肺減容術(shù)對(duì)肺氣腫兔膈肌生物力學(xué)特性影響的實(shí)驗(yàn)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(xì)支氣管遠(yuǎn)端出現(xiàn)異常持久的擴(kuò)張，并伴有肺泡壁和細(xì)支氣管的破壞而無明顯纖維化，但其發(fā)病機(jī)制目前尚未完全明了，構(gòu)建肺氣腫動(dòng)物模型有助于肺氣腫發(fā)病機(jī)制的研究。肺氣腫外科治療近年來發(fā)

2、展迅速，國(guó)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(rèn)為L(zhǎng)VRS治療肺氣腫的重要機(jī)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(duì)相對(duì)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(yùn)動(dòng)功能，改善通氣/血流比值和血流動(dòng)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(jī)制

3、研究大多是通過臨床現(xiàn)象進(jìn)行的理論推測(cè)，其基礎(chǔ)理論研究報(bào)告較少。近年來研究發(fā)現(xiàn)肺氣腫對(duì)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(guó)內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。但有關(guān)膈肌疲勞時(shí)的膈肌生物力學(xué)特性及其細(xì)胞骨架蛋白表達(dá)，還研究甚少。本試驗(yàn)重點(diǎn)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(jī)制提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。 方法40只家兔隨機(jī)分為正常對(duì)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(dòng)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(jìn)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(cè)定、肺組織病理學(xué)檢查

5、、膈肌透射電鏡觀察、各實(shí)驗(yàn)組兔膈肌條收縮與疲勞特性、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等生物力學(xué)特性檢測(cè)；采用RT-PCR法檢測(cè)膈肌組織中Titin和Nebulin這兩種骨架蛋白mRNA的表達(dá)。同時(shí)結(jié)合肺功能、肺組織病理學(xué)的變化，評(píng)價(jià)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(dòng)物模型。病理學(xué)檢查見：肺部終末細(xì)支氣管遠(yuǎn)端出現(xiàn)異常持久的擴(kuò)張，并伴有肺泡壁和

6、細(xì)支氣管的破壞。肺氣腫組肺功能檢測(cè)結(jié)果示FRC/TLC、TLC/WB和Re明顯高于正常對(duì)照組，F(xiàn)EV0.5/FVC明顯低于正常對(duì)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(dòng)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(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)與肺氣腫組無明顯變化，說明假手術(shù)組動(dòng)物模型成功建立。(3)以肺氣腫動(dòng)物模型基礎(chǔ)上，施行雙側(cè)LVRS，手術(shù)后8周時(shí)，肺功能檢測(cè)

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(kuò)張及破壞進(jìn)一步修復(fù)，即說明本實(shí)驗(yàn)成功復(fù)制了肺減容動(dòng)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(qiáng)直顫搐收縮張力(Potitanictension)與正常對(duì)照組相比明顯降低(P＜0.05)，而肺減容組較正常對(duì)照組無顯著差異(P＞0.05)，但雙側(cè)

8、肺減容組上述兩項(xiàng)指標(biāo)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(shí)間(1/2Rthalf-relaxationtime)與正常對(duì)照組相比明顯延長(zhǎng)(P＜0.05)，而雙側(cè)肺減容組較正常對(duì)照組無顯著差異(P＞0.05)，但雙側(cè)肺減容組上述指標(biāo)均較肺氣腫組和假手術(shù)組明顯縮短(P＜0.05)。(2)與正常對(duì)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(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與正常對(duì)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(duì)照組(A)無顯著差異(P＞0.05)，但雙側(cè)肺減容組(D)上述3項(xiàng)指標(biāo)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(dòng)蛋白mRNA表達(dá)與正常對(duì)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(dòng)蛋白mRNA表達(dá)均非常顯著升高(P＜0.05)，但未達(dá)到正常對(duì)照組(A)膈肌組織肌聯(lián)蛋白及伴肌動(dòng)蛋白mRNA表達(dá)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(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)成功地復(fù)制類似于人類慢性阻塞性肺氣腫的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。 2.LVRS可以使肺氣腫兔膈肌的顫搐收縮張力、強(qiáng)直顫搐收縮張力、半量松弛時(shí)間恢復(fù)并接近正常，使其力