引用本文： 蘇時禎, 賴國祥, 張雷, 潘建光. 肺爆震傷早期集束化藥物治療方案的實驗研究. 中國呼吸與危重監護雜志, 2019, 18(1): 57-64. doi: 10.7507/1671-6205.201806050 復制
肺爆震傷是原發性爆震傷的一種類型，是由爆炸沖擊波直接作用于胸壁致傷肺組織，導致肺泡壁和毛細血管壁的破壞和損傷，進而出現肺出血、肺水腫、氣胸等一系列病理生理學改變，病情惡化可導致急性呼吸窘迫綜合征和多器官功能障礙綜合征[1-5]。肺爆震傷常缺乏外觀可見的胸部傷口，早期癥狀和體征不一定很明顯[6]，有“外輕內重、發展迅速”的特點[7-8]，其特有的肺部病理生理特點給常規的液體復蘇和機械通氣帶來了挑戰，導致救治困難，病死率高。本研究通過觀察大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿對肺爆震傷后動脈血氣改善情況、血清炎性細胞因子、肺部病理學表現的影響，探討集束化治療方案對早期肺爆震傷的臨床意義。
1 材料與方法
1.1 主要試劑與設備
定壓型氣動型管道疏通器（壓力范圍：0～0.6 mPa；北京平安大通清洗有限公司）；無規共聚聚丙烯異徑三通管道（直徑 50 mm×40 mm，長度 100 mm；福建亞通公司）；自制 250 mm×250 mm×250 mm 可開關性鋁合金箱；i-STAT300 便攜手持式血液分析儀（美國雅培公司）；大鼠腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）酶聯免疫檢測試劑盒（上海西唐生物科技有限公司）；大鼠白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）酶聯免疫檢測試劑盒（上海西唐生物科技有限公司）；鹽酸氨溴索注射液（上海勃林格殷格翰藥業有限公司）；鹽酸消旋山莨菪堿注射液（杭州民生藥業集團有限公司）；地塞米松磷酸鈉注射液（天津金耀集團湖北天藥藥業股份有限公司）。
1.2 方法
1.2.1 動物分組、模型制作及處理
80 只健康 Wistar 雄性大鼠，由上海斯萊克實驗動物有限責任公司提供［生產許可證 SCXK（滬 2017-0005）］，體重（280～330 g）。將 80 只 Wsistar 大鼠隨機分為 6 組：正常對照組（5 只），損傷組（15 只），氨溴索治療組（15 只），地塞米松治療組（15 只），山莨菪堿治療組（15 只），聯合氨溴索、地塞米松和山莨菪堿的集束化治療組（15 只）。實驗組再按照取材時間分為 6、24、48 h 取材 3 個亞組，每個亞組 5 只。正常對照組僅氯氨酮（120 mg/kg，腹腔注射）麻醉，胸部脫毛。
肺爆震傷模型制作：大鼠用氯氨酮（120 mg/kg，腹腔注射）充分麻醉后，胸部脫毛，放進無規共聚聚丙烯異徑三通管道固定僅暴露胸部，置入可開關性鋁合金箱給予氣動型模擬爆破裝置調節至 0.4 mPa，距離約 1.5 cm 以胸骨正中平行線與左右腋前線交點為靶點分別爆破，先爆破右側胸部，2 min 后待呼吸恢復爆破左側胸部。若大鼠當場死亡，要將其記錄到死亡數中，用來計算死亡率（死亡率=死亡數/爆震總數，爆震總數=死亡數+損傷組大鼠數），遞補大鼠編號不變。
氨溴索按 46.7 mg/kg，每日 3 次腹腔注射給藥；地塞米松按 5 mg·kg–1·d–1，每日 1 次腹腔注射給藥；山莨菪堿按 3.33 mg·kg–1·d–1，每日 3 次腹腔注射該藥。損傷組腹腔注射等體積生理鹽水。
1.2.2 觀察指標
記錄相關癥狀、體征，如大鼠外觀是否有可見的損傷，口鼻是否有出血，是否出現呼吸頻率改變等。分別于建立模型后于 6、24、48 h 處死大鼠。左側股動脈穿刺置管，留取動脈血行血氣分析；用促凝管留取股動脈血 3 ml，3 500 次/min，4 ℃ 低速冷凍離心機離心 10 min，分離出上清液，–80 ℃ 冰箱保存，酶聯免疫吸附測定法檢測大鼠血清 TNF-α、IL-6；解剖大鼠，按 Yelveton[5]標準進行肺組織損傷嚴重程度（injury score，IS）評分。IS 評分：IS=（E+G+ST）（SD），其中 E（extent）表示肺損傷范圍，根據累及的肺葉計數（0～5）；G（grade）表示肺損傷程度，代表肺損傷表面面積占總肺面積的百分比（0～4）；ST（severity type）定義為最嚴重部位損傷類型程度評分（0～5）；SD（severity depth or disruption）定義為最嚴重部位損傷深度或損害程度評分（0～4）。右肺用 10% 甲醛固定 24～48 h，常規石蠟包埋切片，蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）染色，光鏡下觀察病理學改變。留取完整左肺稱重計算肺組織濕/干重比值（W/D）。
1.3 統計學方法
建立數據庫，采用 SPSS 23.0 統計軟件。計量資料均采用均數±標準差（
±s）表示，對各組數據進行正態性檢驗和方差齊性檢驗，運用方差分析進行統計學處理。P≤0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 一般情況
大鼠爆震當場死亡 10 只，無延遲死亡，死亡率 11.8%（10/85）；其中 2 只鼻腔可見血性分泌物；所有爆震傷大鼠胸部外觀均未見明顯損傷。爆震當場 86.7%（65/75）大鼠出現 10～20 s 短暫呼吸暫停；100.0%（75/75）呼吸淺快，一過性發紺，1 h 后逐漸恢復；98.6%（74/75）出現體重下降。結果見表 1。
表1
大鼠爆震前后呼吸頻率比較（次/min，
）
2.2 血氣分析
肺爆震傷后損傷組表現為漸進性呼吸性酸中毒和持續性低氧血癥，大劑量氨溴索、山莨菪堿、地塞米松早期單獨或聯合使用組 PaO2 下降明顯減輕，呼吸性酸中毒明顯改善。結果見表 2～表 5。
表2
各組不同時間 pH 值變化（n =5，
）
表3
各組中不同時間 PaCO2 值變化（n =5，mm Hg，
）
表4
各組不同時間 PaO2 值變化（n =5，mm Hg，
）
表5
各組不同時間 SaO2 值變化（n =5，mm Hg，
）
2.3 血清 TNF-α、IL-6 含量
損傷組血漿 TNF-α 在傷后 24 h 達高峰，差異有統計學意義（P<0.05）。造模 24 h 后各治療組除氨溴索治療組 24 h 組外的 TNF-α 均值較損傷組 24 h 組有下降（P 值分別為 0.003、0.010、0.020）。損傷組血漿 IL-6 在傷后 6 h 達高峰，氨溴索治療組 6 h 組和地塞米松治療組 6 h 組、集束化治療組 6 h 組血清 IL-6 濃度顯著低于損傷組 6 h 組（P 值分別為 0.011、0.002 和 0.041）。結果見表 6 和表 7。
表6
各組血清 TNF-α 變化（n =5，pg/ml，
）
表7
各組血清 IL-6 變化（n =5，pg/ml，
）
2.4 肺組織 W/D
肺爆震傷后損傷組肺組織 W/D 顯著高于正常對照組（P<0.05），地塞米松治療組、山莨菪堿治療組肺組織 W/D 較正常對照組高（均P<0.05），但較損傷組均有下降，氨溴索治療組 48 h 時肺組織 W/D 較損傷組 48 h 時下降差異有統計學意義（P=0.044）。集束化治療組肺組織 W/D 雖較正常對照組稍高，但是差異無統計學意義（P 值分別為 0.094、0.081、1.000）；與損傷組比較，集束化治療組肺組織 W/D 下降更為明顯，其中集束化治療組 24 h 與損傷組 24 h、集束化治療組 48 h 與損傷組 48 h 的差異有統計學意義（P 值分別為 0.042、0.001）。地塞米松治療組 48 h、山莨菪堿治療組 48 h 時肺組織 W/D 高于集束化治療組 48 h，差異有統計學意義（P 值分別為 0.050、0.019）。結果見表 8。
表8
各組不同時間肺組織 W/D 變化（n =5，
）
2.5 肺組織病理變化
2.5.1 肺爆震傷大鼠胸部大體觀
胸部爆震傷后，所有大鼠胸部外觀均未見明顯損傷。解剖后 5 只大鼠胸腔可見少量淡黃色胸腔積液，肺爆震傷后，肺表面部分可見淺層裂口，雙肺可見大小不等點狀、片狀出血灶，部分融合，嚴重者呈肝樣變；雙肺體積增大、腫脹，切面及氣管腔內可見暗紅色泡沫狀液體溢出，以爆震傷后 6 h、24 h 最為明顯，至爆震傷后 48 h 雙肺腫脹減輕。結果見圖 1。IS 評分為 38±14，為中重度損傷。死亡大鼠解剖可見胸腔大量出血，雙肺彌漫性片狀出血，出血面積達 70%～90%，雙肺體積增大、腫脹更為明顯，肺組織 W/D 為 7.201±0.834，與損傷組比較差異有統計學意義（P=0.014）。
圖1
各組及死亡大鼠肺組織病理大體觀
a．正常對照組；b．損傷組 6 h，肺組織可見新舊不一出血灶，肺組織腫脹、水腫；c．損傷組 24 h，肺組織可見暗紅色陳舊性出血灶，部分融合，肺組織仍有腫脹、水腫；d．損傷組 48 h，肺組織腫脹較前有減輕；e．集束化治療組 48 h，肺組織可見暗褐色陳舊性出血灶，肺組織腫脹減輕；f～i．死亡大鼠胸部外觀未見明顯傷口，胸腔內見大量出血，雙肺彌漫性片狀出血，雙肺體積增大，腫脹更為明顯
2.5.2 肺爆震傷大鼠肺組織鏡下病理學變化
鏡下見肺泡壁的完整性受到破壞，肺泡腔不同程度融合成大小不等“肺大皰”樣改變，部分肺泡萎陷，肺泡間隔增厚，肺泡腔及肺間質彌漫性出血、水腫，炎癥細胞浸潤，無藥物治療的情況下炎癥細胞浸潤在肺爆震傷后 24～48 h 達到高峰，肺水腫在爆震傷后 24 h 達到高峰，48 h 肺水腫減輕。經藥物治療后，各組肺水腫及炎癥浸潤情況均有減輕，尤其經集束化治療后，肺水腫及炎癥細胞浸潤情況減輕更為明顯。死亡大鼠肺間質和肺泡腔內見大量紅細胞及水腫液，肺泡壁破裂，肺泡上皮和毛細血管內皮細胞壞死，肺結構明顯破壞。結果見圖 2。
圖2
各組大鼠和死亡大鼠肺組織病理檢查像（HE×100）
a．正常對照組；b．損傷組 6 h，可見肺泡上皮和毛細血管內皮細胞損傷，肺泡及肺間質水腫，血管內充血，肺間質和肺泡腔內見紅細胞滲出；c．損傷組 24 h，肺泡萎陷，肺間質和肺泡內出血較 6 h 減輕，間質水腫及肺泡水腫較 6 h 明顯加重，肺間質明顯增寬，炎癥細胞浸潤；d．損傷組 48 h，肺間質及肺泡出血進一步吸收，肺間質及肺泡水腫較損傷 24 h 吸收，大量炎癥細胞浸潤；e．死亡大鼠肺間質和肺泡腔內見大量紅細胞及水腫液，肺泡壁破裂，肺泡上皮和毛細血管內皮細胞壞死，肺結構明顯破壞；f．氨溴索治療組 48 h；g．地塞米松治療組 48 h；h．山莨菪堿治療組 48 h；i．集束化治療組 6 h，主要表現為肺泡及間質的出血，肺水腫較輕；j．集束化治療組 24 h，肺間質及肺泡水腫較損傷組 24 h 明顯減輕；k．集束化治療組 48 h，肺水腫較損傷組 48 h 及其他單藥治療組 48 h 進一步減輕
3 討論
目前大多數肺爆震傷模型采用爆轟塔[9]、TNT 炸藥[10]、高壓密閉容器[11]、電控雷管[8，12]、瓦斯[13]、爆竹和聚氯乙烯管[14-15]等，大多需要特殊的裝置和炸藥，平素不易獲得，且存在一定安全隱患。本研究采用定壓型氣動模擬裝置和三通管模型[16]，僅爆露胸部，分別在左右胸部爆震，制作爆震所致急性肺損傷模型。定壓型氣動模擬裝置安全，可重復性好，既能充分模擬沖擊波致急性肺損傷的發生發展，又可避免因碎片損傷引起的貫通傷引起的失血性休克等影響。三通管可確保損傷的部位在肺，避免心臟的損傷對實驗造成干擾。預實驗中經過反復多次實驗摸索，確定驅動壓力在 0.4 mPa，距離約 1.5 cm 以胸骨正中平行線與左右腋前線交點為靶點爆震，可成功建立大鼠重度單純肺爆震傷模型。
原發性肺爆震傷是由于爆炸產生的沖擊波作用于胸部，通過散列力、內爆力和慣性力導致毛細血管肺泡界面的破壞，肺泡上皮損傷，毛細血管通透性增加，導致肺大皰、肺出血、肺水腫、空氣栓塞等一系列病理生理學改變[1-2，4，15-16]，損傷的毛細血管內皮細胞和肺泡中滲出的血液及血紅蛋白導致早期炎癥反應放大，氧化應激增強，進一步加重肺損傷，甚至出現急性呼吸窘迫綜合征和多器官功能障礙綜合征等[2，4]。本研究顯示，肺爆震傷早期以肺出血、肺泡上皮和毛細血管內皮損傷、肺氣腫、肺大皰為主，伴有肺水腫，早期即出現低氧血癥；爆震傷 24 h 以后，肺出血逐漸吸收，并形成含鐵血黃素細胞，肺水腫及炎癥浸潤程度達到高峰，與肺內出血使游離血紅蛋白進入肺泡腔，導致血紅蛋白內氧自由基的釋放，出現早期炎癥反應放大、氧化應激增強有關；48 h 后肺水腫雖有吸收，但仍有明顯的炎癥浸潤，因此低氧血癥表現為持續性。肺組織 W/D 是反映肺水腫的經典指標，爆震傷后損傷組大鼠肺組織 W/D 顯著升高，在 24 h 時達到最高值，與肺組織病理結果一致。大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿早期單獨或聯合使用組大鼠肺組織 W/D 較損傷組減輕，顯微鏡下肺水腫嚴重程度及炎癥細胞浸潤情況減輕，三種藥物聯合使用組肺組織 W/D、肺水腫及炎癥浸潤情況改善更為明顯，優于單藥組。
未經治療的肺爆震傷大鼠出現持續性低氧血癥及漸進性呼吸性酸中毒，說明早期雖可通過呼吸頻率的增加來使 PaCO2 維持在正常水平，但后期隨著呼吸肌的疲勞，同時因肺水腫、肺部炎癥反應導致換氣功能未能顯著改善，因而出現持續性低氧血癥和高碳酸血癥。大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿早期單獨或聯合使用組大鼠 PaO2 下降明顯減輕，呼吸性酸中毒明顯改善，三種藥物聯合使用組動物血氣分析各項指標改善更為明顯，接近于正常組。
有研究表明沖擊傷可導致機體中性粒細胞趨化因子-1、細胞間黏附分子-1、IL-1、IL-6、TNF-α、髓過氧化物酶等炎性因子升高，于 24～48 h 達高峰后，再逐漸恢復正常[4，17-18]。TNF-α 和 IL-6 是傳統的促炎因子，在肺部及全身炎癥反應的發生發展中有重要作用，并可反映病情的嚴重性。其中 TNF-α 是肺部炎癥反應的關鍵因子：（1）TNF-α 能啟動炎癥級聯反應，導致過度炎癥反應；（2）TNF-α 與相應受體結合，引發溶酶體破裂，導致肺組織損傷；（3）TNF-α 能刺激粒細胞和單核細胞釋放大量蛋白和炎性介質如 IL-6 和 IL-8 等[19]；（4）刺激內皮細胞、中性粒細胞產生大量活性氧物質，從而大量消耗谷胱甘肽等抗氧化物質；（5）抑制肺泡表面物質的活性，增加液氣表面張力，導致外周肺泡的萎陷及潛在的損傷[20]。研究顯示在爆震傷后 TNF-α 和 IL-6 濃度呈時間相關性[9，21]。范崇熙等[9]對兔胸部爆震傷模型的實驗研究顯示，爆震后 24 h TNF-α 在血漿和支氣管肺泡灌洗液中濃度最高，血漿 IL-6 在爆震后 48 h 最高。賀盟等[21]對兔爆震傷模型的實驗研究則顯示，血漿 TNF-α 在爆炸傷后 0.5 h 開始升高，3 h 達峰值，血漿 IL-6 在爆震傷后 3 h 開始升高，6 h 達峰值。本實驗采用 6 h、24 h、48 h 三個時間點，結果顯示大鼠爆震傷后血漿 IL-6 在爆震傷后 6 h 達峰值，血漿 TNF-α 在爆震傷后 24 h 達峰值，提示肺部存在明顯的炎癥反應，進一步引起繼發性肺損傷，加重肺水腫，表明兩者在促進急性呼吸功能衰竭中發揮著重要作用。大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿早期單獨或聯合使用組大鼠血漿 TNF-α、IL-6 可降至正常水平，提示這三種藥物均可通過下調 TNF-α、IL-6 的表達，從而減輕炎癥因子引起的“二次肺損傷”的作用。
地塞米松是一種人工合成的腎上腺皮質激素，為強效抗炎藥物，可通過抑制血管內皮因子的表達，降低肺泡毛細血管的通透性，減少滲出，而且能夠減少 TNF-α、IL-6、IL-1 等炎癥因子的表達，抑制中性粒細胞聚集，具有顯著的抗炎作用[20，22]。大劑量氨溴索可促進肺表面活性物質的生成，增加肺泡表面張力，防止肺泡萎縮，抑制上皮細胞受損，維護上皮完整性；下調 TLR4 信號通路的表達，減少炎癥介質如 IL-1β、前列腺素、TNF-α 等炎癥介質的釋放，清除 HOCl、OH 自由基，從而減輕肺組織的氧化及過氧化損傷[23-26]；大劑量氨溴索還可通過下調或影響低氧誘導因子-1α 基因的表達，下調 EphrinA1、VEGF 基因及其蛋白產物的表達，從而降低肺血管的通透性，減少滲出和水腫[23]。臨床應用大劑量氨溴索對創傷所致的肺損傷有明顯的治療作用，減少并發癥，促進肺組織的修復及改善肺功能，而且臨床使用過程中臨床表現、血氣分析結果均較滿意，優于常規劑量，未見明顯不良反應[17]。山莨菪堿為 M 受體拮抗劑，可緩解微血管及支氣管平滑肌痙攣，較大劑量的山莨菪堿能促進微動脈和小靜脈的自律運動，有利于疏通微循環，同時能抑制血小板、粒細胞的聚集和血栓素 A2 的合成，減少微血栓形成，穩定溶酶體膜，改善毛細血管通透性，加快肺水腫的吸收[27]；此外，尚可抑制炎性介質如前列腺素、白三烯、TNF-α、IL-1β、IL-6 等釋放[23]；具有拮抗鈣內流和抗氧化作用，抑制細胞鈣超載和脂質過氧化，對組織細胞起保護作用[28]。本實驗結果表明，單用氨溴索、地塞米松、山莨菪堿治療后，PaO2 顯著改善，外周血 IL-6 及 TNF-α 含量明顯降低，肺水腫及炎癥浸潤程度減輕；而三者聯用后 PaO2 改善更為顯著，肺水腫的炎癥浸潤程度減輕更為明顯。以上結果提示早期應用氨溴索或地塞米松、山莨菪堿能有效改善大鼠爆震傷后急性肺損傷的缺氧情況，減輕肺水腫及炎癥反應，而聯合三種藥物的集束化藥物治療方案具有相加作用，效果更佳。
綜上所述，肺爆震傷后大鼠出現呼吸急促、PaO2 下降，PaCO2 上升，肺部出血、水腫改變，肺組織 W/D 增加，血清 IL-6 及 TNF-α 升高；給予地塞米松、山莨菪堿、氨溴索藥物干預后，肺損傷減輕、PaO2 上升，PaCO2 下降，炎癥因子水平下降；該三種藥物可能通過調節 IL-6、TNF-α 等炎癥因子的表達減輕炎癥反應，從而減輕肺損傷，改善氧合，且三者之間存在相加作用，三者聯用增加療效。
肺爆震傷是原發性爆震傷的一種類型，是由爆炸沖擊波直接作用于胸壁致傷肺組織，導致肺泡壁和毛細血管壁的破壞和損傷，進而出現肺出血、肺水腫、氣胸等一系列病理生理學改變，病情惡化可導致急性呼吸窘迫綜合征和多器官功能障礙綜合征[1-5]。肺爆震傷常缺乏外觀可見的胸部傷口，早期癥狀和體征不一定很明顯[6]，有“外輕內重、發展迅速”的特點[7-8]，其特有的肺部病理生理特點給常規的液體復蘇和機械通氣帶來了挑戰，導致救治困難，病死率高。本研究通過觀察大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿對肺爆震傷后動脈血氣改善情況、血清炎性細胞因子、肺部病理學表現的影響，探討集束化治療方案對早期肺爆震傷的臨床意義。
1 材料與方法
1.1 主要試劑與設備
定壓型氣動型管道疏通器（壓力范圍：0～0.6 mPa；北京平安大通清洗有限公司）；無規共聚聚丙烯異徑三通管道（直徑 50 mm×40 mm，長度 100 mm；福建亞通公司）；自制 250 mm×250 mm×250 mm 可開關性鋁合金箱；i-STAT300 便攜手持式血液分析儀（美國雅培公司）；大鼠腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）酶聯免疫檢測試劑盒（上海西唐生物科技有限公司）；大鼠白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）酶聯免疫檢測試劑盒（上海西唐生物科技有限公司）；鹽酸氨溴索注射液（上海勃林格殷格翰藥業有限公司）；鹽酸消旋山莨菪堿注射液（杭州民生藥業集團有限公司）；地塞米松磷酸鈉注射液（天津金耀集團湖北天藥藥業股份有限公司）。
1.2 方法
1.2.1 動物分組、模型制作及處理
80 只健康 Wistar 雄性大鼠，由上海斯萊克實驗動物有限責任公司提供［生產許可證 SCXK（滬 2017-0005）］，體重（280～330 g）。將 80 只 Wsistar 大鼠隨機分為 6 組：正常對照組（5 只），損傷組（15 只），氨溴索治療組（15 只），地塞米松治療組（15 只），山莨菪堿治療組（15 只），聯合氨溴索、地塞米松和山莨菪堿的集束化治療組（15 只）。實驗組再按照取材時間分為 6、24、48 h 取材 3 個亞組，每個亞組 5 只。正常對照組僅氯氨酮（120 mg/kg，腹腔注射）麻醉，胸部脫毛。
肺爆震傷模型制作：大鼠用氯氨酮（120 mg/kg，腹腔注射）充分麻醉后，胸部脫毛，放進無規共聚聚丙烯異徑三通管道固定僅暴露胸部，置入可開關性鋁合金箱給予氣動型模擬爆破裝置調節至 0.4 mPa，距離約 1.5 cm 以胸骨正中平行線與左右腋前線交點為靶點分別爆破，先爆破右側胸部，2 min 后待呼吸恢復爆破左側胸部。若大鼠當場死亡，要將其記錄到死亡數中，用來計算死亡率（死亡率=死亡數/爆震總數，爆震總數=死亡數+損傷組大鼠數），遞補大鼠編號不變。
氨溴索按 46.7 mg/kg，每日 3 次腹腔注射給藥；地塞米松按 5 mg·kg–1·d–1，每日 1 次腹腔注射給藥；山莨菪堿按 3.33 mg·kg–1·d–1，每日 3 次腹腔注射該藥。損傷組腹腔注射等體積生理鹽水。
1.2.2 觀察指標
記錄相關癥狀、體征，如大鼠外觀是否有可見的損傷，口鼻是否有出血，是否出現呼吸頻率改變等。分別于建立模型后于 6、24、48 h 處死大鼠。左側股動脈穿刺置管，留取動脈血行血氣分析；用促凝管留取股動脈血 3 ml，3 500 次/min，4 ℃ 低速冷凍離心機離心 10 min，分離出上清液，–80 ℃ 冰箱保存，酶聯免疫吸附測定法檢測大鼠血清 TNF-α、IL-6；解剖大鼠，按 Yelveton[5]標準進行肺組織損傷嚴重程度（injury score，IS）評分。IS 評分：IS=（E+G+ST）（SD），其中 E（extent）表示肺損傷范圍，根據累及的肺葉計數（0～5）；G（grade）表示肺損傷程度，代表肺損傷表面面積占總肺面積的百分比（0～4）；ST（severity type）定義為最嚴重部位損傷類型程度評分（0～5）；SD（severity depth or disruption）定義為最嚴重部位損傷深度或損害程度評分（0～4）。右肺用 10% 甲醛固定 24～48 h，常規石蠟包埋切片，蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）染色，光鏡下觀察病理學改變。留取完整左肺稱重計算肺組織濕/干重比值（W/D）。
1.3 統計學方法
建立數據庫，采用 SPSS 23.0 統計軟件。計量資料均采用均數±標準差（±s）表示，對各組數據進行正態性檢驗和方差齊性檢驗，運用方差分析進行統計學處理。P≤0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 一般情況
大鼠爆震當場死亡 10 只，無延遲死亡，死亡率 11.8%（10/85）；其中 2 只鼻腔可見血性分泌物；所有爆震傷大鼠胸部外觀均未見明顯損傷。爆震當場 86.7%（65/75）大鼠出現 10～20 s 短暫呼吸暫停；100.0%（75/75）呼吸淺快，一過性發紺，1 h 后逐漸恢復；98.6%（74/75）出現體重下降。結果見表 1。
表1
大鼠爆震前后呼吸頻率比較（次/min，）
2.2 血氣分析
肺爆震傷后損傷組表現為漸進性呼吸性酸中毒和持續性低氧血癥，大劑量氨溴索、山莨菪堿、地塞米松早期單獨或聯合使用組 PaO2 下降明顯減輕，呼吸性酸中毒明顯改善。結果見表 2～表 5。
表2
各組不同時間 pH 值變化（n =5，）
表3
各組中不同時間 PaCO2 值變化（n =5，mm Hg，）
表4
各組不同時間 PaO2 值變化（n =5，mm Hg，）
表5
各組不同時間 SaO2 值變化（n =5，mm Hg，）
2.3 血清 TNF-α、IL-6 含量
損傷組血漿 TNF-α 在傷后 24 h 達高峰，差異有統計學意義（P<0.05）。造模 24 h 后各治療組除氨溴索治療組 24 h 組外的 TNF-α 均值較損傷組 24 h 組有下降（P 值分別為 0.003、0.010、0.020）。損傷組血漿 IL-6 在傷后 6 h 達高峰，氨溴索治療組 6 h 組和地塞米松治療組 6 h 組、集束化治療組 6 h 組血清 IL-6 濃度顯著低于損傷組 6 h 組（P 值分別為 0.011、0.002 和 0.041）。結果見表 6 和表 7。
表6
各組血清 TNF-α 變化（n =5，pg/ml，）
表7
各組血清 IL-6 變化（n =5，pg/ml，）
2.4 肺組織 W/D
肺爆震傷后損傷組肺組織 W/D 顯著高于正常對照組（P<0.05），地塞米松治療組、山莨菪堿治療組肺組織 W/D 較正常對照組高（均P<0.05），但較損傷組均有下降，氨溴索治療組 48 h 時肺組織 W/D 較損傷組 48 h 時下降差異有統計學意義（P=0.044）。集束化治療組肺組織 W/D 雖較正常對照組稍高，但是差異無統計學意義（P 值分別為 0.094、0.081、1.000）；與損傷組比較，集束化治療組肺組織 W/D 下降更為明顯，其中集束化治療組 24 h 與損傷組 24 h、集束化治療組 48 h 與損傷組 48 h 的差異有統計學意義（P 值分別為 0.042、0.001）。地塞米松治療組 48 h、山莨菪堿治療組 48 h 時肺組織 W/D 高于集束化治療組 48 h，差異有統計學意義（P 值分別為 0.050、0.019）。結果見表 8。
表8
各組不同時間肺組織 W/D 變化（n =5，）
2.5 肺組織病理變化
2.5.1 肺爆震傷大鼠胸部大體觀
胸部爆震傷后，所有大鼠胸部外觀均未見明顯損傷。解剖后 5 只大鼠胸腔可見少量淡黃色胸腔積液，肺爆震傷后，肺表面部分可見淺層裂口，雙肺可見大小不等點狀、片狀出血灶，部分融合，嚴重者呈肝樣變；雙肺體積增大、腫脹，切面及氣管腔內可見暗紅色泡沫狀液體溢出，以爆震傷后 6 h、24 h 最為明顯，至爆震傷后 48 h 雙肺腫脹減輕。結果見圖 1。IS 評分為 38±14，為中重度損傷。死亡大鼠解剖可見胸腔大量出血，雙肺彌漫性片狀出血，出血面積達 70%～90%，雙肺體積增大、腫脹更為明顯，肺組織 W/D 為 7.201±0.834，與損傷組比較差異有統計學意義（P=0.014）。
圖1
各組及死亡大鼠肺組織病理大體觀
a．正常對照組；b．損傷組 6 h，肺組織可見新舊不一出血灶，肺組織腫脹、水腫；c．損傷組 24 h，肺組織可見暗紅色陳舊性出血灶，部分融合，肺組織仍有腫脹、水腫；d．損傷組 48 h，肺組織腫脹較前有減輕；e．集束化治療組 48 h，肺組織可見暗褐色陳舊性出血灶，肺組織腫脹減輕；f～i．死亡大鼠胸部外觀未見明顯傷口，胸腔內見大量出血，雙肺彌漫性片狀出血，雙肺體積增大，腫脹更為明顯
2.5.2 肺爆震傷大鼠肺組織鏡下病理學變化
鏡下見肺泡壁的完整性受到破壞，肺泡腔不同程度融合成大小不等“肺大皰”樣改變，部分肺泡萎陷，肺泡間隔增厚，肺泡腔及肺間質彌漫性出血、水腫，炎癥細胞浸潤，無藥物治療的情況下炎癥細胞浸潤在肺爆震傷后 24～48 h 達到高峰，肺水腫在爆震傷后 24 h 達到高峰，48 h 肺水腫減輕。經藥物治療后，各組肺水腫及炎癥浸潤情況均有減輕，尤其經集束化治療后，肺水腫及炎癥細胞浸潤情況減輕更為明顯。死亡大鼠肺間質和肺泡腔內見大量紅細胞及水腫液，肺泡壁破裂，肺泡上皮和毛細血管內皮細胞壞死，肺結構明顯破壞。結果見圖 2。
圖2
各組大鼠和死亡大鼠肺組織病理檢查像（HE×100）
a．正常對照組；b．損傷組 6 h，可見肺泡上皮和毛細血管內皮細胞損傷，肺泡及肺間質水腫，血管內充血，肺間質和肺泡腔內見紅細胞滲出；c．損傷組 24 h，肺泡萎陷，肺間質和肺泡內出血較 6 h 減輕，間質水腫及肺泡水腫較 6 h 明顯加重，肺間質明顯增寬，炎癥細胞浸潤；d．損傷組 48 h，肺間質及肺泡出血進一步吸收，肺間質及肺泡水腫較損傷 24 h 吸收，大量炎癥細胞浸潤；e．死亡大鼠肺間質和肺泡腔內見大量紅細胞及水腫液，肺泡壁破裂，肺泡上皮和毛細血管內皮細胞壞死，肺結構明顯破壞；f．氨溴索治療組 48 h；g．地塞米松治療組 48 h；h．山莨菪堿治療組 48 h；i．集束化治療組 6 h，主要表現為肺泡及間質的出血，肺水腫較輕；j．集束化治療組 24 h，肺間質及肺泡水腫較損傷組 24 h 明顯減輕；k．集束化治療組 48 h，肺水腫較損傷組 48 h 及其他單藥治療組 48 h 進一步減輕
3 討論
目前大多數肺爆震傷模型采用爆轟塔[9]、TNT 炸藥[10]、高壓密閉容器[11]、電控雷管[8，12]、瓦斯[13]、爆竹和聚氯乙烯管[14-15]等，大多需要特殊的裝置和炸藥，平素不易獲得，且存在一定安全隱患。本研究采用定壓型氣動模擬裝置和三通管模型[16]，僅爆露胸部，分別在左右胸部爆震，制作爆震所致急性肺損傷模型。定壓型氣動模擬裝置安全，可重復性好，既能充分模擬沖擊波致急性肺損傷的發生發展，又可避免因碎片損傷引起的貫通傷引起的失血性休克等影響。三通管可確保損傷的部位在肺，避免心臟的損傷對實驗造成干擾。預實驗中經過反復多次實驗摸索，確定驅動壓力在 0.4 mPa，距離約 1.5 cm 以胸骨正中平行線與左右腋前線交點為靶點爆震，可成功建立大鼠重度單純肺爆震傷模型。
原發性肺爆震傷是由于爆炸產生的沖擊波作用于胸部，通過散列力、內爆力和慣性力導致毛細血管肺泡界面的破壞，肺泡上皮損傷，毛細血管通透性增加，導致肺大皰、肺出血、肺水腫、空氣栓塞等一系列病理生理學改變[1-2，4，15-16]，損傷的毛細血管內皮細胞和肺泡中滲出的血液及血紅蛋白導致早期炎癥反應放大，氧化應激增強，進一步加重肺損傷，甚至出現急性呼吸窘迫綜合征和多器官功能障礙綜合征等[2，4]。本研究顯示，肺爆震傷早期以肺出血、肺泡上皮和毛細血管內皮損傷、肺氣腫、肺大皰為主，伴有肺水腫，早期即出現低氧血癥；爆震傷 24 h 以后，肺出血逐漸吸收，并形成含鐵血黃素細胞，肺水腫及炎癥浸潤程度達到高峰，與肺內出血使游離血紅蛋白進入肺泡腔，導致血紅蛋白內氧自由基的釋放，出現早期炎癥反應放大、氧化應激增強有關；48 h 后肺水腫雖有吸收，但仍有明顯的炎癥浸潤，因此低氧血癥表現為持續性。肺組織 W/D 是反映肺水腫的經典指標，爆震傷后損傷組大鼠肺組織 W/D 顯著升高，在 24 h 時達到最高值，與肺組織病理結果一致。大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿早期單獨或聯合使用組大鼠肺組織 W/D 較損傷組減輕，顯微鏡下肺水腫嚴重程度及炎癥細胞浸潤情況減輕，三種藥物聯合使用組肺組織 W/D、肺水腫及炎癥浸潤情況改善更為明顯，優于單藥組。
未經治療的肺爆震傷大鼠出現持續性低氧血癥及漸進性呼吸性酸中毒，說明早期雖可通過呼吸頻率的增加來使 PaCO2 維持在正常水平，但后期隨著呼吸肌的疲勞，同時因肺水腫、肺部炎癥反應導致換氣功能未能顯著改善，因而出現持續性低氧血癥和高碳酸血癥。大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿早期單獨或聯合使用組大鼠 PaO2 下降明顯減輕，呼吸性酸中毒明顯改善，三種藥物聯合使用組動物血氣分析各項指標改善更為明顯，接近于正常組。
有研究表明沖擊傷可導致機體中性粒細胞趨化因子-1、細胞間黏附分子-1、IL-1、IL-6、TNF-α、髓過氧化物酶等炎性因子升高，于 24～48 h 達高峰后，再逐漸恢復正常[4，17-18]。TNF-α 和 IL-6 是傳統的促炎因子，在肺部及全身炎癥反應的發生發展中有重要作用，并可反映病情的嚴重性。其中 TNF-α 是肺部炎癥反應的關鍵因子：（1）TNF-α 能啟動炎癥級聯反應，導致過度炎癥反應；（2）TNF-α 與相應受體結合，引發溶酶體破裂，導致肺組織損傷；（3）TNF-α 能刺激粒細胞和單核細胞釋放大量蛋白和炎性介質如 IL-6 和 IL-8 等[19]；（4）刺激內皮細胞、中性粒細胞產生大量活性氧物質，從而大量消耗谷胱甘肽等抗氧化物質；（5）抑制肺泡表面物質的活性，增加液氣表面張力，導致外周肺泡的萎陷及潛在的損傷[20]。研究顯示在爆震傷后 TNF-α 和 IL-6 濃度呈時間相關性[9，21]。范崇熙等[9]對兔胸部爆震傷模型的實驗研究顯示，爆震后 24 h TNF-α 在血漿和支氣管肺泡灌洗液中濃度最高，血漿 IL-6 在爆震后 48 h 最高。賀盟等[21]對兔爆震傷模型的實驗研究則顯示，血漿 TNF-α 在爆炸傷后 0.5 h 開始升高，3 h 達峰值，血漿 IL-6 在爆震傷后 3 h 開始升高，6 h 達峰值。本實驗采用 6 h、24 h、48 h 三個時間點，結果顯示大鼠爆震傷后血漿 IL-6 在爆震傷后 6 h 達峰值，血漿 TNF-α 在爆震傷后 24 h 達峰值，提示肺部存在明顯的炎癥反應，進一步引起繼發性肺損傷，加重肺水腫，表明兩者在促進急性呼吸功能衰竭中發揮著重要作用。大劑量氨溴索、地塞米松、山莨菪堿早期單獨或聯合使用組大鼠血漿 TNF-α、IL-6 可降至正常水平，提示這三種藥物均可通過下調 TNF-α、IL-6 的表達，從而減輕炎癥因子引起的“二次肺損傷”的作用。
地塞米松是一種人工合成的腎上腺皮質激素，為強效抗炎藥物，可通過抑制血管內皮因子的表達，降低肺泡毛細血管的通透性，減少滲出，而且能夠減少 TNF-α、IL-6、IL-1 等炎癥因子的表達，抑制中性粒細胞聚集，具有顯著的抗炎作用[20，22]。大劑量氨溴索可促進肺表面活性物質的生成，增加肺泡表面張力，防止肺泡萎縮，抑制上皮細胞受損，維護上皮完整性；下調 TLR4 信號通路的表達，減少炎癥介質如 IL-1β、前列腺素、TNF-α 等炎癥介質的釋放，清除 HOCl、OH 自由基，從而減輕肺組織的氧化及過氧化損傷[23-26]；大劑量氨溴索還可通過下調或影響低氧誘導因子-1α 基因的表達，下調 EphrinA1、VEGF 基因及其蛋白產物的表達，從而降低肺血管的通透性，減少滲出和水腫[23]。臨床應用大劑量氨溴索對創傷所致的肺損傷有明顯的治療作用，減少并發癥，促進肺組織的修復及改善肺功能，而且臨床使用過程中臨床表現、血氣分析結果均較滿意，優于常規劑量，未見明顯不良反應[17]。山莨菪堿為 M 受體拮抗劑，可緩解微血管及支氣管平滑肌痙攣，較大劑量的山莨菪堿能促進微動脈和小靜脈的自律運動，有利于疏通微循環，同時能抑制血小板、粒細胞的聚集和血栓素 A2 的合成，減少微血栓形成，穩定溶酶體膜，改善毛細血管通透性，加快肺水腫的吸收[27]；此外，尚可抑制炎性介質如前列腺素、白三烯、TNF-α、IL-1β、IL-6 等釋放[23]；具有拮抗鈣內流和抗氧化作用，抑制細胞鈣超載和脂質過氧化，對組織細胞起保護作用[28]。本實驗結果表明，單用氨溴索、地塞米松、山莨菪堿治療后，PaO2 顯著改善，外周血 IL-6 及 TNF-α 含量明顯降低，肺水腫及炎癥浸潤程度減輕；而三者聯用后 PaO2 改善更為顯著，肺水腫的炎癥浸潤程度減輕更為明顯。以上結果提示早期應用氨溴索或地塞米松、山莨菪堿能有效改善大鼠爆震傷后急性肺損傷的缺氧情況，減輕肺水腫及炎癥反應，而聯合三種藥物的集束化藥物治療方案具有相加作用，效果更佳。
綜上所述，肺爆震傷后大鼠出現呼吸急促、PaO2 下降，PaCO2 上升，肺部出血、水腫改變，肺組織 W/D 增加，血清 IL-6 及 TNF-α 升高；給予地塞米松、山莨菪堿、氨溴索藥物干預后，肺損傷減輕、PaO2 上升，PaCO2 下降，炎癥因子水平下降；該三種藥物可能通過調節 IL-6、TNF-α 等炎癥因子的表達減輕炎癥反應，從而減輕肺損傷，改善氧合，且三者之間存在相加作用，三者聯用增加療效。
