減阻劑對大鼠腹主動脈和后肢動脈血流動力學(xué)及骨骼肌灌注的影響.pdf

1、目的:
　　 1948年,英國科學(xué)家B.A.Toms在第一屆國際流變學(xué)會上報(bào)導(dǎo)了一類特殊可溶性高分子聚合物(平均分子量>1000000道爾頓)可以在不影響流體粘滯度的同時(shí)改善管道液體中湍流液體的流動阻力,即Toms現(xiàn)象(Tomsphenomenon)。這種具有降低流體阻力作用的高分子聚合物被稱為減阻劑(Drag-reducing polymers,DRPs)。自Toms現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)至今,減阻劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、消防、灌溉、航海等領(lǐng)

2、域的流體減阻。
　　 近年來減阻劑在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的前景受到越來越多的關(guān)注。血液循環(huán)系統(tǒng)是由心臟、動脈、毛細(xì)血管及靜脈組成的一個(gè)封閉的運(yùn)輸系統(tǒng),由心臟不停的跳動、提供動力推動血液在其中循環(huán)流動,這一系統(tǒng)與工業(yè)管道有許多相似之處,故減阻劑在循環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以借鑒“工業(yè)減阻”的理論。國外關(guān)于減阻劑的初步研究發(fā)現(xiàn)其在缺血性心血管疾病、動脈粥樣硬化、失血性休克等循環(huán)系統(tǒng)疾病的治療方面有很重要的潛在價(jià)值。盡管如此,目前尚未見具體而系統(tǒng)的關(guān)于減

3、阻劑應(yīng)用量效關(guān)系(dose-effect relationship)的研究,尤其缺乏在體的量效關(guān)系研究數(shù)據(jù)。此外,現(xiàn)階段關(guān)于減阻劑在循環(huán)學(xué)領(lǐng)域的研究多基于正常動物模型或冠脈縮窄模型,而減阻劑對外周動脈完全閉塞情況下缺血骨骼肌微循環(huán)灌注的影響辦未見報(bào)道。目前國內(nèi)關(guān)于減阻劑的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究尚屬空白。
　　 本研究的目的在于:1、自制提純減阻劑,并探討不同劑量減阻劑對大鼠動脈壓、中心靜脈壓、心率及腹主動脈血流量、血流阻力的影響,初步評價(jià)

4、減阻劑的安全性及其量效關(guān)系,為國內(nèi)減阻劑在醫(yī)學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的研究提供方法學(xué)指導(dǎo)。2、評價(jià)減阻劑對正常大鼠后肢骨骼肌微循環(huán)灌注的影響,建立在體評價(jià)減阻劑效能的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?、建立大鼠急性股動脈閉塞模型,評價(jià)減阻劑增加大鼠急性缺血后肢側(cè)支循環(huán)血供的可行性,為拓展減阻劑的醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。
　　 方法:
　　 第一部分、減阻劑的制備及其對正常大鼠血流動力學(xué)參數(shù)的影響
　　 1、減阻劑的制備
　　 聚氧化乙烯(p

5、olyethylene oxide,PEO)是減阻劑的典型代表,它是環(huán)氧乙烷經(jīng)多相催化開環(huán)聚合而成,其短鏈結(jié)構(gòu)已被FDA批準(zhǔn)為藥用輔料,故本實(shí)驗(yàn)選用PEO溶液。精確稱取10 mg PEO,加入10 ml生理能水,配制成濃度為1000ppm(ppm為質(zhì)量體積比的單位,1 ppm=10-6g/ml)的溶液。將配好的PEO溶液裝入分子截留量為50000 Da,的透析袋中,于生理鹽水中透析24小時(shí)。用生理鹽水將透析后的1000 ppm溶液稀釋為

6、1 ppm、10 ppm、50 ppm三種濃度,存放于4攝氏度冰箱備用。
　　 2、監(jiān)測減阻劑對正常大鼠血流動力學(xué)參數(shù)的影響
　　 將正常大鼠分為低劑量組、中劑量組、高劑量組及生理鹽水對照組,每組8只。以上各組治療藥物分別為1ppm PEO溶液、10ppm PEO溶液、50ppm PEO溶液及生理鹽水,各組給藥速度均為5ml/h、時(shí)間為20min。自給藥前即刻開始,監(jiān)測大鼠腹主動脈血流量、股動、靜脈壓力、頸動脈壓、中心靜

7、脈壓及心率,連續(xù)觀察至停藥后20 min。后肢循環(huán)阻力通過公式:阻力=(髂動脈壓力-髂靜脈壓力)/腹主動脈血流,即R=AP/Flow來估算。使用重復(fù)測量的方差分析對實(shí)時(shí)監(jiān)測的血流動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析,評價(jià)不同濃度PEO溶液的減阻效能,確定減阻劑的減阻效能的量效關(guān)系,同時(shí)觀察不同濃度PEO溶液對大鼠血流動力學(xué)有無不良影響。
　　 第二部分:減阻劑對正常大鼠后肢骨骼肌微循環(huán)灌注的影響
　　 1、減阻劑的制備
　　 制備

8、10ppm的PEO生理鹽水溶液,存放于4攝氏度冰箱備用。
　　 2、研究方案
　　 大鼠隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組及對照組,每組8只。麻醉大鼠,右側(cè)后肢備皮。實(shí)驗(yàn)組經(jīng)尾靜脈按照5ml/h的速度泵入10 ppm(1×10-5g/ml)的PEO溶液,對照組以相同的速度泵入生理鹽水,連續(xù)給藥20min。給藥前后分別行對比超聲檢查(contrast enhanced ultrasound,CEU)評價(jià)骨骼肌微循環(huán)灌注。
　　 實(shí)驗(yàn)過

9、程中實(shí)時(shí)監(jiān)測心電圖、頸動脈壓及中心靜脈壓。
　　 3、對比超聲數(shù)據(jù)脫機(jī)分析
　　 采用SequoiaACQ圖像分析系統(tǒng)(Sequoia512超聲機(jī)的附加軟件)進(jìn)行圖像脫機(jī)分析。根據(jù)造影劑在局部組織的聲強(qiáng)度與時(shí)時(shí)間間隔的函數(shù)關(guān)系Y=A(1-e(-β*t),程序自動計(jì)算出:骨骼肌的平臺聲強(qiáng)度(A),反映的是局部微循環(huán)血流容積(相當(dāng)于毛細(xì)血管橫截面積)；造影劑再充填速率(β),反映的是微泡在局部組織毛細(xì)血管流動的速度；A×p代

10、表局部組織微循環(huán)的血流量。同時(shí)使用MCE圖像分析系統(tǒng)(美國弗吉尼亞大學(xué)研制)對造影圖像進(jìn)行彩色編碼,比較給藥前、后大鼠后肢骨骼肌血流灌注狀況。
　　 第三部分:減阻劑改善大鼠急性缺血后肢微循環(huán)灌注的研究
　　 1、減阻劑的制備
　　 制備方法同第二部分。
　　 2、研究方案
　　 大鼠隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組及對照組,每組8只。麻醉大鼠,雙側(cè)后肢備皮,分離結(jié)扎右側(cè)股動脈。實(shí)驗(yàn)組經(jīng)尾靜脈按照5ml/h的速度泵

11、入10 ppm(1×10-5g/ml)的PEO溶液,對照組以相同的速度泵入生理鹽水,連續(xù)給藥20min。給藥前后分別行對比超聲檢查評價(jià)骨骼肌微循環(huán)灌注。
　　 實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測心電圖、頸動脈壓及中心靜脈壓。
　　 3、對比超聲數(shù)據(jù)脫機(jī)分析
　　 分析方法同第二部分。
　　 結(jié)果:
　　 第一部分:減阻劑的制備及其對正常大鼠血流動力學(xué)參數(shù)的影響
　　 除高劑量PEO治療組在給藥過程中,大鼠

12、血壓下降(F=11.156,P=0.014)外,其余各組大鼠給藥自訂后血壓均無變化。全部大鼠在實(shí)驗(yàn)過程中心率、中心靜脈壓均無變化。
　　 泵入鹽水對腹主動脈血流量及后肢循環(huán)阻力無影響(P值均>0.05)。
　　 低劑量PEO不增加腹主動脈血流量(F=3.973,P=0.088),亦未能降低后肢循環(huán)阻力(F=4.117,P=0.082)。
　　 中劑量PEO不僅增加腹主動脈血流量(F=18.884,P=0.003)

13、,同時(shí)減低后肢循環(huán)阻力(F=12.597,P=0.009)。
　　 高劑量PEO在給藥4min后腹主動脈血流量達(dá)峰值,且伴隨后肢循環(huán)阻力的降低(F=30.218,P=0.001),但不能持久,很快回落至基線水平。
　　 第二部分:減阻劑對正常大鼠后肢骨骼肌微循環(huán)灌注的影響
　　 全部大鼠在實(shí)驗(yàn)過程中心率、動脈壓、中心靜脈壓均無變化(實(shí)驗(yàn)組t值分別為0.165、0.985、0.424,P值分別為0.873、0.92

14、4、0.763；對照組,值分別為0.256、0.660、0.314,P值分別為0.805、0.530、0.184)。
　　 減阻劑治療組在靜脈注射PEO后,骨骼肌毛細(xì)血管容量(A)由20.78±2.63增加至22.40±1.94(t=2.908,P=0.023)；微血管血流速度(B)由0.27±0.08增加至0.35±0.13(t=3.479,P=0.010)；微血管血流量(A×β)由5.65±1.81增加至7.91±3.28(

15、t=3.292,P=0.013)。對照組在靜脈注射生理鹽水后,A、13及A×β均無改變(A:21.68±2.01 vs.21.19±1.19,t=0.926,P=0.385；β:0.29±0.09 vs.0.27±0.06,t=1.183,P=0.275:A×β:6.27±1.94 vs.5.71±1.43,t=1.474,P=0.184)。
　　 第三部分:減阻劑改善大鼠急性缺血后肢微循環(huán)灌注的研究
　　 全部大鼠在實(shí)

16、驗(yàn)過程中心率、動脈壓、中心靜脈壓均無明顯變化(實(shí)驗(yàn)組 t值分別為1.865、0.515、1.000,P值分別為0.104、0.623、0.351,對照組t值分別為0.076、0.674、0.424；P值分別為0.942、0.522、0.685)。
　　 實(shí)驗(yàn)組在給藥前后A無改變(21.71±2.41 vs 21.67±2.58,t=0.035,P=0.973)；但β增加(0.05±0.01 vs 0.104±0.03,t=7.3

17、38,P<0.001)；A×β也有增加(1.06±0.35 vsa 2.124±0.57,t=6.552,P<0.001)。而對照組在給藥前后A、β、A×β均無改變(A:20.28±1.09 vs 20.31±1.37,t=0.039,P=0.970；β:0.05±0.02 vs 0.06±0.03,t=1.263,P=0.247；A×β:1.00±0.39 vs 1.20±0.56,t=1.287,P=0.239)。
　　 結(jié)

18、論:
　　 一、本研究中自制提純的PEO溶液可以有效減低循環(huán)阻力。
　　 二、PEO作為減阻劑,其減阻效應(yīng)與給藥劑量密切相關(guān)。在注射速度恒定的情況下,與低劑量組相比,中劑量組的PEO溶液可以平穩(wěn)、安全地增加腹主動脈血流量,同時(shí)降低后肢循環(huán)阻力。劑量過高其減阻效能將受到一定的影響。
　　 三、PEO不僅可以增加大動脈血流量,而且可以使z正常骨骼肌微循環(huán)的血流量顯著增加。
　　 四、大鼠后肢急性缺血后,PEO