气道给氧对百草枯所致大鼠急性肺损伤的影响

曹杰,杨宇宁,叶永维,白玉龙,陈岚岚,陈冰燕

(广西医科大学第一附属医院 急诊科重症监护病房,广西 南宁 530021)

气道给氧对百草枯所致大鼠急性肺损伤的影响

曹杰,杨宇宁Δ,叶永维,白玉龙,陈岚岚,陈冰燕

(广西医科大学第一附属医院 急诊科重症监护病房,广西 南宁 530021)

目的 探讨不同浓度气道给氧对急性百草枯大鼠模型肺组织氧化应激相关指标的影响。方法 160只SD大鼠随机分为正常对照组（A组)、模型组（B组)、30%浓度的给氧组（C组)和50%浓度的给氧组（D组)，每组40只。B、C、D组以50 mg/kg百草枯（稀释于1mL生理盐水)一次性灌胃染毒造模1 h后，C、D给氧组通过气道给予相应浓度氧治疗，6 h/d。A组和B组正常吸入空气。分别于第1、3、7、14、21天每组各取8只SD大鼠，麻醉后腹主动脉采血1m L立即行血气分析及血LAC检查，随即放血处死。留取右肺测湿/干重比，选取3 d右肺上叶组织用10%甲醛固定，用于病理组织学检查；左肺制成匀浆，用于检测肺组织匀浆的过氧化氢酶（CAT)活力和SOD水平。结果 HE染色结果显示C组淤血、水肿现象减弱程度最为明显。与B组各时间点比较，C、D组组织匀浆中SOD和CAT的水平均有不同程度的升高，动脉血中PO2上调，PCO2、LACP下调，差异均有统计学意义（P＜0.05或P＜0.01)；但C、D组比较差异无统计学意义。与B组各个时间点比较，C、D组肺部组织湿/干（W/D)比值均有不同程度的下调，差异有统计学意义（P＜0.05或P＜0.01)。结论 气道给氧可减弱百草枯致大鼠急性肺损伤的氧化应激反应，对肺组织有一定的保护作用，以30%氧浓度效果较好。

百草枯；气道给氧；氧化应激；急性肺损伤

百草枯(paraquat,PQ)又称克芜踪,自1955年发现其具有除 草作用,且对周围环境无污染以来,迅速在世界范围内被推广使用［1］。 然而 Bullivant［2］在1966年报道2例因百草枯中毒死亡的患者后,世界范围内不断有因百草枯中毒的病例被报道出来。目前,百草枯的中毒机制尚不完全明确,其对人体器官和组织的损害可能是因为百草枯可诱导产生大量自由基,从而导致器官和组织的病变,其中以肺部病变最为严重［3］。本文旨在通过給予百草枯诱导建立大鼠急性中毒模型,采用不同浓度气道给氧,研究气道给氧对急性肺损伤的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物:健康SD大鼠160只,雌雄不拘,体质量(330±30)g,由广西医科大学动物实验中心提供(SCXK(桂)2012-0001),本研究严格遵循《实验动物保护条例》。

1.1.2 药品和仪器:百草枯(永农生物科学有限公司);CAT和SOD水平测定试剂盒(碧云天生物技术有限公司);PB840呼吸机(美国泰科公司)。

1.2 方法

1.2.1 动物模型建立和分组治疗:随机分为4组,即空白对照组(A组)、百草枯中毒组(B组)、低浓度给氧组(C组)、和高浓度给氧组(D组),每组40只。A组以生理盐水1m L一次性灌胃,B、C和D组以50 mg/kg百草枯(稀释于1 m L生理盐水)一次性灌胃染毒造模。染毒后,将C和D组置于特制的半密闭的玻璃箱内,以PB840呼吸机持续向箱内给氧,C组给予30%氧,D组给予50%氧,6 h/d,并以氧浓度仪监测箱内氧浓度。

1.2.2 实验取材时点与部位:各组分别于建模后第1、3、7、14、21 d各取8只SD大鼠,麻醉后腹主动脉采血1mL立即行血气分析及血LAC检查,随即放血处死。均留取右肺留待测湿/干重比,左肺制成匀浆备用。留取3 d右肺上叶组织用10%甲醛固定,用于病理组织学检查。

1.2.3 肺湿/干重比测定:以滤纸吸干肺组织表面液体,立即称湿重,再置于80℃烤箱中24 h至重量恒定称干重,计算肺湿/干重比。

1.2.4 生化指标检测:取样后当日测定肺组织匀浆中过氧化氢酶(CAT)和SOD水平,测定方法严格按照试剂盒说明书进行。

1.2.5 病理组织学检查:取3 d右肺上叶组织用10%甲醛固定,按常规石蜡包埋切片,进行HE染色,在光镜下观察其组织学改变并拍照。

1.3 统计学方法 数据用SPSS19.0统计学软件进行处理,正态计量资料比较采用t检验,以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 治疗3 d后各组肺组织损伤病理学观察结果 HE染色结果显示:治疗3 d后,A组肺组织质地均匀、柔软,色泽光亮;B组肺组织中水肿、淤血清晰可见,呈暗红色;C组淤血、水肿现象减弱的较为明显;D组淤血、水肿现象减弱程度不如C组高(见图1)。

图1 肺组织损伤病理学观察A组:空白对照组;B组:百草枯中毒组;C组低浓度给氧组;D组:高浓度给氧组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 各组肺组织匀浆中CAT和SOD水平检测 与A组相比,B组在各时间点肺组织匀浆中CAT活力及SOD水平均均明显降低(P＜0.01)。与B组各对应时间点比较,C组SOD水平和CAT活力在3、7、14、21 d均明显升高(P＜0.05,P＜0.01);D组SOD水平在3、7、14、21 d均明显升高(P＜0.05),CAT活力各时间点均明显升高(P＜0.01)。C组SOD和CAT水平升高程度较D组高,但各时间点比较差异无统计学意义(见表1)。

表1 各组肺组织匀浆中CAT和SOD水平检测［U/(mg.pro)］Tab.1 Detection of CAT and SOD in each lung tissue group［U/(mg.pro)］

2.3 各组动脉血血气分析及血LAC检测 与A组相比,B组动脉血中PO2、PCO2、LAC均明显升高(P＜0.01)。与B组相比,C组PO2在各时间点均明显升高,(P＜0.05,P＜0.01);PCO2和LAC在3、7 d时明显升高(P＜0.05,P＜0.01);D组PO2在3、7、14、21 d 时均明显升高(P＜0.01),PCO2在 3、14、21 d 时均明显升高(P＜0.05,P＜0.01),LAC在 3、7、14、21 d时明显升高(P＜0.05,P＜0.01,见表2)。

表2 各组动脉血血气分析及血LAC检测Tab.2 Analysis of arterial blood gas and detection of LAC in each group

2.4 各组肺部组织湿/干比值 与A组各时间点比较,B组1d时的肺部组织湿/干(W/D)比值明显升高(P＜0.05),3、7、14、21 d时2组比较差异有显著统计学意义(P＜0.01);与B组相应时间点比较,C组3、7、14、21 d时的肺部组织湿/干(W/D)比值均明显降低(P＜0.05),D组3、7、14 d时的肺部组织湿/干(W/D)比值亦明显降低(P＜0.05,见表3)。

表3 各组肺部组织W/D值比较Tab.3 Comparison of lung tissue W/D value in four groups

3 讨论

百草枯中毒后,可迅速对全身的大部分器官组织引起毒害,其中以肺部的毒害为主［4-5］。而其损害肺部组织的原因是百草枯可诱导产生大量自由基,引起机体的氧化应激反应［6］。正常的生理情况下,机体具有天然的抗氧化防御系统,使机体产生的自由基与消除反应存在动态平衡,维持机体正常浓度的自由基［7-8］。

本研究显示,百草枯引起的大鼠中毒可使肺部组织肿胀,产生淤血,而以气道给氧可在一定程度上减轻这种损伤,其中以30%浓度给氧效果明显(效果改善情况比较以D治疗后的3d最明显)。过氧化氢酶［9］可催化过氧化氢产生氧和水,其是机体清除过氧化氢的重要酶类,使机体免受过氧化氢的毒害［10］。本研究显示,百草枯中毒的大鼠较正常大鼠肺部组织中过氧化氢酶的活力显著下降,提示百草枯可能通过抑制过氧化氢的活力而使肺部过氧化氢得不到清除,导致肺部被过氧化氢损伤。气道给氧可在一定程度上上调过氧化氢酶的活力,其中以30%浓度给氧效果明显,但与高浓度组相比差异无统计学意义,可能是模型数量不足造成的。百草枯通过诱导产生自由基,间接引起SOD含量减少,使脂质过氧化水平升高,产生大量丙二醛［11-12］。本研究通过检测SOD的水平来反映机体抗自由基的能力。研究发现,经不同浓度氧治疗后,机体SOD有一定程度的升高,提示机体的抗氧化能力的回升。血气分析能够在一定程度上反映肺的功能以及机体的代谢情况,有研究揭示,动脉血PH、PO2、PCO2和LAC与百草枯中毒预后关系密切［13-14］,本研究表明,一定浓度的氧能够上调动脉血PO2的值,下调PCO2的值和LAC,以30%氧浓度影响较为明显,而对动脉血pH影响较微。百草枯中毒后可使肺体积增大,肺壁充血、增厚甚至引起肺出血［15］,从而使W/D显著增大,本研究结果与此相符,而且不同浓度氧能够降低W/D,说明一定浓度的氧可减少肺部组织的损伤。

综上,经气道给予一定浓度氧可减弱百草枯大鼠模型肺组织氧化应激反应,对肺组织有一定的保护作用,以30%氧浓度效果显著。

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(编校:吴茜)

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

国家自然科学基金(30960436)

曹杰，男，副主任医师，研究方向：危重症及中毒，E-mail：caojie5668@163.com；杨宇宁，通信作者，硕士，主治医师，研究方向：危重症及中毒，E-mail：yanyuning66@163.com。