减压病(decompression sickness, DCS)是一种机体从某一气压环境下,暴露一定时间后,由于外界压力下降得太快,幅度太大,足以使机体组织内原来溶解的惰性气体游离为气相,形成气泡,导致一系列病理反应的一种疾病。严重减压病可能造成肢体瘫痪、晕眩、肺栓塞、休克,甚至死亡。潜艇失事时艇员经常在高压下暴露,此时组织脱险救生难以完全避免急性减压病发生。因此,研究急性重型减压病的病理生理变化,从中发现有效的监测或救治方法有迫切的现实需要和军事意义。高气压暴露后不安全的快速减压,可以影响机体血液系统及肺的正常生理功能,损伤肺组织内的微血管及周围组织,引发炎症反应,此时,可观察到血小板聚集的特征性病理变化。血小板是血液系统中的活性成分,多种疾病病理过程与血小板相关。血小板除了促凝血功能,还参与血栓形成和炎症反应。血小板通过黏附和分泌促炎介质和炎细胞相互作用,调控多种疾病的炎症反应。对于血小板在减压病发病中的作用,目前只观察到血小板计数及膜糖蛋白表达在不同潜水方式时的变化规律,对其深入机制没有报道;对血小板及其他血液流变学指标在减压性骨坏死的病理进展中的作用也较少报道。本研究将从血小板的炎性作用及代谢网络调控方面对急性减压病及减压性骨坏死的发病机制及病理过程进行探讨。研究方法与技术:本研究以不安全快速减压(下简称快速减压)形成新西兰兔和SD大鼠急性减压病损伤模型为实验对象,用流式细胞术标记激活的血小板,全自动细胞分析术检测循环血血小板计数变化,免疫组织化学方法标记肺组织炎性因子Mac-1、IL-8、MCP-1、MMP-9表达,组织病理染色显示肺组织损伤, ELISA方法测定血清内血小板相关因子TXA2、6-k-PGF1α、PAF、可溶性CD40L、可溶性P选择素、TSP-1含量。同时,应用核磁共振(NMR)技术进行血清代谢组学测定,建立减压病动物NMR代谢指纹库,探讨减压病引起的机体代谢变化规律,并用常规生化方法检测血清内葡萄糖、游离脂肪酸、3-羟基丁酸、脂蛋白a、丙酮酸脱氢酶的含量进行验证。利用小型猪减压性骨坏死模型,探讨血小板及血液流变学改变与减压性骨坏死发病的关系。同时收集减压性骨坏死病例,应用高压氧方法进行治疗,通过主诉及X线随访观察高压氧治疗的疗效。重点研究快速减压后,活化血小板通过增加血清CD40L、P选择素、PAF释放,从而诱导肺组织MCP-1、MMP-9表达增加,参与介导快速减压致肺组织损伤的信号途径,进而探讨血小板在快速减压致肺组织损伤致伤机理中的炎性作用,为完善减压性肺损伤的炎性机制提供新的理论依据;此外,通过观察快速减压后机体整体代谢模式的变化,探讨减压病的代谢调控机制,为急性重型减压病的救治提供新的思路。结果显示:1.采用7ATA停留60min以5min匀速减压的暴露方案,可建立新西兰兔急性重型减压病模型,兔死亡率达到32.5%。兔减压后心前区可闻及Ⅲ-Ⅳ气泡音,组织病理学检查可见多脏器血管内气泡,光镜检查见组织出血、淤血、血浆渗出、细胞变性坏死。2.快速减压致急性减压病的病理过程中,在减压后30min,不仅观察到循环血中有气泡出现,血小板明显聚集,而且循环血血小板计数下降。上述现象在减压后即刻就可出现,持续达24h以上。但死亡组兔的血小板计数及血小板下降%与存活组没有明显差别。3.缓慢(阶段)减压处理的动物在减压后也可观察到PLT计数持续下降,并且在24h达到明显降低。它与快速减压致减压病的兔的区别是PC下降速度快慢不同。4.动物快速减压后15min可见血小板膜糖蛋白CD41/61和CD62p表达明显增高,并在减压病后3h内持续增高,同时血小板分泌TXA2明显增多(P<0.05)。5.大鼠快速减压后循环血血小板数迅速降低,并持续至减压后2h仍未恢复( P<0.05),而缓慢减压也造成循环血血小板数降低,但未表现出显著性差异。组织病理学结果显示快速减压后大鼠出现肺泡急性出血及炎性细胞浸润等炎性损伤表现。6.大鼠快速减压后血清PAF、sCD40L、P-选择素含量明显增高(P<0.05、P<0.01),而TSP-1含量明显降低(P<0.01)。免疫组织化学结果显示,快速减压后15min肺组织表达Mac-1、MMP-9明显增多,但表达IL-8却下降,在快速减压后3h,肺组织表达MCP-1增高。7.本研究运用NMR代谢组学技术,观察到减压病动物呈现出不同于正常对照组的代谢图谱。8.经过PCA和OPLS-DA模式识别分析,发现新西兰兔和大鼠在高压暴露后都表现出葡萄糖显著增高,而快速减压后葡萄糖增高更加明显(P<0.05)。9.新西兰兔在快速减压后脂质代谢增强,脂蛋白及脂质代谢物水平增高(P<0.05),而缓慢减压未显示此种差别。大鼠在减压病后也显示酮体显著增多(P<0.05)。10.小型猪经反复0.45MPa暴露6h、1min减压后有23.5%出现了明显的DCS症状,反复暴露6个月后ECT检查可见股骨头同位素聚集增加,骨病理检查证明股骨发生缺血性坏死改变。11.小型猪反复减压不当1个月时血小板计数无明显变化, 3个月时明显减少(P<0.01),反复减压不当6个月后血小板数更进一步降低,与3个月时相比也明显减少(P<0.01)。低剪切率的全血粘度在反复减压不当1个月和3个月后明显高于初始值。12. 13例减压性骨坏死患者接受了3-32次/人不等的高压氧治疗。其中,高压氧治疗超过30次的2例患者,临床症状或X线表现出明显好转;治疗次数在30次以下的11例患者,临床无自觉症状,X线表现稳定,未见扩大。以上结果表明:快速减压时血管内的气泡激活血小板,促进血小板聚集而形成血栓,同时血小板分泌活性物质增多,诱发体内多个脏器出现出血、渗出等炎性损伤。活化血小板聚集于肺,释放PAF、CD40L、P选择素等促炎介质明显增多,诱导白细胞和内皮细胞活化,表达MCP-1、Mac-1、MMP-9等趋化因子明显增强,加剧血小板、白细胞、内皮细胞之间的粘附,引起肺组织炎性损伤,其中血小板可能通过PAF、CD40/CD40L、P选择素等多条途径参与并介导了肺炎性损伤,这种血小板-白细胞-内皮细胞的相互作用在减压病炎性损伤机制中可能起重要作用。快速减压引起机体能量代谢紊乱,以葡萄糖、脂蛋白及脂质代谢物水平增高为特征,其中,脂质代谢水平可能与减压病病情程度有关。血小板分泌PAF等多种脂质炎性介质,可能在减压病引起的脂代谢紊乱中起重要作用。另外,反复减压不当产生的显性和/或隐性气泡造成血小板计数进行性下降,血液持续高粘状态,使骨缺血坏死效应累积,最终形成减压性骨坏死。因此,需要长期、规范的高压氧治疗,才能得到较满意的疗效。