谭军源，王春晓，陈丽青

(1.南方医科大学研究生学院，广东 广州 510515；2.广东省医学科学院广东省人民医院，广东 广州 510080；3.广东省英德市人民医院，广东 英德 513000)

不同潮气量的机械通气对大鼠肺组织内TNF-α和IL-10的影响

谭军源1，王春晓2，陈丽青3

(1.南方医科大学研究生学院，广东 广州 510515；2.广东省医学科学院广东省人民医院，广东 广州 510080；3.广东省英德市人民医院，广东 英德 513000)

目的 观察不同潮气量机械通气对大鼠肺组织中TNF-α和IL-10的影响及其作用机制。方法 选取24只SD大鼠并随机分成三组(F组、L组、H组)，每组8只，其中F组为插管不通气组，L组给予10 ml/kg小潮气量，H组给予40 ml/kg大潮气量行机械通气。L组与H组的通气时间均为2 h，并在通气的过程中给予维库溴铵抑制呼吸。通气结束24 h后，取各组大鼠的肺组织检测湿干重比值(W/D值)，用ELISA法观察肺组织匀浆中细胞因子(TNF-α，IL-10)蛋白的浓度，观察肺组织病理改变并分析具体的作用机制。结果 L组和H组机械通气后肺组织的TNF-α、IL-10蛋白含量表达均较F组有增高，其中H组与F组比较差异有统计学意义(P＜0.05)，L组浓度虽有升高，但差异无统计学意义(P＞0.05)，此外H组较L组的升高变化也非常明显，差异有统计学意义(P＜0.05)。结论 大量的机械通气会对大鼠造成明显的肺损伤，从而引发炎症反应，使得炎性因子TNF-α和IL-10含量产生变化，由此可以得出不同机械通气量与大鼠的促炎及抑炎反应有明显相关性的结论。

机械通气；肺损伤；TNF-α；IL-10

随着机械通气在临床中治疗急性呼吸窘迫综合征、急性肺损伤及其他肺部呼吸困难病症应用的不断推广，针对不同通气时间和不同通气量对肺部损伤的研究也越来越多，许多实验研究表明不当的通气时长和通气量会在不同程度上造成或加重患者的肺损伤[1]。本文从定量分析的角度入手，通过对比分析研究不同通气量引发大鼠肺部组织炎性因子TNF-α和IL-10蛋白表达的浓度变化，探讨机械通气可能引发肺损伤的作用机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组 本次试验的时间为2012年10月至2013年6月，试验动物均由中山大学动物试验中心提供，24只SD大鼠雌雄各半且为清洁级同批，体重200～250 g，为保证试验结果的准确性在正式操作之前先适应性饲养两周(12 h-day/12 h-night)。按照随机分配的原则将试验大鼠均分为三组，每组各8只，其中按照通气方式和潮气量大小的不同分为自由呼吸F组、大潮气量通气H组和小潮气量通气L组。

1.2 模型制备 手术和通气之前先将三组大鼠用10%的水合氯醛0.35 g/100 g进行腹腔注射麻醉，取仰卧位固定，行右颈总动脉、尾静脉置管术，右颈总动脉置管采集生物信号，连续监测平均动脉压(MAP)、心率(HR)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)。待大鼠对口咽部刺激无反应后经口直视下插入14#静脉套管针作为气管导管，血压稳定后按照0.6 mg/kg的标准从尾静脉缓慢推入由0.2 mg/ml生理盐水稀释维库溴胺，待自主呼吸消失后，连接小动物呼吸机行机械通气[2]。F组不进行通气且保留自主呼吸，L组潮气量10 ml/kg，呼吸频率为80次/min，H组40 ml/kg，呼吸频率40次/min，维持机械通气2 h。待试验动物自主呼吸恢复平稳后即停止机械通气操作，按照先进行气管导管拔除，再将动静脉套管针拆除的顺序，对所有大鼠实行静脉压迫和动脉结扎止血操作，此时还应主义对肌肉皮肤的缝合，最后将大鼠置于25℃恒温环境中进行24 h的恢复饲养。

1.3 标本采集 通气结束24 h后将所有试验大鼠按照0.35 g/100 g的标准进行10%水合氯醛的腹腔注射麻醉，待大鼠失去自主活动意识后立即开胸取出完整的肺组织，保证手术操作的准确性和快捷性，避免对大鼠造成虐待，最后将肺组织置于-70℃的环境中进行低温保存待测。此外本次试验中炎性因子的测定采用的是ELISA法，具体的操作步骤和检测方法按相关规程和试剂盒说明书进行。

2 结果

2.1 肺组织病理学观察 只插管未进行通气的F组，肺组织结构完整，肺泡间质无水肿，肺泡腔清晰，无炎性浸润改变；L组肺泡腔内略有少量巨噬细胞、淋巴和单核细胞，肺泡腔内出现少量渗出液；H组肺泡腔、血管旁和支气管周围有大量炎性细胞浸润，肺泡间隔增厚，肺泡结构遭到破坏且肺间质有出血和水肿，肺部损伤较重，见图1。

图1 各组大鼠肺组织病理学观察

2.2 各组大鼠肺组织中TNF-α、IL-10的浓度比较

2.2.1 H组与F组比较 实验结果表明，大潮气量通气H组比较未通气的对照组F肺组织中TNF-α、IL-10蛋白含量表达明显增高，差异有统计学意义(P＜0.05)，见表1。

表1 H组与F组TNF-α、IL-1浓度比较（，n=8）

表1 H组与F组TNF-α、IL-1浓度比较（，n=8）

组别H组F组检验值P值TNF-α浓度(pg/ml) 135.61±27.80 31.87±9.0 5.871 0.025 IL-10浓度(pg/ml) 143.09±28.89 31.70±9.48 5.093 0.035

2.2.2 L组与F组比较 实验结果表明，小潮气量同期组L对比未通气的F组，肺组织中TNF-α、IL-10蛋白含量虽有所升高，但差异无统计学意义(P＞0.05)，见表2。

表2 L组与F组之间TNF-α、IL-10的浓度对比（，n=8）

表2 L组与F组之间TNF-α、IL-10的浓度对比（，n=8）

组别L组F组检验值P值65.01±8.81 31.87±9.0 0.008 0.929 68.19±9.37 31.70±9.48 0.055 0.817 TNF-α浓度(pg/ml)IL-10浓度(pg/ml)

2.2.3 H组与L组比较 实验结果表明，大潮气量通气H组与小潮气量通气L组之间肺组织的TNF-α、IL-10蛋白含量表达比较，H组明显高于L组，差异有统计学意义(P＜0.05)，由此可以看出当通气量增大时，大鼠肺泡内的细胞炎性因子含量也会发生明显的升高变化，见表3。

表3 H组与L组的TNF-α、IL-10浓度比较（，n=8）

表3 H组与L组的TNF-α、IL-10浓度比较（，n=8）

组别H组L组检验值P值TNF-α浓度(pg/ml) 135.61±27.80 65.01±8.81 5.504 0.029 IL-10浓度(pg/ml) 143.09±28.89 68.19±9.37 4.953 0.038

3 讨论

过量的机械通气会导致患者的肺组织损伤，通常所说的“肺生物伤”已经成为目前临床治疗和研究的共识，但是对其具体作用机制的研究仍处在探索的阶段。细胞炎性因子作为能够直接反映机体是否发生炎性反应和判断相关损伤程度的重要指标，越来越受到临床研究人员的重视，相关研究已经证明在ARDS的发病过程中有多种炎症因子参与并引发了肺组织损伤[3]。本文就从不同潮气量引发大鼠肺组织中炎症因子浓度变化的角度入手，分析了机械通气引发肺损伤的作用机制，首先TNF-α是典型的促炎因子，主要由中性粒细胞和单核/巨噬细胞分泌[4]。本次研究中肺组织损伤较为严重的H组其TNF-α的浓度出现了显著的增长，这一变化虽然属于大鼠的正常应激行为，由于该物质分泌过多激活了二级级联反应，从而导致肺损伤和肺部炎症的加深。IL-10是一种典型的抗炎性因子，可以帮助机体发挥下调炎症反应，其主要是由胸腺细胞和T细胞等产生。相关实验证实IL-10可抑制巨噬细胞和单核细胞对促炎因子TNF-α、IL-8或IL-6的合成与释放，降低粘附分子表达等[5]。对于此次的实验来讲，在H组TNF-α浓度增加的同时，其IL-10含量也会出现明显的升高变化，这就说明炎性反应的出现并不是单一的变化，而是处在一种相对平衡的状态中。而L组与F组相比虽有所升高，但是差异无统计学意义，这就说明小潮气量的通气可以降低肺部炎症因子的产生。也有相关实验研究证实小潮气量通气可以对肺部产生一定的保护作用，减少或降低组织损伤的出现，有利于维持肺部炎性反应间的平衡[6]。但是本研究的数据并不能为这一结论提供支持，分析问题可能是由于实验数据过少或相关的检测部位不同导致的。

总而言之，对于机械通气引发肺部损伤而言，从炎性产生和发展的机制角度进行研究，不仅有助于探明损伤的发生机制，同时还可以从调控免疫的角度进行保护措施的探索或确切治疗方法的选择与研究。

[1]刘伯毅,郑晓丽,郑 翔,等.不同潮气量机械通气大白兔肺组织TNF-α和CC16的变化[J].广西医学,2013,35(8):969-971.

[2]Fuller BM,Mohr NM,Drewry AM,et al.Lower tidal volume at initiation of mechanical ventilation may reduce progression to acute respiratory distress syndrome:a systematic review[J].Critical Care,2013,11:86-98.

[3]林 梵,肖 军,张琛涛.不同潮气量机械通气对大鼠肺小窝蛋白-1及其相关信号链酶表达的影响[J].中华危重病急救医学, 2013,25(3):154-158.

[4]宋秀梅,王月兰,刘 洋.不同潮气量机械通气诱发的肺损伤大鼠肺组织中CXCR2表达[J].临床麻醉学杂志,2012,28(9): 905-907.

[5]林 飞,潘灵辉,钱 卫,等.IL-6、IL-8在不同潮气量单肺通气肺癌根治术中的表达[J].广西医学,2012,34(7):825-826.

[6]Pan C,Wang JP,Liu W,et al.Low tidal volume protects pulmonary vasomotor function from“second-hit”injury in acute lung injury rats[J].Respiratory Research,2012,13:77-88.

Effects of mechanical ventilation with different tidal volumes on TNF-α and IL-10 in lung tissue of rats.

TAN Jun-yuan1,WANG Chun-xiao2,CHEN Li-qing3.1.Graduate School of Southern Medical University,Yingde 510515, Guangdong,CHINA;2.Guangdong Academy of Medical Sciences,Guangdong General Hospital,Guangzhou 510080, Guangdong,CHINA;3.People's Hospital of Yingde City,Yingde 513000,Guangdong,CHINA

Objective To observe the effects of different tidal ventilation volumes on TNF-α and IL-10 in lung tissue.Methods A total of 24 SD rats were randomly and equally divided into 3 groups(group F,group L, and group H).Group F was non-ventilation group,while group L and group H were given 10 ml/kg tidal volume and 40 ml/kg large tidal volume mechanical ventilation respectively.Ventilation time of group L and group H was 2 hours,and vecuronium bromide was applied to inhibit respiration during the ventilation process.24 h after ventilation, the lung tissue was taken for wet to dry weight ratio test(W/D value),and the concentrations of cytokines(TNF-α and IL-10)protein in lung tissue homogenates were detected by ELISA.Meanwhile,the pathological changes of lung tissue were observed and the underlying specific mechanism was analyzed.Results After mechanical ventilation,the expressions of TNF-α and IL-10 proteins in lung tissue in group L and group H were higher than those in group F,with significant difference between group H and group F(P＜0.05),but not between group L and group F(P＞0.05).Moreover,those proteins in group H showed statistically significant higher levels than those in group L(P＜0.01).Conclusion Mechanical ventilation amount will cause significant lung damage in rats,which leads to inflammation as well as changes of inflammatory factor TNF-α and IL-10.Therefore,different mechanical ventilation volumes are regarded to be closely related to proinflammatory and anti inflammatory reaction in rats.

Mechanical ventilation;Lung injury;TNF-α;IL-10

R-332

A

1003—6350（2014）18—2660—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.18.1045

2014-03-17)

王春晓。E-mail：149215956@qq.com