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丙泊酚联合瑞芬太尼麻醉对颅脑损伤大鼠的影响

2024-10-12 80 上传者：管理员

摘要：目的：研究丙泊酚联合瑞芬太尼麻醉对颅脑损伤大鼠的影响，并探讨其潜在作用机制。方法：将SD大鼠随机分为四组：脑损伤+生理盐水组(TBI+NS组)、脑损伤+丙泊酚组(TBI+PRO组)、脑损伤+丙泊酚联合瑞芬太尼组(TBI+PRO+REM组)、脑损伤+丙泊酚联合右美托咪定组(TBI+PRO+DEX组),每组18只。造模成功后对大鼠神经功能进行评分；观察并检测大鼠丙泊酚输注综合征反应发生后心率、生化指标等；HE染色检测大鼠肝组织病理学变化；ELISA实验检测颅脑创伤血清生物标志物GFAP、UCH-L1表达。结果：与TBI+NS组相比，TBI+PRO组大鼠神经功能评分显著降低，心率明显减慢且出现房室传导阻滞，肝组织病理损伤明显，CK-MB、cTnI、ALT、AST水平明显升高，GFAP、UCH-L1水平显著上升；与TBI+PRO组相比，TBI+PRO+REM组和TBI+PRO+DEX组大鼠神经功能缺损评分明显降低，CK-MB、cTnI、ALT、AST水平明显降低，肝组织病理损伤明显减轻，GFAP、UCH-L1水平明显下调。结论：丙泊酚联合瑞芬太尼麻醉对颅脑损伤大鼠神经功能有一定的保护作用，其机制可能与调控血清中GFAP、UCH-L1的水平有关。

关键词：
GFAP
UCH-L1
丙泊酚
瑞芬太尼
颅脑损伤
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颅脑损伤(traumatic brain injury, TBI)在临床上被定义为对大脑的直接机械性损伤，是世界各地人群死亡和发病的主要原因之一[1]。TBI后的神经功能缺损和认知功能下降通常会对这些幸存者造成巨大的影响，这已经成为一个重要的公共卫生问题。尽管人们已经做出了大量努力来开发TBI的神经保护疗法，但迄今为止还没有成功的治疗方法可以有效避免神经损伤[2]。

丙泊酚为临床广泛应用的麻醉药物，由于其具有稳态分布容积大、麻醉对象苏醒快、药物清除率高等诸多优点，已成为临床主要使用的麻醉药[3]。大量实验表明，丙泊酚可通过减轻脑水肿、降低颅内压、脑代谢率等多种途径发挥其神经保护作用[4]。然而研究发现长时间、大剂量使用丙泊酚会对病人造成致命的并发症，临床称之为丙泊酚输注综合征(propofol infusion syndrome, PRIS)。临床症状表现为高血脂、代谢性酸中毒、肝脏炎性浸润、横纹肌溶解等，甚至出现心力衰竭、死亡[5]。因此如何降低丙泊酚输注综合征的发病率亟须解决。

瑞芬太尼是一种阿片类镇痛药，具有半衰期短、毒副作用小、药物耐受性好等优点[6],本研究旨在联合不同麻醉药物，减轻患者在临床治疗中使用丙泊酚的不良反应，并探究其具体作用机制，为临床提出更安全、有效的联合输注方法，确保临床安全用药。

1、材料与方法

1.1实验动物

健康成年SD雄性大鼠78只均购自福建医科大学动物实验中心[动物生产许可证号：SYXK(Min)2023-4785]。饲养环境为25℃左右，相对湿度50%～60%,饲料由福建医科大学实验动物中心提供，动物可自由饮水摄食。本课题动物实验已通过福建医科大学伦理委员会申请和批准，均遵循动物实验伦理要求。

1.2药物与试剂

丙泊酚、瑞芬太尼、右美托咪定均由福建医科大学附属第二医院中心实验室提供，ELISA检测试剂盒购自江苏恩华药业集团有限公司；BCA蛋白浓度测定试剂盒购自南京建成生物技术有限公司；CK-MB、cTnI、ALT、AST等生物标志物检测试剂盒购自Elabscience; GAPDH一抗、HRP标记的山羊抗S鼠IgG、山羊抗兔IgG购自南京建成生物工程研究所；GFAP、UCH-L1抗体购自美国Cell Signaling Technology公司。

1.3实验仪器

多功能酶标仪(德国Leica公司);生物组织脱水机、包埋机、石蜡切片机购自上海勤翔科技有限公司；电子分析天平(深圳市奥斯微光学仪器有限公司);麻醉机(上海贺默仪器科技有限公司);全自动血气分析仪(江苏和创生物科技有限公司);SC-2546低温高速离心机(美国Thermo Fisher公司);AU5800生化分析仪和倒置荧光显微镜(日本OLYMPUS公司)。

1.4实验方法

1.4.1颅脑损伤模型构建和实验分组。

采用改良Feeney DM自由落体硬膜外撞击方法构建颅脑损伤模型，损伤装置由支架、套管、砝码和垫片组成。大鼠麻醉后将其固定于脑立体定向仪上。消毒并切开皮肤，剥离其骨膜，暴露右顶骨，用牙科钻在前囟后1.5mm,中线旁2.5mm处钻一直径4mm骨窗，保持硬膜完整。垫片置于骨窗外缘，用20g砝码于套管的30cm高处自由坠落，致大鼠右顶叶中度脑损伤，打击后手术部位滴注硫酸庆大霉素，骨蜡封闭骨窗并缝合头皮。将大鼠随机分为四组：脑损伤+生理盐水组(TBI+NS组)、脑损伤+丙泊酚组(TBI+PRO组)、脑损伤+丙泊酚联合瑞芬太尼组(TBI+PRO+REM组)、脑损伤+丙泊酚联合右美托咪定组(TBI+PRO+DEX组)。TBI建模成功后，给大鼠持续输注丙泊酚，TBI+PRO组参照文献的方法，逐步提高丙泊酚输注速率，前6h为20mg/(kg·h),后6h为40mg/(kg·h),总时间为12h。TBI+PRO+REM组，丙泊酚输注速率，前6h为10mg/(kg·h),后6h为20mg/(kg·h),复合瑞芬太尼(1μg/mL) 0.5μg/(kg·min)持续输注12h。TBI+PRO+DEX组，丙泊酚输注速率，前6h为10mg/(kg·h),后6h为20mg/(kg·h),复合右美托咪定(1μg/mL) 15μg/kg持续输注12h。TBI+NS组可持续输注等剂量的生理盐水。

1.4.2神经功能缺损评分。

分别于打击损伤移植术后第1、3、5天行神经功能缺损评分，主要从运动测试、感官测试、平衡力测试和反射消失或不正常运动测试进行评估，分数越高则神经功能缺失情况越严重。

1.4.3心率。

造模结束后各组大鼠于给药开始0h(T0)、6h(T6)、12h(T12)时间节点测心率。

1.4.4血液标本获取及处理。

于T12时采集颈总动脉抗凝血样2mL,使用全自动血气分析仪进行血气分析；提取血清后使用AU5800生化分析仪并采用酶偶联法检测肌酸激酶同工酶(CK-MB)、谷丙转氨酶(ALT)、血清谷草转氨酶(AST),化学发光免疫分析法检测血清心肌肌钙蛋白I(cTnI)浓度。

1.4.5 HE染色检测肝组织病理损伤。

肝组织固定包埋后进行石蜡切片，依次进行烘干、脱蜡及水化等步骤，后将切片置于苏木精染液中进行染色，染色结束后使用流水冲洗，再浸入伊红染液中进行染色并使用流水冲洗，结束后于镜下观察染色效果。将染色后的切片浸于梯度乙醇和二甲苯Ⅰ、Ⅱ 中，结束后将封片液滴在组织上并盖上盖玻片，烘箱中烘干后使用倒置显微镜进行观察拍照。

1.4.6 ELISA检测相关血清生物标志物水平。

造模结束后对各组大鼠进行眼球取血，将血液样品使用低温超速离心机于300g条件下，离心15min,然后取其上清，按照ELISA检测试剂盒的说明书步骤进行检测，OD值使用多功能酶标仪在450nm条件下测量。每个样本至少重复检测6次。

1.5统计学方法

所有数据使用GraphPad Prism 20.0软件，Graphpad Prism 8软件进行作图，所有数据均以平均值±标准差表示。单因素方差分析(ANOVA)和t检验用于分析和比较所有结果。P<0.05被认为具有统计学意义。

2、结果

2.1各组大鼠神经功能缺损评分比较

与TBI+NS组比较，TBI+PRO组大鼠于击打损伤后第3、5天的神经功能缺损评分明显降低(P<0.05);与TBI+PRO组比较，TBI+PRO+REM组和TBI+PRO+DEX组打击损伤后第5天的大鼠神经功能缺损评分明显降低，且TBI+PRO+REM组评分降低更显著(P<0.05)。见表1。

2.2各组大鼠心率比较

各组大鼠在T0时心率比较无统计学意义(P>0.05);与TBI+NS组比较，TBI+PRO组大鼠T6、T12时心率明显降低(P<0.05);与TBI+PRO组比较，TBI+PRO+REM组和TBI+PRO+DEX组大鼠T6时心率差异无统计学意义(P>0.05),T12时心率降低(P<0.05)。见表2。

注：与TBI+NS组比较，*P<0.05;与TBI+PRO组比较，#P<0.05。

表1各组大鼠不同时间点神经功能缺损评分比较

表2各组大鼠不同时点心率比较

2.3各组大鼠相关生化指标比较

T12检测结果显示，与TBI+NS组比较，TBI+PRO组ALT、AST、CK-MB、cTnI的水平显著上升(P<0.05);与TBI+PRO组比较，TBI+PRO+REM组和TBI+PRO+DEX组大鼠ALT、AST、CK-MB、cTnI的水平显著下降(P<0.05)。见表3。

表3各组大鼠相关生化指标比较

2.4各组大鼠肝组织HE染色结果比较

根据显微镜下肝组织的完整性给予0～5分的评分，0分表示组织结构破坏严重，5分表示组织结构完整、清晰。与TBI+NS组比较，TBI+PRO组大鼠肝细胞结构更加紊乱，炎性损伤加重，可见纤维化，可见大量脂肪空泡，细胞核破裂，评分显著降低；与TBI+PRO组比较，TBI+PRO +REM组和TBI+PRO+DEX组大鼠肝组织病理损伤明显减轻，评分明显升高，TBI+PRO+REM组损伤减轻更显著。见表4。

表4各组大鼠肝组织HE染色结果比较

2.5各组大鼠血清中GFAP、UCH-L1水平比较

与TBI+NS组比较，TBI+PRO组大鼠肝组织内GFAP、UCH-L1表达明显上调；与TBI+PRO组比较，TBI+PRO+REM组和TBI+PRO+DEX组大鼠肝组织GFAP、UCH-L1表达明显下调，且TBI+PRO+REM组差异更显著。见表5。

表5各组大鼠血清中GFAP、UCH-L1水平比较

3、讨论

颅脑损伤每年仍困扰着全球数百万人。根据美国疾病控制中心(Centers for disease control)的数据，TBI相关急诊就诊、住院和死亡的总发生率呈逐年增加的趋势[7]。然而，从个体来看，同期TBI相关死亡人数有所下降，这可能部分归因于疾病认识的提高以及治疗方案的重大技术进步[8]。然而仍有一定比例的创伤性脑损伤患者受扰于颅脑损伤导致的神经功能损伤。已有研究证实，临床常用静脉麻醉药物丙泊酚有神经保护作用，且该保护作用可能与抑制某些细胞因子表达有关，例如丙泊酚治疗可有效降低TBI延迟期损伤皮质促炎细胞因子的表达[9]。然而丙泊酚的长期使用可能会导致患者出现丙泊酚输注综合征，主要体现为代谢性酸中毒、重要脏器损伤、横纹肌溶解等。因此在维持丙泊酚药理作用的同时，寻找能减轻其副作用的联合输注方式显得尤为必要。

本研究首先通过神经功能缺损评分，证实了长期使用丙泊酚对大鼠颅脑损伤后神经功能具有损伤作用，同时心率检测、HE染色结果和相关细胞因子检测结果证实，长期使用丙泊酚可导致大鼠心率减慢、肝脏损伤。当我们联合使用瑞芬太尼和右美托咪定输注时，能够有效减轻丙泊酚导致的颅脑损伤大鼠心脏功能障碍和肝损伤。

相关研究发现是颅脑创伤导致神经细胞损伤后会使得一些生化产物和细胞成分直接释放入脑脊液和细胞外液中，并通过损伤的血脑屏障或其他可能途径进入外周血中，即为生物标志物，通过检测生物标志物的浓度即可反映脑组织损伤程度，从而为颅脑创伤的病情评估、后续治疗提供重要依据[10]。GFAP是一种Ⅲ型中间丝状蛋白，主要参与胶质细胞骨架和神经元结构构成、维持脑内髓鞘形成等[11]。UCH-L1是一类半胱氨酸水解酶，主要参与维持神经元的正常突触结构和功能[12]。当颅脑损伤后，两种蛋白通过损伤的血脑屏障可进入外周血中，随着血液循环到达不同脏器[13]。本实验结果显示，丙泊酚长期使用，GFAP、UCH-L1水平明显上升，而当联合输注瑞芬太尼时，能够显著降低GFAP和UCH-L1水平。

综上所述，本次实验结果证实丙泊酚联合瑞芬太尼麻醉颅脑损伤大鼠后，能够显著保护其神经功能，同时能够减轻丙泊酚单独长期使用导致的心力衰竭和肝脏损伤，其作用机制可能与调控GFAP和UCH-L1的水平有关。这一发现将为临床联合输注和安全用药提供重要的理论依据。

文章来源:黄丽,梁进伟,张峰.丙泊酚联合瑞芬太尼麻醉对颅脑损伤大鼠的影响[J].医学理论与实践,2024,37(19):3245-3248.