高氧富氢林格液对大鼠失血性休克与复苏引起的急性肺损伤的保护作用

来源 :空军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang504752895
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休克(Shock)是目前全世界最常见的导致死亡的原因之一,其中以急性失血性休克(Acute hemorrhagic shock,AHS)最常见,约占全部休克死亡40%左右。在战地前沿地区,AHS更是排在第一位的死亡原因,约占战创伤潜在存活患者全部死亡率的80%左右,在战地一线救治时期AHS是名副其实的导致死亡第一因素。虽然随着医疗救治药物和技术的飞速发展,AHS的救治成功率得到显著提高,但AHS仍然是临床发生率最高的急症之一。AHS与复苏可以引发全身一系列应激,生理,病理生理反应。其中以引发的肺损伤出现最早,并且肺损伤加重全身的缺氧和应激反应,如果损伤治疗不及时可发生其他器官损伤,甚至多器官衰竭,缓解肺损伤是救治失血性休克与复苏损伤的关键之一。失血性休克及液体复苏后,红细胞丢失、血液携带氧气能力不足,导致组织氧供不足,需要充足的氧气补给;同时休克后复苏后大量的强氧化伤害性自由基产生,造成氧化应激反应,炎性因子释放,细胞凋亡等损伤。急性肺损伤(Acute lung injury,ALI)的发生进一步加重了全身的缺氧,缺氧的持续发展可进一步损伤全身器官,进一步发展多器官功能障碍综合征(Multiple organ dysfanction syndrome,MODS)引起器官衰竭的发生。打破这一恶性循环是救治失血性休克与复苏后肺损伤的关键。因此确切有效的改善组织器官氧供,缓解氧化应激反应,减少炎性因子释放,抑制细胞凋亡等处理措施均有利于打破这一恶性循环,有利于缓解肺损伤改善全身状态,对AHS的有效干预过程具有重要的临床意义。
  高氧液(Hyperoxygenated lactated ringers solution,HOS)是一种新型治疗液体,它是通过将分子氧在无菌条件下溶于液体内,通过静脉输液途径给体内输入大量溶解氧,在现有多研究已证实其在治疗各种缺氧缺血性疾病方面有较高的价值,HOS可以有助于缺氧性疾病的治疗。
  氢气作为一种抗氧化剂,可以通过清除自由基、抗氧化应激及抗凋亡等机制对机体的起到一定的保护作用,现有研究已证实吸入氢气,口服及静脉注射富氢林格氏液体(Hydrogen rich lactated ringer’s solution ,HLS)其在治疗几百种应激相关的疾病均有一定的作用。我们应用微泡溶解技术专利将氢气溶解在高氧液中制成氧含量≥20mg/L,氢含量≥0.50mmol/L高氧富氢林格氏液(Hyperoxygenated hydrogen rich Lactated Ringer’s solution HHLS),因为液体里同时含有分子氢与分子氧,我们推测其可以缓解大鼠因失血性休克与复苏(Hemorrhagic shock and resuscitation,HRS).引发的ALI。
  第一部分高氧富氢林格氏液对急性失血性休克复苏肺损伤大鼠氧供及酸碱平衡的影响
  目的:
  1.明确HHLS对失血性休克复苏肺损伤大鼠机体氧供的影响。
  2.探索HHLS对失血性休克复苏肺损伤大鼠及酸碱平衡的影响。
  方法:
  1.制备氢氧浓度足够的高氧林格氏液(HOS)、富氢林格氏液(HLS)和高氧富氢林格氏液(HHLS)备用。
  2.健康的SPF级6~8周龄SD大鼠,体重300g左右。采用随机数字表,取随机数字,将SD大鼠分为5组,每组6只,Sham组为假手术处理给予假手术处理,乳酸林格液组(LRS组)给予乳酸林格液复苏、高氧液林格氏组(HOS组)给予HOS复苏、富氢液林格氏组(HLS组)给予HLS复苏和高氧富氢林格氏液(HHLS组)给予HHLS复苏,采用改良wigger’s法制备大鼠重度的大鼠失血性休克动物模型。
  3.在大鼠休克1h后,分别用LRS、HOS、HLS和HHLS进行复苏,在休克前、休克1h、复苏后2h及6h时取大鼠动脉血行血气分析。
  4.采用自动化血气分析仪检测各组大鼠在各时间点动脉血pH值,氧分压(PaO2)、二氧化碳分压(PaCO2),碱剩余(BE)血乳酸(LAC)值等,分析大鼠体内氧供及酸碱平衡情况。
  结果:
  1.HHLS提高大鼠PaO2:对比大鼠失血性休克复苏模型各时间点的PaO2,与SHAM组比较,休克后各组PaO2均明显下降,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组PaO2明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组PaO2明显升高(P<0.05)。
  2.HHLS缓解大鼠PaCO2的下降:对比大鼠HRS模型各时间点PaCO2,与SHAM组比较,休克后各组PaCO2均明显下降,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组PaCO2明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组PaCO2明显升高(P<0.05)。
  3.HHLS缓解大鼠动脉血LAC堆积:对比大鼠HRS模型各时间点血乳酸值,与SHAM组比较,休克后各组乳酸均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组LAC明显降低(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组LAC明显降低(P<0.05)。
  4.HHLS缓解大鼠动脉血气代谢性酸中毒情况:对比大鼠HRS模型各时间点pH及BE等,与SHAM组比较,休克后各组pH值均明显降低,BE均明显降低,机体呈现代谢性酸中毒状态,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组pH及BE明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组pH及BE明显升高(P<0.05)。
  结论:
  本部分实验采用Wiggers成功构建重度大鼠HRS模型,通过检验血气指标证实了HHLS能够提高大鼠PaO2,减少乳酸堆积,缓解代谢性酸中毒状态。
  第二部分高氧富氢林格液急性失血性休克复苏肺损伤大鼠肺泡灌洗液成分及肺W/D影响
  目的:
  1.明确HHLS对HRS肺损伤大鼠支气管肺泡灌洗液的细胞和蛋白含量影响。
  2.明确HHLS对HRS肺损伤大鼠的肺组织W/D影响。
  3.为HHLS可缓解HRS肺损伤寻找依据。
  方法:
  1.采用实验1方法制备各种复苏液体及HRS引起大鼠的肺组织损伤模型。
  2.在休克前、休克1h、复苏后2h及6h时分别处死大鼠,收集肺泡灌洗液。
  3.对肺泡灌洗液行细胞及蛋白定量。
  4.测量肺组织的湿干比(W/D)。
  结果:
  1.HHLS减少大鼠支气管肺泡灌洗液内细胞含量:对比大鼠HRS模型各时间点肺泡灌洗液中细胞定量,与SHAM组比较,休克后各组肺泡灌洗液中细胞均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组肺泡灌洗液中细胞明显降低(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组肺泡灌洗液中细胞明显降低(P<0.05)。
  2.HHLS减少大鼠支气管肺泡灌洗液内蛋白含量:对比大鼠HRS模型各时间点肺泡灌洗液蛋白定量,与SHAM组比较,休克后各组肺泡灌洗液蛋白均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组肺泡灌洗液蛋白明显降低(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组肺泡灌洗液中细胞明显降低(P<0.05)。
  3.HHLS降低大鼠肺的W/D:对比大鼠HRS模型各时间点肺组织湿干比,与SHAM组比较,休克后各组肺组织湿干比均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组肺组织湿干比明显降低(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组肺组织湿干比明显降低(P<0.05)。
  结论:
  本部分实验通过检测肺泡灌洗液中细胞与蛋白含量,证实了HHLS能够减少肺泡灌洗液中细胞与蛋白含量,减少肺部细胞与蛋白渗出,减轻肺水含量。
  第三部分高氧富氢林格氏液对急性失血性休克与复苏大鼠肺组织病理学的影响
  目的:
  1.观察HHLS对HRS后急性肺损伤程度的影响。
  2.探索HHLS对HRS肺损伤大鼠肺组织病理学及超微结构改变的影响。
  方法:
  1.采用实验一方法制备各种复苏液体及HRS大鼠肺损伤模型。
  2.在休克前、休克1h、复苏后2h及6h时分别处死大鼠,取肺组织。
  3.肺组织切片后,通过H&E染色观察组织病理学改变,在透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)下观察各组大鼠肺组织超微结构变化。
  结果:
  1.HHLS可以降低大鼠肺的病理学损伤评分:对比大鼠HRS模型各时间点HE染色下smith评分,与SHAM组比较,休克后各组smith评分明显增加,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组smith评分明显增加(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组smith评分明显升高(P<0.05)。
  2.HHLS可以减少肺超微结构的改变:对比大鼠HRS模型各时间点的TEM,与SHAM组比较,休克后各组TEM下观察各组损伤明显,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组治疗组损伤明显减轻,6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组损伤明显减轻。
  结论:
  实验本部分通过观察大鼠HRS后肺组织的病理学变化,证实了静脉应用HHLS后SD大鼠失血性休克与复苏所引起的肺损伤可明显减轻,肺组织细胞的病理学以及超微结构的损伤也明显减轻。证实失血性休克与复苏急性损伤时,HHLS可以作为有效的液体复苏方法,并且效果明显优于LRS,为HHLS的临床应用提供理论依据。
  第四部分高氧富氢林格氏液对急性失血性休克复苏肺损伤大鼠肺组织炎性反应的影响
  目的:
  1.探索HHLS对HRS肺损伤大鼠肺组织炎性因子的影响。
  2.探索HHLS对AHS复苏肺损伤大鼠肺组织抑炎因子的影响。
  方法:
  1.采用实验一方法制备各种复苏液体及HRS大鼠ALI模型。
  2.在休克前、休克1h、复苏后2h及6h时分别处死大鼠,取肺组织。
  3.冰冻肺组织匀浆后,按照大鼠IL-6ELISA试剂盒及大鼠TNF-α,ELISA试剂盒说明书检测各组大鼠肺组织匀浆中的IL-6及TNF-α的改变。
  4.免疫组织化学染色法检测各组大鼠肺组织IL-10的表达情况。
  结果:
  1.HHLS可以降低大鼠肺组织TNF-α的表达:对比大鼠HRS模型各时间点组织内的TNF-α,与SHAM组比较,休克后各组TNF-α均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组TNF-α明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组TNF-α明显升高(P<0.05)。
  2.HHLS可以降低大鼠肺组织IL-6的表达:通过对比大鼠HRS模型各时间点组织内的IL-6,与SHAM组比较,休克后各组TNF-α均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组IL-6明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组IL-6明显升高(P<0.05)。
  3.HHLS可以提高大鼠肺组织IL-10的表达:对比大鼠HRS模型各时间点IL-10在肺组织内表达情况,与SHAM组比较,休克后各组IL-10表达明显降低,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组IL-10明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组IL-10明显升高(P<0.05)。
  结论:
  本部分实验通过检测大鼠HRS模型肺组织内炎性因子和抑炎因子,证实了HHLS能够降低大鼠HRS肺组织炎性因子表达,提高大鼠HRS肺组织内抑炎因子,降低肺组织内炎性因子表达,从而降低肺组织的炎性反应,揭示HHLS肺保护作用部分可能的作用机制。
  第五部分高氧富氢林格氏液对急性失血性休克复苏肺损伤大鼠肺组织氧化与抗氧化的影响
  目的:
  1.探索HHLS对HRS肺损伤大鼠肺组织中氧化物MDA表达的影响。
  2.检测HHLS对HRS损伤大鼠肺组织中抗氧化酶T-SOD表达的影响。
  方法:
  1.采用实验一方法制备各种复苏液体及HRS大鼠ALI模型。
  2.严格按照大鼠总超氧化物歧化酶(Total superoxide dismutase,T-SOD)试剂盒,MDA试剂盒说明书的检测各组大鼠肺组织匀浆内T-SOD及MDA的水平。
  结果:
  1.HHLS可以提高大鼠肺组织T-SOD的表达:对比大鼠HRS模型各时间点T-SOD表达,与SHAM组比较,休克后各组T-SOD均明显下降,2h时与LRS组相比HLS组HHLS组T-SOD明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组T-SOD明显升高(P<0.05)。
  2.HHLS可以降低大鼠肺组织MDA的表达:对比大鼠HRS模型各时间点肺组织MDA水平,与SHAM组比较,休克后各组MDA均明显升高,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组MDA明显升高(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组MDA明显降低(P<0.05)。
  结论:
  实验本部分,通过检测各组大鼠肺组织匀浆内T-SOD及MDA的表达水平,明确了HHLS能够减轻大鼠HRS损伤时,肺组织的氧化应激反应水平,提高抗氧化酶表达水平,从而发挥肺的保护作用。这部分结果提示HHLS对大鼠失血性休克复苏肺损害的保护作用可能与HHLS减轻氧化应激反应有关和提高看氧化酶水平,揭示了HHLS对HRS肺损害的保护作用的部分可能机制。
  第六部分高氧富氢林格氏液对急性失血性休克复苏肺损伤大鼠肺组织细胞凋亡的影响
  目的:
  1.探索HHLS对AHS复苏肺损伤大鼠肺细胞凋亡的影响。
  方法:
  1.采用实验一方法制备各种复苏液体及HRS大鼠ALI模型。
  2.用免疫化学染色法检测大鼠肺组织caspase-3的表达情况。
  3.用TUNEL法检测大鼠肺细胞凋亡的情况。
  结果:
  1.HHLS可以提高大鼠肺组织caspase-3的表达:通过对比大鼠HRS模型各时间点caspase-3的表达,与SHAM组比较,休克后各组caspase-3阳性细胞数均明显增加,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组caspase-3阳性细胞数明显降低(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组caspase-3阳性细胞数明显降低(P<0.05)。
  2.HHLS可以提高大鼠肺组织TUNEL的表达:对比大鼠HRS模型各时间点肺组织TUNEL阳性细胞数水平,与SHAM组比较,休克后各组caspase-3阳性细胞数均明显增加,2h时与LRS组相比HOS组HHLS组TUNEL阳性细胞数明显降低(P<0.05),6h时与LRS组比较HLS组及HHLS组TUNEL阳性细胞数明显降低(P<0.05)。
  结论:
  实验本部分通过两种方法检测大鼠HRS后肺内细胞凋亡水平,明确HHLS可以减轻大鼠HRS肺内细胞凋亡数量,提示HHLS可通过减轻细胞凋亡从而发挥对大鼠HRS肺损伤时肺的保护作用,为下一步研究HHLS的肺保护作用机制奠定基础,也为HHLS的实验室及临床应用提供了新的理论基础及实验依据。
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