楊嘉琳, 董偉華, 孔天翰△
(1廣州醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院,廣東 廣州 510150;2廣州醫(yī)學(xué)院病理生理教研室,廣東 廣州 510182)
舟山眼鏡蛇(Naja atra Cantor)咬傷是我國南方最常見的蛇傷之一,尤其在廣東、廣西地區(qū)位于毒蛇咬傷的首位。目前,蛇傷后的分期、分型尚缺乏實驗室檢查的有關(guān)特異性指標(biāo),故臨床上大多據(jù)患者的系統(tǒng)癥狀(神經(jīng)、呼吸、消化、泌尿及血液系統(tǒng)等)及局部體征(出血、水腫、疼痛等)將蛇傷分為輕型、重型(功能障礙期)及危重型(功能衰竭期)[1]??股叨狙迨侵委熒邆氖走x特效藥,蛇傷后2 h內(nèi)應(yīng)用抗蛇毒血清能明顯縮短病程和減輕臟器損害,可獲得最佳的臨床療效[2];亦有報道于毒蛇咬傷6-8 h內(nèi)應(yīng)用抗蛇毒血清,96%以上病例可在1-2 d即可治愈出院[3]。由于蛇毒進(jìn)入機(jī)體后有特定的代謝過程,當(dāng)血液中游離蛇毒素含量低于特定值以后,再輸入抗血清非但不足以提高療效,相反還增加嚴(yán)重過敏反應(yīng)的風(fēng)險。另外,作為生物藥品的抗血清在使用過程中還存在著諸多不足,如難保管、易變質(zhì)及價格昂貴等,因此系統(tǒng)研究抗血清使用的時效性,以確定最佳使用時段及無效時段的下限,對指導(dǎo)正確、合理使用抗蛇毒血清,提高臨床療效有重要意義。本實驗用不同挑戰(zhàn)劑量(2 LD50[4]、4 LD50[5])舟山眼鏡蛇毒以建立大鼠蛇傷模型,通過系統(tǒng)觀察蛇傷后大鼠相關(guān)器官功能動態(tài)變化,依據(jù)多項實驗室指標(biāo)結(jié)果,提出了重度蛇傷后分期的假設(shè),同時探討了抗血清對動物保護(hù)時效性與相關(guān)實驗室指標(biāo)變化的關(guān)系,為優(yōu)化眼鏡蛇傷的臨床治療方案、動態(tài)監(jiān)測抗血清應(yīng)用的實際療效提供實驗依據(jù)。
蛇毒取毒器 (專利號為 ZL200420046279.9,由廣州蛇毒研究所自行研制);Sychron LX20全自動生化分析儀(Beckman Coulter);Sysmen CA-600全自動凝血分析儀(日本希森美康公司);LD4-低速離心機(jī)(北京醫(yī)用離心機(jī)廠);i-STAT多功能血液分析儀(雅培公司);真空采血管。
2.1 蛇毒的制備 成年舟山眼鏡蛇購自廣州白云區(qū)茶山福蛇場,用自制的蛇毒取毒器取毒,黏稠而淡黃色毒液按1∶4比例加入自制的蛇毒保護(hù)液(可避免細(xì)菌、蛋白酶及環(huán)境高溫對蛇毒抗原性的破壞)稀釋,3000×g離心30 min去沉淀,-20℃冷凍,真空、低溫干燥為凍干粉,4℃密閉保存。生理鹽水配成0.57 g/L溶液,分裝后放于-20℃冷凍備用。
2.2 抗蛇毒血清 精制抗眼鏡蛇毒血清(1000 IU/瓶,上海賽倫生物技術(shù)有限公司,批號為20070701)。
2.3 其它試劑 肝素、2%戊巴比妥鈉、生理鹽水;cTnl EG3+測試片。
動物由廣東省實驗動物中心提供,SPF級SD大鼠,體重(230±20)g,雄性,合格證號為粵監(jiān)證字2007A003。按給藥的不同分為對照組、4 LD50蛇毒和2 LD50蛇毒3組,2個蛇毒劑量分別按2.544 mg/kg(4 LD50)、1.272 mg/kg(2 LD50)于背部脊柱一側(cè)胸廓下緣皮下注毒0.1 mL,剩余的蛇毒全部以肌下5-10 mm平均注入左、右腓腸肌內(nèi)。
4.1 生化檢測 取4 LD50蛇傷模型大鼠分為0、20、40、60、80、100、120 min 7 組,另取 2 LD50蛇傷模型大鼠分為 0、20、40、60、80、100、120、140 min 8 組,每組10只。注毒后立即開胸取血者為0 min組,其余組取血與注毒后相應(yīng)時間對應(yīng)。每只大鼠直視下心臟取血3 mL裝無抗凝試管中并分離出血清,用Sychron LX20全自動生化分析儀檢測以下項目:谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate transaminase,AST)、磷酸肌酸激酶(creatine kinase,CK)、磷酸肌酸激酶同工酶(creatine kinase,CK - MB)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine transaminase,ALT)、肌酐(creatinine,Cr)、總膽紅素 (serum total bilirubin,STB)、間接膽紅素(unconjugated bilirubin,UCB)、直接膽紅素(conjugated bilirubin,CB)。
4.2 病理檢查 上述動物心臟取血后處死,取4 LD50組的右側(cè)大腿肌肉(注毒位置)及心肌行病理檢查。
4.3 檢測血氣分析 取4 LD50蛇傷模型大鼠分為0、20、40、60、80、100、120 min 7 組,每組 10 只。大鼠經(jīng)2%戊巴比妥鈉(2.3 mL/kg)腹腔麻醉,呈仰臥位固定于大鼠手術(shù)臺上,切開頸前部皮膚,分離左側(cè)頸總動脈,結(jié)扎遠(yuǎn)心端,近心端經(jīng)硬膜外導(dǎo)管(3F)連接三通頭,以少量肝素封管后備用。按不同時間段以2 mL注射器自置管處抽取頸動脈血液0.1-0.2 mL,以cTnl EG3+測試片用i-STAT多功能血液分析儀行血氣分析檢測,記錄結(jié)果pH值、二氧化碳分壓(pressure of carbondioxide,PCO2)、氧分壓(pressure of oxygen,PO2)、碳酸氫根(bicarbonate,HCO3-)、血漿二氧化碳含量(content total plasma,TCO2)、剩余堿(bases excess,BE)、氧飽和度 (oxygen saturation,SO2)。
取4 LD50蛇傷模型大鼠分為血清(40、60、80、100、120 min)及蛇毒對照共6組。40 min組為注毒后40 min經(jīng)腹腔注射精制抗眼鏡蛇毒血清(血清/蛇毒:125 kU/g),60、80、100 及 120 min 組分別于 60、80、100、120 min注入同量抗血清。統(tǒng)計存活時間、保護(hù)率,存活時間超過180 min按存活數(shù)(只)計。平均存活時間為死亡時間與存活時間(按>180 min計)之和的均數(shù);保護(hù)率=(蛇毒組死亡率-血清保護(hù)組死亡率)/蛇毒組死亡率。
注入2倍LD50蛇毒(1.272 mg/kg),大鼠平均存活時間(300.0 ±19.2)min;按 0、20、40、60、80、100、120、140 min共8個時點取樣進(jìn)行相關(guān)的檢測。
注入4倍 LD50蛇毒(2.544 mg/kg)后,大鼠于121-140 min之間的死亡率達(dá)到50%;至160 min時,死亡率已達(dá) 80%,見表 4。按 0、20、40、60、80、100、120 min共7個時點取樣進(jìn)行相關(guān)的檢測。
2.1 心、肝酶檢測結(jié)果
①4 LD50AST、CK、CK-MB于注毒后明顯上升,于60 min、120 min時點各出現(xiàn)1峰值,且120 min時點為最高值,80 min時點則為1谷值,40-120 min時點的5個時間段與0 min相比均有顯著差異(P<0.05);其中 CK、CK-MB上升更為明顯,其值在120 min時點較0 min時上升6-7倍,對比極顯著差異(P<0.01)。LDH于注毒后20 min已開始上升,于60 min時點出現(xiàn)峰值,之后逐漸下降,120 min時點僅出現(xiàn)輕度上升,見表1、圖1。②2 LD50與4 LD50相比心酶未出現(xiàn)2個明顯峰值,CK-MB在100 min時點出現(xiàn)峰值,CK在80 min時點出現(xiàn)峰值,之后有所下降,140 min時點再次出現(xiàn)上升,但不及100 min前的峰值高;AST于60-100 min時點出現(xiàn)1平臺期,140 min時點達(dá)到最高值;LDH于100 min時點出現(xiàn)峰值,之后逐漸下降,未再上升,120、140 min 2個時點與0 min相比有顯著差異(P<0.05)。各心酶的最高值均較4 LD50劑量組記錄的最高值低,見表2、圖2。
表1 注入4 LD50眼鏡蛇毒后不同時點大鼠生化、血氣分析指標(biāo)檢測Table 1.The biochemical indicators and blood gas analysis test at different time points after injection of 4 LD50of cobra venom in rats(n=10)
Figure 1.CK,CK -MB and pH curves in 4 LD50group.圖1 4LD50組CK、CK-MB和pH 曲線圖
表2 注入2 LD50眼鏡蛇毒后不同時點大鼠生化指標(biāo)檢測Table 2.The biochemical indicators test at different time points after injection of 2 LD50of cobra venom in rats(n=10)
Figure 2.CK and CK-MB curves in 2 LD50and 4 LD50groups圖2 2 LD50和4 LD50組的CK、CK-MB曲線
2.2 肝酶 ALT于注毒后進(jìn)行性升高,在同種劑量組中其上升幅度不如心酶大。
①4 LD5060 min時點達(dá)到第1個峰值,80 min時點有一下降點,之后又再上升,120 min時點達(dá)到第2個峰值、亦是最大值;60、120 min兩個時點與0 min時點相比有顯著差異(P<0.05),見表1。
②2 LD50在60-100 min時則出現(xiàn)平臺期,于140 min時點升到最高值,但其最高值較4 LD50120 min時點的最高值小,見表2。
2.3 膽紅素 4 LD50與2 LD50中均可見STB上升,且有2個峰值:分別于60、100 min 2個時點(4 LD50)以及80、100 min 2個時點(2 LD50)出現(xiàn)。膽紅素中的CB、UCB并不是同時升高;CB較UCB升高早,在60 min時點(4 LD50),80 min時點(2 LD50)出現(xiàn)峰值;UCB則在后期升高,在100 min時點(4 LD50、2 LD50)出現(xiàn)峰值。各組的峰值與0 min時點相比均有顯著差異(P <0.05),見表1、2。
2.4 腎功能
①4 LD50血Cr于40、120 min 2個時點各出現(xiàn)1峰值,120 min時點為最高值,60 min期為1谷值。20、100、120 min時點分別與0 min時點對比均有顯著差異(P <0.05),見表1。②2 LD50Cr在60 min時點后有輕度上升,但0 min時點與各時點相比均無顯著差異,變化不明顯,見表2。
4 LD50:HCO3-、BE、TCO2于注毒后出現(xiàn)下降,且為進(jìn)行性下降,其中 BE、TCO2中 60、80、100、120 min時點與0 min相比有極顯著差異(P<0.01);pH值則于80 min時點后才出現(xiàn)下降,在此之前能維持相對穩(wěn)定,20、40、60 min時點分別與0 min組對比均無顯著差異(P>0.05);PCO2于40 min時點開始下降,至60 min時點降至最低值,80 min時點后出現(xiàn)升高,至120 min時點升至最高點;PO2于40 min時點開始上升,40 min時點為最高值,80 min時點后出現(xiàn)下降,至120 min時點降至最低點,見表1、圖1。
4.1 4 LD50大腿肌肉 0 min時點:肌肉纖維結(jié)構(gòu)基本正常,少部分肌束胞漿嗜伊紅染色,細(xì)胞結(jié)構(gòu)較清晰,橫紋可見;20 min時點:部分肌肉纖維節(jié)段性變性,肌肉橫紋消失,大部分心肌纖維結(jié)構(gòu)無異常肌;40 min時點:細(xì)胞濁腫較前(20 min時點)明顯,細(xì)胞正常與濁腫比例介于1/2-2/3之間,少量淋巴細(xì)胞浸潤;60 min時點:大部分肌纖維橫紋消失,并見部分壞死及淋巴細(xì)胞浸潤;100 min時點:大部分肌纖維壞死,呈空泡狀,并見淋巴細(xì)胞灶性浸潤;120 min時點:基本上所有肌束均明顯濁腫、變性,見圖3A-C。
4.2 4 LD50心肌 0 min時點:心肌橫紋清晰;20 min時點:少部分心肌纖維濁腫,大部分心肌橫紋清楚;40 min時點:心肌橫紋消失,胞漿濁腫;60 min時點:心肌纖維廣泛濁腫變性,可見凝固性壞死,心肌間見紅細(xì)胞;80 min時點:心肌細(xì)胞廣泛變性,可見收縮帶;100 min時點:心肌纖維廣泛變性、濁腫,可見凝固性壞死;120 min時點:心肌細(xì)胞明顯變性、濁腫,并見炎癥細(xì)胞浸潤,見圖3D-F。
4 LD50注毒后40 min時點施予血清,所有大鼠的中毒癥狀均不明顯,各項生命體征均基本穩(wěn)定,平均存活時間約120 min,存活率為100%,保護(hù)率則為80%,與蛇毒組相比有非常顯著差異(P<0.01);60 min、80 min、100 min 時點血清組存活率、保護(hù)率及平均存活時間呈線性下降,與蛇毒組相比差異明顯(P<0.05);而120 min時點血清組的存活率為40%,保護(hù)率僅為20%,平均存活時間與蛇毒組非常接近,無顯著差異,見表3。
表3 注入4 LD50眼鏡蛇毒后不同時點施予抗血清對大鼠存活時間的影響Table 3.After injection of 4 LD50cobra venom in rats,the effecf of giving antivenin on the survival time of rats at different time points(n=10)
眼鏡蛇屬混合類蛇毒,神經(jīng)毒、血循毒兼有之。其主要毒性成分為神經(jīng)毒素、細(xì)胞毒素、磷脂酶A2(PLA2)等。細(xì)胞毒素(cytotoxin,CTX)又稱為心臟毒素,對心臟和呼吸有明顯毒性;CTX可直接損傷細(xì)胞生物膜導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞、壞死,細(xì)胞通透性改變使CK -MB、AST 等釋放增多[6]。
從表4可知,在60 min時點時,肝酶、心酶均出現(xiàn)第1個峰值,提示肝臟、心臟功能受損明顯。近年來國外的藥代動力學(xué)研究表明,眼睛蛇毒的各種成分在深部組織中的快速分布時間為22-47 min[7]。而國內(nèi)對舟山眼鏡蛇蛇毒及其相關(guān)組份藥代動力學(xué)研究表明,其在哺乳動物體內(nèi)的快分布相半衰期(T1/2)為40 min左右,3個不同劑量(75、150和300 μg/kg)的眼鏡蛇毒組份60 min僅能改變曲線下面積,但對T1/2無顯著影響[8]。在本實驗中,酶學(xué)的第1個峰值出現(xiàn)在注毒后60 min,說明蛇毒在大鼠體內(nèi)經(jīng)快速分布擴(kuò)散或滲透入機(jī)體重要靶器官,從而對心、肝等組織造成了直接的損傷。
表4 注入4 LD50蛇毒肖后不同時點相關(guān)指標(biāo)的差異Table 4.4 LD50snakebite related indicators at different time points
在80 min時點,酶學(xué)曲線表現(xiàn)為“谷值”,大鼠多項生化指標(biāo)較60 min時點有所下降,該種現(xiàn)象可能與毒素已基本完成在體內(nèi)的快分布并已有部分被清除,此時毒素對各臟器細(xì)胞直接損傷亦較前一時點相對減少,加之機(jī)體尚有一定的自我修復(fù)能力,故在酶學(xué)上檢測到的相關(guān)指標(biāo)有所下降,呈現(xiàn)出“好轉(zhuǎn)”的假象。
眼鏡蛇傷大鼠在生化檢測方面表現(xiàn)為2個峰值,而血氣分析的檢測則可用于區(qū)分這2個峰值;若生化檢測提示心、肝功能損傷而pH正常,則提示為第1個峰值,而且處于蛇傷早期(相當(dāng)于本次實驗中的0-60 min時點);反之,若存在多器官功能損傷且合并血氣分析檢查提示代謝性酸中毒,則為第2個峰值,則為蛇傷后期(相當(dāng)于本次實驗中的80-120 min時點)。結(jié)合抗蛇毒血清組的結(jié)果可知,在蛇傷的早期(0-60 min時點),及時使用抗蛇毒血清能取得很好的療效;而在蛇傷的后期(80-120 min時點),因蛇毒已使部分靶器官的細(xì)胞產(chǎn)生不可逆損傷,抗蛇毒血清的保護(hù)作用大大降低,故此時在使用抗蛇毒血清之外,治療重點應(yīng)放在防止并發(fā)癥以及生命支持等治療上,如:糖皮質(zhì)激素的應(yīng)用,機(jī)械通氣治療,血液凈化等[11]。另外,我們提出動態(tài)觀察多項指標(biāo)的變化,可更科學(xué)地指導(dǎo)抗蛇毒血清的應(yīng)用以及提高對癥治療的療效。
[1]毛曉農(nóng).實用蛇傷急救醫(yī)學(xué)[M].第1版.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社,2005.72-73,201.
[2]黃偉青,梁子敬,蘇雪娥.毒蛇咬傷的早期預(yù)測與程序化救治的療效觀察[J].蛇志,2004,16(13):7-8.
[3]程祖耀.抗蛇毒血清的應(yīng)用與并發(fā)癥處理[J].浙江中醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2005,29(5):72.
[4]祁俊華,鐘吉富,孔天翰.雙價抗蛇毒IgY灌胃對眼鏡蛇、蝰蛇傷小鼠的保護(hù)作用[J].中國病理生理雜志,2009,25(8):1600-1605.
[5]陳學(xué)文,馮鳳瓊,鐘兆堂,等.抗眼鏡蛇毒血清對中華眼鏡蛇傷大鼠保護(hù)的時效性研究[J].蛇志,2007,19(4):257-260.
[6]Wang CH,Liu JH,Lee SC,et al.Glycosphingolipid-facilitated membrane insertion and internalization of cobra cardiotoxin.The sulfatide,cardiotoxin complex structure in a membrane-like environment suggests a lipid-dependent cell-penetrating mechanism for membrane binding polypeptides[J].Biol Chem,2006,281(1):656 -667.
[7]Ismail M,Aly MH,Abd-Elsalam MA,et al.A threecompartment open pharmacokinetic model can explain variable toxicities of cobra venoms and their alpha toxins[J].Toxicon,1996,34(9):1011-1026.
[8]Cher CD,Armugam A,Zhu YZ,et al.Molecular basis of cardiotoxicity upon cobra envenomation[J].Cell Mol Life Sci,2005,62(1):105 -118.
[9]Richard W,Carlson,Richard C,et al.Rattlesnake venom shock in the rat:development of a method[J].Am J Physiol,1975,229(6):1668 -1674.
[10]符 健,鄺少軼,邢桂蘭,等.CTX對家兔肺損傷早期血氣與酸堿平衡調(diào)節(jié)改變的研究[J].海南大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版,2004,22(1):75-77.
[11]梁永源,梁子敬.蝰蛇咬傷的綜合救治措施評價[J].現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)生物工程學(xué)雜志,2000,6(2):61.