氢气联合氩气用于心脏骤停后神经功能保护【意大利】

心脏骤停后神经功能良好的存活率仅为3%~18%，各国数据差异显著，整体预后不容乐观。

在未经救治的长时间心脏骤停及心肺复苏猪类临床前模型中，近期研究证实，复苏后采用70%氩气+氧气通气4小时，相较常规通气模式，可改善神经功能恢复效果、减轻脑损伤。氩气的保护机制主要包括类氧气生理活性、抑制细胞存活相关通路的细胞凋亡、阻止线粒体通透性转换孔开放。目前，一项评估心脏骤停后氩气通气疗效的二期随机对照临床试验正在开展（试验编号：NCT05482945）。

氢气同样在动物缺血再灌注损伤模型中展现保护作用，兼具抗氧化、抗凋亡与抗炎功效。大鼠心脏骤停模型研究显示，复苏后吸入1.3%氢气可促进神经功能修复，抑制神经元变性与小胶质细胞活化。一项随机对照临床试验表明，心脏骤停患者在常规通气基础上联合吸入2%氢气18小时，可提升90天无神经后遗症存活率。

本研究旨在借助猪心脏骤停心肺复苏模型，探究氩气与氢气混合通气对脑损伤的干预作用。

研究数据可向通讯作者申请获取。本实验经机构伦理委员会及政府主管部门审批（卫生许可编号：657/2020-PR），严格遵循动物体内实验报告规范开展。选取24头体重40±2千克的猪，通过缺血方式诱导心脏骤停，骤停后12分钟内不予干预，随后实施5分钟心肺复苏。采用非盲信封法将实验动物随机分为两组，复苏后分别通气4小时：对照组为70%氮气+30%氧气（12头）；混合气体组为68%氩气+2%氢气+30%氧气（12头）。全程监测血流动力学与心肌功能指标。复苏结束后持续观察96小时，依据整体行为评分判定动物存活及神经功能状态。

处死后剥离脑组织，经10%缓冲福尔马林固定、石蜡包埋处理。切取8微米厚脑组织冠状切片，采用苏木精-伊红染色、荧光玉染色观察损伤神经元；切片置于4℃环境下过夜孵育，加入离子钙结合衔接分子1、胶质纤维酸性蛋白一抗进行免疫组化检测。组间对比采用小样本置换t检验，*P*＜0.05判定为差异具有统计学意义。

图1 氩氢混合通气可减轻心脏骤停心肺复苏后的脑损伤

A 动物造模与实验流程示意图

实验全程维持全身麻醉，置入带套囊气管导管行机械通气，监测呼气末二氧化碳分压。经右侧股动脉置入7F充盈导管至胸主动脉，检测主动脉血压；经右侧股静脉置入7F五腔热稀释导管至肺动脉，监测右心房压、核心体温与心输出量。经右侧颈总动脉置入6F球囊导管，影像辅助下送至冠状动脉左前降支，诱导心肌缺血；经右侧锁骨下静脉置入5F起搏导管至右心室，诱发室颤。

心肺复苏操作：使用自动胸外按压仪实施胸外按压、氧气机械通气；复苏2分钟后静脉推注肾上腺素（30微克/千克），给予单次150焦耳双相波电除颤。复苏失败则立即重启按压，1分钟后再次除颤；复苏第7分钟、第12分钟追加肾上腺素。心肺复苏最长持续15分钟，直至自主循环恢复。自主循环恢复后，持续4小时干预通气，随后将动物回笼饲养观察96小时。详细实验步骤参照相关文献。

B 脑组织染色切片典型图像

苏木精-伊红染色结果：相较于对照组，氩氢混合通气组海马CA1区、门区嗜酸性变性神经元数量减少。荧光玉染色结果：混合气体组上述脑区神经元变性程度显著轻于对照组。

 C 离子钙结合衔接分子1免疫组化结果及量化分析

对比大脑皮层、尾状壳核、海马CA1区、门区切片染色情况，氩氢通气可显著降低海马CA1区离子钙结合衔接分子1阳性表达水平。细胞形态统计显示，该区域阳性细胞平均面积、周长均明显小于对照组。

 D 胶质纤维酸性蛋白免疫组化结果及量化分析

氩氢混合通气可显著下调大脑皮层与门区的胶质纤维酸性蛋白阳性表达。

数据以平均值±标准差表示，采用小样本置换t检验与对照组对比；比例尺：50微米。

缩略词释义

氩氢混合气体、血气分析、基线、心脏骤停、心肺复苏、尾状壳核、对照组、超声心动图、肾上腺素、呼气末二氧化碳、荧光玉染色、胶质纤维酸性蛋白、氢气、离子钙结合衔接分子1、冠状动脉左前降支闭塞、整体行为评分、自主循环恢复、室颤

基线、复苏后各时间点的血流动力学、心肌功能、呼气末二氧化碳、血气指标，以及心肺复苏时长、除颤次数，两组均无统计学差异（数据未展示）。最终18头猪成功复苏并接受后续通气干预，其中对照组10头、氩氢混合组8头，所有动物耐受通气方案，未出现不良反应。

96小时存活且神经功能完全恢复（行为评分1~2分）的动物占比：对照组50%，混合气体组63%（*P*=0.06）。

海马CA1区检测结果显示，氩氢混合通气可明显减少固缩核嗜酸性损伤神经元数量，与对照组差异显著（*P*=0.037）；脑组织门区两组无明显差异。荧光玉阳性变性神经元定量检测进一步佐证该结论，海马CA1区两组对比*P*=0.026。

氩氢混合通气可有效抑制脑组织神经炎症。海马CA1区离子钙结合衔接分子1蛋白表达量显著低于对照组（*P*=0.008）；该区域阳性细胞平均面积、周长均显著减小（*P*分别为0.027、0.041）。心脏骤停复苏后胶质纤维酸性蛋白表达升高，而混合通气可显著降低脑组织门区该蛋白水平（*P*=0.033）。

本小样本研究证实，68%氩气联合2%氢气的吸氧混合气体，能够减轻心脏骤停后的神经元变性与脑部炎症反应。本研究未设置单独氩气组、单独氢气组对照；对比同模型既往纯氩气通气实验，氩氢联用的脑组织病理保护效果更为突出。

氩气与氢气作用机制互补，联用有望成为低成本、极具潜力的新型干预手段，减轻心脏骤停后继发性脑损伤。氩气可抑制细胞凋亡、保护线粒体结构；氢气能够清除羟基自由基，还可间接激活机体抗氧化体系、下调促炎因子表达。

后续需扩大样本量开展验证试验，明确混合气体对神经功能恢复的实际作用；同时对比单一气体、不同配比混合气体的疗效，筛选心脏骤停后脑保护的最优通气方案。

Motta F, De Giorgio D, Cerrato M, Salmaso A, Magliocca A, Merigo G, Olivari D, Perego C, Fumagalli F, Ristagno G. Postresuscitation Ventilation With a Mixture of Argon and Hydrogen Reduces Brain Injury After Cardiac Arrest in a Pig Model. J Am Heart Assoc. 2024 May 7;13(9):e033367.

基金资助

本研究由意大利贝加莫塞斯蒂尼基金会无偿资助，同时获得米兰大学2021年度机构科研专项经费支持。