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目的：供体缺乏严重限制了肺移植的发展,脑死亡(brain death,BD)供体是肺移植供体的主要来源,但BD可诱发急性肺损伤并加重肺移植后缺血再灌注损伤。研究发现外源性50-500 ppm的一氧化碳(CO)在肺损伤中具有抗炎症反应和抗凋亡效应。本实验拟在BD供体肺脏切取前吸入CO,观察CO是否会改善移植前供体质量和移植后肺功能。
方法：本实验分两步进行。实验一,观察CO对脑死亡肺损伤的影响。雄性wistar大鼠随机分为3组:sham组,向大鼠颅内置入Fogarty导管,但不膨胀球囊,吸入40％氧气；BD组,向大鼠颅内置入Fogarty导管,膨胀球囊,直至呼吸停止,大鼠吸入40％氧气； BDCO组,BD诱导后30min确定BD后,吸入40％氧气的同时吸入250 ppm的CO 120 min。每组纳入符合实验要求动物各8只。实验结束放血处死动物,收集血液和肺组织标本。实验二,观察脑死亡供体吸入CO对移植肺功能的影响。雄性大鼠随机分为4组:sham组,供体鼠颅内被置入Fogarty导管,但不膨胀球囊；BD-only组,供体鼠在BD诱导后30min确认BD后,吸入40％氧气； BD+CO250组和BD+CO500组,供体鼠在BD诱导后30 min确认BD后,吸入40％氧气同时分别吸入250 ppm或500 ppm的CO 120min。然后切取供肺进行异体原位肺移植,移植后观察2h结束实验,收集受体血液和移植肺组织标本。每组纳入符合要求动物8对。
结果：第一部分:CO吸入逆转了BD大鼠的PaO2/FiO2、BE和pH值进行性恶化趋势；组织学观察显示CO吸入减轻了脑死亡诱导肺损伤:CO吸入下调了BD鼠血浆中促炎症细胞因子(TNF-a,IL-6)水平,同时升高了抗炎症细胞因子(IL-10)水平,并抑制了肺组织中髓过氧化物活性；CO吸入减少了肺组织凋亡,抑制了肺组织中ICAM-1mRNA和caspase-3 mRNA表达；增强了脑死亡大鼠p-p38蛋白表达但抑制了p-ERK蛋自表达。第二部分:CO吸入逆转了脑死亡鼠和受体鼠的PaO2/FiO2恶化趋势；组织病理学检查显示吸入C0降低了移植肺的肺损伤评分；供体吸入CO降低了受体鼠血浆中促炎症因子(TNF-α、IL-6)的浓度,升高了抗炎症因子(IL-10)的血浆浓度,同时抑制了移植肺的髓过氧化物酶活性；CO吸入治疗显著减少了移植肺的细胞凋亡,抑制了移植肺中ICAM-1和caspase-3的mRNA和蛋白表达；同时,CO吸入激活了p-p38的表达,但抑制了p-ERK表达。CO的保护作用有剂量依赖趋势。
结论：脑死亡供体CO吸入对脑死亡肺损伤具有保护作用；脑死亡供体CO吸入对移植后肺功能具有保护作用。这些效应可能是CO通过调节MAPK信号转导途径,发挥抗炎症反应和抗凋亡效应作用的结果。