文摘
高导磁率水肿是一个重要的特性在肺损伤二次ischaemia-reperfusion。本研究调查了雾化的影响前列腺素E1(铂族元素1),前列腺素我2(PGI2)和一氧化氮(NO)供体硝普酸钠(SNP)在肺ischaemia-reperfusion微血管屏障功能。
Buffer-perfused兔肺被暴露于180或210分钟,同时保持温暖的缺血缺氧的通风和积极的血管内压力。
再灌注引起瞬态,主要是前毛细管的海拔血管阻力,紧随其后的是一个严重的增加毛细过滤系数(肯德基)与nonischaemic控制(3.17±0.34与0.85±0.05厘米3年代−1·而言不啻2O−1·g−1·10−430分钟后再灌注),进步水肿的形成。短期烟雾化的SNP,铂族元素1或PGI2局部贫血初很大程度上抑制了肯德基增加(1.36±0.22,1.32±0.23,1.32±0.22厘米3·年代−1·而言不啻2O−1·g−1·10−4分别)和水肿的形成。相反,应用程序之前再灌注是更有效的,肯德基的减少增加PGI2SNP和铂族元素的任何影响1(1.79±0.31,2.2±0.53,3.2±0.05厘米3·年代−1·而言不啻2O−1·g−1·10−4分别)。血液动力学,包括微血管的压力,只有轻微的影响选择剂量雾化血管舒张。
得出短期烟雾化前列腺素E1前列腺素,我2和硝普酸钠局部贫血的发病是高度有效地维护肺ischaemia-reperfusion内皮屏障属性。这种影响显然归因于nonvasodilatory这些代理机制。肺泡沉积的前列腺素和/或一氧化氮捐助者气溶胶技术可能提供在ischaemia-reperfusion损伤肺保护。
这项工作是支持的德意志Forschungsgemeinschaft Sonderforschungsbereich 547”Kardiopulmonales Gefaßsystem”
肺部水肿形成后肺ischaemia-reperfusion (I / R)仍然是发病率在临床肺移植的一个重要原因1。可比致病的后遗症在肺thromboendarterectomy建议手术,再次向崩溃的扩张肺,肺栓塞后或纤维蛋白溶解2,3。除了增强微血管压力可能出现的出现再灌注后,渗透率增加肺毛细血管内皮屏障是一个主要贡献者reperfused肺部水肿形成的区域4,5。
我常认为前列腺素类前列腺素2(PGI2)和前列腺素E1(铂族元素1)作为补充的冲洗灌注肺移植在许多中心。这些代理的有利影响主要归因于vasorelaxant属性,但最近的研究表明,血管舒张时收获器官保护的不足6。除了他们的血管舒缩活动,然而,铂族元素1和PGI2已经建议具有抗炎和anti-oedematous属性,例如,通过干扰neutrophil-mediated内皮损伤7,8或者通过一些直接影响内皮通透性的规定9。
肺的一个独特的特性,进入肺组织可以溯源于支气管肺泡空间除了血管隔间。这对肺缺血方面是特别感兴趣的,干预也可能进行通过这条路线的条件下完全停止灌注。沿着这条线、维护持续的通风供氧在局部贫血在先前的研究证明减弱ir受伤10,11。此外,持续交付一氧化氮(NO)的肺实质,通过混合气体剂吸入气体,被发现减少肺部水肿形成再灌注和改善ventilation-perfusion匹配实验ir受伤5,12。在没有血管舒缩性的影响,即。降低整体肺灌注压力和选择性肺血管舒张在通风良好的区域,不可能有效的直接抗炎效应当这个代理交付在一个合适的剂量范围13。有趣的是,inhalative路线的应用程序也适用于常认为前列腺素类PGI2和铂族元素1发现,烟雾化这些代理降低肺动脉压力和改善ventilation-perfusion不匹配在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者和严重的肺动脉高压14- - - - - -16。
本研究使用一个简短的烟雾化策略PGI肺泡交付2和铂族元素1在一个ir模型兔肺,关注这种方法对微血管通透性的影响和肺部水肿的形成。在相应的时尚,雾化是用于交付的任何捐助者不硝普酸钠(SNP)肺泡空间,就像以前,这种技术证明是另一个持续的直接吸入NO17。所有代理都是应用在开始一段180 - 210分钟的热缺血或直接再灌注之前。有趣的是,所有代理的烟雾化大大减少了I-R-related出现缺血血管渗漏,nonvasodilatory机制应负主要责任,而烟雾化再灌注前却效果不佳,维持血管内皮的完整性。一个短的气溶胶交付PGI策略2,铂族元素1前或SNP,或肺缺血期间,可以适当的新战略在再灌注肺保护和减少毛细管泄漏。
材料和方法
肺模型
孤立的兔肺灌注技术和ir的试验装置已经在先前的研究中描述10,11。短暂,麻醉后,气管造口术了,兔子与室内空气通风,使用哈佛呼吸器(雨果•萨克斯Elektronik Hugstetten 3月,德国;潮汐卷30毫升,频率30次·分钟−1;呼气末正压通气1而言不啻2O)。midsternal后开胸,导管放置到肺动脉、左心房和灌注无菌Krebs-Henseleit-hydroxyethylamylopectine缓冲区就开始了。同时,5%的二氧化碳(有限公司2inspirate)是混血。肺灌注循环100毫升·分钟脉动的流动−1(再循环总量300毫升)。左心房压力设定在2.5毫米汞柱门(引用)。灌注系统和气体的启发,另外湿润,是平衡在37°C。肺被放置在一个湿室(温暖在37°C),并暂停一个力传感器连续重量登记。
毛细过滤系数(肯德基)确定重量分析地从肺引起的体重增加曲线的斜率7.5 mmHg-step静脉压力的海拔8分钟10。肺器官重量的差异还计算出体重增加海拔演习之前和之后的这些压力。血管是计算从最初急剧增加肺重量在阶跃变化静脉的压力。肺动脉(P巴勒斯坦权力机构)和静脉(P光伏)压力由压力传感器监控和数字化。微血管(肺毛细管)压力(P个人电脑)是由动脉和静脉闭塞技术的两倍。
试剂
无菌Krebs-Henseleit-hydroxyethylamylopectine缓冲区的肺灌注了Serag-Wiessner(指甲,德国)。气体从梅塞尔集团获得了通风Griesheim (Herborn,德国)。SNP和铂族元素1由许瓦兹制药(Monheim,德国)。PGI2是来自威康(英国伦敦)。
气溶胶交付
要么药物的水溶液被置于超声波喷雾器(Portasonic II, DeVilbiss Medizinische Produkte GmbH, Langen,德国),插入在通风机的灵感循环。这个喷雾器产生气溶胶的质量中值直径4.5µm和几何标准差为2.6,衡量laser-diffractometer(直升机;Sympatec Clausthal-Zellerfeld,德国)。肺沉积的气溶胶被laserphotometric决定在不同的实验技术18,被发现是25%。
试验协议
肯德基后测定基线值,时间被设定为零和肺受到局部贫血停止灌注。动脉和静脉导管的维护都夹一个积极的血管内压力,最初调整到6毫米汞柱。在局部贫血、肺与温暖和湿润通风氧气体混合物(95%氮(N2),5%股份有限公司2)。肺是SNP的5分钟烟雾化处理,铂族元素1或PGI2据一位以下协议:
硝普酸钠(180 - min局部贫血)
SNP是溶解在5%葡萄糖和稀释,以达到最终沉积剂量的0.126µmol(考虑到烟雾化时间和沉积分数)。这个剂量的SNP是雾化的缺血后5分钟或10分钟之前出现再灌注。
前列腺素E1(180 - min局部贫血)
铂族元素1溶解在0.9%氯化钠和稀释,以达到最终沉积剂量的0.009µmol。烟雾化进行局部贫血初出现再灌注或之前的SNP实验。
前列腺素我2(180 - min局部贫血)
PGI2在生理盐水溶解在甘氨酸缓冲和进一步稀释0.9%达到最终沉积剂量的0.009µmol。再次,烟雾化进行局部贫血初或之前出现再灌注。
硝普酸钠,前列腺素E1我和前列腺素2(210 - min局部贫血)
所有特工被雾化的缺血后5分钟与180 - min剂量相应实验。
数据分析
数据表示为±sem。差异分析单向方差分析(方差分析),紧随其后事后Student-Newman-Keuls测试。当这些测试标准并不满足,非参数克鲁斯卡尔-沃利斯排名是邓恩使用方差分析事后测试。假定值< 0.05被认为代表一个重要的区别。
结果
肺动脉压力
在控制实验中,P巴勒斯坦权力机构是恒定在整个实验周期(无花果。1⇓)。180分钟的缺氧缺血后,一个瞬态P巴勒斯坦权力机构指出在再灌注上升。当肺雾化治疗铂族元素1或PGI2在缺氧缺血的开始,P巴勒斯坦权力机构增加对再灌注是类似于治疗缺血性肺,而雾化SNP诱导的温和的衰减P巴勒斯坦权力机构上升(图1所示⇓)。当雾化立即再灌注之前,铂族元素1没有影响,PGI2和SNP减少P巴勒斯坦权力机构适度。210分钟的缺氧缺血后,气溶胶的所有三个代理应用于局部贫血,加压反应在再灌注相比几乎不变缺血性控制(图。2⇓)。
微血管压力和血管合规
控制肺微血管的压力并没有改变在整个实验期间(表1⇑)。微血管压力只有适度增加后立即在所有缺血性再灌注肺(表1⇑),表明只有一个小的贡献静压部队毛细管过滤和水肿形成再灌注过程中。值的血管合规控制肺部没有差异和不同的实验组,每组(数据没有给出细节)。血管内压力,最初调整到6毫米汞柱,慢慢地拒绝缺血性期间,但在所有组> 2.5毫米汞柱时测量动脉缺血(表1月底⇑)。
毛细过滤系数和体重增加
经过180分钟的局部贫血、肺显示显著升高Kfc-values相比nonischaemic肺,伴有严重水肿的形成(图。3⇓,表1⇑)。肺雾化SNP处理时,铂族元素1或PGI2在缺氧缺血,显著减少肯德基增加,测量再灌注后,指出在所有代理的存在。然而,当雾化立即出现再灌注前,只温和(PGI2和SNP)甚至没有影响(铂族元素1肯德基)观察(图3所示⇓)。缺血性时期扩展到210分钟,比肯德基值显著高于180分钟缺血挑战(p < 0.05)。当应用于局部贫血,气溶胶的所有三个代理仍然显著降低微血管渗漏(图4所示⇓)。
讨论
在目前的研究中,一个协议为180或210分钟持续的温暖的缺血缺氧的肺的通气导致剂量依赖性和可再生的再灌注期间严重血管渗漏。气溶胶交付通过前列腺素类PGI2和铂族元素1和任何捐助者不SNP出现缺血导致泄漏响应显著减少再灌注。相比之下,只有轻微的功效是指出相同剂量的这些药剂喷雾时立即再灌注之前。
目前使用的细节模型的热缺血兔肺已经出版10,12。值得注意的是,两种策略对生物物理应用肺实质的“保护”。首先,缺氧进行通风,ventilation-dependent动态机械力量减弱ischaemia-related肺损伤10,11。其次,积极在缺血性血管内压力保持期。这策略最近观察到减少ischaemia-reperfusion-related泄漏响应10,19,尽管其作用方式尚不完全了解。
180或210分钟后的再灌注肺局部贫血引起快速增加和部分可逆的P巴勒斯坦权力机构。微血管压力在加压反应的分析清楚地表明,这种整体血管阻力的增加主要是由于增强前毛细管的阻力。急性缺氧性肺血管收缩不太可能导致这种血管收缩剂反应主要程度上正常的肺泡氧张力(P啊,一个2)是重新出现再灌注前1分钟。凝血恶烷曾被认为是一个主要贡献者瞬态reperfused兔肺高血压反应10支持的,这一观点是发现大量的凝血恶烷中检测到肺废水在重建灌注,加压反应在很大程度上是由凝血恶烷受体拮抗剂抑制(数据没有)。
了多方面的证据,然而,显然表明瞬态压力海拔不是随后毛细管泄漏反应的驱动力,它代表了在再灌注期显著特征。首先,当评估肯德基值出现再灌注后30分钟,升高P巴勒斯坦权力机构值已经恢复到接近基线水平的大多数实验。其次,微血管压力水平只有轻微影响ir演习,和值获得不同时期的ir序列互相之间没有显著差异。微血管的压力只是暂时性的,适度增加与报道引发压力失败从而毛细管泄漏在肺血管20.。因此,旷日持久的肺部水肿形成再灌注期间不得归因于提高水压毛细管液体过滤,但必须归因于记录歧管肯德基值升高。潜在机制,毛细血管内皮屏障功能受损是假定,随着微脉管系统的主要网站肺液过滤,没有理由假设一个多方面的毛细过滤面积的扩大在再灌注期。
最令人印象深刻的是,当铂族元素泄漏响应几乎完全阻塞1,PGI2和SNP是沉积在肺泡间隔的气溶胶技术开始180 - min缺血期间的剂量,引起血管舒张兔实验性肺动脉高压的肺10,21。这是反映在肯德基的恒常性附近值在整个90 - min再灌注期间体重增加在这些肺和非常温和。此外,即使局部贫血时间的进一步延长到210分钟了肯德基值增加有限的肺提供雾化铂族元素1,PGI2或初SNP缺血,而在参与肺这样长时间的热缺血引发了一个戏剧性的泄漏响应与大规模水肿发展中再灌注期的前30分钟内。
的贡献致病的后遗症发生肺缺血期间与事件触发的情况下再灌注的整体损伤肺ir受伤仍不安定。有证据表明,重大的损伤发生在局部贫血本身,然而,“缺血性损伤似乎取决于P啊,一个2和底物的可用性22。关于泄漏反应,不同类型的氧化损伤,包括氧自由基形成招募中性粒细胞、巨噬细胞和内皮细胞本身23- - - - - -25,以及干扰后续的内皮细胞钙稳态actin-dependent内皮收缩和interendothelial差距的形成26已经涉及,这些现象尤其在再灌注期间被归因于事件。本协议不允许直接分离动脉缺血与再灌注的影响内皮屏障功能丧失。然而,大区别所有代理的高效肺泡沉积在局部贫血发病,唯一略微再灌注前有效的应用程序,明确支持的观点重要致病的后遗症已经引发缺血性期间本身,即使没有氧气的缺氧通风从事这项研究。
除了血管扩张性效果整体,PGI2,铂族元素1和任何捐助者不SNP,以及没有本身,都证明了改善气体交换在不同条件下的急性肺损伤由于优惠血管舒张,从而再分配的灌注肺通风良好的区域14,15。在在目前的ir模型的一项研究中,这组最近演示了显著改善ventilation-perfusion匹配时没有吸入开始出现再灌注12。这种选择性肺血管舒张,然而,不是手术解释内皮屏障功能的维护在肺部接收肺泡PGI沉积2,铂族元素1或在局部贫血的发病SNP,这种影响并不是复制的烟雾化再灌注之前,这将是至少同样有效的对选择性血管舒缩性的影响12。以下的令人印象深刻的保护作用机制可以解释肺泡沉积前列腺素类和SNP内皮屏障完整性在当前的研究中:
海拔intraendothelial环核苷酸水平
同时铂族元素1和PGI2激活腺苷酸环化酶和腺苷的重要性3′,5′环一磷酸(营)维护肺内皮屏障功能在不同的情况下已经证明27。此外,营水平下滑鼠肺在缺血性储存6。因此,增加营水平通过由forskolin激活腺苷酸环化酶4由rolipram,抑制磷酸二酯酶28,以及dibutyryl-cAMP4在肺保护ir受伤。类似于前列腺素类,NO-donors阻塞在猪肺动脉内皮研究层通过提高细胞内循环单核苷酸鸟苷3′,5′环一磷酸(cGMP)29日,8-bromoguanosine-3′, 5′环一磷酸(8-Br-cGMP)产生了类似的效果29日。类似于营地,cGMP-levels下降被发现老鼠的肺移植模型30.。添加8-Br-cGMP保护解决方案改善肺功能和生存在这个模型30.。同样,吸入的再灌注后减毒I-R-induced增加毛细过滤通过鸟苷酸环化酶的激活5。
抑制中性粒细胞
中性粒细胞一直涉及I-R-related肺损伤的发病机制,也灌注条件下缓冲区31日。这种推理是基于事实,即使buffer-perfused肺港口大量的中性粒细胞在毛细血管床,超过池循环的中性粒细胞,因此很可能导致发病的事件的触发32。neutrophil-endothelial交互的抑制前列腺素可能因此手术,正如前面所示prostacyclin-analogue7和铂族元素18。同样,没有能够抑制中性粒细胞的粘附的内皮细胞33和干扰从这些白细胞释放活性氧的类型13。
对其他白细胞数量的影响
除了中性粒细胞,兔肺微脉管系统也港口大量的单核细胞和淋巴细胞,再次超越这些白细胞类型的血管内池大小32。此外,间质淋巴细胞和肺泡巨噬细胞是可能的候选人参与ir肺损伤和响应性代理增加细胞内营和cGMP水平,目前没有进一步的详细数据。
同时铂族元素1和PGI2用于临床肺移植供者预处理和补充充足的解决方案34。另外,血管内任何捐助者不物质的就业35。最初从事促进血液冲刷,实验研究表明,这些药物可能通过nonvasodilatory促进肺保护机制6。transbronchial应用程序的当前选择的路线甚至可能是有利的药理干预期间局部贫血:气溶胶交付到肺泡间截流的条件下将导致仓库区域浓度效应和高扩散距离,与分配一些额外的毛细管内的药物血管床由于残余ventilation-dependent流体运动。稀释和冲刷的雾化剂只是预期出现再灌注。进一步的研究应该直接比较的影响血管内注射(冲洗解决方案)与肺泡前列腺素沉积和NO-donors内皮屏障的完整性属性,对再灌注血管渗漏。
总之,前列腺素E的烟雾化1前列腺素,我2和硝普酸钠局部贫血的发病被发现是非常有效的维持内皮屏障属性的兔肺模型温暖ischaemia-reperfusion受伤。相比之下,这些药物更有效时再灌注前直接喷雾。累积证据表明早期肺泡前列腺素和硝酸的有益作用oxide-donor沉积可归因于nonvasodilatory这些代理机制。烟雾化前列腺素和/或一氧化氮捐助者在缺血可能适合在ischaemia-reperfusion损伤肺保护。
确认
非常感谢k . Quanz的技术援助。
- 收到了8月2日,2000年。
- 接受2001年3月12日。
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