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异体血输注常伴有明显的不良反应,如输血反应、疾病的传播和免疫抑制等引起医学界的广泛关注。避免或减少围手术期异体输血,实行血液保护成为重要的研究课题。急性等容性血液稀释和控制性降压是目前临床上应用较多的血液保护方法,二者的联合应用可进一步提高节血效能,但急性等容性血液稀释联合控制性降压后,机体的正常生理代偿机制削弱,可能会引发重要器官缺血缺氧性损伤。脑是机体组织中氧储备较低而氧代谢率较高的器官,对缺血缺氧性损伤较敏感,是围手术期重点保护脏器。
目的:本研究在SD大鼠上复制急性等容性血液稀释联合控制性降压模型后,观察大鼠脑组织形态学、神经元型一氧化氮合酶(nNOS)表达和血清S100B浓度的变化,旨在评价血液稀释联合控制性降压后是否会引发脑损伤及所引发损伤的程度和性质,并探讨损伤发生的可能机制,为临床上安全应用此联合技术提供一定的实验依据。
方法:大鼠行股动静脉穿刺,股动脉放血的同时,经股静脉等速输入等体积的6%羟乙基淀粉,具体放血量依据公式确定。血液稀释后30min用泵入0.15~8μg/kg·min的0.01%硝普钠溶液,控制MAP50~60 mmHg,持续1h。实验过程中持续监测平均动脉压(MAP),心率(HR)及中心静脉压(CVP),并于血液稀释前即刻(T0),降压前即刻(T1),降压后30min(T2)和停降压后30min(T3)及假手术组对应时间点对心率和中心静脉压进行分析记录,并于上述时间点作动脉血气分析。SD大鼠随机分为5组,分别为假手术对照组和四个实验组(急性等容性血液稀释联合控制性降压,Hct值分别为30%、25%、20%和15%),每组8只。血液稀释后3小时处死大鼠,应用光镜及电镜观察大鼠脑海马CA1区脑细胞形态结构变化,并应用免疫组化法测定CA1区nNOS的表达,应用ELISA法测定大鼠基础及处死前血清S100B浓度。计量资料以均数±标准差(x±s)表示。各组脑海马CA1区神经元型一氧化氮合酶(nNOS)表达计数,线粒体超微结构评分及血清S100B浓度的比较采用单因素方差分析和Kruskal-Wallis检验。组内不同时间点HR及CVP比较采用重复测量设计方差分析。统计学分析采用SPSS 10.0软件包,P<0.05为差异有统计学意义。
结果:(1)各实验组HR在控制性降压阶段均较基础值明显上升(p<0.05),实验全程各组动物CVP与基础值比差别无统计学意义。(2)Hotl5%组在停降压后pH值较基础值明显下降(P<0.05)。(3)光镜下示Hct20%和Hct15%组大鼠海马CA1区神经元排列紊乱,部分核深染。(4)电镜下示Hct20%和Hct15%组大鼠海马CA1区神经元线粒体及胞核超微结构明显改变,且线粒体评分明显高于假手术组,Hct30%和Hct25%组(P<0.05)。(5)Hct20%和Hct15%组大鼠血清S100B浓度较假手术组,Hct30%组和Hct25%组比,明显增高(P<0.05)。(6)Hct25%、Hct20%和Hct15%组大鼠血液稀释联合控制性降压后脑组织nNOS水平明显高于假手术组,Hct30%组(P<0.05)。
结论:(1)本实验中四种程度血液稀释联合控制性低血压于50~60mmHg水平时,大鼠HR和CVP变化与以往研究一致,表明本模型是稳定可靠的。(2)Hct15%H时联合控制性降压后动脉血pH较基础值明显下降,提示此时存在组织灌注不足。(3)Hct20%和Hct15%联合控制性降压后脑细胞核皱缩及线粒体肿胀明显,提示有明显的缺血缺氧性损伤的发生。(4)Hct20%和Hct15%联合控制性降压后,血清S100B浓度明显上升,同样提示了明显的脑细胞的损伤和血脑屏障通透性增高。(5)脑组织通过适度上调nNOS,能较好耐受Hct>25%的急性等容性血液稀释联合控制性降压;Hct20%和Hct15%联合控制性降压后,nNOS过度激活,神经元发生明显缺血缺氧性损伤。