高容量血液濾過對膿毒癥休克豬心肌線粒體功能影響的研究.pdf

1、研究背景： 膿毒癥是重癥病人死亡的主要原因之一。據(jù)美國最近統(tǒng)計，每年大約有75萬例重癥膿毒癥發(fā)生，治療費用高達近20億，而一旦重癥膿毒癥發(fā)展至多臟器功能障礙(MODS)，其死亡率高達50％。 由于膿毒癥發(fā)展至MODS的機制尚不清楚，因此也缺乏特別有效的治療措施。目前，治療膿毒癥的主要手段是早期發(fā)現(xiàn)并清除感染灶，積極的應(yīng)用有效的抗生素進行抗感染，以及其他輔助支持治療。其中，血液濾過是膿毒癥治療的一個重要的輔助治療措施，它是

2、基于物質(zhì)清除的原理，對伴有腎功能衰竭的重癥病人具有良好的治療效果，并被逐漸應(yīng)用于治療不伴有腎功能衰竭的重癥膿毒癥和急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的患者，并取得良好的臨床效果。正如膿毒癥的發(fā)生不單單是由于某種炎癥介質(zhì)的作用，血液濾過的治療作用也不能單純的由其清除作用解釋。理論上，血液濾過在清除機體有害物質(zhì)的同時也清除了相應(yīng)分子量的對機體有益的物質(zhì)；動物實驗證明，血液濾過對膿毒癥的治療效果是基于其炎性介質(zhì)清除作用之外的。因此，血液濾過在膿毒

3、癥治療中的作用機制還需要我們進一步探討。 近年來，越來越多的現(xiàn)象提示線粒體在膿毒癥發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。 首先，線粒體耗氧達機體耗氧總量的90％； 其次，對膿毒癥休克病人增加供氧并不能相應(yīng)的增加機體氧耗，降低無氧酵解的發(fā)生； 第三，研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥休克的病人組織氧壓正常，但乳酸水平增高； 第四，有證據(jù)表明膿毒癥休克病人體內(nèi)的炎癥介質(zhì)能夠直接損傷線粒體功能。 那么，血液濾過對膿毒癥的

4、治療是否是通過改善膿毒癥病人細胞線粒體功能而發(fā)揮作用的呢?如果這一假設(shè)得到證實，那么對于血液濾過的臨床應(yīng)用及這一技術(shù)的改進都具有及其重要的理論指導(dǎo)意義。 第一部分：豬膿毒癥休克模型的建立 目的： 本研究采用自體盲腸內(nèi)容物腹腔回輸建立豬的膿毒癥休克模型，觀察造模后實驗動物的血流動力學(xué)變化，以及器官功能損傷的情況?！　》椒ǎ?只健康雄性Landraee豬隨機分為正常對照組(Normal，n=3)和模型組(Perit

5、onitis，n=4)。通過手術(shù)從豬的盲腸部位采集盲腸內(nèi)容物約0.5g·kg-1體重，術(shù)后1小時將采集的盲腸內(nèi)容物回輸腹腔，建立膿毒癥休克模型。而正常對照組僅進行盲腸游離操作，不采集盲腸內(nèi)容物。采用呼吸機進行機械通氣，持續(xù)靜脈輸入復(fù)方林格氏液，維持肺動脈楔壓于8-12 mmHg。連續(xù)監(jiān)測血壓、呼吸、心率、直腸溫度等生命體征，動態(tài)監(jiān)測平均動脈壓、平均肺動脈壓、肺動脈楔壓、心排出量等血流動力學(xué)指標(biāo)。在各時間點采集動脈血進行血氣分析，采集靜脈

6、血檢測血常規(guī)，并用全自動生化儀檢測ALT、AST、Cr、BUN。造模后24小時將存活動物處死，動物死亡或處死時留取組織標(biāo)本用于光鏡檢查。 結(jié)果： 1.兩組動物生存時間具有顯著差異，模型組24小時死亡率100％，而正常對照組24小時內(nèi)沒有動物死亡； 2.血流動力學(xué)指標(biāo)檢測顯示，盲腸內(nèi)容物腹腔回輸后動物早期出現(xiàn)心排出量增高，6小時達高峰，之后迅速下降。平均動脈壓在早期沒有明顯改變，但后期進行性下降。而正常對照組的上述

7、指標(biāo)沒有明顯改變； 3.血氣分析顯示，模型組在造模6小時后開始出現(xiàn)pH值進行性降低，血乳酸水平增高。正常組的上述指標(biāo)沒有明顯改變； 4.血生化指標(biāo)顯示，在造模12小時以后模型組出現(xiàn)BUN和Cr的增高，而ALT和AST沒有明顯改變。正常對照組的肝。腎功能指標(biāo)沒有明顯改變； 5.病理結(jié)果顯示，心臟、腎臟、肝臟、肺臟等重要臟器均表現(xiàn)為非特異性炎癥改變，光鏡檢查可以看到組織炎癥細胞浸潤，以及血細胞淤積等循環(huán)衰竭的表現(xiàn)。

8、 結(jié)論： 采用自體盲腸內(nèi)容物腹腔回輸能夠成功建立膿毒癥休克動物模型。該模型致傷因素、發(fā)病過程、臨床表現(xiàn)與臨床膿毒癥休克表現(xiàn)相似。且該模型制備簡單，表現(xiàn)穩(wěn)定，重復(fù)性好。 第二部分　高容量血液濾過對膿毒癥休克豬心肌線粒體功能的影響 目的： 本研究旨在觀察高容量血液濾過(HVHF)對膿毒癥休克豬心肌線粒體功能的影響，并進一步探討其可能的作用機制。 方法： 16只健康雄性Landrace豬隨

9、機分為正常對照組(Normal，n=4)，模型組(Peritonitis，n=6)和治療組(HVHF，n=6)。與第一部分相同，采用自體盲腸內(nèi)容物腹腔回輸建立膿毒癥休克模型。造模后1小時對治療組進行HVHF干預(yù)治療。支持治療同第一部分。連續(xù)監(jiān)測血壓、呼吸、心率、直腸溫度等生命體征，動態(tài)監(jiān)測平均動脈壓、平均肺動脈壓、肺動脈楔壓、心排出量等血流動力學(xué)指標(biāo)，治療12小時處死動物。在各時間點采集動脈血和混合靜脈血進行血氣分析，并進行血紅蛋白定量

10、監(jiān)測，采集靜脈血用于檢測血漿一氧化氮(NO)，腫瘤壞死因子(TNF)-α，白介素(IL)-6，10的水平。在動物處死時留取心肌組織標(biāo)本，用于檢測心肌組織線粒體呼吸鏈復(fù)合體的活性，檢測心肌組織單磷酸腺苷(AMP)，二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)的水平，檢測心肌組織NO的水平。 結(jié)果： 1.在模型組和治療組，自體盲腸內(nèi)容物腹腔回輸后動物表現(xiàn)出典型的高動力循環(huán)狀態(tài)，伴隨低動力學(xué)休克。在開始的6個小時內(nèi)，模型組和治療

11、組的血流動力學(xué)參數(shù)沒有明顯的差別。隨著膿毒癥休克的進展，心排出量和每搏輸出量逐漸降低。與之相比，治療組動物的心排出量和每搏輸出量維持在較高的水平。這一心排出量的改善不伴有心室充盈壓的變化，表現(xiàn)為兩組動物的肺動脈楔壓沒有明顯差別。伴隨心室收縮功能的改善，治療組體循環(huán)平均動脈壓較模型組明顯增高。治療組實驗動物上述血流動力學(xué)參數(shù)的改善僅出現(xiàn)在造模6小時以后。 2.在造模后3-7小時模型組動物氧供(DO2)和氧耗(VO2)出現(xiàn)增高的趨勢

12、，但與正常對照組比較差別沒有統(tǒng)計學(xué)意義。而后DO2和VO2逐漸降低，在造模后13小時模型組DO2明顯低于正常對照組，與之相比，治療組的DO2維持在較高的水平。三組間，氧攝取分數(shù)(OER)沒有明顯差別。 3.盲腸內(nèi)容物腹腔輸注后血乳酸濃度進行性增加，與模型組相比，治療組的血乳酸水平有所降低。模型組動脈血pH值進行性降低，HVHF治療能夠改善之。 4.與正常對照組相比，模型組線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ的活性降低37％，而HVHF治

13、療能夠明顯改善復(fù)合體Ⅰ的活性，差別有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。三組間復(fù)合體Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的活性沒有明顯差別。 5.與正常對照組比較，盲腸內(nèi)容物腹腔回輸后13小時模型組動物心肌組織AMP濃度增加(P<0.05)，而ATP濃度明顯降低(P<0.05)，ATP/ADP比值降低(P<0.01)。HVHF。治療組心肌ATP維持在較高的水平，且能夠逆轉(zhuǎn)ATP/ADP比值的改變，差別有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。 6.在治療開始，即造模

14、1小時，三組間血漿NO水平?jīng)]有明顯差別。在造模13小時，模型組血漿NO水平明顯增高，而HVHF治療組與正常對照組水平相近。三組間心肌組織NO水平?jīng)]有明顯差別。 7.正常情況下，TNF-α表達水平較低，造模后迅速達到高峰，后逐漸降低，在造模后13小時基本降至正常水平；IL-6表達水平在造模后也增高，但高峰出現(xiàn)較晚，出現(xiàn)在造模后7小時，其后維持在較高的水平；IL-10的水平在模型組有增高的趨勢，但差別沒有統(tǒng)計學(xué)意義。與模型組相比，H

15、VHF治療組IL-6水平有所降低，差別有統(tǒng)計學(xué)意義，但TNF-α和IL-10的水平?jīng)]有明顯差別。 結(jié)論： 1.HVHF治療能夠明顯改善膿毒癥休克豬心臟收縮功能以及血流動力學(xué)，表現(xiàn)為心排出量的改善，平均動脈壓的增加，以及外周血管阻力的下降； 2.HVHF治療能夠改善膿毒癥休克豬心肌線粒體呼吸鏈復(fù)合體的活性，改善心肌的能量儲備； 3.HVHF對膿毒癥休克豬心臟功能的改善可能是由于HVHF改善了心肌線粒體呼吸鏈