目的和意义:由于爆炸恐怖袭击、人为劣质工程、地震灾害以及事故等可造成房屋建筑垮塌,人员被掩埋,掩埋在深层废墟内的人员受到失血及缺氧缺水缺食等的影响,将明显影响其生命体征和生命耐受力。心脏是对缺氧缺血较为敏感的器官之一,在失血复合缺氧缺水缺食条件下,心脏结构和功能的改变是影响甚至决定其生命耐受力的关键因素。关于失血复合缺氧缺水缺食对人员心脏的影响国内外报道极少。本研究立足于模拟灾难性掩埋条件,探讨失血复合缺氧缺水缺食大鼠心脏结构与功能的损伤规律、特点及其机制,其结果对于深埋人员的及时有效救治以及生命探测与监测仪的研制具有重要指导意义。材料与方法:采用本课题组设计并研制的生物医学实验常压低氧舱,调整舱内氧浓度为10%(误差0.1%),选用二级Wistar大鼠160只,随机分为正常对照组、单纯失血组、缺氧缺水缺食(三缺)组和失血复合缺氧缺水缺食(失血并三缺)组。大鼠于实验后1d、3d、5d和7d,采用生理、生化、常规病理、超微病理、分子病理、定量病理和免疫组织化学(SP)等多种技术方法,研究失血复合缺氧缺水缺食后心脏结构和功能改变及血清激素、细胞因子、心肌细胞凋亡相关因子在其中的作用机制。结果:(1)外周血血象变化:三缺组和失血并三缺组WBC数在3-7 d下降;RBC与Hb先下降后增高;提示发生血浓缩,雄性更为显著。(2)血气指标变化:三缺组和失血并三缺组pO2、pCO2明显进行性下降,PH值3d后降低,雄性尤为显著。(3)大鼠血清心肌酶谱的改变:单纯失血组血清LDH、CK明显降低,AST无明显变化;三缺组AST、LDH和CK均先降低后升高;失血并三缺组可加重LDH、CK的变化。(4)血清电解质的变化:三缺组和失血并三缺组血清Na+、K+、Ca2+呈增高趋势。(5)细胞因子的改变:三缺组和和失血并三缺组伤后大鼠血清IL-6先降低后增高,TNFα暂时性升高,IL-1变化较轻微。(6)血浆激素的变化:三缺组和失血并三缺组伤后1d可致ACTH先升高后降低;7d时皮质醇明显升高,上述变化尤以失血并三缺组更为明显。(7)大鼠心脏结构改变:单纯失血组和三缺组心脏的基本病变为心肌细胞变性、凋亡、坏死;肌纤维排列紊乱、断裂、溶解,线粒体肿胀、嵴消失,基质均质状;内质网扩张,脱颗粒;糖原颗粒减少;血管内皮细胞凋亡;病变于1d~7d呈进行性加重;当三缺复合失血时上述损伤明显加重。其病变具有速发性、进行性、全心性和部位差异性特点(左心重于右心,心室重于心房,内层重于中外层,心肌细胞重于蒲肯野细胞)。(8)三种致伤组于各时间点心肌细胞凋亡指数改变:单纯失血组、三缺组和失血并三缺组心肌细胞凋亡指数于1d～7d均显著高于正常对照组(P<0.05,P<0.01),其中失血并三缺组于早期(1d)较其他两组最为明显;于3-7d增高幅度呈降低趋势,提示可能与心肌细胞坏死增多有关;(9)凋亡相关因子的改变:于各时间点Bax和Caspase-3表达均呈增强、MOD值增高趋势,其中失血并三缺组较失血组和三缺组于早期更为明显;Bcl-2均呈表达减弱、MOD值降低趋势,尤其5-7d时较明显;上述凋亡相关因子表达变化呈现失血并三缺组依次较三缺组、单纯失血组加重趋势。(10)ERK信号转导通路相关因子的变化: p-CREB和RKIP于各时间点均基本呈不同程度增强、MOD值增高,其中失血并三缺组较失血组和三缺组于早期更为明显;p-ERK则均表达减弱、MOD值降低,尤其5-7d时较明显。上述(9)和(10)结果提示,凋亡相关因子变化及ERK信号转导通路相关因子异常均参与心肌细胞凋亡的发生发展过程。结论:在模拟掩埋条件下大鼠发生失血复合缺氧缺水缺食后:(1)心脏血清心肌酶谱等功能发生明显异常;(2)心肌组织学和超微结构发生严重损伤,心肌细胞凋亡指数显著增高;上述病变具有速发性、进行性、全心性和部位差异性特点;(3)心脏功能异常和心肌结构损伤重于和快于单纯失血和缺氧缺水缺食组;血清细胞因子和激素的异常参与其损伤的病理生理过程。(4)心肌细胞促凋亡因子Bax表达增加,抑凋亡因子Bcl-2表达减少相关,Bcl-2/Bax比值下降,表达失衡,并进一步通过线粒体途径,释放细胞色素C,激活Caspase-3,引发心肌细胞凋亡。(5)ERK信号转导通路相关基因表达异常(RKIP和p-CREB表达增加,p-ERK表达减少等),参与心肌细胞凋亡的发生发展过程。