不同休克程度紅細胞攜帶氧化應(yīng)力的變化

不同休克程度紅細胞攜帶氧化應(yīng)力的變化

血清學檢測失血性休克中非血性休克是傷口的常見并發(fā)癥。機體在較短時間內(nèi)丟失大量血液,導致循環(huán)前負荷急劇下降,并且超出機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%)失血且得不到及時補充的情況下發(fā)生的。發(fā)生嚴重失血后短期內(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,使我們對休克的認識更進了一步。臨床對氧代謝監(jiān)測的發(fā)展改變了休克評估方式,同時使休克的治療由以往的調(diào)整血流動力學轉(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道。本文從紅細胞結(jié)合氧氣的能力和釋放氧氣的難易程度兩方面,通過引入時間效應(yīng)參數(shù)T50,探討在失血休克過程中紅細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實驗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)大學實驗動物中心提供。1.2多功能生理監(jiān)護系統(tǒng)Hemox-analyzer血氧分析儀(TCSScientific公司);多功能生理監(jiān)護系統(tǒng)(RM6240,成都儀器廠);PHS-3C型pH計(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(Eppendorf公司)。1.3大鼠心功能指標本研究對Wiggers’休克模型的建立方法進行了一定程度的改良,具體步驟如下:(1)大鼠實驗前禁食12h,自由飲水。(2)實驗時,首先用戊巴比妥鈉以30mg/kg的用量腹腔注射麻醉后,將動物固定在實驗臺上。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)護系統(tǒng)。實驗過程中大鼠體溫維持在35～37℃。實驗前各導管均用肝素溶液(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個階段進行放血操作。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。此休克復制過程完成約1h,大鼠累計失血30%～40%,血壓降至40mmHg。1.4紅細胞攜帶氧-釋氧s型曲線利用Hemox-analyzer血氧分析儀在初始和第1、2、3階段末時分別取大鼠血樣即刻繪制紅細胞攜氧-釋氧S型曲線(PO2-Sat)得到P50。記錄紅細胞攜氧-釋氧過程中氧飽和度與時間的關(guān)系,并繪制曲線即得攜氧曲線和釋氧時間-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)計學分析采用SPSS10.0軟件對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析,主要統(tǒng)計指標進行正態(tài)性檢驗,正態(tài)分布的各個統(tǒng)計指標均以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,大鼠靜脈血紅細胞的P50值不斷增加。P50的大小表征了紅細胞與氧氣的親和力: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,表示紅細胞攜氧的速率幾乎沒有影響;Tr50有所減小,紅細胞將加快向機體釋放氧。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,證明機體缺氧,無氧酵解增強,乳酸脫氫酶活性提高,消耗葡萄糖,氫離子大量累計(見表1,圖1、2)。休克初期,血液紅細胞內(nèi)2,3-DPG水平上升,這有利于紅細胞向各組織細胞釋放氧,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血清學檢測紅細胞在休克休克過程中氧作用的變化紅細胞攜氧與釋氧“S”型曲線完全一致,但時間效應(yīng)曲線有很大不同。為了描述攜氧和釋氧的時間效應(yīng)差異,本文引入Tc50和Tr50這兩個參數(shù)。Tc50表示紅細胞氧飽和度從0升到50%所用的時間,表征紅細胞攜氧的速率;Tr50表示紅細胞氧飽和度從100%降到50%所需的時間,表征紅細胞釋放氧的速率。本實驗室曾從紅細胞攜氧-釋氧動力學的角度出發(fā),對雞、家兔、鯉魚、蟾蜍4種實驗動物的紅細胞攜氧動力學進行對比研究,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。從實驗結(jié)果P50的變化來看,在失血休克過程中紅細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,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體大量失血,組織缺氧導致。紅細胞無線粒體,糖酵解是其主要也是唯一的能量來源。2,3-DPG是紅細胞糖酵解側(cè)支路循環(huán)的產(chǎn)物,存在于紅細胞內(nèi),調(diào)節(jié)紅細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,降低紅細胞血紅蛋白與O2的親和力,有利于紅細胞向組織中釋放氧。本文研究結(jié)果顯示,休克初期,紅細胞中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,由于紅細胞的大量丟失,機體缺氧進而無氧酵解增強,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,紅細胞2,3-DPG含量有所增加,紅細胞氧親和力降低。隨著休克程度的加深,2,3-DPG水平降低,此時紅細胞親和力仍然較之前有所下降。這可能是因為氫離子濃度的增加,促進血紅蛋白鹽鍵形成,構(gòu)象發(fā)生改變,影響其氧親和力(即玻爾效應(yīng))。紅細胞Tr50與Tc50的變化說明在失血休克過程中紅細胞攜氧的時間并無明顯變化,但其釋放氧的時間卻有所減少,這表明在失血休克這一過程中,紅細胞攝取氧的速率不變而向機體釋放氧的速率有所增加。本文從熱力學與動力學兩方面研究了