內(nèi)毒素對新生大鼠延髓呼吸中樞神經(jīng)元ATP敏感鉀通道的影響及其機(jī)制研究.pdf

1、膿毒癥并發(fā)的多器官損傷中，肺臟常常是最多受累的器官。自主呼吸頻率增快是膿毒癥肺損傷的典型表現(xiàn)，通常被認(rèn)為是急性缺氧導(dǎo)致的肺和機(jī)體的代償反應(yīng)。而膿毒癥時內(nèi)毒素對呼吸中樞的直接影響及其機(jī)制如何呢?目前尚不清楚。為此，我們在具有自主呼吸節(jié)律的大鼠延髓腦片，研究脂多糖(LPS，內(nèi)毒素的致病成分)對中樞性呼吸活動的影響。結(jié)果表明應(yīng)用0.5μg/ml LPS灌洗，均可引起進(jìn)行性的呼吸頻率和強(qiáng)度的抑制；應(yīng)用5μg/ml LPS灌洗，出現(xiàn)了早期的頻率增

2、快，及其后的頻率和強(qiáng)度的抑制效應(yīng)。LPS所致的這種抑制反應(yīng)可以被一氧化氮合酶抑制劑(Nω-Nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride，L-NAME20μM)和ATP敏感鉀通道抑制劑(格列苯脲100μM)所逆轉(zhuǎn)。這些證據(jù)表明，呼吸中樞直接暴露于LPS會發(fā)生中樞源性的呼吸反應(yīng)，一氧化氮和ATP敏感鉀通道參與了其呼吸抑制反應(yīng)的發(fā)生。上述結(jié)果證實(shí)了膿毒癥中LPS所介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)直接影響了中樞性呼吸

3、活動，一氧化氮合酶和ATP敏感鉀通道或許可以成為治療呼吸功能障礙的潛在靶點(diǎn)。
　　 背景:
　　 呼吸活動是指包括延髓呼吸節(jié)律的產(chǎn)生、節(jié)律神經(jīng)元到運(yùn)動神經(jīng)元興奮的傳導(dǎo)、呼吸運(yùn)動神經(jīng)對呼吸肌的調(diào)控等一系列的生理過程。延髓的節(jié)律中心在其進(jìn)程中占中心地位，并得到機(jī)體來自外周和中樞的機(jī)械和化學(xué)感受器的調(diào)控。膿毒癥并發(fā)的多器官損傷中，肺臟常常是最多受累的器官。自主呼吸過快、過強(qiáng)是膿毒癥肺損傷的典型臨床表現(xiàn)，其機(jī)制通常被認(rèn)為是急性缺

4、氧所導(dǎo)致的機(jī)體代償表現(xiàn)：在肺部，炎性介質(zhì)的大量堆積、微血栓形成和血管內(nèi)皮損傷，引起血管通透性增加，形成肺間質(zhì)水腫，阻礙氧在肺部的彌散，導(dǎo)致機(jī)體缺氧；頸動脈體化學(xué)感受器在缺氧時受到刺激，沖動傳入延髓，反射性地引起呼吸加快加深。
　　 大量膿毒癥腦病的研究已很好地說明了許多腦區(qū)的病理生理改變，大量炎癥因子表達(dá)增多：如一氧化氮(NO)、前列腺素和許多細(xì)胞因子。其中一氧化氮和前列腺素被發(fā)現(xiàn)無論生理或病理情況下都可改變中樞性呼吸活動的頻率

5、和強(qiáng)度。因此，膿毒癥呼吸活動的改變可以被看作是中樞和外周的整體病理變化的結(jié)果。然而，對于膿毒癥所致神經(jīng)炎癥反應(yīng)是否對呼吸中樞直接影響及其機(jī)制的研究，目前報道甚少。膿毒癥時血腦屏障(BBB)遭到結(jié)構(gòu)和功能性破壞，細(xì)菌毒素可能直接入腦，通過神經(jīng)炎癥反應(yīng)直接影響呼吸頻率和強(qiáng)度。為了排除外周的干擾，應(yīng)用具有自主呼吸節(jié)律的大鼠離體延髓腦片直接暴露于LPS進(jìn)行研究，可能更能說明膿毒癥時內(nèi)毒素對呼吸中樞的直接影響。
　　 目的:
　　

6、 本研究通過觀察脂多糖(LPS)對新生大鼠離體延髓腦片呼吸中樞呼吸活動的直接作用，觀察ATP敏感鉀通道(KATP)抑制劑和一氧化氮合酶(NOS)抑制劑對LPS所致呼吸抑制作用的影響，從而研究內(nèi)毒素對呼吸中樞神經(jīng)元KATP的作用機(jī)制，探討膿毒癥時內(nèi)毒素對呼吸中樞的直接作用機(jī)制。
　　 方法:
　　 1.制備有呼吸的新生大鼠離體延髓腦片；
　　 2.LPS灌洗離體延髓腦片(兩個濃度：0.5 or5μg/ml；兩種灌洗

7、時間：持續(xù)灌洗或只灌洗30分鐘)，利用電生理學(xué)技術(shù)，記錄其腦片舌下神經(jīng)根呼吸節(jié)律放電活動的變化；
　　 3.LPS灌洗的延髓腦片出現(xiàn)明顯呼吸抑制后，分別加用KATP抑制劑(格列苯脲,100μM)或NOS抑制劑(L-NAME,20μM)灌洗，記錄其腦片舌下神經(jīng)根呼吸節(jié)律放電活動的變化。
　　 結(jié)果：
　　 1.LPS對新生大鼠離體延髓腦片呼吸中樞呼吸活動的影響
　　 呼吸中樞直接暴露于LPS最終會發(fā)生中樞源

8、性的呼吸抑制反應(yīng)(無論濃度大小、連續(xù)灌洗或灌洗30min)∶0.5μg/ml LPS應(yīng)用30分鐘或持續(xù)應(yīng)用，均可引起進(jìn)行性、不可逆的呼吸抑制，有些腦片在60分鐘至數(shù)小時不等的時間內(nèi)(實(shí)驗(yàn)最長觀察時間4h)呼吸節(jié)律消失；5μg/ml LPS應(yīng)用30分鐘或持續(xù)應(yīng)用，也可引起類似的呼吸抑制，但部分腦片會在10分鐘左右開始出現(xiàn)暫時呼吸興奮期，大多持續(xù)10-30分鐘，少數(shù)腦片可持續(xù)達(dá)3小時。
　　 2.KATP抑制劑(格列苯脲)和NOS抑

9、制劑(L-NAME)分別逆轉(zhuǎn)LPS所致延髓腦片中樞源性呼吸抑制反應(yīng)的效應(yīng)
　　 格列苯脲劑量依賴性的逆轉(zhuǎn)了LPS所致中樞源性呼吸抑制的反應(yīng)。共27個腦片在LPS灌洗120min或當(dāng)呼吸節(jié)律完全消失后，應(yīng)用KATP抑制劑格列苯脲(10μM21個、100μM6個)10min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：10μM格列苯脲的應(yīng)用對LPS所致呼吸抑制反應(yīng)的影響甚微，而100μM格列苯脲的應(yīng)用對LPS灌洗腦片的影響，無論呼吸頻率、峰值、時程還是面積都得到了明

10、顯的可重復(fù)性的逆轉(zhuǎn)。
　　 L-NAME完全逆轉(zhuǎn)了LPS所致中樞源性呼吸頻率和強(qiáng)度的抑制反應(yīng)。共6個腦片在LPS灌洗(5μg/m1)120min或當(dāng)呼吸節(jié)律完全消失后，應(yīng)用NOS抑制劑L-NAME(20μM)10min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在所有的六個腦片其LPS所致的呼吸抑制(頻率、峰值、時程和面積)都被L-NAME完全性可重復(fù)性的逆轉(zhuǎn)。
　　 結(jié)論:
　　 LPS(無論大小劑量、無論作用時間長短)可導(dǎo)致呼吸中樞發(fā)生中樞