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脓毒症以及感染性休克是一种与微循环和线粒体功能损伤密切相关的综合征。感染性休克时经积极抗感染、容量复苏治疗,大循环基本稳定后,病人的器官功能仍可能恶化,这可能是微循环及氧代谢障碍仍然存在的缘故。微循环障碍和线粒体损伤互为因果,共同导致脓毒症进一步发展为MODS。肝素结合蛋白(HBP)具有多种生物活性,可以趋化并激活单核-巨噬细胞系统,促进炎症介质释放明显增加;通过小G蛋白家族的Rho激酶途径影响细胞骨架从而使内皮细胞的通透性增加;被内皮细胞摄取并聚集在线粒体区域,影响线粒体在细胞凋亡调节方面的作用。但是至今尚无文献证实肝素结合蛋白具有抑制线粒体氧代谢功能的作用。另外,肝素结合蛋白的浓度与感染性休克的严重程度相关。针对肝素结合蛋白的干预措施,可能作为治疗早期脓毒症的手段。 肝素不仅仅局限于传统意义的抗凝作用,而对脓毒症具有治疗作用。一方面肝素可以降低脓毒症大鼠IL-6,TNF-α等炎症介质的表达,改善脓毒症大鼠的凝血及炎症反应。并可以通过抑制炎症反应保护脓毒症引起的急性肺损伤。另一方面肝素可以影响内皮细胞在炎症表达及微循环调节方面的作用,改善脓毒症时内皮细胞RhoA/Rho激酶途径所致的通透性改变。相对以上肝素对炎症及内皮细胞的保护作用,肝素结合蛋白对内皮细胞及炎症反应的作用恰恰与之相反。另外,肝素结合蛋白与肝素具有高亲和力的现象已被发现,不难推测肝素在脓毒症/感染性休克时表现出的保护性作用可能与拮抗肝素结合蛋白有关。但是目前尚无研究探讨血浆肝素结合蛋白浓度与微循环,线粒体氧代谢功能的关系。 综上,本课题试图从微循环及氧代谢的角度,以肝素结合蛋白作为桥梁,探求肝素治疗感染性休克的内在机制,并证实肝素结合蛋白在线粒体氧代谢功能方面的作用。 方法1:在体实验,早期感染性休克犬血浆肝素结合蛋白浓度与微循环,线粒体氧代谢功能的关系及肝素的保护性作用。将实验用比格犬随机分成四组:假手术组,仅进行手术操作,不注射LPS及液体复苏。LPS组,进行手术操作并注射LPS,但不给予任何液体治疗。基本治疗组,进行手术操作并注射LPS,给与NS进行液体复苏。肝素治疗组,进行手术操作并注射LPS,给与生理盐水+肝素治疗。术后稳定1小时,即T0点,给LPS造模后1小时,即T1点,之后序贯观察5小时分别为T2,T3,T4,T5,T6点。在每一时间点测定MAP,经造瘘口插入OPS探头观察并记录肠绒毛微循环状态。分别于T0,T1,T3,T6点留取血液(严格控制共计采血量小于全血量的10%)经1500转,15分钟离心后取血浆,以EP管分装后置入-80℃保存,用作检测血浆肝素结合蛋白浓度。T6点以10% KCl20ml快速静推处死动物,迅速取小肠,置入-80℃保存,用作制备组织匀浆检测CoxⅡ、CoxⅣ。以上实验流程及干预均设立严格的执行及质控标准。 方法2:体外实验:肝素结合蛋白介导HUVECs的线粒体氧代谢功能障碍及肝素的保护性作用。将HUVECs分别给予HBP,肝素+HBP,肝素处理。分别从线粒体的形态学,膜电位及氧化呼吸链的关键酶的蛋白及基因表达层面评价其功能。HUVECs根据上述干预条件作用后采用了显微镜观察线粒体形态学变化,JC-1法测定线粒体膜电位,Western blotting及FQ-PCR检测线粒体氧化呼吸链关键酶CoxⅡ,CoxⅣ表达。 方法3:体外实验:肝素拮抗肝素结合蛋白介导HUVECs的线粒体氧代谢功能障碍的机制。将HUVECs分别给予HBP,肝素+HBP,肝素处理。因HBP不在HUVECs内表达,外源性加入HBP后,检测其在胞浆内的相对表达量即表示其进入HUVECs的程度。经上述干预条件处理后,采用免疫荧光及Western blotting分析HUVECs胞浆内HBP表达的变化。 结果1:1)普通肝素干预可以明显改善脓毒症时的微循环障碍。2)血浆HBP浓度水平与PVD,PPV,MFI成反比。3)普通肝素干预可以降低血浆HBP浓度。4)血浆HBP浓度水平与线粒体内CoxⅡ表达成反比。5)普通肝素干预可以改善脓毒症时CoxⅡ的表达。 结果2:1)HBP可以明显降低线粒体膜电位,肝素预处理使HBP抑制线粒体膜电位作用减弱。2)HBP可以造成线粒体形态完整性的破坏,肝素预处理后使HBP造成的线粒体形态完整性破坏作用减弱。3)HBP可以下调CoxⅡ蛋白及基因表达,肝素预处理后使HBP引起的CoxⅡ蛋白及基因表达下调作用减弱。 结果3:免疫荧光与western blotting定性及定量测定HBP可以进入HUVECs胞浆内,肝素预处理后HBP进入HUVECs胞浆减少。 结论: 1.肝素对脓毒症时微循环障碍具有保护性作用。 2.HBP可以造成线粒体氧代谢功能障碍。 3.HBP浓度可以反映脓毒症微循环及氧代谢障碍严重程度。 4.肝素具有拮抗HBP的作用。 5.肝素对HBP的拮抗作用可能与抑制HBP进入胞浆有关。