高水平的压力支持通气和控制性机械通气均可导致膈肌功能障碍和萎缩

目前有强有力的证据表明控制性机械通气（CMV）会引起膈肌萎缩和无力，是导致撤机困难的一个重要因素。膈肌的这种萎缩和无力，与通过ATP依赖的泛素-蛋白酶降解其肌原纤维蛋白相关。这一途径必须依靠活化的calpain和caspase-3，而CMV导致氧化应激进而激活这两个酶可能是关键步骤。PSV是应用最为广泛的通气模式，其是否通过类似CMV的途径导致膈肌功能障碍，尚不清楚。Matthew B. Hudson教授等人进行了相关的动物实验证实了这一观点，并且发表在Crit Care Med . 2012 April ; 40(4): 1254–1260（IF=6.330）。



目的：评估高水平的PSV是否通过类似CMV的病理途径导致膈肌功能障碍。
方法：将SD大鼠随机分配到以下各组：1)对照组（无机械通气）；2) 12小时CMV组（12CMV）； 3) 18小时CMV组（18CMV）；4) 12小时PSV组（12PSV）；5)18小时PSV组(18PSV)。测定膈肌样本中的以下指标：4-羟基壬烯酸（HNE，一个氧化应激的标记物）、活性半胱天冬酶-3（casp-3）、活性钙蛋白酶-1（calp-1）、横断面（CSA）纤维类型以及比力。
结果：与对照组相比，12PSV组和18PSV组的膈肌比力明显减小，但是减少程度均小于12CMV组和18CMV组。而且，12CMV组、18PSV组和18CMV组导致所有膈肌纤维类型的萎缩，4-HNE明显增加，蛋白水解活性增加（20s蛋白酶体、calp-1和casp-3）。另外，与自主呼吸组相比，CMV组无吸气用力，而PSV组吸气用力的程度大幅下降96%。
结论：长期的高水平PSV可以导致膈肌萎缩和收缩功能障碍。而且，与CMV相似，PSV导致的膈肌萎缩和无力也与膈肌氧化应激和蛋白酶激活有关。
 
 
 
 
 
 
图1：各组膈肌样本的4-HNE含量
* 与对照组相比明显减少（p＜0.05）；# 与12PSV相比显著下降（p＜0.05）


图2：各组膈肌样本的蛋白酶活性
* 与对照组相比明显减少（p＜0.05）；# 与12PSV相比显著下降（p＜0.05）


图3：各组膈肌样本Calpain-1的含量
* 与对照组相比明显减少（p＜0.05）；# 与12PSV相比显著下降（p＜0.05）


图4：各组膈肌样本活性caspase-3的含量 A：各组的膈肌样本的荧光染色
MHC I（DAPI染色/蓝色），MHC IIA（FITC染色/绿色），抗肌萎缩蛋白（罗丹明染色/红）
B：各组的肌纤维横截面MHC I、IIA和IIB IIX型免疫荧光定量分析
* 与对照组相比明显减少（p＜0.05）；# 与12PSV相比显著下降（p＜0.05）