艙內(nèi)腹部閉合性爆炸傷大鼠血漿內(nèi)毒素的變化及意義

聶 海,賴西南,黃顯凱,王麗麗

(第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院:1.野戰(zhàn)外科研究所創(chuàng)傷、燒傷和復(fù)合傷國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第六研究室;2.醫(yī)院全軍戰(zhàn)創(chuàng)傷中心,重慶400042)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭爆炸性武器的大量使用和平時(shí)意外突發(fā)性爆炸事件的頻繁發(fā)生[1],導(dǎo)致爆炸性損傷有增多趨勢[2],而爆炸事件大部分發(fā)生在相對密閉空間如戰(zhàn)斗艙室、汽車、地鐵、煤窯等,其物理性質(zhì)與開闊地爆炸不盡相同。在爆炸性損傷中,腹部爆炸傷發(fā)生率較高[2]。研究表明,相對密閉空間腹部爆炸傷較開闊地爆炸傷情更嚴(yán)重[3],腸道氧化應(yīng)激反應(yīng)更劇烈[4]。爆炸傷可引起腸道缺血缺氧、氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng),但是否可導(dǎo)致內(nèi)毒素移位尚不清楚。本研究試圖通過艙室模擬器內(nèi)爆炸建立致傷模型,觀察艙內(nèi)大鼠腹部爆炸傷后血漿內(nèi)毒素的動(dòng)態(tài)變化,為早期診斷腸源性感染和相對密閉空間爆炸傷員的合理救治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 復(fù)制動(dòng)物模型及采集標(biāo)本 100只230g左右健康雄性SD大鼠隨機(jī)分為艙內(nèi)組、艙外組,每組50只。速眠新Ⅱ(長春軍需大學(xué)獸醫(yī)研究所提供)0.4mL/kg體重進(jìn)行股部肌肉注射麻醉。將大鼠固定于艙室,用600mg DDNP紙質(zhì)點(diǎn)爆源懸掛于陸軍模擬戰(zhàn)斗艙室(第三軍醫(yī)大學(xué)野戰(zhàn)外科研究所研制)中央,爆心距離大鼠腹部中央10cm引爆,爆炸后立即將大鼠取出艙室。爆炸后觀察大鼠胸、腹壁有無穿透傷、貫通傷、盲管傷,如有開放性損傷則剔除,致傷后3、8、24、48h和 72h處死大鼠按要求采集門靜脈血和腹主動(dòng)脈血標(biāo)本,另采集10只未致傷的正常大鼠血標(biāo)本。

表1 外周血內(nèi)毒素水平變化情況(Eu/mL

表1 外周血內(nèi)毒素水平變化情況(Eu/mL

與致傷前比較,*:P＜0.05,#:P＜0.01;與艙外組比較,△:P＜0.05,▲:P＜0.01。

傷后時(shí)間(h)組別 傷前3 8 24 48 72艙內(nèi)組 0.077±0.019 0.267±0.052# 0.424±0.084#△ 0.553±0.065#▲ 0.602±0.182#▲ 0.598±0.198#▲艙外組 0.077±0.019 0.208±0.067* 0.332±0.080# 0.381±0.129# 0.344±0.093# 0.270±0.119#

表2 門靜脈血內(nèi)毒素水平變化情況(Eu/mL

表2 門靜脈血內(nèi)毒素水平變化情況(Eu/mL

與致傷前比較,*:P＜0.05,#:P＜0.01;與艙外組比較,△:P＜0.05,▲:P＜0.01。

傷后時(shí)間(h)組別 傷前3 8 24 48 72艙內(nèi)組 0.077±0.011 0.527±0.151#△ 0.648±0.152#▲ 0.782±0.152#▲ 0.865±0.130#▲ 0.706±0.159#▲艙外組 0.077±0.011 0.380±0.095# 0.474±0.098# 0.580±0.160# 0.570±0.100# 0.483±0.087#

1.2 檢測內(nèi)毒素 采用改良基質(zhì)顯色鱟試劑[5]法檢測血漿內(nèi)毒素水平(上海伊華臨床醫(yī)學(xué)科技公司),根據(jù)內(nèi)毒素標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖1)求得內(nèi)毒素含量。

1.3 檢測血IL-6和TNF-α水平 采用雙抗體夾心ELISA法檢測OD值,根據(jù)不同濃度標(biāo)準(zhǔn)品制定的標(biāo)準(zhǔn)曲線,求得血漿IL-6[6]和 TNF-α濃度[7],實(shí)驗(yàn)步驟按照試劑盒(晶美生物工程有限公司)說明書進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1 外周血內(nèi)毒素水平變化 大鼠腹部爆炸傷后血漿內(nèi)毒素水平在3h開始升高,與傷前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);艙內(nèi)組 48h達(dá)高峰,艙外組 24h達(dá)峰值;艙內(nèi)組血漿內(nèi)毒素水平較艙外組升高快,且持續(xù)時(shí)間長,傷后8h艙內(nèi)組明顯高于艙外組,組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),致傷后72h仍明顯高于艙外組,見表1?？傮w來說,艙內(nèi)組與艙外組比較內(nèi)毒素水平明顯上升(t=4.153,P＜0.001)。

2.2 門靜脈血內(nèi)毒素水平變化 大鼠腹部爆炸傷后血漿內(nèi)毒素水平在3h開始升高,與傷前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);艙內(nèi)組 48h達(dá)高峰,艙外組 24h達(dá)峰值;艙內(nèi)組血漿內(nèi)毒素水平較艙外組升高快,且持續(xù)時(shí)間長,傷后8h艙內(nèi)組明顯高于艙外組,組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),到傷后72h仍明顯高于艙外組,見表2。艙內(nèi)組門靜脈血內(nèi)毒素水平較艙外組明顯升高(t=4.818,P＜0.001)。

2.3 外周血和門靜脈血內(nèi)毒素水平比較 相同時(shí)間點(diǎn)門靜脈血和外周血內(nèi)毒素水平比較發(fā)現(xiàn),門靜脈血內(nèi)毒素水平較外周血升高快且明顯,但24h后組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見表3。

表3 同一時(shí)間點(diǎn)外周血和門靜脈血內(nèi)毒素水平比較

2.4 外周血TNF-α水平變化 艙內(nèi)組大鼠腹部爆炸傷后血漿TNF-α水平在傷后3h內(nèi)即開始快速升高,且明顯高于艙外組,與傷前、艙外組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);艙內(nèi)組48h、艙外組24h達(dá)峰值;艙內(nèi)組血漿內(nèi)毒素水平較艙外組升高快,且持續(xù)時(shí)間長,傷后72h仍明顯高于艙外組,見表4?？傮w來說,艙內(nèi)組與艙外組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.492,P＜0.001)。

2.5 外周血IL-6水平變化 艙內(nèi)組大鼠腹部爆炸傷后血漿IL-6水平在傷后8h內(nèi)開始升高,明顯高于艙外組,組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);艙內(nèi)組48h、艙外組24h達(dá)高峰;艙內(nèi)組血漿IL-6水平較艙外組升高快,且持續(xù)時(shí)間長,傷后72h仍明顯高于艙外組,見表5?？傮w來說,艙內(nèi)組與艙外組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.513,P=0.013)。

表4 外周血血漿 TNF-α水平變化(ng/mL

表4 外周血血漿 TNF-α水平變化(ng/mL

與致傷前比較,*:P＜0.05,#:P＜0.01;與艙外組比較,△:P＜0.05,▲:P＜0.01。

傷后時(shí)間(h)組別 傷前3 8 24 48 72艙內(nèi)組 0.58±0.06 1.03±0.09#△ 1.67±0.21#△ 2.67±0.26#△ 2.80±0.35#▲ 2.41±0.22▲艙外組 0.58±0.06 0.78±0.11 1.39±0.22# 2.14±0.51# 2.14±0.47# 1.78±0.32#

表5 外周血血漿IL-6水平變化(pg/mL

表5 外周血血漿IL-6水平變化(pg/mL

與致傷前比較,*:P＜0.05,#:P＜0.01;與艙外組比較,△:P＜0.05,▲:P＜0.01。

傷后時(shí)間(h)組別 傷前3 8 24 48 72艙內(nèi)組 96.4±16.8 126.9±20.6 275.4±40.3#△ 323.3±32.6#▲ 265.5±33.8#▲ 216.6±27.8#▲艙外組 96.4±16.8 118.2±18.8 228.8±20.8# 238.0±30.2# 162.0±17.7# 137.7±20.5#

圖1 內(nèi)毒素標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.6 門靜脈血內(nèi)毒素水平與外周血內(nèi)毒素、IL-6、TNF-α水平的相關(guān)性 相關(guān)分析表明,門靜脈血內(nèi)毒素水平與外周血漿內(nèi)毒素、IL-6、TNF-α呈正相關(guān),見表 6。

表6 門靜脈血內(nèi)毒素水平與外周血漿指標(biāo)的關(guān)系

3 討 論

正常大鼠由于腸道屏障功能的作用,血液循環(huán)中僅含有極微量的內(nèi)毒素,但不會對機(jī)體造成危害,因?yàn)樯砬闆r下,即使有少量內(nèi)毒素入血,由于肝臟的強(qiáng)大解毒屏障功能,內(nèi)毒素也很容易被體內(nèi)防御系統(tǒng)清除。本研究結(jié)果顯示,不管是門靜脈血還是外周血內(nèi)毒素水平艙內(nèi)組均明顯高于艙外組,而且水平更高、持續(xù)時(shí)間更長,表明艙內(nèi)組的腸源性內(nèi)毒素血癥發(fā)生早且持續(xù)更久,相對密閉空間爆炸傷員機(jī)體發(fā)生腸源性內(nèi)毒素血癥的可能性大;此外,門靜脈血內(nèi)毒素水平與外周血變化趨勢基本一致,提示在大鼠腹部爆炸傷后檢測外周血內(nèi)毒素水平可以近似反映腸道內(nèi)毒素移位。外周血血漿 TNF-α和IL-6水平變化趨勢與內(nèi)毒素水平變化基本一致,提示通過檢測外周血TNF-α和IL-6水平間接判斷是否存在腸道內(nèi)毒素移位,艙內(nèi)組腹部爆炸傷后全身炎癥反應(yīng)較艙外組重,且持續(xù)時(shí)間長,可能更易發(fā)生全身炎癥反應(yīng)綜合征,進(jìn)而導(dǎo)致多器官功能衰竭(MODS)。但 TNF-α水平較 IL-6升高早、上升速度快,而且維持在較高水平,這種差異可能反映了這些細(xì)胞因子在全身炎癥反應(yīng)中所起不同的作用:TNF-α是早期表達(dá)的致炎介質(zhì),它誘導(dǎo)IL-6產(chǎn)生與IL-6在體內(nèi)產(chǎn)生免疫協(xié)同作用;而IL-6后續(xù)產(chǎn)生對炎癥進(jìn)一步發(fā)展起促進(jìn)作用。

本研究還發(fā)現(xiàn),在相同時(shí)間點(diǎn)外周血內(nèi)毒素水平較門靜脈血低,表明腸道內(nèi)毒素通過腸黏膜屏障進(jìn)入門靜脈血,通過肝臟的解毒、過濾功能,降低門靜脈血內(nèi)毒素水平,進(jìn)入外周血的內(nèi)毒素減少,導(dǎo)致外周血內(nèi)毒素水平較門靜脈血低;而傷后48h后門靜脈血內(nèi)毒素水平和外周血比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能是由于肝臟已經(jīng)發(fā)揮最大的清除內(nèi)毒素潛能,導(dǎo)致二者水平相近,也可能是由于大鼠腸道功能開始恢復(fù),腸黏膜上皮功能改善,腸道通透性降低,內(nèi)毒素吸收減少,而外周血中仍有殘余內(nèi)毒素,導(dǎo)致二者無明顯差異。

因此作者認(rèn)為,大鼠在腹部爆炸時(shí)一方面由于沖擊波的直接作用導(dǎo)致腸道受損,腸黏膜上皮細(xì)胞發(fā)生缺血、缺氧,腸道發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)[4],導(dǎo)致腸黏膜通透性增加,內(nèi)毒素容易逸出腸壁進(jìn)入血液循環(huán);此外,爆炸傷時(shí)也可發(fā)生細(xì)菌移位(另文報(bào)道),細(xì)菌在血循環(huán)中發(fā)生死亡、降解也可以釋放大量內(nèi)毒素,使血中內(nèi)毒素水平進(jìn)一步升高,形成內(nèi)毒素血癥。當(dāng)血中細(xì)菌內(nèi)毒素持續(xù)升高時(shí),一方面通過直接激活單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)及中性粒細(xì)胞,誘導(dǎo)其分泌多種介質(zhì)如TNF-α、IL-1和 IL-6等[8],通過這些介質(zhì)在局部或循環(huán)中播散至機(jī)體其他部分而發(fā)揮效應(yīng)作用。另一方面內(nèi)毒素與內(nèi)毒素結(jié)合蛋白(LBP)結(jié)合后,可明顯增加巨噬細(xì)胞對細(xì)菌吞噬以及促進(jìn)TNF-α分泌[9]。TNF-α是炎癥介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因子,主要參與宿主對膿毒血癥、創(chuàng)傷和MODS的反應(yīng)。促進(jìn)TNF-α產(chǎn)生的病原有許多,其中內(nèi)毒素最引人注意,它能同時(shí)激活TNF的轉(zhuǎn)錄和翻譯,并促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌TNF-α。當(dāng)細(xì)菌或病毒進(jìn)入機(jī)體后TNF-α在循環(huán)中出現(xiàn)較早并迅速達(dá)到高峰,它可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞釋放IL-6,而IL-6隨后又刺激其他細(xì)胞因子的生物合成,并反過來增強(qiáng)組織細(xì)胞對TNF-α的敏感性,參與或調(diào)節(jié)機(jī)體的炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng),可作為反映機(jī)體炎癥與疾病嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)。

綜上所述,腹部爆炸傷后沖擊波作用導(dǎo)致腸黏膜缺血缺氧、發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng),增加腸黏膜通透性,促進(jìn)大量內(nèi)毒素移位,發(fā)生內(nèi)毒素血癥,然后激活炎癥細(xì)胞產(chǎn)生炎癥介質(zhì),炎癥介質(zhì)又放大內(nèi)毒素的作用,導(dǎo)致體內(nèi)免疫異常,直接或間接地引起或加重器官功能損害,甚至引起死亡,因此內(nèi)毒素和炎癥介質(zhì)在腹部爆炸傷后判斷病情嚴(yán)重程度和繼發(fā)器官功能受損中起著重要的作用,因此了解內(nèi)毒素和炎癥介質(zhì)的致病機(jī)制及其作用特點(diǎn),對臨床上選擇有效防治MODS的方法具有重要的意義[10-11];在臨床上測定腹部爆炸傷傷員血漿內(nèi)毒素水平和炎癥介質(zhì),既可以準(zhǔn)確判斷傷情,盡早判斷預(yù)后,又可以判斷藥物干預(yù)的效果,適時(shí)調(diào)整治療方案,對促進(jìn)合理用藥和提高患者預(yù)后及生活質(zhì)量有重要意義。

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