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失血性休克(HS)是指由于急性血液或血浆的大量丢失造成全身有效循环血量下降,组织灌注不足而导致广泛的细胞缺氧,细胞代谢和功能紊乱及全身器官代谢功能障碍所引起的临床综合症。它是涉及临床各科常见的危重病症,导致患者死亡的重要原因之一。目前主要的治疗措施是恢复血压、调节微循环、恢复重要脏器的血液灌流等,但对急性重度失血性休克的救治效果不是很理想,原因在于失血性休克是一种全身性、多器官系统参与的综合症,其病理生理机制还需要不断补充和完善。在休克发展过程中,心脏足最容易受影响的器官之一,心功能一旦发生障碍就会加重微循环的障碍,形成恶性循环使得休克难以逆转,到了晚期或重度休克时常可发生心力衰竭,大大增加临床治疗的困难。可见,在失血性休克复苏的过程中,心脏功能和结构的保护至关重要。目前国内外大量研究证实失血性休克对心肌造成损伤的机理是与能量代谢紊乱、线粒体损伤、氧自由基损伤和细胞凋亡等有关,其中最重要最根本的因素是心肌的能量代谢紊乱及线粒体损伤;而其病理生理变化与心肌缺血再灌注损伤有很多相似之处。
随着对休克病理生理机理研究的发展,发现失血性休克造成的心肌损伤主要是一种能量代谢事件,目前心肌的能量治疗正逐渐兴起。近年来外源性磷酸肌酸做为合成ATP的直接底物己广泛应用于临床。而本实验采用家兔失血性休克模型,研究外源性磷酸肌酸对失血性休克的影响和其对休克所致心肌组织缺血缺氧性损伤的保护作用及可能的分子学机制,以期为外源性磷酸肌酸应用于临床治疗失血性休克提供可靠的依据。
一、磷酸肌酸抗失血性休克心肌损伤作用效应的研究
新西兰大耳白兔16只,随机分为对照组(N组)和外源性磷酸肌酸治疗组(CP组),每组8只。按照Wigger’s改良法建立失血性休克模型:将动物麻醉之后,分离其右侧股动脉、左侧颈静脉及右侧颈动脉并插管,以供放血、给药及连接Biolap2000智能生物信号处理系统持续监测平均动脉压(MAP)。急性放血至平均动脉压降至40 mmHg(5.3kPa)并维持此低血压60min,其后将肝素化的动物自身血液回输进行复苏,同时CP组静脉给与CP治疗,对照组给等量盐水,继续观察120min。于休克前、休克60min和复苏15min、30min、60min、90min、120min等各个不同时间点检测平均动脉压的变化,并于休克前(T0)、休克60min(T1)和复苏30min(T2)、60min(T3)、120min(T4)时抽血取血清。待实验结束后取心脏组织标本进行检测。
1.血流动力学指标:
1)休克前和休克期各时问点两组之间血压无统计学差异。
2)复苏期,CP治疗组在各个时间点的血压均较对照组要高,且差异有统计学意义(P<0.05),(-x±s:复苏15min时:N组57.8±11.8,CP组79.9±9.0;复苏30min时:N组66.4±11.6,CP组80.2±9.4;复苏60min时:N组65.5±9.7,CP组80.3±9.1;复苏90min时:N组64.1±7.8,CP组80.7±6.7;复苏120min时:N组68.3±8.5,CP组83.0±8.7)提示CP治疗组的复苏效果明显好于对照组,表明外源性磷酸肌酸具有抗失血性休克的作用。
2.心肌酶学指标:
1)较休克前的基础值(T0)相比,两组在休克60min(T1)时血清中的CK值和cTnI值均有所升高,且差异有统计学意义(P<0.05),(CK值:N组:T0 505±118.02,T1 640.6±130.52;CP组:T0 533.6±93.64,T1 662.4±104.93)(cTnI 值:N组:T0 0.0085±0.0012,T1 0.0298±0.0054;CP组T0 0.0090±0.0014;,T1 0.0278±0.0051)提示休克造成了心肌的损害。而同休克60min(T1)时比较,复苏期各个时间点(T2、T3、T4)的CK值和cTnI值又有进一步的升高,其差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)(CK值: N组:T1 640.6±130.52,T2 1274.4±210.54,T3 1551±248.95,T4 1907.2±128.68;CP组:T1 662.4±104.93,T2 951.8±187.54,T3 1124±214.86,T4 1438.8±370.01)(cTnI值: N组:T1 0.0298±0.0054,T2 0.0782±0.0247,T3 0.1195±0.0332,T4 0.1278±0.0278;CP组:T1 0.0278±0.0051,T2 0.0406±0.0083,T3 0.059±0.0142,T4 0.0638±0.0146),提示复苏期时,再灌注可进一步导致心肌损害。
2)与对照组相比,CP治疗组在休克前(T0)及休克60min(T1)时的CK值和cTnI值之间差异无统计学意义;而在复苏期各个时间点(T2、T3、T4)的CK值和cTnI值均明显减低,且差异有统计学意义(P<0.05)(CK值:T2:N组1274.4±210.54,CP组951.8±187.54;T3:N组1551±248.95,CP组1124±214.86;T4:N组1907.2±128.68,CP组1438.8±370.01)(cTnI值:T2:N组0.0782±0.0247,CP组0.0406±0.0083;T3:N组0.1195±0.0332, CP组0.059±0142;T4:N组0.1278±0.0278, CP组0.0638±0.0146),说明CP治疗组家兔的心肌损伤明显小于对照组,表明外源性磷酸肌酸具有抗失血性休克所致心肌损伤的作用。
3.病理学观察:
HE染色显示:对照组家兔的心肌损害明显,主要表现为心肌纤维结构紊乱,排列不规则,部分心肌细胞出现凋亡,甚至溶解、坏死。而CP治疗组心肌病理性变化程度较对照组减轻。
二、磷酸肌酸抗失血性休克心肌损伤作用机理的研究
1.心肌组织超微结构表现:
对照组心肌纤维结构紊乱,肌丝溶解,细胞膜破坏,细胞器外漏,细胞核畸形;线粒体肿胀,内外膜模糊,嵴排列紊乱;还可发现心肌凋亡细胞。而CP治疗组心肌纤维和线粒体损伤程度较对照组低,凋亡细胞少见。
2.心肌线粒体Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性:
实验结果表明:较之对照组,CP治疗组家兔心肌线粒体中的Na+-K+-ATP酶(N组:2.26±0.50;CP组:3.29±0.12)和Ca2+-ATP酶(N组:0.93±0.12:CP组:1.31±0.17)活力均明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。表明外源性磷酸肌酸能够减轻心肌线粒体损伤。
3.心肌氧化应激指标:
实验结果显示:较之对照组,CP治疗组家兔心肌超氧化物歧化酶(SOD)(N组:341.86±23.07;CP组:561.05±50.4.1)活性显著升高(P<0.01)而丙二醛(MDA)(N组:4.28±0.16;CP组:2.03±0.49)含量明显降低,差异均有统计学意义(P<0.01),提示外源性磷酸肌酸具有抗氧化应激的作用。
4.TUNEL法检测心肌细胞凋亡:
结果显示:对照组家兔心肌可见多量的TUNEL阳性凋亡细胞;CP治疗组心肌TUNEL阳性细胞明显减少,差异有统计学差异(p<0.01)(N组:32.77±5%:CP组:16.74±2.35%),表明外源性磷酸肌酸可以减少心肌细胞凋亡的发生。
结论:
1.外源性磷酸肌酸有较好的抗失血性休克作用。
2.外源性磷酸肌酸具有抗失血性休克所致的心肌损伤作用。
3.上述作用的机理可能与改善缺血心肌能量代谢、减轻心肌线粒体损伤、减少氧自由基产生、减少细胞凋亡的发生等作用有关。