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第一部分:临床研究-右美托咪啶的应用对术后患者高分解代谢的作用研究目的:探讨右美托咪定(Dexmedetomidine,Dex)的应用对腹部手术后患者高分解代谢的作用,明确Dex是否对高分解代谢具有一定的改善作用,为进一步的研究奠定基础。方法:选取南京大学附属金陵医院(南京军区南京总医院)普通外科重症监护室(Surgical Intensive Care Unit,SICU)2015 年 10 月 8 日至 2015 年 12 月 31日期间收治的145名腹部手术后患者为研究对象,排除32名不符合入组标准的患者后,最终113名患者被纳入研究,其中59名患者被随机分在试验组,术后接受Dex治疗;另外54名患者被随机分在对照组,术后接受相同剂量的生理盐水治疗;Dex和生理盐水治疗均持续72小时,同时两组患者均接受相同的术后镇痛方案。分别于术后24h、48h及72h检测两组患者的术后静息能量消耗(Rest Energy Expenditure,REE)、肌肉蛋白分解(尿3-甲基组氨酸,3-MH)、术后疼痛评分(Prince Henry Pain Scale,PHPS)、炎症反应等指标,同时记录术后胃肠功能的恢复时间、不良反应等指标。结果:术后48h、72h试验组的REE及肌肉蛋白分解(尿3-MH含量)明显低于对照组;同时与对照组相比,试验组的术后24h、48h、72h的PHPS评分明显低于对照组;试验组胃肠道功能恢复时间明显短于对照组;两组患者的术后炎症反应水平无明显差异。同时,主要不良反应包括需要处理的低血压和心动过缓的发生率两组患者之间也并无明显差异。结论:在腹部手术后患者中应用Dex,能够改善患者的高分解代谢状态,加快患者术后的胃肠道功能恢复,同时不增加不良事件的发生率。第二部分:动物实验研究2.1右美托咪定对内毒素血症大鼠高分解代谢的影响及其与下丘脑炎症、神经肽的相关性研究目的:右美托咪定(Dex)通常用于重症患者的镇静,能够缩短机械通气时间、ICU住院时间等,然而其对代谢的影响鲜有研究。本实验的目的是明确Dex对内毒素血症引起的高分解代谢是否有改善作用,为进一步研究奠定基础。方法:将32只体重为250±20g的成年雄性SD大鼠随机分成4组,内毒素血症组、Dex治疗组、对照组、配对喂养组。内毒素血症组和Dex治疗组腹腔注射LPS(10mg/kg)后,再分别通过静脉注射生理盐水及Dex(4μg/kg)。对照组和配对喂养组腹腔注射与LPS等量的生理盐水,后者的进食量控制与脓毒症组相同;每组8只大鼠。24小时后处死大鼠,取双侧下肢趾长伸肌检测其重量及与体重的比值;同时取腓肠肌测定骨骼肌消耗,指标主要包括3-甲基组氨酸(3-MH)、游离酪氨酸及两种肌肉萎缩基因MuRF-1及MAFbX的表达;取下丘脑检测中枢炎症反应相关指标及神经肽的变化;中枢炎症介质主要检测IL-1 β及TNF-α的表达,神经肽主要检测POMC、CART、AgRP及NPY的表达。结果:腹腔LPS注射会引起明显的骨骼肌消耗,而Dex干预可以明显改善这一过程。Dex的干预可以明显减轻的下丘脑的炎症反应,同时也可以降低P0MC神经肽的改变,对其他神经肽的表达也有一定的影响,同时在使用Dex干预的状态下,下丘脑炎症与神经肽表达、骨骼肌消耗呈现良好的相关性。结论:Dex能明显减轻内毒素血症状态下的急性骨骼肌消耗,并且这种作用可能与下丘脑炎症通路的抑制和神经肽表达的变化相关。2.2抑制中枢IKK β/NF-K B活化对右美托咪定改善内毒素血症大鼠高分解代谢、下丘脑炎症及神经肽的影响目的:明确下丘脑IKKβ/NF-κ B炎症通路的活化在右美托咪定(Dex)改善内毒素血症导致的骨骼肌消耗中的作用,及其与下丘脑POMC、CART、AgRP等神经肽的相互关系,探讨Dex改善高分解代谢的可能机制。方法:在实验造模前一周,对32只体重为250±20g的成年雄性SD大鼠进行第三脑室置管。实验时所有大鼠均进行腹腔注射LPS(10mg/kg)造内毒素血症模型,后将大鼠随机分成四组:PS1145+Saline 组、PS1145+Dex 组、Control+Saline组,Control+Dex组;前两组先通过第三脑室置管注射中枢NF-κ B抑制剂PS1145,再通过颈静脉置管注射Dex组(4μg/kg)或者等量生理盐水;后两组通过第三脑室置管注射生理盐水(与PS1145等量)对照,再通过颈静脉注射Dex组(4μg/kg)或者等量生理盐水;每组8只大鼠。PS1145是IKK β/NF-κB通路特异性抑制剂,其注射剂量为104μg/鼠。24h后,取大鼠双下肢趾长伸肌检测其重量及与体重的比值,测定其三甲基组氨酸(3-MH)和酪氨酸含量、肌肉萎缩基因MuRF-1及AFbx的表达。取下丘脑组织,检测NF-κ B炎症通路蛋白p-p65、p-65及I κ B-α的表达及炎症介质IL-1 β、TNF-α及神经肽POMC、AgRP、CART、NPY的基因表达。结果:内毒素血症时,抑制下丘脑IKK β/NF-κ B通路后,骨骼肌消耗及神经肽的改变明显有明显的改善;另外,在都使用Dex干预的内毒素血症大鼠中,抑制下丘脑IKK β/NF-κ B通路后,与该通路正常组的大鼠相比,骨骼肌消耗明显降低,同时POMC、CART及AgRP等神经肽也出现了相应的变化。在下丘脑IKK β/NF-κB通路被抑制的大鼠中,与生理盐水干预相比,右美托咪定干预对骨骼肌分解的改善作用有所降低,同时两组之间POMC等神经肽并没有明显变化。结论:内毒素血症状态下,下丘脑IKKβ/NF-κB炎症通路活性的降低与Dex改善骨骼肌分解密切相关;在这个过程中,下丘脑IKK β/NF-κ B炎症通路激活可能是Dex的作用靶点。2.3干扰POMC神经肽表达对右美托咪定改善内毒素血症大鼠高分解代谢、下丘脑炎症及神经肽的影响目的:明确P0MC神经肽的表达在右美托咪定(Dex)改善内毒素血症大鼠高分解代谢中的作用,同时探索并验证P0MC神经肽的表达与下丘脑IKKβ/NF-κB炎症通路之间的关系及相互作用,进一步明确Dex改善高分解代谢的机制。方法:选取32体重为250±20g的成年雄性SD大鼠,随机分为两组,每组16只,通过脑立体定位仪在双侧下丘脑弓状核一组注射慢病毒包装的POMC shRNA,另一组注射对照病毒,剂量为1×109/部位。实验时所有大鼠均进行腹腔注射LPS(10mg/kg)造内毒素血症模型,两组大鼠再分别随机分为两亚组,一组静脉注射Dex组(4μg/kg),另一组注射等量生理盐水;即总共分为4组:POMC+Saline组,POMC+Dex 组,Vehicle+Saline 组,Vehicle+Dex 组,每组 8 只。24h 后分别取大鼠双下肢趾长伸肌和下丘脑,检测指标及检测方法基本同前。结果:内毒素血症时,干扰下丘脑POMC神经肽的表达,骨骼肌消耗及神经肽的改变明显有明显的改善;另外,在都使用Dex干预的内毒素血症大鼠中,降低POMC的表达对下丘脑炎症介质及IKK β/NF-κ B通路的活性并没有显著的影响,大鼠骨骼肌消耗有所降低,但不如抑制炎症信号通路的作用明显。另一方面,在POMC低表达的大鼠中,与生理盐水干预相比,右美托咪定干预能够显著降低骨骼肌消耗及下丘脑炎症反应。结论:内毒素血症状态下,下丘脑POMC神经肽表达的降低与Dex改善骨骼肌分解密切相关;在此过程中,下丘脑NF-κ B炎症通路激活是Dex的作用靶点,而POMC神经肽的表达是其下游因素;即Dex可能是通过下丘脑IKK β/NF-κ B-POMC信号通路改善内毒素血症状态下的急性骨骼肌消耗。