Острое повреждение легких (ALI) по-прежнему является ведущей причиной заболеваемости и смертности у критически больных пациентов. Сообщалось, что вдыхаемый оксид азота (NO) улучшает ALI. Однако активные формы азота, вырабатываемые NO, могут вызвать повреждение легких. Поскольку сообщается, что газообразный водород (H2) выводит пероксинитрит, ожидается, что он уменьшит побочные эффекты NO. Более того, мы обнаружили, что вдыхание H2 может ослабить повреждение легких. Поэтому мы предположили, что комбинированная терапия NO и H2 может обеспечить более эффективные терапевтические стратегии для ALI.
В настоящем исследовании мышиная модель ALI была вызвана интратрахеальным введением липополисахарида (LPS). Животных обрабатывали вдыхаемым NO (20 частей на миллион), H2 (2%) или NO+H2, начиная с 5 мин после введения LPS в течение 3 ч. Мы обнаружили, что у мышей, подвергшихся воздействию LPS, наблюдалось значительное повреждение легких, характеризующееся ухудшением гистопатологии и гистологических показателей, соотношением влажной массы к сухой и индексом оксигенации (отношение напряжения кислорода к фракции вдыхаемого кислорода [Pao2/Fio2]), а также общий белок в жидкости для бронхоальвеолярного лаважа (BALF), который уменьшался только при лечении NO или H2. Комбинированная терапия NO и H2 имела более благоприятный эффект при значительном взаимодействии между ними. Хотя уровень нитротирозина в легочной ткани был заметен только после вдыхания NO, он значительно снижался после вдыхания смеси NO с H2. Кстати, аппарат для терапии оксидом азота тианокс вы можете приобрести на страницах специализированного сайта.
Кроме того, NO или H2 одно только лечение заметно ослабляло ЛПС-индуцированный набор нейтрофилов в легких и воспаление, о чем свидетельствует снижение активности миелопероксидазы легких, общего количества клеток и полиморфноядерных нейтрофилов в BALF, а также провоспалительных цитокинов (фактор некроза опухоли α, интерлейкины 1β и 6 и вставка 1 для группы высокой мобильности) и хемокинов (хемокин, полученный из кератиноцитов, воспалительные белки макрофагов 1α и 2 , и моноцитарный хемоаттрактантный белок 1) в BALF.
Комбинированная терапия NO и H2 оказала более благоприятное воздействие на воспалительную реакцию легких. Более того, комбинированная терапия NO и H2 может более эффективно ингибировать ЛПС-индуцированную раннюю и позднюю активацию легочного ядерного фактора kB, а также апоптоз клеток легких. Кроме того, комбинированное лечение вдыхаемыми NO и H2 также может значительно ослабить повреждение легких при полимикробном сепсисе. Комбинированная терапия с подпороговыми концентрациями NO и H2 по-прежнему оказывала значительно благоприятный эффект против повреждения легких, вызванного LPS и полимикробным сепсисом. В совокупности эти результаты демонстрируют, что комбинированная терапия NO и H2 обеспечивает повышенную терапевтическую эффективность при ALI.
Введение
Острое повреждение легких (ALI) и его более тяжелая форма, острый респираторный дистресс-синдром (ARDS), представляют собой спектр распространенных синдромов у критически больных пациентов со смертностью от 30% до 50% (1, 2). Чрезмерное воспаление, опосредованное цитокинами, играет фундаментальную роль в патогенезе ALI (3). Более того, ядерный фактор kB (NF-kB) является критическим фактором транскрипции, необходимым для максимальной экспрессии многих цитокинов, участвующих в патогенезе ALI (4).
В последнее время широко признано, что оксид азота (NO) может играть эффективную терапевтическую роль при ALI. Однако хорошо известно, что NO может вызывать как желательные, так и нежелательные эффекты (5, 6): сообщалось, что NO оказывает как противовоспалительное, так и цитоцидное действие. Противовоспалительные эффекты предположительно опосредованы ингибированием активации тромбоцитов и нейтрофилов посредством усиления активности гуанилатциклазы (7) и/или поли(АДФ-рибоза) полимеразы (8). Цитоцидные эффекты предположительно опосредуются активными формами азота (RNS), такими как образование пероксинитрита (9). В 2007 году Ohsawa и соавт. впервые сообщалось, что газообразный водород (H2) обладает потенциалом действовать как антиоксидант путем избирательного снижения уровней гидроксильных радикалов (• OH) и пероксинитрита (ONOO−) (10). Наши исследования показали, что вдыхание H2 значительно улучшает выживаемость и повреждение легких у мышей с сепсисом (11, 12). Более того, мы обнаружили, что лечение Н2 также улучшает вызванный липополисахаридами (LPS) ALI (12). Кроме того, некоторые сообщения показывают, что лечение Н2 может улучшить состояние при гипероксии или повреждении легких, вызванном искусственной вентиляцией легких, за счет уменьшения воспаления и окисления (14-16).
Таким образом, мы предположили, что ингибирующее действие NO на воспаление может быть усилено путем устранения высокореактивных побочных продуктов вдыхания NO, таких как пероксинитрит, путем добавления Н2 к вдыхаемому газу NO (17). Целью настоящего исследования было определить, может ли вдыхание NO в сочетании с Н2 быть более эффективным в снижении повреждения легких и улучшении воспаления легких на мышиной модели ALI, вызванного LPS, по сравнению с вдыханием NO или Н2 отдельно. Это исследование может установить клинически применимую стратегию лечения ALI и обеспечить новый путь для использования терапевтического газа у пациентов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Животные
Взрослые самцы мышей C57BL/6 весом от 20 до 25 г были предоставлены Центром лабораторных животных Академии военно-медицинских наук в Пекине, Китай. Животных содержали в определенных условиях, свободных от патогенов, при температуре от 20°C до 22°C с циклом «свет-темнота» продолжительностью 12:12 ч. Стандартный корм для животных и вода были в свободном доступе. Все протоколы эксперимента были одобрены Институциональным комитетом по уходу и использованию животных Тяньцзиньского медицинского университета и выполнены в соответствии с рекомендациями Национального института здравоохранения (Bethesda, Md) по использованию экспериментальных животных.
Вызванный липополисахаридами ALI
Как описано в предыдущем исследовании (13, 18, 19), ALI был вызван интратрахеальным (внутривенным) введением LPS. Вкратце, животных анестезировали севофлураном. Им перорально интубировали стерильный пластиковый катетер и интратрахеально вводили однократную дозу аэрозольного LPS (25 мкг / мышь; Escherichia coli 0111: B4; Sigma-Aldritch, Сент-Луис, Миссури). Контрольным мышам интратрахеально вводили 50 мкл стерильного фосфатно-буферного физиологического раствора (PBS).
Полимикробный сепсис
Полимикробный сепсис был вызван перевязкой слепой кишки и пункцией (CLP), как описано в нашем предыдущем исследовании (11). Вкратце, мы глубоко анестезировали мышей внутрибрюшинной инъекцией 50 мг / кг пентобарбитала натрия. Мы обнажили слепую кишку с помощью 1-сантиметрового разреза по средней линии живота и перевязали ее ниже илеоцекального клапана и сделали единственную сквозную перфорацию перевязанного сегмента. Мы перевязали дистальную половину слепой кишки и сделали один прокол иглой 21-го калибра. Небольшое количество кала выдавилось через место прокола. Затем мы переместили слепую кишку в брюшную полость и закрыли разрез стерильной шелковой нитью 6-0. Один миллилитр предварительно подогретого стерильного физиологического раствора вводили подкожно для жидкостной реанимации. Животные с ложной операцией подвергались той же процедуре без CLP.
Газообразный водород или НИКАКОГО лечения
Согласно нашим предыдущим исследованиям (11, 12, 20), животных помещали в герметичную камеру из оргстекла с входными и выходными отверстиями. Газообразный водород или NO подавался соответственно через газовый расходомер и подавался воздухом в камеру через трубку со скоростью 4 л/мин. Концентрация H2 или NO в камере непрерывно контролировалась с помощью коммерчески доступного детектора и поддерживалась во время лечения соответственно. Углекислый газ удаляли из камерных газов с помощью Баралима. Животные без Н2 или БЕЗ лечения подвергались воздействию комнатного воздуха в камере.