嚴重失血性休克與膿毒性休克大鼠大循環(huán)與微循環(huán)變化的一致性

胡喬華 鄭勝才 凌欽 伍靚靚 楊正飛 方向韶

中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院1急診科，2重癥醫(yī)學科（廣州510120）

休克是有效循環(huán)血量減少，組織灌注不足所致的組織細胞缺血、缺氧、各重要生命器官的功能、代謝障礙及結(jié)構(gòu)損傷的病理過程［1］。雖然不同病因所致休克本質(zhì)相同，然而不同病因引起休克時機體血流動力學變化各有其特點，可出現(xiàn)心輸出量（CO）、平均動脈壓（MAP）、呼氣末二氧化碳分壓（ETCO2）等反映大循環(huán)的改變以及組織器官微循環(huán)灌注、酸堿平衡等反映微循環(huán)的改變。針對不同病因所致休克血流動力學變化深入探討將有利于臨床上對不同類型休克的正確認識和處理。本研究擬探討臨床上常見的兩種類型休克——嚴重失血性休克和膿毒性休克大循環(huán)與微循環(huán)的動態(tài)變化情況和協(xié)調(diào)一致性，為臨床上更好地救治此兩種類型休克患者提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 動物選擇及分組選取成年健康雄性SD大鼠（450 ～550 g）20只按照鼠齡、窩別、體質(zhì)量進行兩兩配對后采用隨機數(shù)字表法分為2組（n=10）：失血性休克組（H-Shock 組）和膿毒性休克組（S-Shock 組）。大鼠由廣州中醫(yī)藥大學動物實驗中心提供。

1.2 動物準備雄性SD 大鼠禁食過夜，但允許自由飲水。腹腔內(nèi)注射戊巴比妥鈉（45 mg/kg）麻醉后備皮，然后以仰臥位膠布固定于手術(shù)板上。額外劑量的戊巴比妥鈉（10 mg/kg）根據(jù)需要給予維持麻醉。將14 號氣管鞘管（Abbocath-T 公司，美國）安裝在具有145°尖端的鈍針上插入氣管。使用BeneView T5 監(jiān)護儀（深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司，中國）的二氧化碳監(jiān)測儀模塊連續(xù)監(jiān)測ETCO2。大鼠自主呼吸室內(nèi)空氣。用碘伏棉球消毒大鼠頸部及左側(cè)腹股溝區(qū)，將PE-50 聚乙烯導管（Becton Dickinson 公司，美國）從手術(shù)暴露的左股動脈推進6 cm 到降主動脈以連續(xù)監(jiān)測MAP 和間斷抽血查血氣分析，導管可用含2.5 IU/mL 結(jié)晶牛肝素生理鹽水間歇沖洗。失血性休克組大鼠將另一個PE-50 導管通過左側(cè)頸總動脈置入約2 cm用以放血。測量直腸溫度并借助紅外表面加熱燈維持大鼠體溫在（36.5±0.5）℃。

1.3 模型制備

1.3.1 H-Shock 組大鼠模型制備用100 U/kg 結(jié)晶牛肝素生理鹽水將大鼠肝素化，計算每只大鼠的總血容量（EBV = 6.12 mL/100 g）［2］，用輸注/抽出雙注射器泵（保定蘭格恒流泵有限公司，中國）于60 min 內(nèi)恒速抽出總血容量的40%，停止失血后MAP ≤40 mmHg、持續(xù)時間超過1 min、排除麻醉藥物干擾即為建模成功［3］。

1.3.2 S-Shock 組大鼠模型制備主要參考RITTIRSCH 等［4］報道的盲腸結(jié)扎穿孔法建立膿毒癥大鼠模型。用碘伏棉球消毒大鼠腹部，沿腹白線縱行切開約2 cm 尋找盲腸，將盲腸輕拉出腹腔，保持回盲部通暢，用粗線結(jié)扎盲腸75%，用50 mL 注射器針頭避開盲腸血管貫穿4 個孔并擠出綠豆大小糞便，然后將盲腸復位，關閉腹腔，MAP ≤65 mmHg、持續(xù)時間超過1 min、排除麻醉藥物干擾即為建模成功。

1.4 觀察時間與觀察指標兩組大鼠均在動物準備結(jié)束后記為基線狀態(tài)（BL），記錄此時MAP、ETCO2，并行心臟超聲檢查（Ultrasonix 公司，加拿大）計算CO，利用微循環(huán)檢測儀（MicroVision 醫(yī)療公司，荷蘭）監(jiān)測舌下微循環(huán)。舌下黏膜微循環(huán)參數(shù)包括反映血管密度的De Backer 評分（De Backer score）和反映微循環(huán)血流速度的微血管血流指數(shù)（microvascular flow index，MFI）。De Backer 評分：將圖像用3 條橫線和3 條縱線分割，血管穿過各3 條縱橫線的數(shù)量除以線的總長度，就計算出De Backer 評分；MFI：將圖像劃分為4 個象限；對每個象限的主要血流狀態(tài)評分，0=無血流，1=間斷血流，2=遲滯血流，3=連續(xù)血流，4 個象限的平均評分即為MFI［5］。連續(xù)監(jiān)測MAP、ETCO2，往后于BL后1、2、3 h 以此類推行心臟超聲、舌下微循環(huán)檢查1 次；當大鼠MAP ≤65 mmHg 持續(xù)時間超過1 min、排除麻醉藥物干擾時記為Shock，并于BL、Shock、End 時檢測動脈血氣分析計算酸堿度（pH）、氧分壓（pO2）、二氧化碳分壓（pCO2）、乳酸（Lac）（Radiometer 公司，丹麥），共觀察12 h 或大鼠死亡時終止觀察。

1.5 統(tǒng)計學方法采用SPSS 21.0 統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，正態(tài)分布資料用表示，隨機區(qū)組設計資料采用t檢驗，重復測量設計資料采用方差分析檢驗，兩兩比較采用LSD 法檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

兩組動物基礎狀態(tài)體質(zhì)量、肛溫、pH、pO2、pCO2、Lac 生理指標比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。H-Shock 組MAP、ETCO2、CO、De Backer 評分、MFI各指標不同時間點監(jiān)測值與自身BL相比較，均明顯下降（P＜0.05）。見表1。S-Shock組中MAP、ETCO2、CO 各時間點監(jiān)測值與自身BL 相比，2 h 內(nèi)無明顯變化，3 h 開始，與BL 相比MAP、ETCO2、CO 監(jiān)測值下降（P＜0.05）；而De Backer 評分、MFI 各時間點監(jiān)測值與BL相比均下降（P＜0.05）。見表2。H-Shock組與S-Shock 組中BL、Shock、End 兩兩相比，pH 進行性降低（P＜0.05），Lac 進行性升高（P＜0.05）。見表3。

3 討論

失血性休克和膿毒性休克是臨床上兩種常見的休克類型，研究顯示休克中分布性休克占66%（其中膿毒性休克占62%），低血容量性休克占16%（以失血性休克為主），且病死率高［6-7］。其本質(zhì)上都屬于急性循環(huán)衰竭，然而大循環(huán)和微循環(huán)變化各有其特點，對其大循環(huán)及微循環(huán)變化特點深入研究將有利于臨床上更好的救治此兩種類型的休克患者。因此，本研究采取監(jiān)測大鼠MAP、ETCO2，適當抽血行血氣分析等方法，并采用了超聲多普勒及最新一代的微循環(huán)檢測裝置，在大鼠模型上對兩種常見類型休克大循環(huán)及微循環(huán)變化進行研究。

表1 失血性休克大循環(huán)與微循環(huán)指標變化情況Tab.1 Changes of macrocirculation and microcirculation in hemorrhagic shock ±s

表1 失血性休克大循環(huán)與微循環(huán)指標變化情況Tab.1 Changes of macrocirculation and microcirculation in hemorrhagic shock ±s

注：與BL 相比，*P＜0.05

MAP（mmHg）ETCO2（mmHg）CO（mL/min）De Backer 評分MFI存活數(shù)（只）BL 118±12 40±3 100±5 8.3±1.8 3.0±0 10 1 h 34±7*18±4*40±3*5.6±2.1*1.2±0.5*10 2 h 52±14*20±4*24±3*4.2±0.9*1.0±0.3*10 3 h 32±8*13±2*12±1*2.9±0.4*0.5±0.2*8 4 h 12±3*10±1*6±1*2.5±0.2*0.3±0*3

表2 膿毒性休克大循環(huán)與微循環(huán)指標變化情況Tab.2 Changes of macrocirculation and microcirculation in septic shock±s

表2 膿毒性休克大循環(huán)與微循環(huán)指標變化情況Tab.2 Changes of macrocirculation and microcirculation in septic shock±s

注：與BL 相比，*P＜0.05

MAP（mmHg）ETCO2（mmHg）CO（mL/min）De Backer 評分MFI存活數(shù)（只）BL 124±8 40±3 100±5 9.1±1.5 3.0±0 10 1 h 122±8 40±3 98±4 7.6±1.3*2.3±0.3*10 2 h 118±8 39±3 96±5 6.8±1.4*1.8±0.1*10 3 h 112±8*35±2*93±5*6.1±1.4*1.5±0.1*10 4 h 97±8*32±2*84±5*5.5±1.2*1.3±0.1*10 5 h 84±8*27±3*72±5*4.9±0.9*1±0.1*10 6 h 68±16*22±2*61±4*4.2±0.7*0.6±0.2*10 7 h 53±14*16±2*47±5*3.5±0.6*0.4±0.2*8 8 h 43±7*11±1*33±4*3.4±0.6*0.3±0.1*5

表3 失血性休克與膿毒性休克pH 與Lac 變化Tab.3 Changes of pH and Lac in hemorrhagic shock and septic shock±s

表3 失血性休克與膿毒性休克pH 與Lac 變化Tab.3 Changes of pH and Lac in hemorrhagic shock and septic shock±s

注：與BL 相比，*P＜0.05；與Shock 相比，#P＜0.05

pH Lac組別H-Shock 組S-Shock 組H-Shock 組S-Shock 組BL 7.40±0.02 7.40±0.01 0.9±0.3 0.9±0.3 Shock 7.34±0.14*7.31±0.01*6.6±1.2*2.5±0.5*End 7.30±0.04*#7.29±0.01*#9.1±1.1*#4.5±0.5*#

本研究觀察到失血性休克組大鼠在失血后1 h時無論是反映大循環(huán)指標還是微循環(huán)指標均出現(xiàn)下降，有效止血后MAP、ETCO2可短暫回升，但CO并未增加，MFI、De Backer 評分、pH 降低，而Lac 進行性升高，大鼠在失血后3 h 左右死亡，與CHANG等［8］研究結(jié)果相似。而膿毒性休克組本研究觀察到大鼠從始發(fā)病因開始，De Backer 評分、MFI 早期即可出現(xiàn)下降，而此時CO、MAP、ETCO2等尚未出現(xiàn)明顯下降。隨著病情進展，pH 進行性降低，Lac則進行性升高，3 h 開始CO、MAP、ETCO2才出現(xiàn)明顯下降。因此，嚴重失血性休克大循環(huán)與微循環(huán)改變基本一致，而膿毒性休克大循環(huán)與微循環(huán)不協(xié)調(diào)，大循環(huán)早期明顯滯后于微循環(huán)的變化。

失血性休克是低血容量性休克的一種，早期出血量不多、出血速度緩慢時機體尚可通過交感神經(jīng)興奮、縮血管物質(zhì)釋放增多起到“自身輸血”、“自身輸液”作用維持大循環(huán)的穩(wěn)定，從而保證重要器官血液供應。而由各種原因?qū)е碌捏w內(nèi)或體外急性大量失血則將直接影響有效循環(huán)血量，此時微循環(huán)的改變不足以維持大循環(huán)的穩(wěn)定而出現(xiàn)兩者較為一致的改變，如未及時救治，可出現(xiàn)頑固性低血壓，甚至短期內(nèi)死亡。而膿毒性休克以分布性休克為主，一方面嚴重感染使交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)強烈興奮，縮血管物質(zhì)生成增多，致使外周阻力增加，微循環(huán)血流減少；另一方面感染灶中的病原微生物及其釋放的各種毒素刺激單核-巨噬細胞、中性粒細胞等釋放大量的炎癥介質(zhì)，其中某些細胞因子和血管活性物質(zhì)使毛細血管通透性增加致毛細血管滲漏，微循環(huán)血流進一步減少，因此微循環(huán)變化要早于大循環(huán)的改變。隨著病情進展，炎癥反應進一步失控，病原體所釋放毒素、酸中毒等可直接損傷或抑制心肌細胞，使心肌收縮力減弱；毛細血管滲漏導致血液濃縮、酸性產(chǎn)物生成增多致外周血管擴張、微循環(huán)血液瘀滯等導致回心血量減少，心排血量下降，大循環(huán)也開始出現(xiàn)明顯變化。

治療上，由于嚴重失血性休克從始發(fā)病因至休克乃至死亡時間窗較短，大循環(huán)改變與微循環(huán)改變基本一致，因此，臨床上救治失血性休克患者可早期監(jiān)測大循環(huán)并利用反應大循環(huán)的指標指導復蘇。而膿毒性休克從始發(fā)病因至休克發(fā)生窗口期稍長，且微循環(huán)變化早于大循環(huán)變化，因此，早期監(jiān)測微循環(huán)可協(xié)助膿毒性休克早期診斷與治療［9］。

遺憾的是，雖然在大鼠模型中可以較為清晰地觀察到此兩種類型休克大循環(huán)與微循環(huán)變化情況，然而，人與大鼠之間存在種族差異，且本研究失血性休克模型中對大鼠進行全身肝素化、模型建造成功后人為停止失血等與臨床不完全相符；臨床上膿毒性休克患者病因可多種多樣，不一定都是腹腔感染引起。因此，臨床上仍有待對此兩種類型休克患者血流動力學的變化做進一步的研究。