聚乙二醇用于內(nèi)毒素血癥大鼠液體復(fù)蘇的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、內(nèi)毒素血癥是由于血中細(xì)菌或病灶內(nèi)細(xì)菌釋放出大量?jī)?nèi)毒素至血液,或輸入大量?jī)?nèi)毒素污染的液體而引起的全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammationalresponse sydrome,SIRS)。內(nèi)毒素血癥通常導(dǎo)致致死性感染性休克、多器官功能衰竭、彌漫性血管內(nèi)凝血等,病死率極高。內(nèi)毒素血癥及感染性休克是導(dǎo)致ICU病人死亡的最主要因?yàn)橹弧?jù)國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道,雖然近年在抗生素使用、重癥監(jiān)護(hù)和支持治療等方面有了極大進(jìn)步,但內(nèi)毒素血癥和

2、感染性休克死亡率仍高達(dá)30-60％。
　　 內(nèi)毒素血癥的發(fā)生發(fā)展可分為兩個(gè)時(shí)相:在早期時(shí)相,心輸出量和組織血流灌注均明顯升高,伴隨有外周血管阻力的降低。而在內(nèi)毒素血癥晚期,心輸出量顯著下降,外周血管阻力升高,毛細(xì)血管開(kāi)放數(shù)量減少,甚至出現(xiàn)微循環(huán)血流停止。這一時(shí)期形成的微循環(huán)障礙主要包括微靜脈通透性增加、白細(xì)胞粘附活化和血管周?chē)踝杂苫稍黾?并伴隨有血液凝固狀態(tài)異常導(dǎo)致的彌散性毛細(xì)血管內(nèi)凝血。微循環(huán)障礙及伴發(fā)的組織水腫會(huì)導(dǎo)致組

3、織氧供減少引起組織氧供需不平衡,在造成細(xì)胞損傷的同時(shí)會(huì)觸發(fā)炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并進(jìn)一步加重組織損害。此過(guò)程中出現(xiàn)的頑固性低血壓導(dǎo)致內(nèi)毒素源感染性休克可使死亡率明顯升高。同時(shí),內(nèi)毒素血癥時(shí)由于血流分布異常導(dǎo)致組織器官灌注減少,組織細(xì)胞缺血,攜氧能力下降,無(wú)氧代謝增強(qiáng),血乳酸生成增加。
　　 嚴(yán)重內(nèi)毒素血癥和感染性休克導(dǎo)致多器官功能衰竭是引起死亡的最終原因,而微循環(huán)障礙是病理生理發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)。液體復(fù)蘇仍是當(dāng)前公認(rèn)的內(nèi)毒素血癥早期維持

4、心血管功能、恢復(fù)血液動(dòng)力學(xué)、組織和器官灌注的首要治療措施,但早期目標(biāo)治療恢復(fù)血容量盡管可以改善血壓和心率等體循環(huán)指標(biāo),對(duì)其生存率的提高效果仍然不理想。究其因?yàn)?可能與微循環(huán)未得到改善有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn),微循環(huán)成像越差的患者預(yù)后越差,微循環(huán)改善快的內(nèi)毒素血癥患者存活率高于微循環(huán)改善慢的患者,持續(xù)的微循環(huán)惡化導(dǎo)致多器官功能衰竭,最終導(dǎo)致死亡。在發(fā)生內(nèi)毒素血癥之后的24小時(shí)之內(nèi)盡早改善微循環(huán)將明顯改善死亡率。2007年的一項(xiàng)關(guān)于內(nèi)毒素血癥患者早

5、期微循環(huán)灌注指數(shù)(earlymicrocirculatory perfusion indices,EMCPI)的前瞻性研究顯示,死亡患者和伴有心血管系統(tǒng)進(jìn)行性衰竭患者的EMCPI明顯受損。因此改善微循、提高組織灌注、防止多器官功能衰竭成為內(nèi)毒素血癥及感染性休克治療研究的主要方向。減阻劑(drag-reducing polymers,DRPs)是指能夠減小流體流動(dòng)阻力的高分子化合物。1948年B.A.Toms首次報(bào)道了減阻現(xiàn)象(Toms

6、effect):即在液體中加入少量DRPs可以降低液體在管道內(nèi)運(yùn)輸?shù)耐牧髯枇?從而在輸送壓力不變的情況下增加流量,或是在流量不變情況下降低輸送壓力,一些高效的DRPs在濃度僅為ppm(ppm為百萬(wàn)分比濃度,表示一百萬(wàn)份重量的溶液中所含溶質(zhì)的重量,ppm=溶質(zhì)的重量/溶液的重量×1000000)的情況下就可以降低50％以上的阻力。
　　 目前DRPs/廣泛地用于管道運(yùn)輸(石油、天然氣)、航空航天、航海潛水等領(lǐng)域。其在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

7、和研究起于70年代以后,早期的工作著重于血液流體力學(xué)及動(dòng)脈硬化等方面的研究。在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的DRPs有人工合成的高分子聚合物和天然材料(植物、細(xì)菌和動(dòng)物血液)制備的多糖等聚合物。人工合成的DRPs代表物聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、陰離子多糖(anionic polysaccharides,Separan)、聚氧乙烯(polyethylene oxide,PEO)等。已有研究證明了DRPs可以增加冠脈流量、改

8、善急性缺血?jiǎng)游镱A(yù)后.抑制動(dòng)物體內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成；近年來(lái)較多的研究則關(guān)注與將DRPs應(yīng)用于失血性休克的治療,靜脈注射DRPs可以提高失血性休克動(dòng)物的生存率,改善組織灌流量和組織氧供。
　　 由于血液作為流體研究對(duì)象的復(fù)雜性,DRPs改善血液動(dòng)力學(xué)的具體機(jī)制目前仍不明確。有研究認(rèn)為,其用量極微,僅百萬(wàn)分之幾濃度就能獲得血流動(dòng)力學(xué)的明顯改善,其對(duì)休克液體復(fù)蘇中的作用似乎不是增加血容量,相反能減少休克復(fù)蘇時(shí)液體的需要量,避免大量

9、液體復(fù)蘇后廣泛性組織和臟器水腫。同時(shí),DRPs降低了血液的粘滯度,使血流“潤(rùn)滑”易于流動(dòng),有助于通過(guò)容量前血管和容量血管。實(shí)驗(yàn)顯示,DRPs通過(guò)減少血細(xì)胞聚集和改變紅細(xì)胞的變形能力來(lái)增加微循環(huán)的血流速度。正常情況下,紅細(xì)胞在微血管血流的分布主要位于血流的軸心,靠近血管壁的血流邊緣常無(wú)紅細(xì)胞,該現(xiàn)象稱(chēng)為“血流撇清效應(yīng)”。休克狀態(tài)下血流撇清效應(yīng)更加嚴(yán)重。DRPs可改善血流撇清效應(yīng),使近管壁無(wú)細(xì)胞血漿層厚度降低,紅細(xì)胞更加靠近管壁從而有利于紅

10、細(xì)胞攜帶的氧與組織進(jìn)行氣體交換,改善氧供,從而改善微循環(huán)灌注。
　　 DRPs用于內(nèi)毒素血癥及感染性休克目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究是在建立LPS致內(nèi)毒素血癥動(dòng)物模型基礎(chǔ)上,應(yīng)用聚乙二醇治療內(nèi)毒素血癥,從生存時(shí)間、血流動(dòng)力學(xué)和血乳酸濃度及脊斜肌微循環(huán)圖像變化來(lái)觀察其對(duì)內(nèi)毒素血癥動(dòng)物模型的影響,探索減阻劑用于內(nèi)毒素血癥及感染性休克液體復(fù)蘇的治療效果,為今后內(nèi)毒素血癥及感染性休克的治療提供有效的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　 材

11、料和方法：
　　 1.減阻劑的準(zhǔn)備:
　　 精確稱(chēng)量PEG1mg,加入生理鹽水100ml,配制成濃度為1×10-5g/ml的溶液,然后將配制的PEG溶液裝入分子截留量為40000Da的透析袋,于生理鹽水中透析24h,去除雜質(zhì)及無(wú)減阻效應(yīng)的小分子PEG。儲(chǔ)存在4℃冰箱內(nèi)備用。
　　 2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物準(zhǔn)備與分組:
　　 20只Wistar大鼠,雌雄不限,體重180～220g。實(shí)驗(yàn)前一天自由進(jìn)食飲水。
　　

12、 3.動(dòng)物模型制備:
　　 腹腔注射戊巴比妥鈉(40mg/kg)麻醉后,行右側(cè)股動(dòng)脈插管,連接動(dòng)脈測(cè)壓裝置,持續(xù)監(jiān)測(cè)平均動(dòng)脈壓；右側(cè)股靜脈插管建立靜脈輸液通道。分離脊斜肌,置于顯微鏡下觀察微循環(huán)血流,間隔進(jìn)行錄像采集局部微循環(huán)圖像。通過(guò)大鼠股靜脈給予內(nèi)毒素(LPS10mg/kg),觀察大鼠股動(dòng)脈平均動(dòng)脈壓變化。待動(dòng)脈血壓降至起始血壓2/3時(shí)為內(nèi)毒素血癥模型造模成功。
　　 4.分組復(fù)蘇:
　　 模型成功后開(kāi)始液體

13、復(fù)蘇。
　　 將動(dòng)物隨機(jī)分為生理鹽水對(duì)照組(對(duì)照組)和聚乙二醇組(觀察組),每組10只觀察組為聚乙二醇組,輸入復(fù)方氯化鈉+聚乙二醇液(含聚乙二醇50μg/kg),對(duì)照組為生理鹽水對(duì)照組,輸入復(fù)方氯化鈉+生理鹽水(與聚乙二醇液等量)進(jìn)行液體復(fù)蘇,兩組均以25ml/kg/h的速度由股靜脈持續(xù)泵注2小時(shí)。
　　 5.數(shù)據(jù)采集:
　　 將分離好的脊斜肌置于顯微鏡下觀察微循環(huán)血流,并記錄開(kāi)始造模、模型成功和復(fù)蘇結(jié)束時(shí)血管管

14、徑、單位時(shí)間單位血管內(nèi)滾動(dòng)過(guò)的白細(xì)胞數(shù)量、滾動(dòng)速度及貼壁數(shù)量。同時(shí)分別取動(dòng)脈血標(biāo)本檢測(cè)血乳酸濃度,記錄平均動(dòng)脈壓。記錄液體復(fù)蘇結(jié)束后大鼠生存時(shí)間。
　　 6.數(shù)據(jù)分析:
　　 全部數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件包分析,計(jì)量資料結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,兩組數(shù)據(jù)之間的變化趨勢(shì)采用重復(fù)測(cè)量的方差分析,兩組給藥后的數(shù)據(jù)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)資料的方差分析統(tǒng)計(jì)處理。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)果:
　　 1

15、.給予內(nèi)毒素后觀察大鼠局部微循環(huán)可以見(jiàn)到血液流速減緩,白細(xì)胞數(shù)量增多,滾動(dòng)緩慢,貼壁數(shù)量增加,甚至局部可出現(xiàn)白細(xì)胞淤滯現(xiàn)象,阻塞部分微血管。與對(duì)照組相比,股靜脈持續(xù)泵入聚乙二醇溶液復(fù)蘇后,大鼠脊斜肌微血管內(nèi)血液流速明顯加快,血管內(nèi)白細(xì)胞數(shù)量減少,滾動(dòng)速度加快,且部分閉塞微血管復(fù)通。
　　 2.內(nèi)毒素血癥大鼠模型成功后,大鼠平均動(dòng)脈壓降至基礎(chǔ)血壓的2/3,給予聚乙二醇復(fù)蘇大鼠血壓明顯高于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　

16、3.內(nèi)毒素血癥大鼠動(dòng)脈血乳酸濃度明顯升高,給予聚乙二醇復(fù)蘇大鼠的動(dòng)脈乳酸濃度明顯低于對(duì)照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 4.給予聚乙二醇復(fù)蘇大鼠生存時(shí)間與對(duì)照組相比具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)論:
　　 1.聚乙二醇能夠改善內(nèi)毒素血癥大鼠液體復(fù)蘇時(shí)的微循環(huán),使大鼠脊斜肌微血管內(nèi)血液流速明顯加快,血管內(nèi)白細(xì)胞數(shù)量減少,滾動(dòng)速度加快,且部分閉塞微血管復(fù)通。
　　 2.在給予等量液體復(fù)蘇情況下,應(yīng)用聚乙二醇的內(nèi)毒