劉華琴,李 勇,劉向東,邢玉英,付建峰,王士杰
容量治療是失血性休克的主要治療措施之一。在血源緊張或匱乏的情況下,血漿擴容劑的選擇要考慮在滿足重要器官有效灌注的前提下,降低肺、腎等易損臟器的程度。6%羥乙基淀粉(hydroxyethyl starch,HES)130/0.4是目前最接近理想狀態(tài)的擴容劑[1],日益廣泛的應用于各種休克患者的容量治療。失血性休克后急性肺損傷(acute lung injury,ALI)是導致患者死亡的主要原因。研究表明晶體液和全血復蘇能糾正失血性休克患者血容量的丟失,增加心臟的充盈量和每搏量,減少血管活性藥的用量,維持有效的動脈血壓;但高達80% ~85%患者出現(xiàn)乳酸血癥及混合靜脈血氧飽和度降低,表明血壓、心率,尿量等回復正常,但肺組織等的低灌注仍未得到改善[2]。HES130/0.4能更好的改善微循環(huán),能減輕內(nèi)毒素性肺損傷[3~6],但對失血性休克后非感染性肺部炎性損傷的作用尚無定論。本研究通過動脈放血法復制失血性休克模型,觀察不同劑量的HES130/0.4復合林格液復蘇對大鼠ALI的早期影響及外周血白細胞CD11b和CD18的表達加以探討。
1.1 動物分組 健康清潔級♂成年SD大鼠24只,體重220~300 g,河北醫(yī)科大學動物中心提供。實驗前12 h禁食,2 h禁飲,實驗室溫度控制在20℃~23℃,相對濕度0.45~0.55,環(huán)境清潔。24只SD大鼠隨機分為假手術(shù)組(sham組)、林格液組(RS組)、HES 33 ml·kg-1復蘇組(H1 組)、HES 50 ml·kg-1復蘇組(H2 組),每組6 只。
1.2 試劑 6%羥乙基淀粉130/0.4(批號:TM7302,F(xiàn)resenius公司,德國),F(xiàn)ITC 標記的抗CD11b和抗CD18抗體,F(xiàn)ITC標記的小鼠 IgGk和IgA1以及溶血素(BD公司,美國)。
1.3 失血性休克模型的復制 腹腔注射1%戊巴比妥鈉45 mg·kg-1麻醉后分離右頸總動脈、左股靜脈。左股靜脈連接24號套管針輸液用,右頸總動脈置入連有三通的22號套管針連接SurgiVet?監(jiān)護儀(V9200型,美國),供放血和監(jiān)測血壓。動、靜脈穿刺成功后,穩(wěn)定15 min,經(jīng)頸總動脈放血(15 min內(nèi)),通過間斷放血和自體血回輸使平均動脈壓(MAP)降至35~45 mmHg,維持90 min。假手術(shù)組(sham組)僅麻醉及進行動靜脈穿刺,不放血。林格液組(RS組)用3倍最大放血量的林格液復蘇,H1、H2組分別用相應的羥乙基淀粉和林格液復蘇(各組復蘇所用林格液的量為3倍最大的放血量減去相應劑量的羥乙基淀粉),復蘇時間為45 min。
1.4 指標觀察 ①記錄各組的最大放血量以及休克前(T0),復蘇前(T1),復蘇結(jié)束后即刻(T2),復蘇后1(T3)、2(T4)、3(T5)h的MAP(假手術(shù)組于相應時間點);② 分別于 T0、T1、T4、T5時間點經(jīng)頸總動脈采血0.5 ml行血氣分析。③ 分別于T5(對照組于相應時間)時間點用動脈放血法處死動物,迅速取相同部位的部分右肺組織固定于2.5%戊二醛磷酸緩沖液中,透射電鏡下觀察肺組織超微結(jié)構(gòu)變化。④ 分別于T0、T1、T4、T5時間點取動脈血,肝素抗凝,測定外周血白細胞CD11b和CD18的表達。將全血50 μl分別與 0.5 g·L-1FITC 標記的抗 CD11b或抗CD18抗體和0.5 g·L-1FITC標記的小鼠IgGk和IgA1各1 μl室溫避光孵育20 min。以溶血素破壞紅細胞,用PBS洗滌細胞2次,1 500 r·min-1離心5 min,用流式細胞儀測定各組CD11b和CD18抗體的熒光強度,反映CD11b和CD18的表達水平。
1.5 統(tǒng)計學處理 用SAS 8.0軟件進行統(tǒng)計學處理,計量資料用ˉ±s表示,組間比較用單因素方差分析;組內(nèi)比較采用重復測量數(shù)據(jù)的方差分析。
2.1 HES130/0.4復蘇效果的比較 各液體復蘇組最大放血量、放血量占全身總血量的百分比組間差異無統(tǒng)計學意義;各組MAP差異放血前無統(tǒng)計學意義,復蘇后各時點MAP組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。
2.2 HES130/0.4復蘇對血氣分析結(jié)果的影響與sham組比較,各液體復蘇組于T1時間點PaO2升高,T1~5PaCO2均降低(P<0.05);與 T0比較,各液體復蘇組PaO2于T1時間點、H1組T1~5時間點、H2組T5時間點升高;PaCO2各液體復蘇組T1~5時間點降低;除H1組外,各液體復蘇組pH于T4、5時間點降低(P<0.05);見Tab 1。
2.3 HES130/0.4復蘇對肺組織超微結(jié)構(gòu)的影響Sham組肺血管內(nèi)皮細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)正常,氣血屏障連續(xù)(見Fig 1);RS組肺組織超微結(jié)構(gòu)受損,血管內(nèi)皮基底膜斷裂,氣血屏障結(jié)構(gòu)模糊,水腫增厚,Ⅱ型上皮細胞微絨毛明顯減少,胞質(zhì)有空泡,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張,可見顆粒融合現(xiàn)象,肺泡腔內(nèi)有紅細胞(見Fig 2);H1組除線粒體結(jié)構(gòu)輕微改變外基本接近正常(見Fig 3);H2組Ⅱ型細胞基本正常,核周間隙輕度擴張,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輕度擴張,有脫顆粒(見Fig 4)。
2.4 HES130/0.4復蘇對大鼠外周血白細胞CD11b和CD18表達水平的影響 與sham組比較,各液體復蘇組于T1、T4、T5時間點CD11b和CD18的表達增強(P<0.05);與RS組比較,H1、H2組于T4、T5時間點CD11b和CD18的表達降低(P<0.05);與H1組比較,H2組于T4、T5時間點CD11b和CD18的表達增強(P<0.05);見Tab 2。
Tab 1 Effect of HES130/0.4 resuscitation on blood gas analysis in hemorrhagic shock rats(ˉ±s,n=6)
Tab 1 Effect of HES130/0.4 resuscitation on blood gas analysis in hemorrhagic shock rats(ˉ±s,n=6)
*P<0.05 vs sham group;#P<0.05 vs RS group;△P<0.05 vs H1 group;☆P<0.05 vs T0
Group PO2/mmHg PCO2/mmHg pH BE/mmol·L -1 Sham T098±10 43.4±2.4 7.414±0.035 -0.7±1.9 T1 100±9 39.6±1.9 7.368±0.029 -0.5±1.4 T4 106±10 42.4±2.5 7.369±0.031 -1.0±1.1 T5 104±9 43.4±1.8 7.401±0.019 -0.9±1.3 RS T0 93±9 41.5±2.0 7.386±0.012 -0.9±1.7 T1 128±8*☆ 33.4±2.2*☆ 7.401±0.025 -4.4±3.0*☆T4 89±8 25.8±3.2*☆ 7.304±0.038*☆ -6.4±2.0*☆T5 85±7 30.9±4.0*☆ 7.295±0.026*☆ -6.9±2.8*☆H1 T0 86±9 42.8±3.3 7.391±0.025 -0.3±1.7 T1 121±10*☆ 32.8±2.3*☆ 7.489±0.028☆ -4.9±2.3*☆T4 108±10#☆ 30.8±1.7*#☆ 7.389±0.037# -6.0±1.3*☆T5 98±9#☆ 31.2±3.3*☆ 7.432±0.025# -3.7±2.0*#☆H2 T0 96±7 43.5±3.0 7.377±0.041 -1.1±1.7 T1 118±8*☆ 32.4±1.8*☆ 7.391±0.030☆ -5.2±3.1*☆T4 102±7# 33.1±1.3*#☆ 7.500±0.040*#△☆ -5.4±2.3*☆T5 87±6△☆ 32.9±2.6*☆ 7.518±0.045*#△☆ -2.3±1.0#
Fig 1 Normal the ultrastructure in sham group(×4 000). Fig 2In Ringer's group typeⅡ cell damaged severely,microvilli decreased obviously,vacuole and cell edema,large amount of erythrocyte and macrophage in alveolar space observed. Fig 3 Mitochondria changed slightly in H1 group. Fig 4 Perinuclear space dilated slightly,rough endoplasmic reticulum expanded slightly,and degranulation observed in H2 group
本研究結(jié)果表明,失血性休克復蘇大鼠PaO2不同程度降低,且肺組織超微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)典型的病理損傷改變,表明肺損傷模型建立成功。由于HES130/0.4具有更大的安全性[1],每日最大劑量由33 ml·kg-1改為 50 ml·kg-1,甚至有學者應用到 70 ml·g-1[7],故本研究選用 33、50 ml·kg-1劑量;此外考慮到復蘇總量的一致以及晶體和膠體的配合使用,本研究復合不同劑量的林格液加以探討。由于休克本身造成組織缺氧以及容量復蘇后再灌注損傷的發(fā)生[8,9],本研究沒有設立模型對照組,而是選用林格液復蘇組加以比較。
Tab 2 Effect of HES130/0.4 resuscitation on the expressionsof CD11 and CD18±s,n=6)
Tab 2 Effect of HES130/0.4 resuscitation on the expressionsof CD11 and CD18±s,n=6)
*P<0.05 vs sham group;#P<0.05 vs RS group;△P<0.05 vs H1 group
Indicator Group T0 T1 T4 T5 CD11b Sham 30.2±1.5 32.8±2.0 33.8±1.3 30.2±1.6 RS 29.7±1.3 40.7±1.8* 80.8±2.6* 71.9±2.0*H1 30.5±1.4 38.5±1.9*#56.6±2.0*# 43.6±1.9*#H2 32.4±1.5 40.6±1.7*#68.2±1.6*#△ 65.0±1.7*#△CD18 Sham 50.6±1.9 49.6±2.0 51.6±1.8 51.4±2.0 RS 48.8±1.7 62.0±1.9* 92.8±3.5* 88.4±3.9*H1 51.1±2.0 63.2±2.0* 65.3±1.9*# 65.4±2.1*#H2 49.8±1.8 59.6±1.9* 77.9±1.8*#△ 79.4±2.8*#△
實驗組給予不同劑量的HES130/0.4后,肺組織氧合功能指標和超微結(jié)構(gòu)有不同程度的改善,說明HES130/0.4可有效抑制失血性休克后早期肺損傷,具有一定的保護作用。
PaO2是反映氧供和氧耗的重要指標之一;失血性休克時,氧供不足,肺組織通過提高氧的攝取和利用,使氧耗增加。本研究中各液體復蘇組復蘇前PaO2均不同程度增高證實了失血性休克后肺功能的變化。PaO2、PaCO2可在一定程度上反映肺泡毛細血管膜損傷的程度。本研究中與其他兩個液體復蘇組相比,6%HES130/0.4 33 ml·kg-1復合一定量的林格液復蘇后,PaO2、PaCO2、BE恢復較快。
激活的中性粒細胞(PMN)與微血管內(nèi)皮細胞(MVEC)相互粘附是PMN發(fā)揮作用的始動和關(guān)鍵環(huán)節(jié)[10]。粘附分子介導PMN游走、浸潤;整合素家族的MAC-1(CDllb/CD18)是粘附分子之一,在PMN與MVEC的緊密黏附過程中起關(guān)鍵作用。本研究結(jié)果表明,與正常對照組比較,失血性休克后林格液復蘇可導致大鼠肺組織CD11b和CD18的表達明顯增強;用不同劑量的HES130/0.4復蘇后CD11b和CD18的表達降低,但這種作用在6%HES130/0.4 33 ml·kg-1復合一定量的林格液復蘇時最為明顯,表明6%HES130/0.4的抗炎作用與抑制CDllb/CD18這一整合素家族的表達或活性有關(guān),有關(guān)研究也支持了這一論點[11,12];但本研究中 6%HES130/0.4復蘇失血性休克早期,隨著劑量的增加其抗炎作用并沒有相應增強,具體的機制有待于進一步研究。
綜上所述,6%HES130/0.4 33 ml·kg-1復合一定量的林格液復蘇可減輕失血性休克大鼠早期肺炎性損傷,其機制與抑制CDllb/CD18的表達有關(guān)。
[1] Blasco V,Leone M,Antonini F,et al.Comparison of the novel hydroxyethyl starch 130/0.4 and hydroxyethyl starch 200/0.6 in brain-dead donor resuscitation on renal fuction after transplantation[J].Br J Anaesth,2008,100(4):504 -8.
[2] Zakaria E R,Tsakadze N L,Garrison R N.Hypertonic saline resuscitation improves intestinal microcirculation in a rat model of hemorrhagic shock[J].Surgery,2006,140(4):579 -87.
[3] Tian J,Lin X,Guan R,et al.The effects of hydroxyethyl starch on lung capillary permeability in endotoxic rats and possible mechanisms[J].Anesth Analg,2004,98(3):768 - 74.
[4] Feng X,Ren B,Xie W,et al.Influence of hydroxyethyl130/0.4 in pulmonary neutrophil recruitment and acute lung injury during polymicrobial sepsis in rats[J].Acta Anaesthesiol Scand,2006,50(9):1081-8.
[5] Lank K,Suttner S,Boldt J,et al.Volume replacement with HES 130/0.4 may reduce the inflammatory response inpatients undergoing major abdominal surgery[J].Can J Anaesth,2003,50:1009-16.
[6] 丁 寧,肖 慧,許立新,佘守章.羥乙基淀粉130/0.4對大鼠內(nèi)毒素性急性肺損傷ICAM-1表達的影響及MAPK信號通路在其中的作用[J].中國藥理學通報,2009,25(3):394 -8.
[6] Ding N,Xiao H,Xu L X,She S Z.Effect of hydroxyethyl starch 130/0.4 on ICAM-1 expression in endotoxin-induced acute lung injury in rats and role of MAPK signal pathway in its expression[J].Chin Pharmacol Bull,2009,25(3):394 - 8.
[7] Neff T A,Doelberg M,Jungheinrich C,et al.Repetitive large-dose infusion of the novel hydroxyethyl starch 130/0.4 in patients with severe head injury[J].Anesth Analg,2003,96(5):1453 -9.
[8] 張良成,袁世熒,周琳瑛,等.高張鹽水/羥乙基淀粉復蘇大鼠創(chuàng)傷失血性休克對肺組織ICAM-1表達的影響[J].中國藥理學通報,2004,20(5):590 -1.
[8] Zhang L C,Yuan S Y,Zhou L Y,et al.Effect of hypertonic saline/hydroethylstarchon lung injury and ICMA-1 expression following traumatic/hemorrhagic shock resuscitation[J].Chin Pharmacol Bull,2004,20(5):590 -1.
[9] 張良成,王宏梗,周琳瑛,等.高張溶液復蘇大鼠創(chuàng)傷失血性休克肺組織I-κBα水平的影響[J].中國藥理學通報,2007,23(1):102-5.
[9] Zhang L C,Wang H G,Zhou L Y,et al.Effect of resuscitation with hypertonic solution on I-κBα in lung tissuesfollowing traumatic/hemorrhagic shock[J].Chin Pharmacol Bull,2007,23(1):102 -5.
[10]唐旭東,姜建青,姜大春,等.三七總皂苷對心肌缺血-再灌注中中性粒細胞核因子-κB活化及其粘附的影響[J].中國藥理學通報,2002,18(5):556 -9.
[10]Tang X D,Jiang J Q,Jiang D C,et al.Experimental study on influence of total saponins of panax notoginsenyon activation of NF-κB and adhension of PMN in myocardial ischemic-reperfusion injury[J].Chin Pharmacol Bull,2002,18(5):556 - 9.
[11]Handrigan M T,Burns A R,Donnachie E M,et al.Hydroxyethyl starch inhibits neutrophil adhesion and transendothelial migration[J].Shock,2005,24(5):434 -9.
[12]Nohe B,Johannes T,Reutershan J,et al.Synthetic colloids attenuate leukocyte-endothelial interactions by inhibition of integrin function[J].Anesthesiology,2005,103:759 -67.