過熱對脂多糖介導的大鼠急性肺損傷急性呼吸窘迫綜合征的影響

1、過熱對脂多糖介導的大鼠急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征的影響作者：時間：2007-11-22 11:27:00 作者：林曉靜，鄒飛，李亞潔，王斌，韓雪琳，賀文靜 【關鍵詞】 急性肺損傷 Aggravating effect of hyperthermia on lipopolysaccharidemediated ALI/ARDS in rats【Abstract】 AIM: To observe the effect of hyperthermia on lipopolysaccharide (LPS)mediated ALI/ARDS in rats. METHODS: Male speci

2、ficpathogen free Wistar rats were randomly assigned to the following groups: salineinjected normothermic control (CGroup), salineinjected heat exposed (HGroup), LPSinjected normothermic control (LGroup) and LPSinjected heat exposed (HLGroup). Rectal temperature (Tr) was continually monitored. Plasma

3、 levels of TNF and IL6, arterial blood gas, lung wettodry weight ratio (W/D), and lung histological change were observed at 0, 40, 80 and 120 min. RESULTS: The rats in HLGroup displayed significantly higher values of Tr (43.040.11) compared with C/LGroup （P0.05）. Significant elevations of the peak T

4、NF level (at 80 min) and IL6 expression were seen in HLGroup （P0.01）. The values of HCO3 and PaCO2 significantly decreased at 40 min in HLGroup（P0.01）. At 120 min, the values of HCO3 and PaCO2 decreased to (10.421.06) mmol/L and (2.820.81) kPa respectively. Significantly increased W/D ratio and many

5、 pathological features of acute microvascular lung injury were seen in HLGroup. CONCLUSION: Hyperthermia may aggravate ALI/ARDS in LPSinjected rats.【Keywords】 hyperthermia; LPS; ALI/ARDS; rats【摘要】 目的： 研究過熱對脂多糖（LPS）介導的大鼠急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征（ALI/ARDS）的影響. 方法： 雄性SPF級Wistar大鼠隨機分為： 常溫生理鹽水組（C組），高溫生理鹽水組（H組），常溫脂

6、多糖組（L組），高溫脂多糖組（HL組）. 持續(xù)描計動物直腸溫度（Tr），并檢測動物應激0， 40， 80， 120 min時血漿TNF， IL6含量，動脈血氣，血漿肺濕質量/干質量比值（W/D）以及肺病理改變. 結果： HL組Tr上升到（43.040.11），與C組，L組之間存在顯著性差異（P0.05）； HL組動物血漿TNF峰值（80 min）及 IL6表達水平顯著升高（P0.01）； HL組HCO3-，PaCO2于致傷40 min時即出現(xiàn)顯著下降（P0.01），致傷120 min時分別為（10.421.06） mmol/L， （2.820.81） kPa； HL組動物W/D顯著性升高（P0

7、.05）；肺急性微血管損傷有病理學改變. 結論： 過熱應激能夠加重LPS介導的大鼠ALI/ARDS.【關鍵詞】 過熱；脂多糖；急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征；大鼠0引言強烈持久的熱應激可以導致機體過熱，其細胞毒性以及宿主的炎癥反應相互作用往往導致熱應激個體發(fā)生熱射病，多器官功能障礙綜合征（MODS），增加臨床救治以及監(jiān)護難度1. 隨著全球氣候變暖以及熱浪襲擊頻率和強度的逐年增加2，積極預備應對突發(fā)熱損傷事件具有重要意義. 本研究探討過熱復合脂多糖誘導急性肺損傷（ALI）大鼠動脈血氣，肺病理，血漿TNF等指標的動態(tài)變化特點及其機制.1材料和方法1.1材料仿真熱氣候動物艙（南方醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院

8、提供），Powlab/8sp生理記錄儀（AdInstruments公司，南方醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院提供），酶標儀（BIOLRAD公司，南方醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院免疫系提供），萬分之一電子天平. LPS（E coli，0111:B4, 批號： 034K4105，購自德國SigmaAldrich公司）. SPF級雄性Wistar大鼠80只（使用實驗動物質量合格證編號： 0005277，南方醫(yī)科大學實驗動物中心提供），體質量190210 g，隨機分為高溫+脂多糖組（HL組），脂多糖組（L組），高溫組（H組），對照組（C組），各組下設應激后0，40， 80， 120 min組（n=5）. 主要致模因素為LP

9、S，干球溫度（Tdb），應激時間，次要致模因素為相對濕度（RH），濕球溫度（Twb）；實驗環(huán)境： 仿真熱氣候動物艙.1.2方法實驗動物以30 g/L戊巴比妥鈉1 mL/kg腹腔注射麻醉后仰臥位固定于操作臺，頭轉向一側. 經左股動脈插管連接三通，以肝素鹽水（125 u/mL） 0.2 mL/h沖管. HL組，L組經尾靜脈緩慢注射LPS （1 g/L）10 mg/kg，H組，C組經尾靜脈緩慢注射NaCl（9 g/L）10 mL/kg. 動物穩(wěn)定10 min后置入仿真熱氣候動物艙行熱暴露. HL組，H組暴露條件： Tdb： （35.00.5）， Twb： （270.5）；L組，C組暴露條件： Tdb

10、：（260.5），Twb：（210.5）. 各實驗組RH均為（405）%. 于各時相點采集標本，放血處死動物.統(tǒng)計學處理： 數(shù)據(jù)用xs表示，運用SPSS10.0軟件包（南方醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院生物統(tǒng)計系提供）進行單因素方差分析（Oneway ANOVA），均數(shù)間多重比較采用LSDt檢驗法，組間方差不齊時采用非參數(shù)秩和檢驗. 2結果2.1研究對象一些指標變化大鼠急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征（ALI/ARDS）Tr（Tab 1），血氣分析（HCO3-, PCO2, pH， Tab 2），肺組織W/D比值（Tab 3）和血漿TNF， IL6含量（Tab 4）均有改變.表1高溫與脂多糖復合應激對大鼠直

11、腸溫度的影響（略）表2高溫與脂多糖復合應激對大鼠動脈血實際碳酸氫，二氧化碳分壓，pH的影響（略）/表3高溫與脂多糖復合應激對大鼠肺組織濕質量/干質量比值的影響（略）表4高溫與脂多糖復合應激對大鼠血漿TNF, IL6含量的影響（略） 2.2病理變化各組動物肺組織肺泡壁在0 min完好，支氣管壁，肺泡壁無充血，水腫，肺泡上皮形態(tài)正常；肺泡無萎陷，擴張；肺泡腔內無滲出物. 隨致傷時間延長，L組動物出現(xiàn)局灶性肺不張以及代償性肺氣腫，肺泡壁毛細血管輕度擴張，充血，肺泡壁輕度水腫并可見少量炎細胞浸潤. H組動物肺泡壁毛細血管較明顯擴張，充血，肺泡壁水腫，增厚；肺泡上皮腫脹，肺泡壁變薄或斷裂，形成肺大泡.

12、HL組與H組，L組相比，肺損傷改變明顯，表現(xiàn)為肺泡隔毛細血管以及肺間質小血管充血，管腔內中性粒細胞等集聚，充塞管腔，并見出血，透明血栓形成，肺泡壁毛細血管有明顯擴張，充血，肺泡壁水腫，大量炎細胞浸潤，局部肺不張；可見肺出血，肺氣腫.3討論我們研究顯示，強烈持久的熱應激可能加重LPS介導的ALI/ARDS，其機制可能包括： 熱應激能夠放大LPS介導的代謝性酸中毒的影響，造成體液內環(huán)境紊亂從而加重靶器官損傷. 盡管致傷120 min時各實驗組pH值不存在顯著性差異，但L組，H組，HL組均含有不同程度的血氣和酸堿平衡紊亂. L組，HL組動物于致傷40 min即出現(xiàn)HCO3-顯著降低，發(fā)生代謝性酸中毒

13、，而H組動物血氣指標則無顯著性變化，可以推斷HL組早期血氣變化主要與LPS打擊有關. 隨熱應激時間延長，Tr升高加快物質代謝，刺激呼吸中樞并提高呼吸中樞對CO2的敏感性，對氣體交換產生負面影響，使HL組HCO3-, PaCO2水平顯著低于單因素致傷組，代謝性酸中毒及低碳酸血癥程度顯著加重，肺含水量顯著增加，ALI/ARDS程度顯著加重. 復合應激可能激活處于預激狀態(tài)的免疫系統(tǒng)，激化急性期反應，通過誘導細胞因子，熱休克蛋白（HSP），急性期反應蛋白（AP）表達異常等機制造成SIRS，靶器官及機體廣泛損傷5,6. IL6等細胞因子超表達可以形成級聯(lián)放大反應，啟動炎癥瀑布，引發(fā)和加重SIRS，也可以

14、刺激WBC呼吸爆發(fā)產生大量氧自由基，溶酶體酶等物質，誘導組織細胞凋亡或直接造成靶器官損傷7.Bouchama等3通過過熱與內源性內毒素血癥途徑形成二次打擊，引發(fā)SIRS，進一步發(fā)展為ALI/ARDS, MODS. 我們實驗表明，過熱復合脂多糖應激動物體核溫度，動脈血氣，血漿TNF，IL6含量等變化特點與Bouchama A等的實驗研究結果一致，說明感染與過熱同時或序貫打擊均可以通過SIRS加重靶器官損傷.熱應激對LPS介導的ALI/ARDS的影響存在較大爭議. 有研究認為，熱應激能夠通過增強機體免疫防御，減輕病原菌負荷，降低炎性細胞因子水平等途徑減輕ALI/ARDS，降低病死率，減少器官損傷8

15、. 但反對意見認為熱應激可能激化LPS介導的局部炎癥反應，加重宿主的ALI/ARDS，降低生存率9. 本研究則顯示，過熱與LPS復合應激可通過體液內環(huán)境紊亂，SIRS途徑造成機體自穩(wěn)調節(jié)障礙，使由保護性轉向損傷性反應，促發(fā)與加重ALI/ARDS. 提示臨床宿主感染或潛在感染時，如果過熱應激時間過長，熱射病，MODS的易感性，嚴重程度，死亡率都可能升高.致謝感謝濟南軍區(qū)總醫(yī)院呼吸科張劭夫教授的指導.【參考文獻】1 林曉靜，鄒飛，羅炳德. 熱射病J. 國外醫(yī)學社會醫(yī)學分冊, 2005;22(2):87-90.2 Meehl GA, Tebaldi C. More intense, more fre

16、quent, and longer lasting heat waves in the 21st century J. Science, 2004;305(5686):994-997.3 Bouchama A, Roberts G, Al Mohanna F, et al. Inflammatory, hemostatic, and clinical changes in a baboon experimental model for heatstroke J. J Appl Physiol, 2005;98(2):697-705.4 Levy MM, Fink MP, Marshall JC

17、, et al. 2001 SCCM/ESICM/ACCP/ATS/SIS International Sepsis Definitions Conference J. Crit Care Med, 2003;31(4):1250-1256.5 Katschinski DM. On heat and cells and proteins J. News Physiol Sci, 2004;19(1):11-15.6Sonna LA, Gaffin SL, Pratt RE, et al. The effect of acute heat shock on gene expression by human peripheral blood mononuclear cells J. J Appl Physiol, 2002;92(5):2208-2220.7 Chu EK, Ribeiro SP, Slutsky AS. Heat stress increases survival rates in LPSstimulated rats J. Crit Care Med, 1997;25(10):1727-1732.8 Koh Y, Lim CM, Kim MJ, et al. Heat shock response decrease