引用本文： 王曉霞, 李玉蘭, 沙小蘭, 王晶晶. 短時間高氧機械通氣對大鼠肺組織及肺表面活性蛋白 C、D 的影響. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(1): 32-36. doi: 10.7507/1671-6205.201906057 復制
全身麻醉后肺部并發癥（包括肺炎、肺不張、肺水腫、呼吸衰竭等）的發生率高達 2%～40%，而高氧血癥是全身麻醉期間引起肺炎、肺不張的原因之一[1]。Meyhoff 等[2]研究報道，90% 以上患者肺不張、肺水腫的發生與肺表面活性物質（PS）的喪失及功能受損相關。PS 是肺泡Ⅱ型上皮細胞（AECⅡ）分泌的脂蛋白，其中肺表面活性蛋白（SP）是 PS 發揮生物功能的主要成分。研究證實，肺表面活性蛋白 C（SP-C）是一種疏水性多肽，僅來自于 AECⅡ，參與調節肺泡表面張力，SP-C 缺乏的小鼠易受到細菌和病毒感染[3-4]；肺表面活性蛋白 D（SP-D）具有調節免疫及炎癥反應的作用，可作為肺泡細胞完整性的標志物，其含量的變化與肺組織損傷的嚴重程度呈正相關[5-6]。
實驗證明，大鼠長時間（超過 24 h）暴露于吸入氧濃度（FiO2）為 90% 以上的環境會引起肺損傷以及 SP 的動態變化[7]。但關于短時間高氧機械通氣對動物肺組織的影響，目前尚無相關報道。一項多中心臨床研究表明，全身麻醉過程中高氧血癥的發生率高達 83%[8]，這與術后肺部并發癥的發生是否相關，值得引起重視。本實驗采用高氧機械通氣大鼠為模型，檢測肺組織勻漿及支氣管肺泡灌洗液（BALF）中的 SP-C、SP-D 濃度及肺組織病理學變化，探討短時間高氧機械通氣對肺組織的影響。
1 材料與方法
1.1 材料
健康雄性 SD 大鼠 16 只，體重（200±10） g，由蘭州大學醫學院實驗動物中心提供，動物生產許可證號：SCXK（甘）2018-0002。實驗前將大鼠適應性飼養 1 周，飼養環境為：溫度 20～26 ℃、相對濕度 40%～60%、12 h 明暗交替、自由攝食飲水的安靜室內。本實驗設計符合蘭州大學第一醫院動物實驗倫理學標準，并取得蘭州大學第一醫院倫理委員會的批準（批件編號：LDYYLL2018-175）。主要試劑：大鼠 SP-C、SP-D ELISA 試劑盒（上海酶聯生物科技有限公司）。主要儀器：HX-100E 小動物呼吸機（成都秦盟科技有限公司）、精密電子天平（Sartorius 公司）、干燥箱（上海實驗儀器廠）、3K30 型低溫高速離心機（Sigma 公司）、IMARK 型多功能酶標儀（美國 BIO-RAD 公司）。
1.2 方法
1.2.1 實驗動物模型建立
健康雄性 SD 大鼠 16 只，隨機分為兩組（n=8）：空氣組和高氧組。10% 水合氯醛（0.3 mL/100g）麻醉后，用改制的 24G 靜脈留置針行氣管內插管，連接 HX-100E 小動物呼吸機行機械通氣，呼吸參數：潮氣量 10 mL/kg，頻率 40～60 次/min，吸呼比 1∶1[9]。空氣組使用空氣機械通氣（FiO2=21%），高氧組使用高氧機械通氣（FiO2=90%）。Powerlab/16sp AD Instruments 監測兩組大鼠的心電圖。同時，左側頸動脈置管用于監測血氣，維持高氧組的動脈氧分壓（PaO2）在 180～220 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）之間，空氣組的 PaO2 在 80～120 mm Hg，不符合上述標準的排除實驗并補充樣本。機械通氣 4 h 后，放血處死大鼠，分離肺組織備用。
1.2.2 動脈血氣分析
在機械通氣 2 h 和 4 h 頸動脈采血行血氣分析，記錄 PaO2，并計算氧合指數 OI 值（PaO2/FiO2）。
1.2.3 濕/干重比值的測定
取右肺后葉用無菌紗布蘸去其表面血跡和水分，用精密電子天平稱濕重后，置于 80 ℃ 恒溫干燥箱烘干至質量不再變化后稱重，即干重，計算濕干重比值（W/D）。
1.2.4 BALF 和肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 濃度的測定
1.2.4.1 BALF 的制備
結扎大鼠氣管遠心端及右肺門，更換改制的無菌 24G 套管針接 5 mL 空針，注入預冷磷酸鹽（PBS）緩沖液 2.5 mL 進行左側肺泡灌洗，抽吸 2 次后，將灌洗液抽取于離心管中，重復灌洗 3 遍，收集的灌洗液在 4 ℃ 下 3000 r/min 離心 10 min，獲取上清液。
1.2.4.2 肺組織勻漿的制備
稱取右肺中葉組織 110 mg，生理鹽水中充分洗滌并用眼科剪刀盡快剪碎，在 PBS 緩沖液中用勻漿儀制成勻漿，在 4 ℃ 下 3000 r/min 離心 15 min，收集上清液。
1.2.4.3 ELISA 法測定肺組織勻漿和 BALF 中 SP-C、SP-D 濃度
將 BALF 和肺組織勻漿離心后取上清液，按照 ELISA 試劑盒操作說明書，測定 SP-C、SP-D 濃度。
1.2.5 病理檢查
分離右肺前葉組織，固定、包埋，制成 4 μm 的切片，常規脫蠟、脫水，行蘇木精–伊紅染色。觀察肺組織形態變化，并由專業人員（不清楚實驗設計及動物分組情況）根據病理學變化經盲法行病理學評分。0 分：肺泡結構、間質、肺血管均正常；1 分：肺泡結構破壞較輕，間質少量炎性細胞，間質及肺泡腔出血、水腫范圍小于 25%；2 分：肺泡結構破壞較重，間質及部分肺泡腔有較多炎性細胞，間質增寬，毛細血管淤血，肺泡腔出血及水腫的范圍在 25%～50%；3 分：肺泡結構破壞嚴重，大部分肺泡和間質有炎性細胞聚集成團，間質明顯增寬，肺泡腔出血和水腫的范圍在 50%～75%[10]。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 22.0 統計軟件。呈正態分布的計量數據以均數±標準差（
±s）表示，組間比較采用 t 檢驗，P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 PaO2 及 OI 值
與空氣組相比，高氧組 2 h 和 4 h 的 PaO2 明顯升高，而 OI 值明顯降低，差異有統計學意義（P<0.05）。兩組 PaO2 及 OI 值及比較結果見表 1。
表1
兩組大鼠機械通氣 2 h 和 4 h 時 PaO2、OI 的比較（n=8，mm Hg，
）
2.2 肺組織 W/D
與空氣組相比，高氧組肺組織 W/D 顯著升高，且差異有統計學意義（P<0.05）。兩組 W/D 值及比較結果見表 2。
表2
兩組大鼠肺組織病理學評分及肺組織 W/D 比較（n=8，
）
2.3 BALF 和肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 濃度的比較
高氧組 BALF 及肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 的濃度明顯低于空氣組，差異有統計學意義（P<0.05）。兩組 BALF 及肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 的濃度及比較結果見表 3。
表3
兩組大鼠 BALF 及肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 濃度比較（n=8，pg/mL，
）
2.4 肺組織病理學變化及評分
兩組相比，空氣組肺泡結構較清晰且基本完整，肺間質及肺泡腔內炎性細胞少見，肺泡間隔不寬，肺血管無明顯擴張；高氧組部分肺泡壁斷裂，少量肺泡融合，主要表現為肺泡間隔增寬，肺血管充血擴張，肺間質及肺泡腔內可見炎性細胞、液體滲出，見圖 1。兩組肺組織病理學評分比較，高氧組明顯高于空氣組，且差異有統計學意義（P<0.05），見表 2。
圖1
兩組大鼠肺組織病理比較（蘇木精–伊紅 ×400）
a. 空氣組大鼠肺組織病理檢查像，肺泡結構較清晰且完整，肺間質及肺泡腔內炎性細胞少見，肺泡間隔不寬，肺血管無明顯擴張，肺泡腔內無明顯滲出；b. 高氧組大鼠肺組織病理檢查像，部分肺泡壁斷裂，少量肺泡融合，主要表現為肺泡間隔增寬，肺血管充血擴張，肺間質及肺泡腔內可見炎性細胞、液體滲出
3 討論
臨床上，大多數短時間的全身麻醉手術時長約持續 4～6 h[11]。Sinclair 等[12]研究發現，與常氧組比較，進行大潮氣量機械通氣的家兔吸入濃度為 50% 的氧氣 4 h 時，其肺損傷評分顯著增加。一項臨床觀察性隊列研究也報道了類似的結果：急診重癥加強治療病房的重癥患者在進行機械通氣治療的前 5 個小時，吸入高濃度氧與不良的肺部結局存在關聯[13]。因此，本實驗結合臨床現狀、相關參考文獻[14]及預實驗結果，選擇對大鼠進行 4 h 的空氣和高氧機械通氣，制備更符合臨床的短時間高氧通氣模型。在模型建立過程中，通過測定血氣分析維持高氧組大鼠處于高氧血癥狀態。
本實驗結果顯示：大鼠高氧通氣 2 h 和 4 h 時的 OI 值均低于 300 mm Hg，肺組織病理學評分及肺 W/D 值明顯高于空氣組，提示大鼠高氧通氣 4 h 可引起肺組織損傷。Ferguson 等[15]報道，OI 值可準確反映吸氧條件下機體的氧合狀態，小于 300 mm Hg 提示呼吸功能障礙，其比值大小與肺組織損傷病理改變的嚴重程度呈正相關。盡管 OI 值在臨床中已被廣泛用于評估急性呼吸窘迫綜合征、新生兒膈疝和心臟手術患者的預后[16-17]，但該比值仍存在不可忽視的局限性。OI 值與 FiO2 之間的關系呈非線性，當 FiO2>50% 時，OI 值隨著 FiO2 的升高而逐漸降低。OI 值的影響因素不止有 FiO2，還包括 FiO2 引起的肺內分流以及呼氣末正壓等呼吸機相關的參數設置[18]，因此單獨使用 OI 值評價肺損傷具有一定的局限性。此外，肺組織病理學評分也可用于評估肺組織損傷的程度，評分越高，損傷越重。W/D 是衡量肺組織含水量的客觀指標，大于 4 提示肺組織水腫，比值越高，肺水腫程度越明顯。本實驗中，大鼠高氧通氣 2 h 和 4 h 后 OI 值明顯低于正常值，表明高氧對呼吸功能有一定的損傷，但 2 h 和 4 h 的 OI 值無明顯差異，可能與肺水腫引起的肺內動靜脈分流相關。4 h 高氧通氣后肺組織病理學評分及肺 W/D 值顯著升高，進一步說明短時間的高氧機械通氣可引起肺組織病理學的損傷及肺水腫。肺水腫的形成主要是由于肺泡上皮屏障的通透性增加而造成的，是引起呼吸功能障礙的主要因素之一，而 PS 作為肺泡上皮屏障的主要成分，在肺泡液體轉運過程中發揮著不容忽視的作用。由于高氧導致肺泡細胞的破壞，進而造成 PS 的結構基礎、成分以及功能發生改變，肺泡上皮屏障受到嚴重損害形成肺水腫。
高氧狀態下，AECⅡ遭到過量活性氧的攻擊后，AECⅡ的結構和功能受損引起 SP 分泌的減少。由 10% SP 和約 90%磷脂構成的 PS，具有降低肺泡表面張力、維持肺泡穩定性、抑制炎癥反應及增強肺泡巨噬細胞吞噬功能的作用，當其中 SP 含量發生改變時，會導致肺功能障礙、肺不張的發生[19]。SP-C 作為 AECⅡ分泌的特有疏水性糖蛋白，可促進磷脂吸附和分布到肺泡氣–液界面，保證肺泡結構完整性，參與 PS 的分解代謝，輔助 PS 發揮正常的生理功能[20]。Zhang 等[21]研究證實，長時間處于高氧環境中的大鼠，SP-C 在肺組織中的表達隨暴露時間的延長而增加，但由于高氧抑制了 AECⅡ中 SP-C 的釋放，導致 BALF 中 SP-C 的濃度顯著下降。SP-D 對維持肺泡結構及肺部正常免疫功能具有重要意義，SP-D 缺陷的小鼠易受到高氧的攻擊而發生肺組織的損傷，且 SP-D 濃度下降與肺部炎癥的發生率增高有關[6, 22]。
本實驗中，4 h 的高氧機械通氣后，一方面，高氧的吸入引起大鼠肺泡的損傷，推測 AECⅡ的結構可能遭到破壞，AECⅡ中 SP-C、SP-D 的消耗增多，釋放受到抑制，導致肺組織勻漿及 BALF 中 SP-C、SP-D 的濃度明顯降低，肺上皮細胞屏障破壞，肺水轉運能力下降，引起肺水腫的發生；另一方面，首先由于 SP-C、SP-D 濃度的改變，AECⅡ上 PS 系統構成發生變化，導致 PS 不能發揮降低肺泡表面張力及維持肺泡容積相對穩定的作用，造成肺組織結構和功能的異常，引起呼吸功能障礙。其次，SP-C、SP-D 的濃度顯著下降后，肺組織抵抗氧化刺激的防御能力明顯減退，更易受到高氧的損傷。上述兩方面形成惡性循環，加重了肺水腫，促進了肺組織學損傷的形成。
綜上所述，大鼠高氧機械通氣 4 h 可造成肺組織學的損傷、肺組織勻漿及 BALF 中 SP-C、SP-D 濃度顯著下降，導致呼吸功能受損及肺組織水腫。這提示我們，短時間的機械通氣過程中也需要合理調節氧氣濃度，避免高氧肺損傷的發生。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
全身麻醉后肺部并發癥（包括肺炎、肺不張、肺水腫、呼吸衰竭等）的發生率高達 2%～40%，而高氧血癥是全身麻醉期間引起肺炎、肺不張的原因之一[1]。Meyhoff 等[2]研究報道，90% 以上患者肺不張、肺水腫的發生與肺表面活性物質（PS）的喪失及功能受損相關。PS 是肺泡Ⅱ型上皮細胞（AECⅡ）分泌的脂蛋白，其中肺表面活性蛋白（SP）是 PS 發揮生物功能的主要成分。研究證實，肺表面活性蛋白 C（SP-C）是一種疏水性多肽，僅來自于 AECⅡ，參與調節肺泡表面張力，SP-C 缺乏的小鼠易受到細菌和病毒感染[3-4]；肺表面活性蛋白 D（SP-D）具有調節免疫及炎癥反應的作用，可作為肺泡細胞完整性的標志物，其含量的變化與肺組織損傷的嚴重程度呈正相關[5-6]。
實驗證明，大鼠長時間（超過 24 h）暴露于吸入氧濃度（FiO2）為 90% 以上的環境會引起肺損傷以及 SP 的動態變化[7]。但關于短時間高氧機械通氣對動物肺組織的影響，目前尚無相關報道。一項多中心臨床研究表明，全身麻醉過程中高氧血癥的發生率高達 83%[8]，這與術后肺部并發癥的發生是否相關，值得引起重視。本實驗采用高氧機械通氣大鼠為模型，檢測肺組織勻漿及支氣管肺泡灌洗液（BALF）中的 SP-C、SP-D 濃度及肺組織病理學變化，探討短時間高氧機械通氣對肺組織的影響。
1 材料與方法
1.1 材料
健康雄性 SD 大鼠 16 只，體重（200±10） g，由蘭州大學醫學院實驗動物中心提供，動物生產許可證號：SCXK（甘）2018-0002。實驗前將大鼠適應性飼養 1 周，飼養環境為：溫度 20～26 ℃、相對濕度 40%～60%、12 h 明暗交替、自由攝食飲水的安靜室內。本實驗設計符合蘭州大學第一醫院動物實驗倫理學標準，并取得蘭州大學第一醫院倫理委員會的批準（批件編號：LDYYLL2018-175）。主要試劑：大鼠 SP-C、SP-D ELISA 試劑盒（上海酶聯生物科技有限公司）。主要儀器：HX-100E 小動物呼吸機（成都秦盟科技有限公司）、精密電子天平（Sartorius 公司）、干燥箱（上海實驗儀器廠）、3K30 型低溫高速離心機（Sigma 公司）、IMARK 型多功能酶標儀（美國 BIO-RAD 公司）。
1.2 方法
1.2.1 實驗動物模型建立
健康雄性 SD 大鼠 16 只，隨機分為兩組（n=8）：空氣組和高氧組。10% 水合氯醛（0.3 mL/100g）麻醉后，用改制的 24G 靜脈留置針行氣管內插管，連接 HX-100E 小動物呼吸機行機械通氣，呼吸參數：潮氣量 10 mL/kg，頻率 40～60 次/min，吸呼比 1∶1[9]。空氣組使用空氣機械通氣（FiO2=21%），高氧組使用高氧機械通氣（FiO2=90%）。Powerlab/16sp AD Instruments 監測兩組大鼠的心電圖。同時，左側頸動脈置管用于監測血氣，維持高氧組的動脈氧分壓（PaO2）在 180～220 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）之間，空氣組的 PaO2 在 80～120 mm Hg，不符合上述標準的排除實驗并補充樣本。機械通氣 4 h 后，放血處死大鼠，分離肺組織備用。
1.2.2 動脈血氣分析
在機械通氣 2 h 和 4 h 頸動脈采血行血氣分析，記錄 PaO2，并計算氧合指數 OI 值（PaO2/FiO2）。
1.2.3 濕/干重比值的測定
取右肺后葉用無菌紗布蘸去其表面血跡和水分，用精密電子天平稱濕重后，置于 80 ℃ 恒溫干燥箱烘干至質量不再變化后稱重，即干重，計算濕干重比值（W/D）。
1.2.4 BALF 和肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 濃度的測定
1.2.4.1 BALF 的制備
結扎大鼠氣管遠心端及右肺門，更換改制的無菌 24G 套管針接 5 mL 空針，注入預冷磷酸鹽（PBS）緩沖液 2.5 mL 進行左側肺泡灌洗，抽吸 2 次后，將灌洗液抽取于離心管中，重復灌洗 3 遍，收集的灌洗液在 4 ℃ 下 3000 r/min 離心 10 min，獲取上清液。
1.2.4.2 肺組織勻漿的制備
稱取右肺中葉組織 110 mg，生理鹽水中充分洗滌并用眼科剪刀盡快剪碎，在 PBS 緩沖液中用勻漿儀制成勻漿，在 4 ℃ 下 3000 r/min 離心 15 min，收集上清液。
1.2.4.3 ELISA 法測定肺組織勻漿和 BALF 中 SP-C、SP-D 濃度
將 BALF 和肺組織勻漿離心后取上清液，按照 ELISA 試劑盒操作說明書，測定 SP-C、SP-D 濃度。
1.2.5 病理檢查
分離右肺前葉組織，固定、包埋，制成 4 μm 的切片，常規脫蠟、脫水，行蘇木精–伊紅染色。觀察肺組織形態變化，并由專業人員（不清楚實驗設計及動物分組情況）根據病理學變化經盲法行病理學評分。0 分：肺泡結構、間質、肺血管均正常；1 分：肺泡結構破壞較輕，間質少量炎性細胞，間質及肺泡腔出血、水腫范圍小于 25%；2 分：肺泡結構破壞較重，間質及部分肺泡腔有較多炎性細胞，間質增寬，毛細血管淤血，肺泡腔出血及水腫的范圍在 25%～50%；3 分：肺泡結構破壞嚴重，大部分肺泡和間質有炎性細胞聚集成團，間質明顯增寬，肺泡腔出血和水腫的范圍在 50%～75%[10]。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 22.0 統計軟件。呈正態分布的計量數據以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用 t 檢驗，P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 PaO2 及 OI 值
與空氣組相比，高氧組 2 h 和 4 h 的 PaO2 明顯升高，而 OI 值明顯降低，差異有統計學意義（P<0.05）。兩組 PaO2 及 OI 值及比較結果見表 1。
表1
兩組大鼠機械通氣 2 h 和 4 h 時 PaO2、OI 的比較（n=8，mm Hg，）
2.2 肺組織 W/D
與空氣組相比，高氧組肺組織 W/D 顯著升高，且差異有統計學意義（P<0.05）。兩組 W/D 值及比較結果見表 2。
表2
兩組大鼠肺組織病理學評分及肺組織 W/D 比較（n=8，）
2.3 BALF 和肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 濃度的比較
高氧組 BALF 及肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 的濃度明顯低于空氣組，差異有統計學意義（P<0.05）。兩組 BALF 及肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 的濃度及比較結果見表 3。
表3
兩組大鼠 BALF 及肺組織勻漿中 SP-C、SP-D 濃度比較（n=8，pg/mL，）
2.4 肺組織病理學變化及評分
兩組相比，空氣組肺泡結構較清晰且基本完整，肺間質及肺泡腔內炎性細胞少見，肺泡間隔不寬，肺血管無明顯擴張；高氧組部分肺泡壁斷裂，少量肺泡融合，主要表現為肺泡間隔增寬，肺血管充血擴張，肺間質及肺泡腔內可見炎性細胞、液體滲出，見圖 1。兩組肺組織病理學評分比較，高氧組明顯高于空氣組，且差異有統計學意義（P<0.05），見表 2。
圖1
兩組大鼠肺組織病理比較（蘇木精–伊紅 ×400）
a. 空氣組大鼠肺組織病理檢查像，肺泡結構較清晰且完整，肺間質及肺泡腔內炎性細胞少見，肺泡間隔不寬，肺血管無明顯擴張，肺泡腔內無明顯滲出；b. 高氧組大鼠肺組織病理檢查像，部分肺泡壁斷裂，少量肺泡融合，主要表現為肺泡間隔增寬，肺血管充血擴張，肺間質及肺泡腔內可見炎性細胞、液體滲出
3 討論
臨床上，大多數短時間的全身麻醉手術時長約持續 4～6 h[11]。Sinclair 等[12]研究發現，與常氧組比較，進行大潮氣量機械通氣的家兔吸入濃度為 50% 的氧氣 4 h 時，其肺損傷評分顯著增加。一項臨床觀察性隊列研究也報道了類似的結果：急診重癥加強治療病房的重癥患者在進行機械通氣治療的前 5 個小時，吸入高濃度氧與不良的肺部結局存在關聯[13]。因此，本實驗結合臨床現狀、相關參考文獻[14]及預實驗結果，選擇對大鼠進行 4 h 的空氣和高氧機械通氣，制備更符合臨床的短時間高氧通氣模型。在模型建立過程中，通過測定血氣分析維持高氧組大鼠處于高氧血癥狀態。
本實驗結果顯示：大鼠高氧通氣 2 h 和 4 h 時的 OI 值均低于 300 mm Hg，肺組織病理學評分及肺 W/D 值明顯高于空氣組，提示大鼠高氧通氣 4 h 可引起肺組織損傷。Ferguson 等[15]報道，OI 值可準確反映吸氧條件下機體的氧合狀態，小于 300 mm Hg 提示呼吸功能障礙，其比值大小與肺組織損傷病理改變的嚴重程度呈正相關。盡管 OI 值在臨床中已被廣泛用于評估急性呼吸窘迫綜合征、新生兒膈疝和心臟手術患者的預后[16-17]，但該比值仍存在不可忽視的局限性。OI 值與 FiO2 之間的關系呈非線性，當 FiO2>50% 時，OI 值隨著 FiO2 的升高而逐漸降低。OI 值的影響因素不止有 FiO2，還包括 FiO2 引起的肺內分流以及呼氣末正壓等呼吸機相關的參數設置[18]，因此單獨使用 OI 值評價肺損傷具有一定的局限性。此外，肺組織病理學評分也可用于評估肺組織損傷的程度，評分越高，損傷越重。W/D 是衡量肺組織含水量的客觀指標，大于 4 提示肺組織水腫，比值越高，肺水腫程度越明顯。本實驗中，大鼠高氧通氣 2 h 和 4 h 后 OI 值明顯低于正常值，表明高氧對呼吸功能有一定的損傷，但 2 h 和 4 h 的 OI 值無明顯差異，可能與肺水腫引起的肺內動靜脈分流相關。4 h 高氧通氣后肺組織病理學評分及肺 W/D 值顯著升高，進一步說明短時間的高氧機械通氣可引起肺組織病理學的損傷及肺水腫。肺水腫的形成主要是由于肺泡上皮屏障的通透性增加而造成的，是引起呼吸功能障礙的主要因素之一，而 PS 作為肺泡上皮屏障的主要成分，在肺泡液體轉運過程中發揮著不容忽視的作用。由于高氧導致肺泡細胞的破壞，進而造成 PS 的結構基礎、成分以及功能發生改變，肺泡上皮屏障受到嚴重損害形成肺水腫。
高氧狀態下，AECⅡ遭到過量活性氧的攻擊后，AECⅡ的結構和功能受損引起 SP 分泌的減少。由 10% SP 和約 90%磷脂構成的 PS，具有降低肺泡表面張力、維持肺泡穩定性、抑制炎癥反應及增強肺泡巨噬細胞吞噬功能的作用，當其中 SP 含量發生改變時，會導致肺功能障礙、肺不張的發生[19]。SP-C 作為 AECⅡ分泌的特有疏水性糖蛋白，可促進磷脂吸附和分布到肺泡氣–液界面，保證肺泡結構完整性，參與 PS 的分解代謝，輔助 PS 發揮正常的生理功能[20]。Zhang 等[21]研究證實，長時間處于高氧環境中的大鼠，SP-C 在肺組織中的表達隨暴露時間的延長而增加，但由于高氧抑制了 AECⅡ中 SP-C 的釋放，導致 BALF 中 SP-C 的濃度顯著下降。SP-D 對維持肺泡結構及肺部正常免疫功能具有重要意義，SP-D 缺陷的小鼠易受到高氧的攻擊而發生肺組織的損傷，且 SP-D 濃度下降與肺部炎癥的發生率增高有關[6, 22]。
本實驗中，4 h 的高氧機械通氣后，一方面，高氧的吸入引起大鼠肺泡的損傷，推測 AECⅡ的結構可能遭到破壞，AECⅡ中 SP-C、SP-D 的消耗增多，釋放受到抑制，導致肺組織勻漿及 BALF 中 SP-C、SP-D 的濃度明顯降低，肺上皮細胞屏障破壞，肺水轉運能力下降，引起肺水腫的發生；另一方面，首先由于 SP-C、SP-D 濃度的改變，AECⅡ上 PS 系統構成發生變化，導致 PS 不能發揮降低肺泡表面張力及維持肺泡容積相對穩定的作用，造成肺組織結構和功能的異常，引起呼吸功能障礙。其次，SP-C、SP-D 的濃度顯著下降后，肺組織抵抗氧化刺激的防御能力明顯減退，更易受到高氧的損傷。上述兩方面形成惡性循環，加重了肺水腫，促進了肺組織學損傷的形成。
綜上所述，大鼠高氧機械通氣 4 h 可造成肺組織學的損傷、肺組織勻漿及 BALF 中 SP-C、SP-D 濃度顯著下降，導致呼吸功能受損及肺組織水腫。這提示我們，短時間的機械通氣過程中也需要合理調節氧氣濃度，避免高氧肺損傷的發生。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
