聚乙二醇用于內毒素血癥大鼠液體復蘇的實驗研究.pdf

1、內毒素血癥是由于血中細菌或病灶內細菌釋放出大量內毒素至血液,或輸入大量內毒素污染的液體而引起的全身炎癥反應綜合征(systemic inflammationalresponse sydrome,SIRS)。內毒素血癥通常導致致死性感染性休克、多器官功能衰竭、彌漫性血管內凝血等,病死率極高。內毒素血癥及感染性休克是導致ICU病人死亡的最主要因為之一。據國外文獻報道,雖然近年在抗生素使用、重癥監(jiān)護和支持治療等方面有了極大進步,但內毒素血癥和

2、感染性休克死亡率仍高達30-60％。
　　 內毒素血癥的發(fā)生發(fā)展可分為兩個時相:在早期時相,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。而在內毒素血癥晚期,心輸出量顯著下降,外周血管阻力升高,毛細血管開放數量減少,甚至出現微循環(huán)血流停止。這一時期形成的微循環(huán)障礙主要包括微靜脈通透性增加、白細胞粘附活化和血管周圍氧自由基生成增加,并伴隨有血液凝固狀態(tài)異常導致的彌散性毛細血管內凝血。微循環(huán)障礙及伴發(fā)的組織水腫會導致組

3、織氧供減少引起組織氧供需不平衡,在造成細胞損傷的同時會觸發(fā)炎癥信號轉導通路并進一步加重組織損害。此過程中出現的頑固性低血壓導致內毒素源感染性休克可使死亡率明顯升高。同時,內毒素血癥時由于血流分布異常導致組織器官灌注減少,組織細胞缺血,攜氧能力下降,無氧代謝增強,血乳酸生成增加。
　　 嚴重內毒素血癥和感染性休克導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)。液體復蘇仍是當前公認的內毒素血癥早期維持

4、心血管功能、恢復血液動力學、組織和器官灌注的首要治療措施,但早期目標治療恢復血容量盡管可以改善血壓和心率等體循環(huán)指標,對其生存率的提高效果仍然不理想。究其因為,可能與微循環(huán)未得到改善有關。有研究發(fā)現,微循環(huán)成像越差的患者預后越差,微循環(huán)改善快的內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)惡化導致多器官功能衰竭,最終導致死亡。在發(fā)生內毒素血癥之后的24小時之內盡早改善微循環(huán)將明顯改善死亡率。2007年的一項關于內毒素血癥患者早

5、期微循環(huán)灌注指數(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阻力的高分子化合物。1948年B.A.Toms首次報道了減阻現象(Toms

6、effect):即在液體中加入少量DRPs可以降低液體在管道內運輸的湍流阻力,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為百萬分比濃度,表示一百萬份重量的溶液中所含溶質的重量,ppm=溶質的重量/溶液的重量×1000000)的情況下就可以降低50％以上的阻力。
　　 目前DRPs/廣泛地用于管道運輸(石油、天然氣)、航空航天、航海潛水等領域。其在醫(yī)學方面的應用

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及動脈硬化等方面的研究。在醫(yī)學中應用的DRPs有人工合成的高分子聚合物和天然材料(植物、細菌和動物血液)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、善急性缺血動物預后.抑制動物體內動脈粥樣硬化斑塊的形成；近年來較多的研究則關注與將DRPs應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象的復雜性,DRPs改善血液動力學的具體機制目前仍不明確。有研究認為,其用量極微,僅百萬分之幾濃度就能獲得血流動力學的明顯改善,其對休克液體復蘇中的作用似乎不是增加血容量,相反能減少休克復蘇時液體的需要量,避免大量

9、液體復蘇后廣泛性組織和臟器水腫。同時,DRPs降低了血液的粘滯度,使血流“潤滑”易于流動,有助于通過容量前血管和容量血管。實驗顯示,DRPs通過減少血細胞聚集和改變紅細胞的變形能力來增加微循環(huán)的血流速度。正常情況下,紅細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紅細胞,該現象稱為“血流撇清效應”。休克狀態(tài)下血流撇清效應更加嚴重。DRPs可改善血流撇清效應,使近管壁無細胞血漿層厚度降低,紅細胞更加靠近管壁從而有利于紅

10、細胞攜帶的氧與組織進行氣體交換,改善氧供,從而改善微循環(huán)灌注。
　　 DRPs用于內毒素血癥及感染性休克目前國內外尚未見文獻報道。本研究是在建立LPS致內毒素血癥動物模型基礎上,應用聚乙二醇治療內毒素血癥,從生存時間、血流動力學和血乳酸濃度及脊斜肌微循環(huán)圖像變化來觀察其對內毒素血癥動物模型的影響,探索減阻劑用于內毒素血癥及感染性休克液體復蘇的治療效果,為今后內毒素血癥及感染性休克的治療提供有效的理論和實驗基礎。
　　 材

11、料和方法：
　　 1.減阻劑的準備:
　　 精確稱量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,去除雜質及無減阻效應的小分子PEG。儲存在4℃冰箱內備用。
　　 2.實驗動物準備與分組:
　　 20只Wistar大鼠,雌雄不限,體重180～220g。實驗前一天自由進食飲水。
　　

12、 3.動物模型制備:
　　 腹腔注射戊巴比妥鈉(40mg/kg)麻醉后,行右側股動脈插管,連接動脈測壓裝置,持續(xù)監(jiān)測平均動脈壓；右側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,間隔進行錄像采集局部微循環(huán)圖像。通過大鼠股靜脈給予內毒素(LPS10mg/kg),觀察大鼠股動脈平均動脈壓變化。待動脈血壓降至起始血壓2/3時為內毒素血癥模型造模成功。
　　 4.分組復蘇:
　　 模型成功后開始液體

13、復蘇。
　　 將動物隨機分為生理鹽水對照組(對照組)和聚乙二醇組(觀察組),每組10只觀察組為聚乙二醇組,輸入復方氯化鈉+聚乙二醇液(含聚乙二醇50μg/kg),對照組為生理鹽水對照組,輸入復方氯化鈉+生理鹽水(與聚乙二醇液等量)進行液體復蘇,兩組均以25ml/kg/h的速度由股靜脈持續(xù)泵注2小時。
　　 5.數據采集:
　　 將分離好的脊斜肌置于顯微鏡下觀察微循環(huán)血流,并記錄開始造模、模型成功和復蘇結束時血管管

14、徑、單位時間單位血管內滾動過的白細胞數量、滾動速度及貼壁數量。同時分別取動脈血標本檢測血乳酸濃度,記錄平均動脈壓。記錄液體復蘇結束后大鼠生存時間。
　　 6.數據分析:
　　 全部數據采用SPSS13.0軟件包分析,計量資料結果以均數±標準差表示,兩組數據之間的變化趨勢采用重復測量的方差分析,兩組給藥后的數據采用完全隨機設計資料的方差分析統(tǒng)計處理。P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。
　　 結果:
　　 1

15、.給予內毒素后觀察大鼠局部微循環(huán)可以見到血液流速減緩,白細胞數量增多,滾動緩慢,貼壁數量增加,甚至局部可出現白細胞淤滯現象,阻塞部分微血管。與對照組相比,股靜脈持續(xù)泵入聚乙二醇溶液復蘇后,大鼠脊斜肌微血管內血液流速明顯加快,血管內白細胞數量減少,滾動速度加快,且部分閉塞微血管復通。
　　 2.內毒素血癥大鼠模型成功后,大鼠平均動脈壓降至基礎血壓的2/3,給予聚乙二醇復蘇大鼠血壓明顯高于對照組,差異具有統(tǒng)計學意義。
　　

16、3.內毒素血癥大鼠動脈血乳酸濃度明顯升高,給予聚乙二醇復蘇大鼠的動脈乳酸濃度明顯低于對照組,差異具有統(tǒng)計學意義。
　　 4.給予聚乙二醇復蘇大鼠生存時間與對照組相比具有統(tǒng)計學意義。
　　 結論:
　　 1.聚乙二醇能夠改善內毒素血癥大鼠液體復蘇時的微循環(huán),使大鼠脊斜肌微血管內血液流速明顯加快,血管內白細胞數量減少,滾動速度加快,且部分閉塞微血管復通。
　　 2.在給予等量液體復蘇情況下,應用聚乙二醇的內毒