文摘
运动诱发支气管狭窄与热量和水从航空公司损失。目前尚不清楚这些条件可以影响bronchoactive受体激动剂的反应。不同程度的影响肺的肺泡通气反应乙酰甲胆碱和湿度和温度的作用响应进行评估。
Wistar鼠麻醉,tracheostomized和机械通风。增加剂量的醋甲胆碱是注入静脉注射和呼吸系统阻力(Rrs)和倒电容(Ers)测量。老鼠通风和干燥的空气在13°C,干燥的空气在37°C,潮湿的空气在13°C和潮湿的空气在37°C。这四组进一步分为三个子组与呼吸频率调整到30的动脉血液中二氧化碳张力,40和50毫米汞柱。
温度、湿度和肺泡通气水平没有影响的位置剂量乙酰甲胆碱/响应曲线。然而,最大的变化Ers在大鼠显著降低通风与潮湿的空气。此外,最大的变化Ers在较低的老鼠明显高于肺泡通风。这些差异并没有观察到的最大价值Rrs。
醋甲胆碱在正常大鼠的肺反应显著受到启发了空气的湿度和肺泡通气的水平。,这种影响更为严重的小航空公司和/或远端空域。这表明锻炼或换气过度可以改变气道平滑肌的行为。
本研究由以下巴西科学机构:慰问Nacional de Desenvolvimento Cientifico e学府(CNPq), Fundacao德帕罗尽管做Estado de圣保罗(FAPESP)必须占州政府和项目干扰素有de Excel̂ncia (PRONEX-MCT)。
许多炎症介质、神经递质和药物可以引起气道平滑肌收缩(ASM)。ASM在正常呼吸的作用仍然是争论的主题,但它不太可能,基线气道语气生理上是重要的,因为引起bronchodilation毒蕈碱的拮抗剂或β2受体激动剂似乎并未影响气道的功能1。大部分的兴趣ASM收缩反应受体激动剂在ASM的作用在于呼吸道疾病,尤其是哮喘。
非特异性刺激气道高反应,如醋甲胆碱、组胺,冷空气或运动,是哮喘的一个重要特征。被定义为气道高反应的气道非特异性刺激反应过大,导致气道阻塞,主要是由于过度ASM收缩2。
ASM可以直接抑制受体激动剂,如醋甲胆碱或组胺,它激活平滑肌细胞上的受体结合,或通过间接机制,如冷空气或锻炼,,至少部分从肥大细胞诱导bronchoactive介质的释放1,2。
锻炼和换气过度导致类似的瞬态在哮喘患者气道阻力增加。人们普遍认为(EIB)运动诱发支气管哮喘的发病机制与热量和水通量的相关发展的航空公司在大量的变暖和湿润的空气。损失的热量和水发挥关键作用在投资银行和换气过度引起的支气管痉挛。此外,灵感的低温空气和干燥的空气导致患病率的增加投资银行相比,温暖和潮湿的空气3- - - - - -5。然而,的相对影响程度的通风、湿度和温度对肺反应bronchoactive受体激动剂尚未被研究过。作者认为,这种研究可以添加相关信息的了解气道高反应性和运动性支气管痉挛。
因此,本研究的目的是:1)研究不同程度的影响肺的肺泡通气反应乙酰甲胆碱;和2)评估干燥和潮湿空气的影响,不同温度下的吸气这些反应。
材料和方法
研究动物
雄性Wistar鼠(250 - 350克),从大学的医学院获得圣保罗(巴西圣保罗)。老鼠们被安置在一个恒定的温度和相对湿度条件和喂养老鼠的饮食标准。动物是保持自由从所有传染性疾病的证据。所有的动物获得了人道关怀遵守赫尔辛基公约使用和照顾动物。研究机构审查委员会批准的圣保罗大学的医学院。
研究设计
老鼠麻醉,tracheostomized机械通风和随机分配到12组每组(n = 6)。老鼠在13°C,通风和干燥的空气干燥的空气在37°C,潮湿的空气在13°C和潮湿的空气在37°C。这些团体被进一步分为三个子组与呼吸频率调整到动脉血液中二氧化碳张力(P,有限公司2)30、40和50毫米汞柱。增加剂量的注入静脉注射乙酰甲胆碱,气管压力、气流和肺容积变化和呼吸系统获得抗性(Rrs)和倒电容(Ers)计算。
方法
老鼠与戊巴比妥钠麻醉(50 mg·公斤−1i.p。)。一旦实现了外科手术般精确麻醉,动物保护仰卧位,气管切开术是创建和聚乙烯管(内直径= 1.7毫米)插入气管。一个颈静脉插管注入乙酰甲胆碱解和颈动脉插管是排水动脉血液pH值的测量,在动脉的血氧含量(P啊,一个2),P,有限公司2,使用统计概要10(新星生物医学公司沃尔瑟姆,妈,美国)。执行程序都使用聚乙烯管(内直径= 1.1毫米)和动脉行一直免费从凝血和肝素溶液10 U·毫升−1。
动物是通风的小动物呼吸机(哈佛大学683分;哈佛装置、南纳蒂克,妈,与潮汐卷(美国)VT)的10毫升·公斤−1。呼吸速率的调整来实现的P,有限公司2以前分配(30、40或50毫米汞柱±10%)。范围是60 - 90次·分钟−1(表1⇓)。以湿通风气体,下一个旁路系统,气体通过蒸发相机的水柱,设置为13或37°C。温度和湿度测量的蒸发相机监控只是入口前的气管导管。
老鼠被随机分配到12组。动物是通风:1)干燥的空气(3 ppm (ppm)的H2O) 13°C (D13);2)干燥的空气在37°C (D37);3)潮湿的空气(100%饱和度)13°C (H13);4)潮湿的空气在37°C (H37)。每一个组进一步分为三个亚组,呼吸机的频率调整达成P,有限公司230、40和50毫米汞柱每个最后组(n = 6)。
的测量Rrs和Ers如前所述执行吗6,7。pneumotachograph (fleish - 4.0;OEM医疗公司,里士满,VI,美国)是连接气管导管和一个压差传感器(霍尼韦尔163 pc01d36;美国自由港,IL)测量气流(V′)。气管压力(Ptr)测量压力传感器(霍尼韦尔142 pc05d)。V′和Ptr信号测量和条件在10年代在200 Hz 12位模拟-数字转换器(DT 01-EZ;数据转换、万宝路、马、美国)和存储在一个微型计算机。在每个测量、10、13、15个周期,根据呼吸频率设置,为每个数据点进行分析。肺容积变化(V)通过电子的集成V′信号。
Rrs和Ers获得使用呼吸系统的运动方程: (t)的时间。老鼠后所需的实现P,有限公司2动物的组织继续在干燥通风的设计Ptr和V′(基线)来衡量。V′也测量后直接实现增加最大Ptr之后每个静脉输液浓度增加的氯化乙酰甲胆碱(σ化工有限公司,圣路易,MI,美国)在正常生理盐水(0.1 -300µg·公斤−1)。动物的组织设计湿润通风保持在这种条件下进行一个额外的10分钟。Ptr和V′测量(基线)和前面描述的相同协议的醋甲胆碱灌注后。所有老鼠收到断续深通胀(3×VT)每15分钟从一开始的机械通风。前的最后一个深度通货膨胀是立即执行醋甲胆碱挑战的开始。醋甲胆碱剂量/响应曲线持续了30分钟。作者以前观察到30分钟的机械通风干燥或潮湿的空气,没有深通胀并未改变Rrs和Ers。
结果
表1⇑显示了呼吸频率,P,有限公司2,P啊,一个2和pH值(意味着±sem)值获得的12组的研究。在每组P,有限公司2级别(30、40或50毫米汞柱),在呼吸频率没有显著差异,pH值,P,有限公司2和P啊,一个2值被观察到当组D13、D37 H13和H37相比。通风组,呼吸频率有显著较低pH值下降由于更高的值P,有限公司2的值明显降低P啊,一个2,因为所有的动物都是通风与吸入气氧浓度为21%。
表2⇓显示的基线值Rrs和Ers。这些值是立即获得之前醋甲胆碱挑战的开始。没有明显的影响,温度和湿度的吸气或肺泡通气水平基础值。
没有显著影响Δmax吸气温度的值Rrs或Ers观察(无花果。1和2⇓⇓)。相比之下,Δmax的价值观Ers群体的通风与潮湿的空气明显低于组织通风和干燥的空气(p < 0.001)。此外,肺泡通气量的减少导致Δmax的价值大大提高Ers(p < 0.001)。在Δmax统计上显著差异Rrs没有观察到的值。最后,各组之间没有Kx的价值观的差异研究,为Ers和Rrs(无花果。3⇓和图4⇓)。
讨论
肺泡通气的影响程度、温度和湿度对肺反应bronchoactive受体激动剂研究了首次在一个正常的动物。醋甲胆碱最大反应在潮湿的空气的存在显著降低,尤其是在小的航空公司,所显示显著差异在倒电容而不是阻力。高通风也降低最大倒电容响应。
锻炼,换气过度和通风与冷空气引起瞬态肺动脉阻力增加大量的哮喘患者(40 - 90%)和在一些科目没有哮喘的历史10- - - - - -13。在一个固定的水平的通风,寒冷和干燥机吸气加剧了这种反应。相比之下,用温暖和湿润通风空气降低其严重性。有许多相似之处锻炼,hyperventilation-induced支气管痉挛,如气道狭窄的时间进程,热量和水的蒸发损失程度和对药物的反应3,14。由于这些相似之处,换气过度的实验模型被用来研究运动诱发支气管痉挛的机制4,5,14。EIB可能是航空公司的正常反应的放大,因为正常的受试者显示一秒用力呼气量的减少后高水平的呼吸增强与寒冷,干燥的空气15,16。它已经表明,不同的动物物种,如豚鼠、狗、兔子和猴子,现在在几个呼吸增强实验模型的气道阻塞,主要是那些使用干燥的空气14,17。这些动物模型被用来研究EIB的机制。然而,作者的知识,以往的研究没有调查的影响程度的肺泡通风,温度和湿度的响应bronchoactive受体激动剂,如醋甲胆碱,在一个正常的动物。这些关系在正常实验动物是重要的没有变化的情况下基线呼吸力学醋甲胆碱灌注前,当他们澄清的影响温度、湿度和通风正常气管平滑肌的行为。
评估对乙酰甲胆碱反应,剂量,造成50%的最大的变化Ers和Rrs被确定为一个索引的位置剂量/响应曲线(灵敏度)。最大的变化(反应)也比较8。这是观察到温度、湿度和肺泡通气程度没有显著影响曲线的位置(图3和图4⇑⇑)。然而,最大的反应注射。醋甲胆碱被通风和湿度显著影响。这些影响更强烈的在小航空公司和/或远端空域,差异Ers但不是Rrs是重要的。之前的研究已经证实,政府收缩受体激动剂,如醋甲胆碱或乙酰胆碱,不仅导致气道阻力的增加也在大量的肺实质的力学性能的变化18- - - - - -20.。这些观察表明,干燥效果大于低温肺支气管收缩的回应。非常低的温度,然而,并没有用于这项研究。
水平的一个重要影响的肺泡通气反应乙酰甲胆碱也观察到,更高P,有限公司2与更大的最大响应醋甲胆碱有关。这种差异是显著的Ers(图4⇑)。这一发现有点奇怪,因为EIB换气过度有关。与这一观点相反,史蒂芬斯和米切尔21,研究犬类孤立的气管条,观察等距最大强直性张力下降的高P,有限公司2。然而,史蒂芬斯和米切尔21暴露的气管平滑肌高得多P,有限公司2在这项研究中(110年与50毫米汞柱)。此外,它可以推测有差异在体外和在活的有机体内由于血液动力学的气管平滑肌的收缩反应,体液和/或神经的影响。
机制的运动和hyperventilation-induced支气管痉挛并不完全确定,但被认为是相关的冷却和/或干燥航空公司造成呼吸增强。遵循这些刺激,气道阻塞是由于中介释放,感觉神经激活和/或支气管反应性充血的循环16,22。大型和小型航空公司参与此响应16,23。
在目前研究肺泡通气改变通过增加或减少呼吸频率,无需修改VT或呼吸机的流量剖面,以获得类似的价值观Ers和Rrs在所有组的老鼠。使用这种方法,一组较低P,有限公司2不能研究(20毫米汞柱),因为呼吸频率用来达到这个值越高导致基线增加气管压力(呼气末auto-positive压力)。此外,如果暴露在干燥的空气,大鼠肺泡通风提出了更高的价值较高的基底(premethacholine)Ers和Rrs,也许由于hyperventilation-induced支气管收缩。
醋甲胆碱被注入注射。给这个受体激动剂相同数量的所有组的老鼠。这不会被气溶胶可能因为不同的组的呼吸频率。然而,注射。高剂量的注入乙酰甲胆碱有可观的系统性及肺血管的影响,理论上可以受到pH值和P,有限公司2。
这项研究还有其他的局限性。不同的啮齿动物,如豚鼠、老鼠和老鼠,甚至不同菌株的大鼠或小鼠表现出明显不同的反应bronchoactive受体激动剂,如醋甲胆碱。然而,只有Wistar鼠被用于这项研究。Isocapnic肺的条件没有维护和补充氧气不管理组的老鼠呼吸频率较低的通风。老鼠在集团管理50毫米汞柱P,有限公司2有显著降低的值P啊,一个2,虽然这些值没有足够低引起大量肺血液动力学的变化。本研究的目的是复制的情况下呼吸增强hypopnoea,没有血液气体校正。之前的研究已经证实,二氧化碳可能会减少肺外周阻力24。然而,在这项研究中,这可能是并非如此P,有限公司2水平没有影响基线阻力和倒电容值。
总之,它已被证实在这项研究中,醋甲胆碱在正常大鼠的肺反应显著受到启发了空气的湿度和肺泡通气的水平。通风干燥的空气和呼吸频率较低导致呼吸系统倒电容的最大价值大大提高,但不是阻力,这表明,这种影响更为严重的小航空公司和/或远端空域比大的航空公司。
确认
作者要感谢美国米切尔对他评论的手稿。
- 收到了2001年3月29日。
- 接受2002年1月16日。
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