摘要
呋塞米是一种有效的利尿剂,影响穿过呼吸上皮的水转移,这与Transepithelial电位差(PD)密切相关。水是决定粘液运输的关键因素;一种重要的肺部防水机制,可从呼吸系统中除去颗粒和微生物。
本研究的目的是研究速尿和低血容量对气管PD和粘液特性的急性影响。对36只公犬进行麻醉、机械通气及血流动力学监测。他们被随机分为三组:对照组,速尿(40 mg注射。)+低温血症组和呋塞米(40毫克注射。)+批量替换组。在干预后在0,1和2小时内收集气管Pd和粘液样品。通过磁性微型计分析粘液性能和在体外青蛙上颚的粘液纤毛转运性。
与对照组相比,速尿将PD降低到中间值,且仅在低血容量时显著(−13±5和−8±2 mV,时间分别为0和2 h)。
除了呋塞米的直接效果,这些结果表明,低钙血症也影响气管膜中的离子输送。呋塞米和低钙血症对呼吸道粘液性能没有急性影响。
这项工作得到了圣保罗州立基金会(FAPESP)和SãoPaulo大学医学院的医学调查实验室(LIM 5和LIM 8)的支持。
粘液运输(MCT)是一种重要的肺保护机制,其从呼吸系统中除去吸入的颗粒和微生物。MCT依赖于几种因素,包括:粘液流变性质,睫状体活性和粘液 - 纤毛相互作用1-3..粘液糖蛋白是,低分子量的离子,蛋白质,脂质和水的混合物可变4.那5..呼吸道粘液的95%都是水5.,并且确定粘液清除率的关键因素1那4..在正常情况下,呼吸上皮内的活性离子转运介导了粘液的产生和体积及成分的调节2那4.-7..水通过气道上皮的转移与经上皮电位差(PD)密切相关,PD被认为是上皮功能的一个指标1那4.那7..
一般的临床概念认为,全身脱水有助于产生粘稠、高粘弹性的粘液或脱水的气管支气管分泌物,这将损害MCT并导致气道堵塞。然而,这一概念缺乏科学依据。之前对鸡的研究8.和狗9.,以及使用严重脱水模型(长达72小时),并没有确定这些过程背后的确切机制。
速尿广泛用于重症监护病房和其他设置,用于降低血浆钠和体积10那11通过抑制NAK(CL)2共转运,位于顶膜在汉勒氏环路厚上边缘12.在呼吸上皮中,速尿与氯离子(Cl .)耦合抑制基底外侧到腔内的水通量−)在基石运动膜的运输12-14.因此,速尿可能通过直接影响呼吸道上皮和间接通过全身脱水来影响粘液含水量和MCT。近藤等.10观察到显着减少在体外速尿后MCT已经给予患者机械通气(MV)。相反,温特斯和Yeates13在…方面有改善在体内MCT在狗和狒狒速尿后已对其施用。基于结果有争议,本研究旨在调查,粘液流变性和急性脱水速尿对气管PD促进作用在体外MCT在MV下的麻醉犬上的青蛙味。
材料和方法
目前在狗身上进行的研究的实验程序和方案得到了São保罗大学(São保罗,巴西)医学院动物护理委员会的批准,并遵循了美国国家卫生研究院的指导方针
制备的动物
研究了36种混合繁殖的成年犬,重量为11-14千克。每只狗都可以自由进入水,并在干预之前禁食8小时。最初使用面膜用吸入的氟烷麻醉动物,并置于仰卧位。用8mm尺寸的管进行气管插管。气管管的袖带位于喉部的远端。在插管后发起MV(Linea呼吸机;中位理平化名称Médicohapainalar,圣保罗,巴西)。在所有实验中都采用了气道气体监测器(监测器252; Datex Surformarium,赫尔辛基,芬兰)。疏水性热和水分交换机(PALL BB100F; PALL BIOMEDICAL PRODUCTS,NY YORK,NY,USA)被放置在呼吸机管道的“WYE-CONNERCORER”和狗来调节灵感气体之间。持续监测脉冲血液血液,放置在舌头和心电图记录中。将头部导管置于左侧肢体上,然后停止吸入氟烷,戊巴比妥钠(10mg·H.-1),以保持动物在研究期间处于全身麻醉状态。中心静脉导管插入右心房via右股静脉测量中心静脉压(CVP)。右侧股动脉插管以连续监测平均动脉血压(MABP),并评估血气分析和血浆钠。膀胱内插管以测量尿液输出并获得尿液样品以估计分数钠排泄。进行气管造口术,并在打开的气管的下部测量Pd。如有必要,体温在36-38°C下保持在36-38°C和电加热垫。
研究设计
完成之前描述的所有程序,并给所有动物注射10 mL·kg-1等渗生理盐水(0.9% NaCl),经外周静脉置管。让血流动力学变量稳定30分钟,使所有动物处于稳定状态,之后设置时间0。将动物随机分为3组(每组12只):对照组,不进行治疗干预;速尿+低血容量组(F+H),给予40 mg注射。呋喃苯胺酸;速尿+容量替代组(F+R),给予40 mg注射。每10分钟呋塞米和0.9%NaCl,以取代尿量的体积损失,以确保正常造型地位。将F + R基团包含在本研究中,以区分呋塞米和低钙血症对Pd和粘液性能之间的影响。数据在0小时,时间1小时和所有组中的时间记录。
数据集合
Urine output, volume infusion, fluid balance and fractional sodium excretion were determined at time 0 h and time 2 h. Arterial blood samples were drawn for gas analysis at time 0, 1 and 2 h, and for determination of plasma sodium and haematocrit at time 0 and 2. Haemodynamic variables included in the current study were heart rate, MABP and CVP.
Transepithelial电位差
在knauf描述之后修改了PD技术等.15.用两个微电极通过上皮膜与饱和氯化钾琼脂桥连接甘汞半细胞进行测量。甘汞半电池连接到静电计的高输入端(Fisher Accumet 950;Fisher Scientific Co. l.l.c., pittsburgh, PA, USA)。由于kcl饱和琼脂桥,不需要校正扩散势;也避免了与灌注方法相关的液体连接问题。参考电极用聚乙烯导管引导并置于S.C.空间1那160.9%NaCl溶液灌注,狗的气管附近。测量电极小心地放置在接触与下气管上皮,其类似于先前研究的后膜部1那17.在每次实验之前,在电极和琼脂桥梁连接到共同的林格氏溶液浴中。Whenever electrode pairs differed by >1 mV of PD, the bridges were discarded. The results are presented in mV as mean±se.
粘液分析
用两个评估粘液性质体外在文献中建立的台式试验:粘液流变性质和在体外未经中华人民共和国交通部。
由King和Macklem所描述的磁微流变仪技术19由Silveira修改等.20.,用来测量黏液的流变性能。简单地说,在黏液样品中插入一个小钢球,在正弦振荡磁场的影响下测量其位移。这个球就像一个流变探针,因为它的运动受到粘性力和弹性力的阻碍。黏液样本安装在有机玻璃容器中,插入磁性环的缝隙中,并安装在由正弦波发生器驱动的投影显微镜上。球的影子被投射到一对光电池上,这对光电池提供与移动的球的位移成比例的电输出。环形电流和光电池输出被传输到与计算机连接的数字示波器上进行存储和离线处理。测量值分别为1和100 rad·s-1结果用G*的对数表示(Log G*;达因·厘米-2),刚性因子和切线δ(TANδ;粘度到弹性比),反冲因子。
评估在体外MCT,使用纤毛青蛙味觉制备21.简而言之,将来自狗的气管样本的速度与自体青蛙粘液的速度进行比较,结果表达了相对速度(狗粘液/青蛙粘液)。借助于配备有网状视镜的立体显微镜,确定放置在粘液耗尽的青蛙腭上的粘液的运输速度。将样品用石油醚冲洗,以在放置在腭表面之前除去油。清除实验在环境温度下进行,该温度在20℃(68°F)保持下。在测量过程中,青蛙腭在丙烯酸室内保持,通过0.9%NaCl的1:1溶液的超声雾化器系统提供100%相对湿度:林液16那18.
统计分析
样本量的计算采用80%的幂次,显著性水平差异为5%。基于当前作者之前的研究10,目的是检测任何一对治疗方法之间的特定差异1.50。组间的统计比较是通过重复测量的双向方差分析进行的。组间差异采用Tukey检验。p<0.05被认为有统计学意义。
结果
各呼吸和氧合参数潮气量(237±36 mL)、分钟气量(4.5±0.8 L)、平均气道压力(5±2 cmH)均稳定,组间无显著差异2O),呼气末正压(2±1 cmH)2o),灵感氧馏分(21%),脉冲氧杂项(98±1%),结束呼气二氧化碳馏分(32±5%)。
表1⇓总结体积输注,流体平衡,分数钠排泄和血浆钠在三组。与对照组(p <0.001,为这两个参数)相比速尿促进了F + H和F + R基团更大的尿量和更高的分数钠排泄。流体平衡是在F + H组(p <0.001)在显著负。与对照和F + H基团(P <0.001)相比,体积输注是越大F + R组英寸在F + H组的每只狗失去了血管内体积总量,这类似于急性低血容量的约30%。在F + R组中观察到血浆中钠的小,但显著增加可通过等渗盐水溶液的大体积灌注进行说明,为了该组中,以保持normovolaemia匹配尿的损失。没有动物发展低钠血症。
Haemodynamic data and haematocrit are shown in table 2⇓.在F + H组提出了更大的心脏速率(P = 0.025),并且与沿所述研究期间控制和F + R基团(P = 0.005)相比下降CVP。MABP在所有组中下降(p = 0.002)。血细胞比容呈显着的趋势是在F + H组(p = 0.09)高。
图1⇓呈现PD±的平均值se在三组。在0小时,Pd(-15mV)的平均值与其他发现类似1.这些值保持稳定于控制的时间2小时。呋塞米仅在F + H组中促进了PD的显着降低(P = 0.011)。
图2.⇓显示的平均值在体外MCT±se三组。在研究期间,各组MCT均升高(p<0.05)。各组之间没有显著差异。
表3⇓描绘了均值±se在1 rad·s中进行流变测量-1和100 rad·s-1在所有的组。由于缺乏足够的样本或收集的黏液变色,每组9只狗进行黏液流变学评估。1 rad·s时的刚度因子-1所有组均下降(p<0.001),并在100 rad·s时保持稳定-1.TANδ中的群体中没有显着差异。
讨论
在本研究中,呋塞米促进了总血管内体积的〜30%,心率显着增加,CVP减少,其在F + H组中类似于急性和中度缓解血症。包含一个组(F + R),其中替换尿素输出匹配,允许分离呋塞米和低钙血症的影响。呋塞米,一个有效的cl−呼吸上皮分泌抑制剂,仅在与低血容量相关时,促进PD显著下降。目前的研究提供了证据,体积状态是一个重要的变量,有助于减少PD。由于所有组在研究期间血浆钠水平均保持正常,血浆钠与气道PD之间没有独特的关系。这是低血容量与血浆钠变化无关的证据。这些结果发生在急性干预期间,各组间黏液特性无显著变化。
已经提出了跨越渗透水运动的Transepithelial离子转运来引起跨越气管支气管上皮的净水通量的方向7.那13.PD变化可能代表一种控制气道内水含量的机制via离子通量,可能与粘液流变学和澄清性的调节有关1.PD被认为是上皮功能的一个指标1那4.那7.它已被用于诊断肺病等囊性纤维化3.那22或表征肺损伤1那7..Tracheal PD values were measured in the lower part of the opened trachea and mean values were ∼−15 mV in all groups at time 0 h. These results fit with data reported by others in dogs1在麻醉科目中7..对照组的PD在研究期间保持稳定。在目前的研究中,抑制NaK(Cl)2与以前的报道相似,速尿的共转运体没有引起气管PD的显著降低14.考虑到速尿对上皮生物电特性的已知影响,在接受相同速尿剂量的两组中,应获得类似的PD降低。然而,与对照组相比,F+R组PD中度下降,F+H组PD显著下降(p=0.011)(图1)⇑)。血浆钠仍然存在于所有组的正常限制内,并且血浆钠和Pd之间没有独特的关系,表明这不是接受呋塞米的两组PD行为差异的原因。由于PD是粘膜灌注和功能的敏感指标,目前的作者提出了低血症可能导致气管血吸灌注的可能性,这又可以进一步降低PD。Aneman.等.23表明低血容量后,十二指肠上皮PD一个显著下降,这与粘膜血流灌注减少的关键关联。
速尿对黏液性质和MCT的急性影响显示了相互矛盾的结果。速尿在浆膜处比腔体处更有效12那24,并已与基底外侧至管腔水通量的抑制相关的14.如果是Cl.−焊剂与水通量相关联的从黏膜入管腔,然后抑制的NaK(CL)的2共转运可以减少粘液的含水量,并最终MCT。与此假设,近藤一致等.10表现出减少在体外MCT在机械通风患者中,接受呋塞米最多4小时。相反,温特斯和Yeates13观察到速尿(40 mg)增加在体内狗和狒狒的MCT。这些作者提出了利尿剂可能刺激MCT的一些潜在机制,如加压素和/或血管紧张素的释放,抑制调节分泌的感觉神经,以及诱导微血管渗漏。不同研究之间的差异可能与方法有关。在体外MCT仅评估粘液的转运特性,而在体内MCT可能受黏液、纤毛及黏液-纤毛相互作用的影响。物种之间的差异也可能有关系。在狗的气管上皮中,离子运输和速尿在气道中的作用已经被广泛研究。犬气管在尺寸和肺泡通气方面与人气管相似25.然而,已经确定犬气管上皮积极运输电解质,其活动主要是Cl−用钠吸收的小组分分泌物4.那12-14那17.在人类上皮中,钠吸收是通过切除的气道的主要活性离子运输,以及Cl−在基础条件下不发生分泌3.那4.那7..因此,呋塞米可以在理论上,在狗和人类中不同的影响。在本研究中,对气管粘液性能的呋塞米和低钙血症没有显着急剧作用在体外观察纤毛对粘液的转运能力。如果研究的时间更长,可能会对呼吸道粘液产生影响。
麻醉,气管造口术,MV和使用热量和水分交换剂的使用都与MCT中的减少有关18那26-28.然而,在目前的研究中,这些因素同样适用于所有群体。此外,在本研究中随机分配之前,小心地允许动物获得血液动力学和通气稳定性。目前的研究方案允许我们区分呋塞米和低温血症对粘液性能的急性作用。
观察到的本研究的一个限制是,三个实验组在1 rad·s处显示了log g *的时间依赖性降低-1(p <0.001)和增加在体外MCT(P <0.05)。采用人工加湿系统用于激发的空气,被动地保留呼出的空气含量和热量。目前的作者试图避免两种情况:呼吸干燥空气或呼吸空气,含有加热的水加湿系统提供的额外水含量18那29.在以前的一项研究中18那in patients with acute respiratory failure submitted toMV, the artificial nose, as compared to a heated water humidifier, promoted changes in mucus properties only after 72 h of MV. As dogs use the airway for evaporative cooling (panting)6.,热湿交换可能保留了太多的水29.相比之下,在MV期间提供干燥的空气是一个没有临床意义的模型。
一般认为水合状态可能影响呼吸道粘液的性质。虽然生理上有趣,水合和脱水对呼吸道粘液性质的影响很少受到关注。爆炸和爆炸8.,在鸡的一项古老的研究中,证明严重脱水,长达72小时,导致鼻粘液纤毛功能的进行性恶化,最可能是由于黏液。自发复水可逆转鼻腔MCT功能障碍。乔普拉等.9.发现了注射。0.9% NaCl溶液可提高麻醉犬气管清除率。Marchette等.30.表明,在5-35ml·kg的体积下的全身水化-1在意识正常状态下,没有明显改变基线气管粘液纤毛运输。然而,在过敏绵羊气道中,容量输注进一步损害MCT。垫片等.31在慢性支气管炎患者中,没有发现液体方案、口服水合作用和适度脱水对痰量和流变学特性的影响。本研究采用了一个由速尿诱导的脱水模型,它通过抑制NaK(Cl)来影响穿过呼吸膜的离子和水通量。2连运输车,如前所述。然而,观察到粘液物理性质和纤毛的可运输性没有显着变化,表明脱水和呋塞米在该急性实验模型中对粘液性能几乎没有或没有影响。目前作者的解释是,低温血症的主要效果是针对哌啶液水合的,并且仅仅是均可朝向粘液水化。
综上所述,呋塞米通过直接抑制NaK(Cl)的作用促进了电位差的不显著降低。2共转运体位于气管上皮基底外侧膜。相反,与血管内容量减少相关的速尿显著降低了电位差。这些结果表明,除速尿的直接作用外,低血容量也会影响气管膜内的离子转运。然而,在长达2小时的干预下,这些电位差的变化与粘液性质的显著变化并不相关。急性期,速尿和低血容量对呼吸道黏液特性或纤毛黏液转运性影响很小或没有影响。
致谢
作者要感谢C. Timo-Iiaria和A. Seguro的杰出援助和建议。作者还要感谢G. de Mello Nascimento,E. TigreGuimarães,M.Macchione,R.Carvalho de Oliveira和H.BuenoGuimarãs,提供优秀的技术援助,以及J.Fukusima帮助统计分析。
- 收到2004年2月18日。
- 接受2004年6月11日。
- ©ers Journals Ltd