二氧化碳與碘克酸在老鼠腎臟中效果的比較-氧氣微電極

1、二氧化碳與碘克酸在老鼠腎臟中效果的比較CO2PO2， 產(chǎn)生J Vasc Interv Radiol, 2005, 16（2）:269-274. IF=2.207 目的：血管注射碘化造影劑時(shí)腎髓質(zhì)好象特別容易受傷， 尤其是先天性腎功能障礙的病人更 容易出現(xiàn)這種情況。這些病人經(jīng)常使用 CO2 氣體作為碘化造影劑以外的另一種選擇。本文 對(duì) CO2 在腎臟中的效果進(jìn)行考察，并將其與那些碘化造影劑如碘克酸在腎臟中的效果進(jìn)行 比較。 材料和方法： 對(duì)麻醉大白鼠動(dòng)脈注射碘克酸 （ 320mg/Kg 體重）、體積匹配劑量的 或者林格氏溶液，記錄皮質(zhì)和髓質(zhì)外層血流量（由激光多普勒血流儀測(cè)定） 、氧分壓（ 由Un

2、isense溶氧微電極測(cè)定）。結(jié)果：注射CO?誘導(dǎo)皮質(zhì)血流量和 Po2 （大約-45%）一個(gè)顯著的瞬時(shí)下降，而外髓質(zhì)血流量和PO2 卻瞬時(shí)增加（分別為 +21%、+29%）。相比之下，注射碘克酸不影響皮質(zhì)血流量，而導(dǎo)致外髓質(zhì)血流量下降17%。注射碘克酸還會(huì)引起皮質(zhì)和外髓質(zhì) PO2 的下降（分別為 -15%、-33%）。林格氏溶液對(duì)記錄參數(shù)無(wú)影響。 結(jié)論： 雖然注射CO2能顯著影響腎皮質(zhì)局部血流量和Po2,但是與注射碘克酸相比，注射CO2對(duì)皮質(zhì)和外髓質(zhì)的影響有質(zhì)量上的不同。注射碘克酸后可觀測(cè)到髓質(zhì)血流量和Po2顯著降低，但是動(dòng)物注射 CO2 后不存在這種情況。對(duì)于進(jìn)行性腎衰竭風(fēng)險(xiǎn)增強(qiáng)的病人而言，

3、這顯示使用 CO2替代碘化造影劑可能有很好的效果。減影血管造影術(shù)中第一次用到 CO2是1950s。最近幾年，腎功能衰退的病人血管造影工 作中，用 CO2 替代碘化造影劑的情況越來(lái)越多。腎功能衰退的信號(hào)包括腎小球過(guò)濾速率（GFR）降低，隨后血清肌氨酸酐濃度上升。這些病人得碘化造影劑誘導(dǎo)腎病的風(fēng)險(xiǎn)上升。 Liss等發(fā)現(xiàn)：用 CO2取代碘化造影劑，病人腎功能受損的風(fēng)險(xiǎn)要低于僅注射碘化造影劑。 腎功能衰退病人得造影劑誘導(dǎo)腎病的風(fēng)險(xiǎn)上升的確切機(jī)制還沒(méi)有完全弄明白。各種假設(shè)中， 可能的機(jī)理是腎髓質(zhì)缺氧和腎近端小管耗氧量上升。 在以前對(duì)老鼠的研究中我們發(fā)現(xiàn)， 實(shí)施 碘化造影劑對(duì)腎臟局部血液動(dòng)力學(xué)和氧分壓的明

4、顯影響。腎髓質(zhì)更可能處于氧分壓降低的環(huán)境中。在此研究中，我們考察了老鼠腎動(dòng)脈注射CO2對(duì)腎臟局部血流量和氧分壓的影響。將CO2 對(duì)腎臟的影響與同樣注射低滲造影劑碘克酸后記錄的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。目的是闡明 CO2和碘克酸腎效應(yīng)機(jī)制之間可能的差異，從而解釋之前在病人體內(nèi)的發(fā)現(xiàn)。材料和方法動(dòng)物實(shí)驗(yàn)組 ：動(dòng)物分為三組， 9 只腹腔內(nèi)注射 CO2， 6 只注射碘克酸， 7只注射林格氏溶液 每個(gè)實(shí)驗(yàn)組包括 6-9 只動(dòng)物， 在同樣的實(shí)驗(yàn)中足夠能檢測(cè)出生理學(xué)上的差異。 實(shí)驗(yàn)前每個(gè)動(dòng) 物各個(gè)參數(shù)都測(cè)量一次手術(shù)程序腹腔注射硫化物麻醉，置于手術(shù)臺(tái)上，氣管插管，體溫維持37 C。聚乙烯通入左股動(dòng)脈、左股靜脈、主動(dòng)脈

5、。導(dǎo)尿管插入股動(dòng)脈，用來(lái)檢測(cè)血壓和血液抽樣。大腿靜脈導(dǎo)尿管用 來(lái)灌注生理鹽水， 以補(bǔ)償體液的流失。 大動(dòng)脈導(dǎo)尿管通過(guò)右股動(dòng)脈插入， 導(dǎo)尿管尖端定位于 頭蓋形的腎動(dòng)脈。用來(lái)注射造影劑。每次實(shí)驗(yàn)后，切開(kāi)主動(dòng)脈，改變導(dǎo)尿管尖端的位置。導(dǎo) 管插入膀胱，排除尿液。左腎是裸露的（左側(cè)切開(kāi)） ，定位于塑料杯中，用幾塊浸泡過(guò)生理 鹽水的棉絮嵌入其中。 腎表面用石蠟油覆蓋， 避免蒸發(fā)作用。 左輸尿管收集尿液， 用來(lái)分析。 血液、尿液參數(shù)的測(cè)量GFR V 指示 ，尿滲透血漿（10微升）和尿液（1微升）樣品中3H-菊粉的放射性通過(guò)液體顯影來(lái)測(cè)量。 由3H-菊粉評(píng)估，換算公式為 GFR=U X（V/ P ）, U指示

6、尿液樣品中3H-菊粉的濃度， 尿液的流速（ml/mi n ）, P指示血漿樣品中3H-菊粉的濃度。尿量由重力測(cè)量法測(cè)定壓由低氣壓凝固點(diǎn)決定， 尿液的Na和K的濃度由火焰光譜法測(cè)量。腎臟處理電解液的評(píng)估與腎臟功能和氧氣需求有關(guān)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)┪?，收集血液樣品以便血球容積計(jì)分析。平均動(dòng)脈血壓低于85MmmHg或者血球容積計(jì)水平為 40%的動(dòng)物不用于研究。注射 CO2前后，對(duì)動(dòng) 物體內(nèi)的血液氣體參數(shù)進(jìn)行分析。測(cè)量腎臟氧分壓和血流量如前文所述，用Unisense微電極、通過(guò)極譜技術(shù)來(lái)測(cè)量腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)的P02，發(fā)現(xiàn)P02和電流間線性相關(guān)。后者通過(guò) Unisense皮安表測(cè)量。電極要在飽和 Na2S2O5溶

7、液或37C充滿 空氣的水中校正。在體視顯微鏡下利用馬達(dá)顯微操作器將電極插入腎皮質(zhì)和外髓層中。激光多譜勒血流儀用來(lái)測(cè)量腎臟皮質(zhì)和外髓質(zhì)的血流量。激光多譜勒探針?lè)旁谀I臟表面來(lái)記錄皮質(zhì)血流量，使用顯微操作器將另外一個(gè)針狀探針（尖端：0.5mm）插入外髓質(zhì)來(lái)記錄外髓質(zhì)的血流量。腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)中同時(shí)測(cè)量氧分壓和血液灌注，在前面已經(jīng)說(shuō)明了， 是檢測(cè)氧氣代謝和微循環(huán)變化的有效方法。實(shí)驗(yàn)之后，切開(kāi)腎臟，驗(yàn)證測(cè)量氧分壓和血流量的位點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)量位點(diǎn)沒(méi)有正確定位，排除其測(cè)量結(jié)果。所有參數(shù)由與電腦相連的儀器連續(xù)記錄。 實(shí)驗(yàn)方案手術(shù)之后，動(dòng)物有60分鐘的恢復(fù)期，經(jīng)過(guò)20分鐘的控制測(cè)量之后， 進(jìn)行長(zhǎng)7-10秒的0.4

8、ml 造影劑（碘克酸。320mg/ml）、相當(dāng)量的CO2 （一個(gè)大氣壓）或林格氏溶液注射。在注射這 些物質(zhì)期間，可以目測(cè)腎臟變化。數(shù)據(jù)分析：所有數(shù)值都規(guī)定為平均值 +SEM。同一實(shí)驗(yàn)組的兩組數(shù)據(jù)運(yùn)用T-test雙檢測(cè)方法進(jìn)行比較。當(dāng)最大變化記錄下來(lái)時(shí)，就可以與基線進(jìn)行比較了。用不同方法處理的兩組之間，用費(fèi)希爾保護(hù)最小顯著差異試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行差異分析。同一組內(nèi)重復(fù)測(cè)量值的比較、重復(fù)測(cè)量后檢驗(yàn)并進(jìn)行差異分析。用絕對(duì)值和非百分比值來(lái)進(jìn)行所有的比較。當(dāng)P值小于0.05時(shí)被認(rèn)為統(tǒng)計(jì)學(xué)有意義。結(jié)果體重、平均動(dòng)脈血壓、GFR和尿液參數(shù)老鼠（n=22 ）重285g+4，實(shí)驗(yàn)組之間無(wú)差異（表 1 ）。平均動(dòng)脈血壓不受

9、注射碘克酸和 林格氏溶液的影響，但是注射CO2導(dǎo)致瞬間的血壓升高?；€表示，與另外兩組相比，注射CO2的動(dòng)物動(dòng)脈血壓稍微低些。注射林格氏溶液和碘克酸 GFR沒(méi)有改變，但是注射CO2瞬間降低了 GFR。所有的組注射后，尿流量和放射性粒子代謝物都上升了。用碘克酸的那 一組，同時(shí)還伴隨著 Na代謝物的上升。皮質(zhì)血流量和氧分壓在對(duì)照期，皮質(zhì)血流量（圖 1）與其它所有考察組都相似（動(dòng)物稍后分別注射C02,碘克酸，林格氏溶液，330激光單位+2，295個(gè)激光單位+14，301個(gè)激光單位+33）。同樣，腎 皮質(zhì)Po2 （圖2）在注射前各實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物之間沒(méi)有差別（CO2、碘克酸、林格氏溶液組分別是27.5 mm

10、Hg+0.8、28.7 mmHgN、26.6 mmHg+0.8 ）。注射碘克酸不影響腎皮質(zhì)血流量， 但注射CO2瞬時(shí)降低了皮層灌注。注射碘克酸和CO2一樣降低皮質(zhì)氧分壓，注射相應(yīng)量的林格氏溶液不影響腎皮質(zhì)的血流量和氧分壓。戈vnE la 占H -mi 1 J l« » u 44«Time 屛lct Snje<uon (md-n*)M M ii 卻L L亠1烏邑IQlln汁Nhjrjn-h nW十w wn-圖1，2注射林格氏溶液（圓圈）、碘克酸（方塊）、CO2 （三角形）動(dòng)物的腎臟皮質(zhì)血 液灌注（1和氧分壓（2）的改變，。*P<0.05與同組控制時(shí)期相比

11、。外髓質(zhì)血流量和氧分壓三組在分別注射前，外髓質(zhì)血流量（圖 3）之間存在差異。注射 CO2的動(dòng)物131個(gè)激光 單位+8）比注射碘克酸的動(dòng)物（100個(gè)激光單位+4）和林格氏溶液的動(dòng)物（110個(gè)激光單位 +3,兩個(gè)比較P<0.5）血液灌注高些。但是，各實(shí)驗(yàn)組注射前外髓質(zhì)的氧分壓沒(méi)有差異（圖4）（注射CO2、碘克酸、林格氏溶液的動(dòng)物Po2分別為17.6 mmHg+0.9、20.6 mmHg+2.5、18.7 mmHg+1.0 ）。注射碘克酸瞬時(shí)降低腎外髓質(zhì)的血流量，但注射CO2導(dǎo)致瞬時(shí)上升。注射相應(yīng)量的林格氏溶液對(duì)外髓質(zhì)血液灌注無(wú)影響。腎髓質(zhì)的氧分壓不受林格氏溶液注射的影響，注射碘克酸會(huì)下降，而

12、注射CO2會(huì)導(dǎo)致一個(gè)高氧的瞬態(tài)響應(yīng)?？梢杂^察到注射 CO2后，腎臟出現(xiàn)明顯的、快速的變白現(xiàn)象。而注射其它兩種物質(zhì)期間都不能看到這種視覺(jué)效應(yīng)。liny*占-S551 J 1|»Time afeer iniHijon (jninilJ*-1*1圣-u官JO窯ja衛(wèi)L Fsnluw PG想汕AlTfnir din'r mtiy-irinn fttiirtil加hl、CO2 （三角形）動(dòng)物的腎臟外髓質(zhì)圖3，4注射林格氏溶液（圓圈）、碘克酸（方塊） 血液灌注（1）和氧分壓（2）的改變，。*P<0.05與同組控制時(shí)期相比。 注射CO 2的動(dòng)物的血液氣體參數(shù)注射CO2前后，動(dòng)脈血PH

13、測(cè)量值分別是7.38+0.04和7.35+0.01，動(dòng)脈氧分壓測(cè)量值分別 是 11.2KPa+0.5 和 10.8KPa+0.4，CO2壓力測(cè)量值分別是 6.8KPa+0.4 和 6.7KPa+0.2 （n=9）。 注射CO2前后的測(cè)量值沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)計(jì)差異。其它組沒(méi)有進(jìn)行血液氣體參數(shù)測(cè)量。討論最近幾十年，在診斷和干涉程序中使用造影劑越來(lái)越多。頻繁使用造影劑也造成了造影劑誘導(dǎo)腎病數(shù)目的逐漸多。 造成造影劑誘導(dǎo)腎病風(fēng)險(xiǎn)更高的兩個(gè)主要因素是糖尿病和先天性 腎損傷。造影劑誘導(dǎo)腎病高風(fēng)險(xiǎn)病人屬于需要X光線照相術(shù)程序的病人組，而且根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，造影劑誘導(dǎo)的腎病流行從少于5%增長(zhǎng)到50%。解釋造影劑誘導(dǎo)腎病風(fēng)

14、險(xiǎn)上升的確切機(jī)制還沒(méi)有確定，但是已經(jīng)表示髓質(zhì)缺氧是造影 劑誘導(dǎo)腎病開(kāi)始的一個(gè)關(guān)鍵因素。與這個(gè)假設(shè)和之前的研究相符，目前實(shí)驗(yàn)中注射碘克酸降低了髓質(zhì)的血流量和氧分壓。 注射碘化造影劑髓質(zhì)血流量和氧分壓降低的原因還沒(méi)有完全弄 清楚，但是有幾種機(jī)制參與其中。腺苷、 N0 和內(nèi)皮素濃度的局部改變是其中一些，但是這 些因素重要性的相關(guān)數(shù)據(jù)又存在沖突。 之前把注射碘克酸后菊粉清除增強(qiáng)歸于尿流速率瞬時(shí) 上升造成的沖刷效應(yīng)。尿流量上升還促進(jìn)了 Na 和滲透性放射性粒子排泄物的增加，和目前 的研究一樣。最近一個(gè)研究，科學(xué)家 Liss 和他的合作者發(fā)現(xiàn)，病人用 C02 代替碘化造影劑后腎功能 損傷風(fēng)險(xiǎn)比僅注射碘化造

15、影劑后要低。用 C02 取代常規(guī)的碘化造影劑的優(yōu)點(diǎn)有很多?？焖?清除肺里的 C02 從而阻止再循環(huán)、腎臟結(jié)構(gòu)受到的影響可能最小化。相反的，造成經(jīng)常性 先天性腎損傷的碘化劑倚賴于腎臟清除。 除此之外， 腎臟功能的主要特征是腎小管系統(tǒng)中尿 液的濃度，導(dǎo)致髓質(zhì)細(xì)胞暴露于碘化造影劑濃度升高的環(huán)境下。使用C02 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與碘化造影劑相比，無(wú)過(guò)敏反應(yīng)的危險(xiǎn)。與碘化造影劑相比，使用C02 的主要缺點(diǎn)是對(duì)照性低。另一個(gè)不良的效應(yīng)是一些病人 C02 注射后會(huì)惡心。C02 注射進(jìn)入腎動(dòng)脈時(shí)可以看到清楚的視覺(jué)效應(yīng)，腎臟迅速變白，根據(jù)腎臟表面激 光多譜勒血流儀的測(cè)量， 同時(shí)伴隨著皮質(zhì)血流量降低的效應(yīng)。 腎臟表面

16、變白同時(shí)血流量降低 很可能是由于注射氣體代替了血液造成的。這種狀態(tài)持續(xù)了將近30-40S。此后，腎臟恢復(fù)正常顏色，皮質(zhì)血流量恢復(fù)正常水平。 C02注射后皮質(zhì)氧分壓也下降， 這很可能是血流量下 降的影響，從而降低了氧氣向組織的輸送。注射C02后腎臟皮質(zhì)缺血也可以由 GFR降低來(lái)解釋。這很可能是所有的血液被氣體替代后腎小球膜對(duì)血漿的過(guò)濾立刻停止了。有趣地是，動(dòng)脈注射 C02 導(dǎo)致髓質(zhì)血流量和氧分壓的上升，這與注射碘化造影劑后血 液灌注和氧分壓降低恰好相反。 腎髓質(zhì)血液灌注是由于小動(dòng)脈供應(yīng)近髓質(zhì)腎單元， 比大多數(shù) 供應(yīng)表面皮質(zhì)腎單元的小動(dòng)脈數(shù)目更少位置更深。 以前的調(diào)查者表示， 小葉動(dòng)脈作為阻力血 管，導(dǎo)致供應(yīng)皮質(zhì)或近髓質(zhì)腎小球的兩種小動(dòng)脈起點(diǎn)不同的起始?jí)毫?。近髓質(zhì)小動(dòng)脈主力更大，數(shù)目更少可能導(dǎo)致腎臟皮質(zhì)C