黃佳 周厚榮
(1.貴陽醫(yī)學院,貴州 貴陽550004;2.貴州省人民醫(yī)院急診科,貴州 貴陽550002)
心肺復蘇本質是全身缺血再灌注損傷,其中復蘇后心功能不全是復蘇后引起心跳停止的主要原因。隨著近年來對促紅細胞生成素(erythropoietin EPO)研究的不斷深入,相關實驗證實EPO對心肌缺血再灌注損傷(mypcardial ischemia and rupufusion,MI/R)具有明顯的保護作用[1-2],包括心肌缺血前、缺血時及再灌注時使用單一劑量的EPO均能產(chǎn)生顯著的心肌保護作用[3]。目前未見心肺復蘇后EPO表達的報告,EPO對復蘇后心功能不全的干預作用亦罕見報道。本實驗旨在通過建立窒息大鼠心肺復蘇模型,探討心肺復蘇術后各時間點EPO的表達情況及外源性補充EPO對復蘇后心功能不全的干預作用。
1.1 實驗動物及分組 由中醫(yī)學院實驗動物中心提供[許可證號SCXK(渝)2012-0005]健康成年SD大鼠72只。術前晚上禁食,可自由飲水,維持體溫正常。隨機分為假手術組(S)、常規(guī)復蘇組(C)、促紅素組(EPO)三組,每組分為0h、2h、4h、6h四個亞組,每組6只。0h為術前組,2h、4h、6h為術后組。S組僅進行麻醉、氣管切開、血管穿刺,不進行窒息、機械通氣以及心肺復蘇。C組及EPO組行動靜脈穿刺、氣管切開、窒息、有創(chuàng)機械通氣及心肺復蘇。S組及C組于各時間終點采血查EPO水平。EPO組因外源性補充EPO故不查血清EPO水平。
1.2 動物模型制備 根據(jù)Hemdrickx等[4]的方法創(chuàng)建心肺復蘇模型。具體如下:將S組、C組及EPO組的SD大鼠稱重后給予水合氯醛按350mg/kg(3.5mg/100g)腹腔內給藥,麻醉滿意后將大鼠仰臥于手術臺上,作左頸動脈置管,接ASB-240S生物信號采集分析系統(tǒng)(成都傲生科技公司生產(chǎn))測量 HR、MAP、LVSP、LVEDP、±LVdP/dtmax值。行氣管切開,接ALC-V9動物呼吸機(上海奧爾特生物科技有限公司生產(chǎn)),機械通氣參數(shù):通氣頻率80次/min,通氣量為6mL/min,I∶E為1∶2,吸氧濃度為100%。以上操作完畢后將SD大鼠置室溫下穩(wěn)定10min,C組及EPO組夾閉氣管插管,停機械通氣,CA持續(xù)240s后立即給予心肺復蘇。打開已夾閉氣管,給予有創(chuàng)機械通氣,相關參數(shù)同前。心肺復蘇標準:胸外按壓頻率160次/min,按壓深度為大鼠胸廓前后徑的1/3,按壓所產(chǎn)生的平均動脈壓達35mmHg以上,并快速給予腎上腺素(福州海王福藥制藥有限公司,規(guī)格:1mg/mL)0.02mg/kg(給藥容積1mL/kg),3min重復給予腎上腺素靜脈給藥,經(jīng)積極心肺復蘇15min未成功者放棄復蘇。C組給予腎上腺素0.02mg/kg(給藥容積1mL/kg+NS 1mL/kg),EPO組于復蘇前給予rhEPO(山東阿華生物藥業(yè)有限責任公司,規(guī)格:4 000IU/kg)5 000U/kg[5](給藥容積1mL/kg)+腎上腺素0.02mg/kg(給藥容積1mL/kg)。實驗各時間終點,取血6mL,離心,取上層血清,處死動物。
1.3 心臟停搏(CA)的標準 (1)心電圖提示心電靜止,心室顫動[6];(2)心電機械分離;(3)心尖區(qū)心臟搏動消失;(4)動物皮膚、黏膜明顯發(fā)紺;(5)平均動脈壓低于20mmHg(1mmHg=0.133kPa)。
1.4 自主循環(huán)恢復(ROSC)判斷的指標 (1)心電圖出現(xiàn)正常的QRS波群(與夾閉氣管前的心電圖表現(xiàn)相近);(2)可觸摸到明顯的心尖搏動,收縮壓不低于60mmHg;(3)動物皮膚、黏膜發(fā)紺明顯減輕。
1.5 EPO的檢測 血清EPO采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測定,試劑盒由上海西唐生物科技有限公司提供。試劑在使用前先在室溫20~25℃放置15~20min,嚴格按照說明書操作步驟進行操作,避免誤差,設立復孔,取平均值。
1.6 統(tǒng)計學處理 應用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計學分析,計量數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差(±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析。如方差齊,采用成組設計資料的t檢驗,兩兩比較用SNK法;如方差不齊,則采用隨機區(qū)組設計的秩和檢驗(Wilcoxon檢驗);相關性分析采用雙變量相關分析,相關系數(shù)選用Pearson做雙尾檢驗,P<0.01示差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 各組實驗大鼠之間基本情況比較 各組實驗大鼠之間體質量、水合氯醛使用量、腎上腺素使用量、窒息時間、復蘇(CPR)時間、自主循環(huán)恢復(ROSC)時間比較,差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1、表2。
表1 各組實驗大鼠基本情況比較(±s,n=18)
表1 各組實驗大鼠基本情況比較(±s,n=18)
注:組間數(shù)據(jù)比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)
組別 體質量(g) 水合氯醛使用量(mg)S組325.50±5.29 115.21±2.48 C組 331.16±4.16 116.44±3.74 EPO組328.41±4.93 114.30±3.18
表2 心肺復蘇組實驗大鼠基本情況比較(±s,n=18)
表2 心肺復蘇組實驗大鼠基本情況比較(±s,n=18)
注:組間數(shù)據(jù)比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)
組別 腎上腺素使用量(μg) CPR時間(s) ROSC時間(s) 窒息時間(s)C組 6.12±0.41 204.50±5.88 625.36±5.63 209.81±4.64 EPO組 6.20±0.22 199.33±4.62 622.73±4.45 210.75±2.780
2.2 心肺復蘇后血清EPO水平的變化 S組有創(chuàng)操作術后(2h、4h、6h)EPO水平比較術前(0h)增高(P<0.01)。C組中2h、4h組與0h組相比較均明顯增高(P<0.01),復蘇后6h與0h組比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。EPO組因給予rhEPO,檢測血清EPO無意義,故未檢測。見表3。
2.3 各組間心功能指標變化 各組間心率比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05);與S組比較,C組、EPO組復蘇后MAP降低 (P<0.01);與S組相比較,C組、EPO組±dp/dtmax及LVSP均下降 (P<0.01,P<0.05),C組及EPO組LVEDP均升高(P<0.01,P<0.05);EPO 組各時間點±dp/dtmax及LVSP均高于C組(P<0.05);EPO組各時間點LVEDP有所下降(P<0.05)。見圖1-6。
表3 假手術組與常規(guī)復蘇組EPO水平比較(pg/mL,±s,n=18)
表3 假手術組與常規(guī)復蘇組EPO水平比較(pg/mL,±s,n=18)
注:△與術前0h組比較,P<0.01;*與假手術組同時間點比較,P<0.01
時間(h) 假手術組 常規(guī)復蘇組0 664.33±218.04648.30±220.04 2 1 737.1±212.32△ 2 717.7±403.51△*4 1 822.6±221.12△ 1 431.6±486.13△6 1 906.2±323.14△650.3±253.62
2.4 常規(guī)復蘇后組血清EPO的表達與±dp/dtmax、LVSP及LVEDP的相關性 EPO與±dp/dtmax、LVSP呈顯著正相關,r值分別為0.603、0.722、0.765,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01);與LVEDP呈顯著負相關,r值為-0.920,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。
心肺復蘇作為挽救生命的重要手段已經(jīng)歷了四十多年的歷程,國際心肺復蘇及心血管急救指南2000年面世以來至今已經(jīng)過三次修訂,最終目的是為了提高心肺復蘇成功率以及降低復蘇后并發(fā)癥的發(fā)生率。CPR期間心臟冠狀動脈血流銳減,僅為平時血流的20%[7],有數(shù)據(jù)顯示約有1/3心肺復蘇自主循環(huán)恢復的患者最終死于心功能不全[8]。復蘇后心功能不全是復蘇后最重要的并發(fā)癥,其形成與心肌頓抑有關。
EPO是一種能促進紅細胞生成的多肽類激素,一種酸性糖蛋白。近期研究發(fā)現(xiàn)EPO是一種重要的細胞保護因子,其生理學作用也由單純的促進紅細胞生成、增加紅細胞容量擴展到可以對缺血缺氧性損傷的大腦、腎臟和心臟等多種組織器官起保護作用[9-10],尤其對心血管系統(tǒng)的細胞保護作用已引起了廣泛的關注。EPO改善心功能的作用在多種急性心肌缺血和/或再灌注動物模型中得到證實[11]。江慧琳等[12]對EPO在復蘇后心功能不全相關實驗中證實EPO可以改善窒息性大鼠心臟驟停—心肺復蘇成功后的心功能并減輕心肌損傷。Doue等[13]相關實驗發(fā)現(xiàn)再灌注后單劑量EPO可以抑制心功能下降。Cai等[14]在缺血再灌注相關實驗中觀察到EPO可抑制心肌細胞凋亡及改善心功能,由此可見,EPO可能通過抗凋亡改善心功能。
本實驗結果顯示假手術組2h、4h、6hEPO較術前升高(P<0.01),其原因可能與下丘腦—垂體—腎上腺皮質系統(tǒng)以及交感—腎上腺髓質系統(tǒng)有關,也與血中ACTH濃度迅速增高、糖皮質激素的生成增多及L茶酚胺量相應增加有關,表明重大創(chuàng)傷應激可刺激機體產(chǎn)生內源性EPO,屬機體保護機制。常規(guī)復蘇組EPO呈先增后降趨勢,且復蘇后2h水平高于假手術組(P<0.01)。其原因推測與缺氧后細胞內的自由基活性氧(ROS)增多,引起EPO表達增加[15]有關。同時,腎上腺素刺激內源性EPO的表達增加[16]。隨著再灌注時間延長,超過其代償極限,腎上腺素作用消退,從而導致EPO的表達下調。相關性分析提示心肺復蘇術后血清EPO與±dp/dtmax、LVSP均呈正相關,與LVEDP呈負相關,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。提示內源性EPO的消耗可能是引起復蘇后心肌功能不全的發(fā)病機制之一。本實驗還通過復蘇術后補充外源性EPO發(fā)現(xiàn):EPO組復蘇后±dp/dtmax、LVSP、LVEDP值均高于C組同時間點,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),提示給予rh-EPO后可改善心肺復蘇后心功能,與文獻報道相符合。其機制可能是通過STAT-5下調促凋亡蛋白基因如Bax和Caspase-3等基因的表達,發(fā)揮抗凋亡作用[17]。另外,C組EPO值于復蘇后6h降至復蘇前EPO水平,可作為靜脈補充EPO的實驗依據(jù)。
綜上所述,重大創(chuàng)傷應激可促使血清中EPO在短期表達增高;內源性EPO大量消耗可能是復蘇后心功能不全的發(fā)病機制之一;外源性補充EPO可明顯改善復蘇后心功能不全,但其改善心肌功能的作用是否與腎素—血管緊張素系統(tǒng)有關,有待進一步實驗研究證實。
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