慢性阻塞性肺疾病模型大鼠膈肌功能的實驗研究.pdf

1、目的：慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，是一種具有氣流受限為特征的疾病，氣流受限不完全可逆、呈進行性發(fā)展，與肺部對有害氣體或有害顆粒的異常炎癥反應有關。因肺功能進行性減退，嚴重影響患者的勞動能力和生活質量。COPD主要累及肺臟，但也可引起全身(或肺外)的不良效應。研究發(fā)現(xiàn)COPD患者由于缺氧、酸中毒、營養(yǎng)不良及肺氣腫等情況，常常存在全身骨骼肌營養(yǎng)不良、萎縮及不同程度

2、的全身炎癥反應。呼吸肌是呼吸運動的動力泵，膈肌是最主要的呼吸肌，在呼吸過程中所起的作用約占全部呼吸肌的60％～80％。COPD患者常有不同程度的膈肌功能障礙，尤其急性加重期時膈肌疲勞顯著，后者是導致呼吸衰竭的一個重要因素。機械通氣成為重癥呼吸衰竭重要救治措施，但是不適當?shù)臋C械通氣模式與通氣時間又會影響膈肌功能，甚至導致脫機困難。因此，正確評估膈肌功能、適當處理膈肌疲勞及正確使用呼吸機對COPD呼吸衰竭治療有非常重要的意義，其中許多問題有

3、待進一步探討。 本課題以COPD模型大鼠為研究對象，初步探討膈肌功能及控制性機械通氣對膈肌功能的影響。采用氣管內滴注脂多糖(LPS)加被動吸煙的方法復制大鼠COPD模型，并測定正常大鼠及COPD大鼠的肺功能：采用測定大鼠的胸內壓及腹內壓的方法來觀察跨膈壓的變化，并通過大鼠的膈肌肌電圖記錄及頻譜分析評價膈肌功能變化；同時對COPD模型大鼠進行短期(6小時)控制機械通氣后觀察大鼠跨膈壓及肌電圖頻譜分析的變化，了解短期控制機械通氣對膈

4、肌功能的影響。 方法：實驗用健康清潔級雄性SD大鼠36只，體重230+20 g，隨機分為兩組：(A)正常對照組，12只，(B)COPD模型組24只，模型組隨機分為兩個亞組，每組12只，B1組為模型對照組，B2組為短期控制機械通氣組。 大鼠COPD模型制備：于第1、14天向大鼠氣管內滴注入脂多糖200ug(200ul)，滴藥當日不予熏煙。于第2～13日及15～28日每天置于自制煙熏箱(40×50×60cm，容積約120L)

5、內被動吸煙，每天2次，每次5支，每次持續(xù)60分鐘，2次之間間隔至少4小時。所有大鼠均飼養(yǎng)于鼠籠中自由進食水。對照組不作任何處理，模型制作周期共28天。 復制模型后，稱重、將大鼠經(jīng)1％戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉(50mg/kg)，保持中等程度的麻醉狀態(tài)。于頸部正中切開皮膚，分離組織，暴露氣管，在氣管前壁做一倒“T”字形切口，氣管插管，結扎固定好插管。在大鼠腹部劍突下正中稍偏右行縱行切口，長約1.5厘米。首先應用配套的生物電感應電極，經(jīng)

6、腹腔切口放置在大鼠膈肌的右側近肋骨部，連接好生理機能實驗系統(tǒng)及計算機，采集大鼠膈肌肌電信號，并保存。應用測壓導管置入大鼠食道中下段，并與壓力傳感器及生理機能實驗系統(tǒng)連接，另將一自制氣囊導管置于大鼠膈下，導管另一端連接壓力傳感器及生理機能試驗系統(tǒng)，將大鼠腹壁縫合，紗布包扎，使之保持密閉狀態(tài)。通過計算機軟件界面可顯示大鼠呼吸時胸內壓及腹內壓力的變化曲線。而后連接小動物呼吸機，將大鼠放入體描箱，待與呼吸機同步且平穩(wěn)后，測定肺功能，記錄FVC、

7、FEV0.3/FVC、PEF、氣道阻力、肺動態(tài)順應性等指標。B2組分別于機械通氣前及通氣6小時后測定跨膈壓及膈肌肌電圖，實驗過程中注意維持動物麻醉狀態(tài)，保持呼吸平穩(wěn)，呼吸頻率50-70次/分。測定完各項指標后，取材并處死動物。取右肺下葉，及左半膈肌組織做HE染色觀察肺組織、膈肌的病理變化。結扎右主支氣管后，經(jīng)氣管插管對左肺行肺泡灌洗(BALF)，離心(1200rpm，4℃，10min)，吸取上清，-70℃保存?zhèn)溆?。細胞沉淀懸浮于等量生?/p>

8、鹽水中，進行白細胞計數(shù)和分類計數(shù)。 結果： 1.光鏡下組織結構變化對照組氣道上皮纖毛排列整齊，支氣管肺泡結構正常，無肺氣腫及炎癥。模型組肺組織肺泡結構大小不一，可見部分肺泡間隔斷裂，肺泡融合，肺泡腔擴大，呈肺氣腫表現(xiàn)。氣道內可見分泌物增多，粘膜上皮纖毛紊亂、脫落，上皮杯狀細胞增多，支氣管粘膜下可見炎細胞浸潤，平滑肌增厚；肺小動脈平滑肌層增厚，管腔變小，病理變化符合人類慢性阻塞性肺疾病特點。 正常對照組膈肌組織HE

9、染色切片顯示肌纖維排列規(guī)整，肌間細胞不多，橫斷面肌纖維大小一致。模型組膈肌肌纖維大小不一，肌間結締組織增多，細胞數(shù)增加，部分肌纖維扭曲。模型組B2組光鏡下結構與B1組無明顯差異。 2.肺功能結果模型組大鼠肺功能與正常對照組比較FEV0.3/FVC顯著下降(88.05±5.87 VS 69.41±11.50)有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。氣道阻力顯著增加，肺順應性明顯下降(P＜0.05)。 3.肺泡灌洗液(BALF)中細胞

10、總數(shù)和分類計數(shù)的變化模型組BALF中白細胞總數(shù)與對照組比較顯著增多(P＜0.05)，模型組中性粒細胞數(shù)明顯升高(P＜0.05)，單核巨噬細胞數(shù)明顯降低(P＜0.05)。淋巴細胞數(shù)較對照組減少，但無統(tǒng)計學意義。 4 模型組大鼠與對照組跨膈壓的變化對照組大鼠經(jīng)食道及腹內測壓后所得跨膈壓(5.36±0.94cmH2O)高于模型組跨膈壓(4.28±1.03 cmH2O)，與對照組相比COPD模型組大鼠跨膈壓顯著下降(P＜0.05)，說明

11、模型組大鼠呼吸肌力較正常對照組下降。 5 膈肌肌電圖頻譜分析結果肌電圖頻譜分析結果顯示，模型組大鼠較對照組大鼠的膈肌肌電高低頻比值(4.99±2.36 VS 3.12±1.10)下降顯著，有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。模型組與對照組膈肌肌電高頻部分比較變化不大(P＞0.05)，低頻部分顯著增加(P＜0.05)。 6 COPD模型組大鼠機械通氣(6小時)前后跨膈壓及肌電圖頻譜分析結果均無顯著性差異(P＞0.05)。

12、 結論： 1.應用兩次氣管內滴注LPS和熏香煙方法可成功復制大鼠COPD模型。 2.COPD大鼠與正常大鼠的膈肌功能比較顯示：COPD模型組跨膈壓較對照組減小，膈肌肌電圖頻譜分析高低頻比值下降。膈肌肌電圖對于呼吸肌疲勞反應更敏感。 3.COPD大鼠機械通氣6小時前后跨膈壓及膈肌肌電圖高低頻比值變化無顯著性差異，短期通氣組與模型對照組比較膈肌組織結構無顯著變化，提示短期(6小時)控制機械通氣COPD大鼠膈肌功能結構