不同休克程度紅細(xì)胞攜帶氧化應(yīng)力的變化

不同休克程度紅細(xì)胞攜帶氧化應(yīng)力的變化

血清學(xué)檢測失血性休克中非血性休克是傷口的常見并發(fā)癥。機(jī)體在較短時(shí)間內(nèi)丟失大量血液,導(dǎo)致循環(huán)前負(fù)荷急劇下降,并且超出機(jī)體本身的代償能力而出現(xiàn)循環(huán)功能障礙。失血后是否發(fā)生休克不僅取決于失血的量,還取決于失血的速度。休克往往是在快速、大量(超過總血量的30%～35%)失血且得不到及時(shí)補(bǔ)充的情況下發(fā)生的。發(fā)生嚴(yán)重失血后短期內(nèi)不積極救治,32.6%～59.5%的傷員將死于失血性休克。紅細(xì)胞功能狀態(tài)對失血性休克的病理生理過程具有非常重要的影響。紅細(xì)胞最重要的功能是攜氧并將其釋放到各組織,而能量代謝與紅細(xì)胞攜氧-釋氧能力息息相關(guān)。近年來,Shoemaker提出了氧代謝障礙的概念,使我們對休克的認(rèn)識更進(jìn)了一步。臨床對氧代謝監(jiān)測的發(fā)展改變了休克評估方式,同時(shí)使休克的治療由以往的調(diào)整血流動力學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)ρ醮x狀態(tài)的調(diào)控。氧代謝障礙的發(fā)生與休克過程中紅細(xì)胞攜氧-釋氧能力的變化密不可分,但目前鮮有這方面的研究報(bào)道。本文從紅細(xì)胞結(jié)合氧氣的能力和釋放氧氣的難易程度兩方面,通過引入時(shí)間效應(yīng)參數(shù)T50,探討在失血休克過程中紅細(xì)胞攜氧功能及能量代謝的變化,并初步分析其原因。1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)動物的選擇健康的成熟SD大鼠20只(雌雄各10只),體重200～250g,由第三軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供。1.2多功能生理監(jiān)護(hù)系統(tǒng)Hemox-analyzer血氧分析儀(TCSScientific公司);多功能生理監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(RM6240,成都儀器廠);PHS-3C型pH計(jì)(金壇市梅香儀器廠);AFT2500D型電解質(zhì)分析儀(深圳康立公司);5417R離心機(jī)(Eppendorf公司)。1.3大鼠心功能指標(biāo)本研究對Wiggers’休克模型的建立方法進(jìn)行了一定程度的改良,具體步驟如下:(1)大鼠實(shí)驗(yàn)前禁食12h,自由飲水。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),首先用戊巴比妥鈉以30mg/kg的用量腹腔注射麻醉后,將動物固定在實(shí)驗(yàn)臺上。手術(shù)部位用電剪去毛后以3%碘酒、75%乙醇消毒。必要時(shí)以1/5～1/4麻醉量靜脈推注以維持麻醉。(3)分離右頸動脈、左股動靜脈。右頸動脈插管直至左心室監(jiān)測心功能,左股動脈插管深入2cm監(jiān)測血壓,左股靜脈插管深入6cm直至下腔靜脈以監(jiān)測中心靜脈壓并抽血、輸液。各管道均通過壓力傳感器連接于多功能生理監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)過程中大鼠體溫維持在35～37℃。實(shí)驗(yàn)前各導(dǎo)管均用肝素溶液(2.5U/m1)沖洗以抗凝。不給予全身肝素抗凝。(4)操作完畢后穩(wěn)定10min,檢測大鼠各生理功能基礎(chǔ)值。分3個(gè)階段進(jìn)行放血操作。失血第1階段:以0.2ml/min的速率使大鼠失血1/5;失血第2階段:抽血速率為前者的2/3;失血第3階段:抽血速率為第2階段的2/3。此休克復(fù)制過程完成約1h,大鼠累計(jì)失血30%～40%,血壓降至40mmHg。1.4紅細(xì)胞攜帶氧-釋氧s型曲線利用Hemox-analyzer血氧分析儀在初始和第1、2、3階段末時(shí)分別取大鼠血樣即刻繪制紅細(xì)胞攜氧-釋氧S型曲線(PO2-Sat)得到P50。記錄紅細(xì)胞攜氧-釋氧過程中氧飽和度與時(shí)間的關(guān)系,并繪制曲線即得攜氧曲線和釋氧時(shí)間-效應(yīng)曲線。1.5葡萄糖、乳酸脫氫酶活性測定在初始和第1、2、3階段末時(shí)分別采血樣測定2,3-DPG、pH值、葡萄糖、乳酸脫氫酶。2,3-DPG采用西德Bochninger-Mannheim公司生產(chǎn)的配套試劑盒測定,具體操作按說明書要求進(jìn)行。pH值、葡萄糖、乳酸脫氫酶均由AFT2500D型電解質(zhì)分析儀直接檢測。1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS10.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),正態(tài)分布的各個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)均以xˉ±sxˉ±s表示。組間比較采用單因素方差分析。2結(jié)果2.1血壓病作用研究結(jié)果顯示:隨著失血休克程度的逐漸加深,大鼠靜脈血紅細(xì)胞的P50值不斷增加。P50的大小表征了紅細(xì)胞與氧氣的親和力:P50的增大反映了隨著休克程度加深,血液中紅細(xì)胞的氧親和力減弱,有利于血紅蛋白釋放氧。結(jié)果還顯示隨失血休克程度的加深,Tc50無明顯變化,表示紅細(xì)胞攜氧的速率幾乎沒有影響;Tr50有所減小,紅細(xì)胞將加快向機(jī)體釋放氧。此外,失血量增加,血漿pH值逐漸減小,葡萄糖含量也呈現(xiàn)遞減的趨勢,乳酸脫氫酶隨失血休克程度的加深而增加,證明機(jī)體缺氧,無氧酵解增強(qiáng),乳酸脫氫酶活性提高,消耗葡萄糖,氫離子大量累計(jì)(見表1,圖1、2)。休克初期,血液紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DPG水平上升,這有利于紅細(xì)胞向各組織細(xì)胞釋放氧,隨著大鼠血量的逐漸減少,休克程度的加深,2,3-DPG水平也隨之降低(見圖3)。3血清學(xué)檢測紅細(xì)胞在休克休克過程中氧作用的變化紅細(xì)胞攜氧與釋氧“S”型曲線完全一致,但時(shí)間效應(yīng)曲線有很大不同。為了描述攜氧和釋氧的時(shí)間效應(yīng)差異,本文引入Tc50和Tr50這兩個(gè)參數(shù)。Tc50表示紅細(xì)胞氧飽和度從0升到50%所用的時(shí)間,表征紅細(xì)胞攜氧的速率;Tr50表示紅細(xì)胞氧飽和度從100%降到50%所需的時(shí)間,表征紅細(xì)胞釋放氧的速率。本實(shí)驗(yàn)室曾從紅細(xì)胞攜氧-釋氧動力學(xué)的角度出發(fā),對雞、家兔、鯉魚、蟾蜍4種實(shí)驗(yàn)動物的紅細(xì)胞攜氧動力學(xué)進(jìn)行對比研究,發(fā)現(xiàn)不同物種的T50有明顯差異。本研究基于課題組以往的工作,探討了大鼠在休克的不同階段,即同一物種在不同的生理狀態(tài)條件下,T50的變化規(guī)律。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果P50的變化來看,在失血休克過程中紅細(xì)胞的氧親和力隨著失血量的增加而降低,提示血紅蛋白釋氧能力增強(qiáng),這可能為休克代償?shù)囊环N表現(xiàn);另外,Tr50也隨之下降。這些變化可能是由于機(jī)體大量失血,組織缺氧導(dǎo)致。紅細(xì)胞無線粒體,糖酵解是其主要也是唯一的能量來源。2,3-DPG是紅細(xì)胞糖酵解側(cè)支路循環(huán)的產(chǎn)物,存在于紅細(xì)胞內(nèi),調(diào)節(jié)紅細(xì)胞的攜氧能力與能量代謝。2,3-DPG分子通過嵌入脫氧血紅蛋白兩條逆向β-鏈空隙中,穩(wěn)定脫氧血紅蛋白構(gòu)象的方式,降低紅細(xì)胞血紅蛋白與O2的親和力,有利于紅細(xì)胞向組織中釋放氧。本文研究結(jié)果顯示,休克初期,紅細(xì)胞中2,3-DPG的含量有所增加,隨后2,3-DPG水平逐漸降低。氫離子的逐漸增多會降低血漿pH值,改變糖酵解,首先導(dǎo)致2,3-DPG濃度的迅速減小并伴隨著ATP生成的中斷,最終糖酵解減緩,酸中毒引起ATP含量降低。從pH值、葡萄糖、乳酸脫氫酶的變化規(guī)律可知在失血休克過程中,由于紅細(xì)胞的大量丟失,機(jī)體缺氧進(jìn)而無氧酵解增強(qiáng),乳酸脫氫酶的活性提高,葡萄糖被消耗,無氧酵解產(chǎn)生的乳酸在體內(nèi)大量堆積使得血漿pH值逐漸減小。紅細(xì)胞在失血休克過程中氧親和力逐漸下降,這與2,3-DPG的含量、ATP濃度、pH值等息息相關(guān)。休克初期,紅細(xì)胞2,3-DPG含量有所增加,紅細(xì)胞氧親和力降低。隨著休克程度的加深,2,3-DPG水平降低,此時(shí)紅細(xì)胞親和力仍然較之前有所下降。這可能是因?yàn)闅潆x子濃度的增加,促進(jìn)血紅蛋白鹽鍵形成,構(gòu)象發(fā)生改變,影響其氧親和力(即玻爾效應(yīng))。紅細(xì)胞Tr50與Tc50的變化說明在失血休克過程中紅細(xì)胞攜氧的時(shí)間并無明顯變化,但其釋放氧的時(shí)間卻有所減少,這表明在失血休克這一過程中,紅細(xì)胞攝取氧的速率不變而向機(jī)體釋放氧的速率有所增加。本文從熱力學(xué)與動力學(xué)兩方面研究了