術(shù)有限公司);PB840呼吸機(jī)(美國(guó)泰科公司)。

1.2 方法

1.2.1 動(dòng)物模型建立和分組治療:隨機(jī)分為4組,即空白對(duì)照組(A組)、百草枯中毒組(B組)、低濃度給氧組(C組)、和高濃度給氧組(D組),每組40只。A組以生理鹽水1m L一次性灌胃,B、C和D組以50 mg/kg百草枯(稀釋于1 m L生理鹽水)一次性灌胃染毒造模。染毒后,將C和D組置于特制的半密閉的玻璃箱內(nèi),以PB840呼吸機(jī)持續(xù)向箱內(nèi)給氧,C組給予30%氧,D組給予50%氧,6 h/d,并以氧濃度儀監(jiān)測(cè)箱內(nèi)氧濃度。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)取材時(shí)點(diǎn)與部位:各組分別于建模后第1、3、7、14、21 d各取8只SD大鼠,麻醉后腹主動(dòng)脈采血1mL立即行血?dú)夥治黾把狶AC檢查,隨即放血處死。均留取右肺留待測(cè)濕/干重比,左肺制成勻漿備用。留取3 d右肺上葉組織用10%甲醛固定,用于病理組織學(xué)檢查。

1.2.3 肺濕/干重比測(cè)定:以濾紙吸干肺組織表面液體,立即稱濕重,再置于80℃烤箱中24 h至重量恒定稱干重,計(jì)算肺濕/干重比。

1.2.4 生化指標(biāo)檢測(cè):取樣后當(dāng)日測(cè)定肺組織勻漿中過(guò)氧化氫酶(CAT)和SOD水平,測(cè)定方法嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。

1.2.5 病理組織學(xué)檢查:取3 d右肺上葉組織用10%甲醛固定,按常規(guī)石蠟包埋切片,進(jìn)行HE染色,在光鏡下觀察其組織學(xué)改變并拍照。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行處理,正態(tài)計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn),以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 治療3 d后各組肺組織損傷病理學(xué)觀察結(jié)果 HE染色結(jié)果顯示:治療3 d后,A組肺組織質(zhì)地均勻、柔軟,色澤光亮;B組肺組織中水腫、淤血清晰可見,呈暗紅色;C組淤血、水腫現(xiàn)象減弱的較為明顯;D組淤血、水腫現(xiàn)象減弱程度不如C組高(見圖1)。

圖1 肺組織損傷病理學(xué)觀察A組:空白對(duì)照組;B組:百草枯中毒組;C組低濃度給氧組;D組:高濃度給氧組Fig.1 The pathological observation of lung injuryGroup A:control group;group B:PQ poisoning group;group C:low concentrations of oxygen group;group D:high concentrations of oxygen group

2.2 各組肺組織勻漿中CAT和SOD水平檢測(cè) 與A組相比,B組在各時(shí)間點(diǎn)肺組織勻漿中CAT活力及SOD水平均均明顯降低(P＜0.01)。與B組各對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)比較,C組SOD水平和CAT活力在3、7、14、21 d均明顯升高(P＜0.05,P＜0.01);D組SOD水平在3、7、14、21 d均明顯升高(P＜0.05),CAT活力各時(shí)間點(diǎn)均明顯升高(P＜0.01)。C組SOD和CAT水平升高程度較D組高,但各時(shí)間點(diǎn)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見表1)。

表1 各組肺組織勻漿中CAT和SOD水平檢測(cè)［U/(mg.pro)］Tab.1 Detection of CAT and SOD in each lung tissue group［U/(mg.pro)］

2.3 各組動(dòng)脈血血?dú)夥治黾把狶AC檢測(cè) 與A組相比,B組動(dòng)脈血中PO2、PCO2、LAC均明顯升高(P＜0.01)。與B組相比,C組PO2在各時(shí)間點(diǎn)均明顯升高,(P＜0.05,P＜0.01);PCO2和LAC在3、7 d時(shí)明顯升高(P＜0.05,P＜0.01);D組PO2在3、7、14、21 d 時(shí)均明顯升高(P＜0.01),PCO2在 3、14、21 d 時(shí)均明顯升高(P＜0.05,P＜0.01),LAC在 3、7、14、21 d時(shí)明顯升高(P＜0.05,P＜0.01,見表2)。

表2 各組動(dòng)脈血血?dú)夥治黾把狶AC檢測(cè)Tab.2 Analysis of arterial blood gas and detection of LAC in each group

2.4 各組肺部組織濕/干比值 與A組各時(shí)間點(diǎn)比較,B組1d時(shí)的肺部組織濕/干(W/D)比值明顯升高(P＜0.05),3、7、14、21 d時(shí)2組比較差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01);與B組相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)比較,C組3、7、14、21 d時(shí)的肺部組織濕/干(W/D)比值均明顯降低(P＜0.05),D組3、7、14 d時(shí)的肺部組織濕/干(W/D)比值亦明顯降低(P＜0.05,見表3)。

表3 各組肺部組織W/D值比較Tab.3 Comparison of lung tissue W/D value in four groups

3 討論

百草枯中毒后,可迅速對(duì)全身的大部分器官組織引起毒害,其中以肺部的毒害為主［4-5］。而其損害肺部組織的原因是百草枯可誘導(dǎo)產(chǎn)生大量自由基,引起機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)［6］。正常的生理情況下,機(jī)體具有天然的抗氧化防御系統(tǒng),使機(jī)體產(chǎn)生的自由基與消除反應(yīng)存在動(dòng)態(tài)平衡,維持機(jī)體正常濃度的自由基［7-8］。

本研究顯示,百草枯引起的大鼠中毒可使肺部組織腫脹,產(chǎn)生淤血,而以氣道給氧可在一定程度上減輕這種損傷,其中以30%濃度給氧效果明顯(效果改善情況比較以D治療后的3d最明顯)。過(guò)氧化氫酶［9］可催化過(guò)氧化氫產(chǎn)生氧和水,其是機(jī)體清除過(guò)氧化氫的重要酶類,使機(jī)體免受過(guò)氧化氫的毒害［10］。本研究顯示,百草枯中毒的大鼠較正常大鼠肺部組織中過(guò)氧化氫酶的活力顯著下降,提示百草枯可能通過(guò)抑制過(guò)氧化氫的活力而使肺部過(guò)氧化氫得不到清除,導(dǎo)致肺部被過(guò)氧化氫損傷。氣道給氧可在一定程度上上調(diào)過(guò)氧化氫酶的活力,其中以30%濃度給氧效果明顯,但與高濃度組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能是模型數(shù)量不足造成的。百草枯通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生自由基,間接引起SOD含量減少,使脂質(zhì)過(guò)氧化水平升高,產(chǎn)生大量丙二醛［11-12］。本研究通過(guò)檢測(cè)SOD的水平來(lái)反映機(jī)體抗自由基的能力。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)不同濃度氧治療后,機(jī)體SOD有一定程度的升高,提示機(jī)體的抗氧化能力的回升。血?dú)夥治瞿軌蛟谝欢ǔ潭壬戏从撤蔚墓δ芤约皺C(jī)體的代謝情況,有研究揭示,動(dòng)脈血PH、PO2、PCO2和LAC與百草枯中毒預(yù)后關(guān)系密切［13-14］,本研究表明,一定濃度的氧能夠上調(diào)動(dòng)脈血PO2的值,下調(diào)PCO2的值和LAC,以30%氧濃度影響較為明顯,而對(duì)動(dòng)脈血pH影響較微。百草枯中毒后可使肺體積增大,肺壁充血、增厚甚至引起肺出血［15］,從而使W/D顯著增大,本研究結(jié)果與此相符,而且不同濃度氧能夠降低W/D,說(shuō)明一定濃度的氧可減少肺部組織的損傷。

綜上,經(jīng)氣道給予一定濃度氧可減弱百草枯大鼠模型肺組織氧化應(yīng)激反應(yīng),對(duì)肺組織有一定的保護(hù)作用,以30%氧濃度效果顯著。

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(編校:吳茜)

Effects of providing oxygen through airway on oxidative stress-related indicators of lung tissue in paraquat intoxicated rats

CAO Jie,YANG Yu-ningΔ,YE Yong-wei,BAIYu-long,CHEN Lan-lan,CHEN Bing-yan

(Department of ICU,The First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University,Nanning 530021,China)

Objective To investigate the effects of different concentrations of oxygen through airway on oxidative stress-related indicators of lung tissue in paraquat intoxicated rats.Methods 160 SD ratswere random ly divided into normal control group(group A),model group(group B),30%oxygen concentration(group C)and 50%concentration oxygen group(group D),each had 40 rats.B,C,D groupswere given 50mg/kg paraquat(diluted in 1mL saline)disposable by intragastric administration.After 1h,oxygen therapy through airway were given to group C and D,6h/d;group A and normal group B intake air.8 ratswere anesthetized and 1mL blood were drawn through abdominal aorta at1,3,7,14,21 d,and blood gas and blood LAC were immediately analyzed and checked,after thatall ratswere bled to death.The wet/dry weight ratio of right lungsweremeasured and lobe tissue in 3d were fixed with 10%formalin for histological examination;left lungs were homogenizied and catalase(CAT)activity and SOD levels in lung homogenateswere detected.Results HE staining results showed that the congestion,edemawereweakened obviously in group C.Compared with group B at each time point,SOD and CAT levels in tissues were up-regulate with varying degrees in C,D groups,arterial PO2 raise,PCO2,LACP downregulate,and the differences were statistically significant(P＜0.05 or P＜0.01),but there were no significant differences between C,D groups.Compared with group B at each time point,thewet/dry(W/D)ratio of lung tissueswere decreased at different degrees in C,D groups,and the difference was significantly(P＜0.05 or P＜0.01).Conclusion Giving a certain concentration of oxygen through airway can reduce oxidative stress in lung tissue,protect lung tissue in paraquat intoxicated rats,and effect of30%oxygen concentration is remarkable.

paraquat;oxidative stress;lung tissue

R318.13；R563.3

A

1005-1678（2014)06-0047-04

國(guó)家自然科學(xué)基金(30960436)

曹杰，男，副主任醫(yī)師，研究方向：危重癥及中毒，E-mail：caojie5668@163.com；楊宇寧，通信作者，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：危重癥及中毒，E-mail：yanyuning66@163.com。