急性肾损伤_科学网油酸致急性肺损伤动物模型介绍

发布时间：2016-10-10 07:30

  本文关键词：急性肺损伤动物模型，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】急性肺损伤（ALI）及其重度表现急性呼吸窘迫综合征（ARDS），是由各种非心源性肺内外致病因素导致的急性呼吸衰竭。脓毒症、多发伤、肺炎，误吸及严重烧伤为常见因素。其病理生理特征为广泛的肺泡损伤和血气改变，表现为炎细胞浸润、蛋白性肺泡水肿、肺纤维化和低氧血症。尽管经历了数十年的研究，但目前仅有小潮气量肺保护通气策略被证实能降低急性呼吸窘迫综合征的死亡率。由于对ARDS的发病机制及病理生理改变尚未完全阐明，因此常常借助一些动物模型进行发病机制和相关治疗的实验研究。本文就油酸致急性肺损伤动物模型进行综述。

【关键词】急性肺损伤（ALI）、 急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、动物模型、油酸

 

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）：临床概念和发病机制

1967年Ashbaugh[1]等首次报道了十二例成人发生急性呼吸困难，并于1969年被命名为成人呼吸窘迫综合症[2]，后来为区别于“婴儿呼吸窘迫综合征（Infant respiratory distress syndrome, IRDS）”于1972年修改为急性呼吸窘迫综合症[3]。1992年，美欧ARDS联合委员会（AECC）提出急性肺损伤（Acute lung injury,ALI）概念，ALI为ARDS前期，ARDS为ALI重度表现，2005年流行病学研究表明，，在美国每年约有20万病例，病死率接近40%。各种非心源性肺内外致病因素均可导致急性呼吸窘迫，常见致病因素有肺炎、误吸、脓毒症、创伤，胰腺炎等。脓毒症已成为最常见原因，在脓毒症患者中有40%并发急性呼吸窘迫综合征[4]。

急性肺损伤(acute lung injury，ALI)和急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)，主要表现为在原发病基础上的渐进性呼吸频率过快、呼吸窘迫、紫绀；但无大量泡沫痰；无端坐呼吸；双肺听诊呼吸音粗或减低或闻及湿性罗音；X线胸片由双肺纹理增粗、磨玻璃样改变、散在斑片状阴影至大片状高密度影，而无双肺门向外扩散的蝶翼状阴影特征；无左心功能不全的临床证据；动脉血气分析PaO2、PaCO2渐进下降，增加FiO2不能改善PaO2，可伴不同形式的酸碱失衡；病程晚期呼吸极度困难、昏迷甚至死亡[1,5]。是临床常见的急危病。

的发病机制、病理生理改变有重要意义，油酸(oleic acid)致急性肺损伤动物模型是常用的一种。于1968年由Ashbaugh等首先应用油酸成功制作出非心源性肺水肿动物模型[6]。现就油酸导急性肺损伤和ARDS模型综述如下。

制作方法及技术问题:

Jefferson和Necheles首先报道了用纯油酸注入犬中心静脉1小时内动物出现血压下降，呼吸急促伴粉红色泡沫痰等表现，但动物多因急性肺水肿和循环衰竭而死亡[7]。其后Ashbaugh和Uzawa摸索到了既能够使犬产生呼吸衰竭但又不会立即死亡的适当剂量，即纯油酸0.03ml/kg～0.07ml/kg[6]。此后对其他动物的研究，总结出了相应动物油酸的使用剂量及途径，大鼠尾静脉注入量为0.1ml/kg，一般不超过0.15ml/kg[8,9,10]。家兔经耳静脉或心导管注入油酸量为0.06～0.10 ml/kg。不论经外周静脉还是中央静脉给药，油酸致肺损伤都能立即显现[11]。单次给药既可导致急性肺损伤并于给药12小时后达到高峰，其后逐步减弱，如反复注射亚致死量的油酸，最终导致肺纤维化[12]。

油酸致肺损伤机制：

1、直接膜损伤作用

油酸较低浓度就可与生物膜结合，直接的细胞膜损伤作用是其致肺损伤重要原因。在体外5×10-4M浓度的油酸对内皮细胞有直接损伤作用[15]。实验证实肺泡通透性变化与油酸剂量成正比[16]。给犬静脉注入油酸后（0.04 ml/kg），电镜显示：内皮细胞出现空泡[17]。对内皮细胞的损害可能是直接导致细胞坏死而并非凋亡。其后出现上皮细胞肿胀和I型细胞坏死[18]。注射油酸30分钟后，可在动物肺泡内及细胞外检测到油酸，但油酸并非在细胞外持续存在[15]。显微镜下可见中性粒细胞浸润，但是损伤并不依赖于中性粒细胞，这表明了油酸对内皮细胞的直接损伤是主要原因[19]。

2、氧化应激

注射油酸后豚鼠支气管肺泡灌洗液中脂质过氧化产物和乳酸脱氢酶水平增高，谷光甘肽与二硫化谷光甘肽之比降低[20]。用触酶和超氧化物歧化酶预处理后，氧自由基的产生减少，肺水肿也减轻；提示氧化应激参与肺损伤发生。油酸致肺损伤时是否对细胞因子有影响尚不清楚，而ARDS时，外周血中白介素-l、6、8和肿瘤坏死因子等细胞因子水平都明显增高。

3、内皮素

静脉注射油酸4h后，小鼠支气管肺泡灌洗液中白细胞总数、单核细胞、嗜中性粒细胞数明显增高，内源性内皮素可促进嗜中性粒细胞向肺内浸润，增加毛细血管血浆外渗，内皮素受体A、B拮抗剂可抑制嗜中性粒细胞向肺内的浸润，减少肺毛细血管渗出[21]。

4、肺动脉高压形成

给犬颈外静脉或右心导管注入油酸0．03～0．07 ml/kg后，肺动脉压显著升高，可持续72 h。静脉注入油酸0.1 ml/kg 2.5分钟后，可测得血管紧张素（ACE）增加[22]。血流动力学变化存在剂量依赖性，表现为心肌抑制，早期低血压及肺动脉高压[23,24,25,26,27]。另外，注射油酸90 min后，出现血管通透性增加蛋白外渗，使血管外肺水进一步增加，水肿区肺血管收缩和萎陷，进而加重肺动脉高压。

5、促凝－纤溶系统失衡

油酸损伤后常可见促凝血活性增高，肺泡内纤维蛋白沉积；用蛇毒预处理，去除纤维蛋白原，则可减轻肺血管通透性的增高，减少血管外肺水积聚，降低死亡率。故促凝－纤溶系统失衡可能参与肺损伤的发生。

6、其他可能机制

油酸致肺损伤后外周循环血中花生四烯酸及代谢产物水平明显升高，引起肺静脉压增高，加重肺水肿，消炎痛、甲基强的松龙等环氧化酶抑制剂不能降低油酸导致的血管通透性增加。去除星状神经节或应用æ受体阻滞剂可防止肺静脉压上升，减少血管外肺水30%[28]。手术切除颈动脉压力感受器和颈动脉窦化学感受器，可增加低氧性肺血管收缩，减少肺内分流，改善肺换气功能[29]。

病理生理学表现及与临床ARDS患者的异同

患者病理学表现较为相似，特别在急性渗出期，均表现为肺毛细血管充血、血管内凝血、内皮细胞和上皮细胞节段性坏死，肺泡出血，血管外肺水增加，蛋白性水肿[11,24]， 但ARDS患者肺病理学改变表现为两肺弥漫性分布，油酸性肺损伤呈局灶性分布。油酸致肺损伤显微镜下表现为损害的局灶性和不均一性，一些区域仅有微小变化，一些区域主要表现为肺泡水肿，毛细血管充血，另一些区域表现为广泛的出血、渗出及肺泡表面纤维蛋白原沉积[30,31]。电镜检查可见肺泡上皮细胞及血管内皮细胞坏死、脱落与基底膜分离，两侧基底膜暴露裸露处常有密集的血浆纤维素覆盖[31]。胸部X线表现为肺纹理增粗、磨玻璃样影、斑片状密度增高影、支气管充气影、以及白肺等。增殖期，均表现为肺泡Ⅱ型细胞的增殖、单核细胞浸润，水肿液的吸收。最后发生肺纤维化[12]。如反复注射亚致死量的油酸，则肺纤维化改变尤为广泛。但ARDS患者肺纤维化改变多重于油酸诱导的肺损伤。

同时油酸致肺损伤产生与临床ARDS患者相似的肺功能改变，表现为严重气体交换障碍，出现呼吸性酸中毒，低氧血症，肺泡－动脉氧分压差增加[23,24,31,32]。气体交换障碍是由严重的通气/血流比改变，肺内分流增加，和死腔通气增加所致[32]。同时存在静态肺顺应性和功能残气量（FRC）迅速下降，平均气道压力上升[23,25]。

油酸致肺损伤动物模型的优点及不足：

油酸模型产生了急性肺损伤的基本特征，较好地模拟了严重创伤、多发性骨折、脂肪栓塞等所致的ARDS患者的病理生理学特征。表现为早期、迅速、局灶性分布炎症性肺损伤伴随血管通透性改变、气体交换功能障碍及呼吸力学改变。但应注意临床长骨骨折患者较少发生急性呼吸窘迫综合征[33]。

其次，油酸致肺损伤动物模型在发病机制方面，有两点是较有价值的，第一，油酸致肺损伤不依赖于炎性细胞及其活性产物，虽然存在中性粒细胞浸润，但是损伤并不依赖于中性粒细胞[19]，这有助于研究炎性细胞及其活性产物在ARDS发病中的作用。第二，油酸损伤后引起静脉收缩对肺泡水肿的形成起重要作用，如降低肺毛细血管压或减少损伤区肺灌注，则可减少血管外肺水的积聚；临床上对ARDS的研究也证实，积极的液体管理，减少左房充盈压，降低肺毛细血管压，对于减少血管外肺水和改善预后都具有重要意义。

再次，油酸模型中的一些其他现象值得进一步研究。在油酸模型中动物吸入高浓度氧并不加重肺损伤，如果能将其应用到ARDS病人，意义深远。因为按照现在的观点，强调ARDS患者应尽量降低吸入氧浓度，防止氧中毒。如果能证实ARDS发生后72～96 h使用纯氧安全的话则在治疗上将产生一次重大革命。

另外，油酸模型为我们研究肺损伤的通气策略、呼气末正压对急性肺损伤和ARDS的作用、观察外源性肺表面活性剂替代治疗效果、了解呼吸力学及通气/血流比异常、研究肺纤维化的发生机制、判断不同治疗方案的价值提供了一个很好的模型基础。同时本模型可重复性极强，在同一给药途径下相同剂量的油酸，不同动物均可出现可重复的肺损伤改变。

由于油酸不溶于水在使用前必须先溶解于乙醇或制成乳化剂。可以通过外周静脉、中央静脉、或经右心房或肺动脉直接注入。油酸主要经静脉给药，这要求在模型制作时对实验动物有较熟练的操作技能，所以更多的使用在较大的动物中。另外油酸造成肺损伤的病理生理学损害不同于脓毒症和误吸引起的肺损害，因此，油酸模型并不适合研究因脓毒症致急性肺损伤病理生理变化，及以调节炎症反应为主要手段进而减轻肺损伤的治疗措施。总之，油酸致肺损伤模型虽然并非完美，但与临床急性肺损伤和ARDS的共性显而易见，尤其是急性渗出期表现，可帮助我们了解有关急性肺损伤和ARDS的病理生理学特点，在尚未完全了解急性肺损伤和ARDS发病机制前我们没有理由怀疑油酸模型的实际应用价值。

 

 

 

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