乌司他丁对心肺复苏后家猪脑功能保护的作用

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【摘要】目的 通过制作猪心肺复苏动物模型，于复苏后应用乌司他丁（UTI），评价其对心肺复苏后脑保护的作用。方法 雌性家猪20头，通过程控刺激法制作心室颤动动物模型，室颤8 min后开始心肺复苏，恢复自主循环的家猪随机（随机数字法）分为两组：①UTI组，复苏后立即开始给予UTI，每次10万U溶于生理盐水5 ml，缓慢注射，每3 h 1次，直到复苏后24 h（第24小时不给药）；②对照组，复苏后应用生理盐水5 ml作为对照，给药时间和次数同实验组。分别于基础状态、复苏后即刻、复苏后3、12及24 h抽取家猪静脉血备用测定TNF-α和IL-1β水平。复苏后24 h行神经功能评分（CPC评分），然后处死家猪，留取脑组织进行普通光镜病理及超微结构检查。结果 20头家猪经过8 min心室颤动后复苏成功15头。复苏后UTI组（n=8）和对照组（n=7）实验猪均存活24 h。复苏后3、12和24 h UTI组的TNF-α和IL-1β水平明显低于对照组（均P

【关键词】心肺复苏；乌司他丁；炎症因子；CPC评分；脑保护；猪

Effects of ulinastatin on brain protection after cardiopulmonary resuscitation in a porcine model WU Jun-yuan， WANG Shuo， LI Chun-sheng， YUAN Wei. Emergency Department， Beijing Chaoyang Hospital， Capital Medical University， Beijing 100020， China

Corresponding author： LI Chun-sheng，Email：

【Abstract】Objective To evaluate the effects of ulinastatin （UTI） on brain protection after cardiopulmonary resuscitation in a porcine model. Methods A total of 20 female swine were induced to make ventricular fibrillation（VF） by programmed stimulation method， and CPR was stared after 8 mins after VF. Swine after ROSC （return of spontaneous circulation） were randomly（random number） divided into two groups，namely UTI group and control group. In UTI group， UTI was administered slowly in a dose of 100 000 U dissolved in 5 ml saline immediately after resuscitation and then given every 3 h until 24 h after CPR （UTI not given at the time of 24 h）； and 5 ml saline was used instead in control group. Venous blood samples were taken separately before VF， immediate after resuscitation and 3 h， 12 h and 24 h after ROSC for detecting levels of TNF-α and IL-1β. Cerebral performance category （CPC） scores were assessed 24 h after ROSC， and subsequently the swine were sacrificed to get brain specimens for histopathological and ultrastructural examination under ordinary light microscope. Results Fifteen of twenty domestic swine were successfully rescued 8 mins after ventricular fibrillation. Swine of UTI group （n=8） and control group （n=7） were all survived over 24 h. Both TNF-α and IL-1β levels were significantly lower in UTI group than those in control group at intervals of 3 h， 12 h and 24 h after ROSC （ P

【Key words】Cardiopulmonary resuscitation； Ulinastatin； Inflammatory factor； Cerebral performance category score； Brain protection； Pig

在过去的几十年里，心搏骤停的定位、原因和治疗发生了明显的进步，但是自主循环恢复后（ROSC）患者的总体预后并没有得到明显的改善［1］。心肺复苏的救治内容中不仅包括引起心搏骤停的病理学治疗，还包括源于心搏骤停后引起的病变。心搏骤停后综合征是一个复杂的病理生理过程，主要包括：（1）心搏骤停后脑损伤；（2）心搏骤停后心肌功能障碍；（3）全身性缺血-再灌注反应；（4）引起心搏骤停未解除的病理生理障碍［2］。其中复苏后脑功能恢复是影响预后最主要的因素之一。导致脑损伤的主要机制是心搏骤停和心肺复苏过程中导致的严重缺血-再灌注损伤，其中失控的全身炎症反应综合征（SIRS）在其中发挥重要作用［3-5］。乌司他丁（UTI）能够抑制过度炎症反应，它对内毒素诱导的单核细胞释放的TNF-α以及TNF-α诱导的中性粒细胞释放的弹性蛋白酶均有显著的抑制作用［6］，也可以抑制自由基释放、钙内流，阻断钙超载导致的缺血-再灌注反应［7］。UTI在改善复苏后脑损伤的实验数据较少，本实验将评价UTI在ROSC后脑功能保护的作用。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物 健康北京长白猪20头，雌性，月龄3～4个月，体质量（30±2） kg，购自北京注册实验动物中心，许可证号：SCXK 11-00-002。

1.1.2 实验仪器和试剂 Drager Evita4呼吸机，多功能监测仪（型号HP M1165，美国惠普公司），具备Q-CPR功能的飞利浦HeartStartMRx监护仪/除颤器（型号M3535A，双向截面指数波，荷兰飞利浦医疗系统公司），GY-600A医用程控刺激仪（中国开封华南仪器有限公司），双极临时起搏电极（型号PACELTM Right Heart Curve，美国圣犹达医疗用品公司），压力换能器（型号Deltran? Pressure Transducers，UTAH医疗产品有限公司）。肿瘤坏死因子（TNF-α），白介素-1（IL-1β）Elisa试剂盒购于美国RapidBio lab（RB）公司。

1.2 实验方法

1.2.1 动物准备 20头实验猪术前12 h禁食、2 h禁水。肌注氯胺酮20 mg/kg联合耳缘静脉注射丙泊酚1 mg/kg诱导麻醉。麻醉维持阶段，首剂使用3％戊巴比妥钠30 mg/kg静脉推注，以后以8 mg/（kg·h）静脉推注。置入直径6.5 F的气管插管，插管后接呼吸机，吸入氧体积分数为21％，通气频率为12次/min，潮气量初次设为15 ml/kg，然后调整呼吸机，使呼气末二氧化碳分压（ETPCO2）维持在35～40 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）。备皮后连接心电监护，监测肢体导联心电图。左股静脉留置8 F鞘管，用于放置双极临时起搏电极直至右心室诱发心室颤动，并备用抽取静脉血。经右侧股动脉留置动脉导管监测动脉压。

1.2.2 实验过程 在室颤前，记录基础状态的各项血流动力学参数。然后将心室内电极导线外接医用程控刺激仪GY-600A，选择食道输出电压40 V，S1S2（300/200 ms）模式，8∶1比例，步长-10 ms连续程控刺激，直到出现室颤 ［8-9］。室颤的判断标准：动脉血压迅速下降，心电图显示室颤波形。在室颤8 min后，开始心肺复苏，应用具备Q-CPR技术的飞利浦HeartStartMRx监护仪/除颤器控制心肺复苏质量达到国际复苏指南推荐标准。先给予标准胸外按压2 min，按压通气比30∶2，然后应用双向波150 J进行除颤，如果动物没有恢复自主循环则以上按压和除颤过程再重复进行，如果除颤4次没有成功则宣布动物死亡。复苏后所有动物随机（随机数字法）分为2组：①UTI组 复苏后立即开始给予UTI，每次10万U溶于生理盐水5 ml，缓慢注射，每3 h 1次，直到复苏后24 h（第24 小时不给药）；②对照组 复苏后应用生理盐水5 ml作为对照，给药时间和次数同实验组。复苏后动物监护6 h，然后逐渐停用麻药，等动物苏醒后拔出气管插管放入笼中观察。期间保留静脉留置针用药给药。复苏后24 h评价存活率和神经功能CPC评分（cerebral performance category score）后处死家猪，留取脑组织进行普通光镜病理和超微结构检查。

在复苏24 h后，对实验动物行神经功能评分（CPC评分），根据神经系统功能依次分为以下5个等级。CPC 1级：神经系统功能正常（站立、行走、吃、喝都没有困难，对外界刺激反应灵敏）；CPC 2级：轻度异常（能站立，但步态不稳，可以饮水但不能进食，对刺激反应较慢）；CPC 3级：重度异常（没有外力辅助下不能站立或行走，不能饮水或进食，觉醒但对痛性刺激无反应）；CPC 4级：昏迷；CPC 5级：死亡。

1.3 统计学方法

数据处理采用SPSS 16.0统计软件，计量资料用均数±标准差（x±s）表示，连续性资料的比较采用One-Way ANOVA，分类资料的比较采用Fisher exact test，以P

2 结果

2.1 UTI组和对照组24 h生存率和CPC评分比较

20头实验猪经过8 min心室颤动后复苏成功15头，随机分为UTI组8头和对照组7头。复苏后UTI组和对照组实验猪均存活24 h。24 h对存活实验猪进行CPC评分结果为：UTI组CPC 1级1头，CPC 2级5头，CPC 3级2头；而对照组CPC 1级0头，CPC 2级1头，CPC 3级5头，CPC 4级1头。两组间比较见表1。

2.2 UTI组和对照组心率、平均动脉压以及炎症因子水平比较

复苏前后两组动物的心率（HR）、平均动脉压（MAP）之间差异无统计学意义（均P>0.05）。见表2。

复苏前后炎症因子水平变化比较，TNF-α和IL-1β基础状态和复苏后即刻UTI和对照组之间差异无统计学意义（均P>0.05），但UTI组3、12和24 h TNF-α和IL-1β水平明显低于对照组，差异具有统计学意义（均P

2.3 UTI组和对照组24 h脑组织的损伤程度比较

两组脑组织HE染色结果见图1。UTI组部分神经元细胞形态尚规则，核染色质均匀，核仁清楚，无明显核周空晕；少部分神经元细胞突起消失，细胞肿胀，细胞核浓缩（图1A）。对照组大部分神经细胞突起消失，细胞明显肿胀，细胞核深染、固缩，尼氏体消失；部分胞膜溶解，神经元坏死，存在噬神经细胞象（图1B）。

电镜检查，UTI组神经元细胞细胞形态尚规则，核膜清晰，细胞器完整，核染色质分布均匀，核仁清楚，线粒体轻度肿胀，电子密度轻度增高，双层膜结构及线粒体嵴尚清晰（图2A）。对照组神经元细胞细胞严重固缩，核膜凹陷，染色质边集，线粒体严重肿胀，双层膜结构模糊，嵴断裂、溶解，部分线粒体呈现空泡样改变（图2B）。

3 讨论

心搏骤停时机体血流循环停止，全身处于严重缺血缺氧状态，代谢产物不能移除。心搏骤停时间越长全身缺血缺氧越严重，各脏器都会因为较长时间缺血缺氧而发生病理改变，如细胞变性、凋亡甚至坏死，特别是脑耐受缺血缺氧能力最差。当进行心肺复苏ROSC后机体各脏器恢复部分血流供应，但此时的血流动力学不稳定和微循环衰竭都会导致组织的供血供氧不充分，累积的氧债导致内皮活化和全身性炎症，以及再灌注损伤进一步加重炎症反应和组织损伤［10-11］。心搏骤停后全身性缺血-再灌注伴随相关氧债也会引起广泛的免疫和凝血途径活化，进一步增加了多器官衰竭和感染的风险［12-13］。心肺复苏之后，可溶性细胞间黏附分子-1，可溶性血管细胞黏附分子-1，选择素P和E升高，都提示白细胞活化和内皮损伤［14］。脑复苏是心肺复苏成功的关键。减轻复苏后脑损伤主要取决于两方面：一方面是尽可能缩短心搏骤停导致的脑供血供氧中断的时间，也就是尽早开始心肺复苏；另一方面就是减轻缺血-再灌注导致脑组织的损伤。而失控的SIRS是缺血-再灌注损伤的主要机制之一。

UTI是一种糖蛋白，能够抑制胰蛋白酶、透明质酸酶、弹性蛋白酶等多种水解酶的活性，并且稳定细胞膜结构［15-16］。 UTI可以抑制炎性浸润和自由基释放，抑制钙内流，阻断钙超载导致的缺血-再灌注反应；同时还可以下调内皮黏附分子表达，改善白细胞黏附引起的炎症反应进而改善微循环减轻SIRS［6-7］。本实验结果可以看出，在心肺复苏后3 h炎症因子TNF-α、IL-1β较前明显升高，复苏后12 h至24 h炎症因子可升高至基础状态水平的数倍，其中IL-1β的水平可升高至十几倍。心肺复苏后应用UTI减轻了炎症反应水平，复苏后3、12、24 h UTI组的TNF-α和IL-1β水平均明显低于对照组（均P

王姗姗等［17］通过用窒息方法致心搏骤停制作鼠心肺复苏模型，得出结论为复苏后应用UTI可以减轻脑水肿。但每只动物通过窒息方法导致心搏骤停所需的时间不同，窒息时间的差异可能对结果有所影响。本实验通过应用程控刺激制作室颤动物模型，尽可能避免两组动物ROSC之前其他因素对脑损伤的影响。从本实验的病理结果可见，心肺复苏后应用UTI在降低炎症反应的基础上明显减轻了脑细胞水肿和脑组织损伤。与对照组相比，UTI组神经元细胞肿胀较轻，细胞坏死、凋亡较少，线粒体结构相对完整。

脑功能的恢复是心肺复苏预后的重要指标之一。本实验虽然两组动物24 h生存率没有差异，但复苏后24 h UTI组实验猪的神经功能CPC评分明显好于对照组（P

由此可见，心肺复苏后应用UTI可以明显抑制炎症因子的释放，减轻全身炎症反应，改善早期脑组织损伤和促进脑功能恢复。但由于本实验对动物的观察时间较短， UTI是否能改善复苏后的远期生存率还需进一步研究。

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（收稿日期：2012-07-04）

DOI：10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2013.01.005

基金项目：北京市优秀博士学位论文指导教师科研项目（20121002501）

作者单位：100020 北京，首都医科大学附属北京朝阳医院急诊科

通信作者：李春盛，Email：

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