肺減容術(shù)對肺氣腫兔膈肌生物力學(xué)特性影響的實驗研究.pdf

1、背景慢性阻塞性肺疾病(Chronicobstructivepulmonarydisease，COPD)是以氣流受限，且不能完全逆轉(zhuǎn)為特征的疾病。由于其發(fā)病率、致殘率與病死率高，已成為重要的公共衛(wèi)生問題。COPD包括慢性支氣管炎和肺氣腫。肺氣腫在病理學(xué)上表現(xiàn)為肺部終末細支氣管遠端出現(xiàn)異常持久的擴張，并伴有肺泡壁和細支氣管的破壞而無明顯纖維化，但其發(fā)病機制目前尚未完全明了，構(gòu)建肺氣腫動物模型有助于肺氣腫發(fā)病機制的研究。肺氣腫外科治療近年來發(fā)

2、展迅速，國內(nèi)外大量研究表明肺減容術(shù)(Lungvolumereductionsurgery,LVRS)是一種目前能夠明顯改善終末期肺氣腫病人呼吸困難，提高生活質(zhì)量的手術(shù)方法。目前認為LVRS治療肺氣腫的重要機制是通過局部切除或折疊過度氣腫的肺組織以解除肺氣腫組織對相對正常肺組織的壓迫，恢復(fù)肺彈性，減少氣道梗阻，改善膈肌和胸廓的運動功能，改善通氣/血流比值和血流動力學(xué)，最終改善病人肺功能和緩解呼吸困難癥狀。但關(guān)于LVRS治療重度肺氣腫的機制

3、研究大多是通過臨床現(xiàn)象進行的理論推測，其基礎(chǔ)理論研究報告較少。近年來研究發(fā)現(xiàn)肺氣腫對膈肌收縮功能有明顯的影響。膈肌是主要的呼吸肌，有關(guān)它的結(jié)構(gòu)、功能和代謝，國內(nèi)外已經(jīng)進行了大量的研究。但有關(guān)膈肌疲勞時的膈肌生物力學(xué)特性及其細胞骨架蛋白表達，還研究甚少。本試驗重點考察肺氣腫兔膈肌生物力學(xué)特性在肺減容術(shù)前后的變化，為深入探討LVRS治療重度肺氣腫的機制提供實驗和理論依據(jù)。 方法40只家兔隨機分為正常對照組(A組)、肺氣腫組(B組)、

4、假手術(shù)組(C組)和雙側(cè)肺減容組(D組)，每組10只。A組室溫常規(guī)喂養(yǎng)，余3組采用煙熏4周后氣管內(nèi)滴入0.4％木瓜蛋白酶0.5ml/kg，繼續(xù)煙熏4周誘發(fā)肺氣腫。A組和肺氣腫模型組各取5只行肺功能檢查，證明B、C、D組均已出現(xiàn)肺氣腫特征(肺氣腫動物模型已由我科譚群友、龔太乾博士課題完成)。B組按常規(guī)飼養(yǎng)。C組僅行胸骨正中劈開進入雙側(cè)胸膜腔，不切除肺組織。D組行胸骨正中劈開后，切除右上肺葉和左上肺葉上1/2減容。肺功能測定、肺組織病理學(xué)檢查

5、、膈肌透射電鏡觀察、各實驗組兔膈肌條收縮與疲勞特性、抗拉強度、屈服強度、斷裂伸長率等生物力學(xué)特性檢測；采用RT-PCR法檢測膈肌組織中Titin和Nebulin這兩種骨架蛋白mRNA的表達。同時結(jié)合肺功能、肺組織病理學(xué)的變化，評價肺氣腫兔膈肌生物力學(xué)特性在肺減容術(shù)前后的變化。 結(jié)果：1、(1)聯(lián)合應(yīng)用煙熏加氣管內(nèi)滴注木瓜蛋白酶的方法可以成功地建立肺氣腫動物模型。病理學(xué)檢查見：肺部終末細支氣管遠端出現(xiàn)異常持久的擴張，并伴有肺泡壁和

6、細支氣管的破壞。肺氣腫組肺功能檢測結(jié)果示FRC/TLC、TLC/WB和Re明顯高于正常對照組，F(xiàn)EV0.5/FVC明顯低于正常對照組，且FEV0.5/FVC＜70％，表明肺氣腫組出現(xiàn)明顯的氣流受限，肺氣腫的誘發(fā)成功。(2)在肺氣腫動物模型基礎(chǔ)上，行正中胸骨劈開而不施行肺減容。術(shù)后結(jié)合肺功能，肺組織病理學(xué)的評價，發(fā)現(xiàn)與肺氣腫組無明顯變化，說明假手術(shù)組動物模型成功建立。(3)以肺氣腫動物模型基礎(chǔ)上，施行雙側(cè)LVRS，手術(shù)后8周時，肺功能檢測

7、FEV05和FEV0.5/FVC顯著升高，F(xiàn)RC/TLC、TLC/WB和Re顯著降低，病理觀察可見肺泡管、肺泡囊及肺泡擴張及破壞進一步修復(fù)，即說明本實驗成功復(fù)制了肺減容動物模型。 2.膈肌條收縮與疲勞特性：(1)肺氣腫組和假手術(shù)組膈肌顫搐收縮張力(Pttwitchtension)和強直顫搐收縮張力(Potitanictension)與正常對照組相比明顯降低(P＜0.05)，而肺減容組較正常對照組無顯著差異(P＞0.05)，但雙側(cè)

8、肺減容組上述兩項指標均較肺氣腫組和假手術(shù)組明顯升高(P＜0.05)。肺氣腫組和假手術(shù)組半量松弛時間(1/2Rthalf-relaxationtime)與正常對照組相比明顯延長(P＜0.05)，而雙側(cè)肺減容組較正常對照組無顯著差異(P＞0.05)，但雙側(cè)肺減容組上述指標均較肺氣腫組和假手術(shù)組明顯縮短(P＜0.05)。(2)與正常對照組比較，肺氣腫組和假手術(shù)組力-頻率曲線明顯右移，而雙側(cè)肺減容組輕度右移；與肺氣腫組比較，雙側(cè)肺減容組曲線明顯

9、左移，假手術(shù)組曲線無明顯移位。 3.肺氣腫組(B)和假手術(shù)組(C)膈肌抗拉強度、屈服強度、斷裂伸長率與正常對照組(A)比較顯著降低(P＜0.05)，而雙側(cè)肺減容組(D)較正常對照組(A)無顯著差異(P＞0.05)，但雙側(cè)肺減容組(D)上述3項指標均較肺氣腫組(B)和假手術(shù)組(C)明顯升高(P＜0.05)。 4.膈肌組織肌聯(lián)蛋白和伴肌動蛋白mRNA表達與正常對照組(A)比較，肺氣腫組(B)和假手術(shù)組(C)均顯著降低(P＜0

10、.01)。與肺氣腫組(B)和假手術(shù)組(C)比較，雙側(cè)肺減容組(D)膈肌組織肌聯(lián)蛋白及伴肌動蛋白mRNA表達均非常顯著升高(P＜0.05)，但未達到正常對照組(A)膈肌組織肌聯(lián)蛋白及伴肌動蛋白mRNA表達水平。 結(jié)論：1.煙熏加氣管內(nèi)滴入木瓜蛋白酶的方法能夠在較短實驗時間內(nèi)成功地復(fù)制類似于人類慢性阻塞性肺氣腫的實驗動物模型。 2.LVRS可以使肺氣腫兔膈肌的顫搐收縮張力、強直顫搐收縮張力、半量松弛時間恢復(fù)并接近正常，使其力