姜現(xiàn)瑞,張娟娟,王 錦,單 芳,朱紹鳳,王 丹,趙均臣,丁歡歡
(河西學(xué)院醫(yī)學(xué)院,甘肅 張掖 734000)
失血性休克(hemorrhagic shock)是臨床上常見的危重病癥[1],失血性休克/復(fù)蘇(hemorrhagic shock/resuscitation)后急性肺損傷(acute lung injury)一直是危重病醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[2]。國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為[3,4],肺是失血性休克后最易受損和最先出現(xiàn)癥狀的器官。通常機(jī)體因失血缺氧、全身組織和器官灌注不足,引起缺血組織氧化應(yīng)激損傷[5],并產(chǎn)生大量炎癥介質(zhì),導(dǎo)致急性肺損傷[6],出現(xiàn)肺通氣異常、氣體交換障礙等,致死率很高[7]。如何預(yù)防和降低急性肺損傷,對(duì)降低失血性休克的死亡率和改善預(yù)后非常重要。甘草次酸是傳統(tǒng)中藥甘草中天然產(chǎn)物甘草酸的三萜苷元成分,具有抗炎[8]、抗病毒[9]、抗腫瘤[10]、抗氧化和調(diào)節(jié)免疫[11]等多種作用。目前,甘草因其鎮(zhèn)咳、平喘、祛痰和肺保護(hù)等作用而廣泛用于治療呼吸系統(tǒng)疾病[12]。基于此,本研究旨在探討18β-甘草次酸預(yù)處理對(duì)失血性休克大鼠肺組織損傷及血?dú)庾兓挠绊?,以期闡明中藥甘草次酸對(duì)失血性休克急性肺損傷的作用機(jī)制,為中藥針對(duì)休克后肺損傷患者的預(yù)防、恢復(fù)和輔助治療提供科學(xué)依據(jù),現(xiàn)報(bào)道如下。
1.1 藥物與試劑 18β-甘草次酸(18β-glycyrrhetinic acid,18β-Gly)(青島優(yōu)索化學(xué)科技有限公司,批號(hào):090229),2 g/瓶;氯化鈉(天津益仁達(dá)化工有限公司,批號(hào):20160620),500 g/瓶;肝素鈉(北京索萊寶科技有限公司,貨號(hào):H8060),1 g/瓶;無水乙醇(天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司,批號(hào):20210120),500 ml/瓶;甲醛(成都金山化學(xué)試劑有限公司,批號(hào):20120912),500 ml/瓶;伊紅染液(珠海貝索生物技術(shù)有限公司,批號(hào):BA4098),500 ml/瓶;蘇木素(珠海貝索生物技術(shù)有限公司,批號(hào):BA4097),500 ml/瓶。
1.2 儀器 SPF 級(jí)動(dòng)物配套用負(fù)壓換籠工作臺(tái)(SPFSA1);BL-420F 生物信號(hào)采集系統(tǒng)(四川成都泰盟軟件有限公司);PL2000 血?dú)馑釅A分析儀(南京普朗醫(yī)療設(shè)備有限公司);半自動(dòng)石蠟切片機(jī)(德國SLEE);組織脫水處理機(jī)(德國SLEE);自動(dòng)組織包埋機(jī)(德國SLEE);離心機(jī)(無錫瑞江分析儀器有限公司);高溫高壓滅菌鍋(日本Sanyo 公司);恒溫水浴鍋(上海博訊醫(yī)療生物儀器股份有限公司);普通冰箱(海爾集團(tuán));微量移液器(200 μl)(Eppendorf公司);干燥箱(上海儀器公司)。
1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 SD 雄性大鼠30 只,體重250~300 g,購自于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州獸醫(yī)研究所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。隨機(jī)分為假手術(shù)組、實(shí)驗(yàn)組[HS 模型組、18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)],每籠6 只,飼養(yǎng)在室溫(24±1)℃,晝夜節(jié)律(白12 h/夜12 h)光照條件下,普通飼料喂養(yǎng),自由飲水,適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d,實(shí)驗(yàn)前12 h 禁食,自由飲水。實(shí)驗(yàn)過程遵循《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的指導(dǎo)性意見》要求進(jìn)行。
1.4 失血性休克大鼠模型的建立 對(duì)假手術(shù)組、HS模型組、18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。采用右側(cè)頸靜脈插管,持續(xù)記錄中心靜脈壓波形及數(shù)據(jù);左側(cè)頸總動(dòng)脈插管,連續(xù)監(jiān)測(cè)血壓,持續(xù)記錄收縮壓、舒張壓及平均動(dòng)脈壓波形及數(shù)據(jù);右側(cè)股動(dòng)脈插管。待大鼠穩(wěn)定后,經(jīng)大鼠股動(dòng)脈通道在10 min 之內(nèi)勻速抽取血液誘發(fā)失血性休克,并通過放血使大鼠股動(dòng)脈血壓維持在(35±5)mmHg,持續(xù)休克狀態(tài)180 min,以復(fù)制失血性休克大鼠模型。其中,18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)是將18β-Gly 按不同劑量(50 mg/kg、100 mg/kg、200 mg/kg)用0.9%的生理鹽水溶解后,于術(shù)前3 d(1 次/d)對(duì)大鼠灌胃,然后復(fù)制失血性休克大鼠模型。假手術(shù)組僅行頸靜脈、頸總動(dòng)脈和股動(dòng)脈插管,不放血。
1.5 濕/干比測(cè)定 動(dòng)物處死后,立即開胸取肺,在游離主支氣管至環(huán)狀軟骨處剪斷氣管,剔除結(jié)締組織。取右肺上葉用濾紙吸干肺表面的液體,稱濕重(wet weight,W),然后放入恒溫干燥箱內(nèi),80 ℃烘烤2 d后,再稱干重(dry weight,D),計(jì)算肺組織濕/干比(W/D),判斷肺水腫情況。
1.6 肺組織HE 染色 取右肺中葉,置于4 ℃新鮮配制的中性多聚甲酸固定液中過夜,經(jīng)全自動(dòng)脫水機(jī)脫水、包埋、切片、HE 染色、封片后,采用數(shù)碼顯微攝像系統(tǒng)進(jìn)行切片的圖像采集,觀察肺組織病變情況。
1.7 血?dú)夥治?大鼠失血性休克3 h 后,于股動(dòng)脈抽取0.5 ml 動(dòng)脈血進(jìn)行血?dú)夥治觥?/p>
1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;計(jì)量資料以(P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 各組大鼠血壓及中心靜脈壓比較 假手術(shù)組大鼠因未進(jìn)行放血處理,實(shí)驗(yàn)前后血壓及中心靜脈壓無明顯變化。實(shí)驗(yàn)組通過股動(dòng)脈放血誘導(dǎo)急性肺損傷后,HS 模型組、18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)和18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)失血性休克3 h 后血壓和中心靜脈壓較假手術(shù)組降低(P<0.05),但18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)和18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)大鼠血壓與中心靜脈壓變化與HS 模型組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見圖1、表1。
圖1 失血性休克大鼠血壓及中心靜脈壓變化情況
表1 各組大鼠中心靜脈壓和血壓比較(,mmHg)
表1 各組大鼠中心靜脈壓和血壓比較(,mmHg)
注:與假手術(shù)組比較,*P<0.05
2.2 各組大鼠肺組織W/D 比較 18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)、假手術(shù)組肺組織W/D 低于HS 模型組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見圖2。
圖2 各組大鼠肺組織W/D 比較
2.3 各組大鼠存活率比較 失血性休克3 h 后,18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)、假手術(shù)組大鼠存活率高于HS 模型組(P<0.05),其中以18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)和18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)大鼠的存活率增加較為明顯,見圖3。2.4 各組肺組織病理學(xué)觀察結(jié)果比較 依據(jù)大鼠肺組織病理損傷情況,從肺泡壁充血水腫、炎癥細(xì)胞浸潤、肺泡間隔增厚等方面進(jìn)行分析,其中假手術(shù)組肺組織結(jié)構(gòu)清晰,肺泡基本完整,肺泡壁未見炎癥充血水腫,比較正常,見圖4A;HS 模型組肺組織可見明顯的病理損傷,肺泡壁明顯炎癥充血水腫,肺泡間隔明顯增厚,見圖4B;18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)和18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)肺組織損傷較HS 模型組減輕,肺毛細(xì)血管擴(kuò)張充血,肺泡間隔增厚,見圖4C、4D;18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)肺組織病理損傷較輕,肺泡結(jié)構(gòu)基本完整,部分毛細(xì)血管擴(kuò)張充血,肺泡間隔增厚不明顯,見圖4E。
圖3 各組大鼠存活率比較
圖4 各組大鼠肺組織病理變化(HE,×200)
圖4 各組大鼠肺組織病理變化(HE,×200)(續(xù))
2.5 各組大鼠動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果比較 18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)pH 和HCO3-高于HS模型組,而K+低于HS 模型組(P<0.05),其中以18β-Gly 中劑量(100 mg/kg)和18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)變化較為明顯;此外,18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)PaO2高于HS 模型組,而PaCO2低于HS 模型組(P<0.05),其中以18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)變化較為明顯,見表2。
表2 各組大鼠動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果比較()
表2 各組大鼠動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果比較()
注:與假手術(shù)組比較,*P<0.05;與HS 模型組比較,#P<0.05
失血性休克是由于血管內(nèi)血容量急劇減少導(dǎo)致器官組織灌注不足、氧供降低、細(xì)胞缺氧、體內(nèi)免疫炎癥系統(tǒng)激活等一系列改變的臨床癥狀[13]。肺功能障礙是失血性休克最常見的并發(fā)癥,導(dǎo)致失血性休克患者致殘率和死亡率較高[14,15]?!渡褶r(nóng)本草經(jīng)》記載,甘草,味甘平,主五臟六腑寒熱邪氣,堅(jiān)筋骨,長肌肉,金瘡解毒,久服,輕身延年[16]。甘草在臨床上廣泛應(yīng)用于呼吸系統(tǒng)疾病的治療,其分解產(chǎn)物18β-甘草次酸,具有抗炎、抗氧化、抗癌、鎮(zhèn)咳平喘、鎮(zhèn)痛和調(diào)節(jié)免疫功能等多種作用[17,18]。
本研究通過建立失血性休克大鼠模型,首先觀察各組大鼠存活情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著失血性休克時(shí)間的延長,大鼠存活率逐漸下降,死亡率逐漸升高,但采用甘草次酸預(yù)處理后的大鼠,其存活率明顯增加,由此推測(cè)18β-甘草次酸很可能通過減輕因失血性休克造成的急性肺損傷,進(jìn)而提升存活率。此外,本研究通過股動(dòng)脈采血,檢測(cè)各組大鼠血?dú)庾兓?。?dòng)脈血?dú)夥治鍪窃u(píng)價(jià)機(jī)體酸堿平衡狀態(tài)的重要方法,可以為組織器官的血流灌注和缺氧程度的評(píng)估提供可靠的參考指標(biāo)。其中,PaO2和PaCO2主要代表酸堿平衡中的呼吸因素[19,20],pH 和HCO3-主要反映代謝性酸堿中毒[21]。本研究結(jié)果顯示,HS 模型組大鼠pH 和HCO3-下降,K+升高,PaO2下降,PaCO2上升,這可能與失血性休克導(dǎo)致灌注不足、組織缺氧及酸性物質(zhì)產(chǎn)生過多等使肺組織損傷(肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞損傷),引起彌漫性肺間質(zhì)充血水腫有關(guān)。與HS 模型組相比,18β-Gly 中劑量(100 mg/kg)和18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)pH和HCO3-升高而K+降低,18β-甘草次酸高劑量組(200 mg/kg)PaO2升高而PaCO2降低,這很可能與18β-甘草次酸改善酸堿平衡紊亂、緩解缺氧及降低血鉀濃度有關(guān)。
同時(shí),本研究通過檢測(cè)右肺上葉肺組織W/D,觀察了各組大鼠失血性休克肺水腫情況,結(jié)果顯示18β-Gly 低劑量組(50 mg/kg)、18β-Gly 中劑量組(100 mg/kg)及18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)大鼠肺組織W/D 均不同程度減輕,由此研究得出18β-甘草次酸能夠減輕失血性休克后的肺水腫損傷程度。通過病理組織切片觀察各組肺組織形態(tài)學(xué)變化,也證實(shí)了這一點(diǎn),經(jīng)18β-甘草次酸預(yù)處理的各實(shí)驗(yàn)組,其顯微鏡下肺組織形態(tài)與HS 模型組相比均有不同程度的減輕,而且以18β-Gly 高劑量組(200 mg/kg)的效果最為明顯。當(dāng)然,失血性休克也是伴隨一系列炎癥反應(yīng)的過程,大量炎癥因子和自由基產(chǎn)生,會(huì)引發(fā)機(jī)體“炎癥瀑布”[22],導(dǎo)致急性肺損傷。本實(shí)驗(yàn)研究只做了失血性休克大鼠模型,并未進(jìn)行復(fù)蘇治療,旨在觀察18β-甘草次酸單因素對(duì)失血性休克后大鼠肺損傷的影響。下一步,課題組計(jì)劃通過提取動(dòng)物血清和肺泡灌洗液以檢測(cè)失血性休克后相關(guān)炎癥因子的表達(dá),進(jìn)一步明確18β-甘草次酸對(duì)減輕失血性休克急性肺損傷其血?dú)庾兓脱装Y反應(yīng)的具體機(jī)制。
綜上所述,18β-甘草次酸作為一種中藥制劑,具有減輕失血性休克大鼠肺組織病理損傷、改善動(dòng)脈血?dú)庾兓淖饔?,并能有效提高失血性休克大鼠的存活率,但其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。