超声监测聚环氧乙烷对内毒素休克兔肝肾血流动力学的影响

【摘要】：感染性休克(septic shock),亦称脓毒性休克是临床上多见和治疗较困难的一类休克。实质是病原微生物侵入机体导致炎性介质大量释放而引起的全身炎症反应综合征(SIRS).脓毒症是继发于感染的急性器官功能损害,临床表现为发热、寒战、心动过速、神志改变以及白细胞增高等。当严重脓毒症继续发展,合并循环功能衰竭时,即为感染性休克,又称为中毒性休克、内毒素性休克或脓毒性休克,而其导致的多器官功能衰竭是引起死亡的重要原因。严重感染和感染性休克常导致急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)的发生,AKI的发生与感染的严重程度呈正比,AKI发生后,又会促进和加重其它脏器的损伤,导致多器官功能障碍(multiple organ dysfunction, MODS),增加死亡率。据国外文献报道,虽然近年在抗生素使用、重症监护和支持治疗等方面有了极大进步,但内毒素血症和感染性休克死亡率仍高达30-60%。液体复苏仍是当前公认的内毒素血症早期维持心血管功能、恢复血液动力学、组织和器官灌注的首要治疗措施,液体复苏治疗恢复血容量尽管可以改善血压和心率等体循环指标,但对其生存率的提高效果仍然不理想。究其原因,可能与微循环未得到改善,各组织器官仍缺血缺氧最终导致多器官功能衰竭有关。有研究发现,器官衰竭的数目越多,死亡率越高。持续的微循环恶化导致多器官功能衰竭,最终导致死亡。在发生内毒素血症之后的24小时之内尽早改善微循环将明显改善死亡率。然而,当严重感染和(或)急性肾损伤时,血管加压药物的使用存在很多争议,其使用可能导致肾血管收缩,从而减少肾血流量和肾脏的灌注并加重已存在的AKI。因此改善微循环、提高组织灌注、防止多器官功能衰竭成为内毒素血症及感染性休克治疗研究的主要方向。 严重感染的患者并发急性肾衰(ARF)的病死率高达70%,明显高于其它原因所致ARF的病死率。近年的研究表明,即使血清肌酐值轻度增加,也会使危重患者的死亡率明显增加。严重感染所致急性肾损伤的发病机制是多因素的,涉及到肾脏血流动力学和肾脏灌注的改变、肾脏细胞功能改变和损伤,以及内毒素毒素样物质诱发的复杂的炎症和免疫网络反应等多个方面,目前国内外对感染性休克引起急性肾损伤肾脏的血流动力学方面,存在不一致的研究结果。 肝脏也是感染性休克引起器官功能障碍的容易受损的靶器官之一。其一：内毒素可直接刺激KuPffer细胞释放肿瘤坏死因子a(TNFa),血小板激活因子(PAF),白细胞介素1(IL-1)等炎性介质,进一步作用于肝窦内皮细胞及微血管,激活内凝系统,导致肝内微循环障碍；激活的Kupffer细胞释放的炎性因子可促进中性粒细胞(PMNS)在肝窦中的聚集,进一步通过“呼吸爆发”等导致肝细胞损伤；复灌期间增多的LPS通过与肝细胞膜上特异性抗体结合,直接损伤肝细胞；其二,感染性休克时,肝脏微循环血流减慢,肝脏血流减少,肝细胞缺血缺氧,可引起细胞内钙超载,氧自由基生成过多,中性粒细胞生成增多,从而引起肝细胞损伤。 减阻剂(drag-reducing Polymers, DRPs)是指能够减小流体流动阻力的高分子化合物。1948年B.A.Toms首次报道了减阻现象(Toms effect):即在液体中加入少量DRPs可以降低液体在管道内运输的湍流阻力,从而在输送压力不变的情况下增加流量,或是在流量不变情况下降低输送压力。目前在医学中应用的DRPs有人工合成的高分子聚合物和天然材料(植物、细菌和动物血液)制备的多糖等聚合物。人工合成的DRPs代表物聚环氧乙烷(polyethylene oxide, PEO)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、阴离子多糖(anionic polysaccharides, Separan)等。国外的多项研究已经证实减阻剂能明显改善致死性失血性休克动物的生存时间,改善休克动物微循环灌注发挥抗休克作用,减少机械作用对红细胞的损伤等等。此外,Donald等人则发现减阻剂有利尿,保钾排钠的功能。其发挥以上作用的可能机制为：(1)增加红细胞变形能力,使其更容易通过微循环；(2)降低“血浆撇清效应(plasma skimming effect)",红细胞悬液在微血管里流动时,在近管壁处会产生一个相对少细胞的区域,这种现象为“血浆撇清”,加入减阻剂可以显著减少近管壁处的少红细胞血浆层的厚度,使红细胞重新分布于近管壁处,使得在动脉及毛细血管中血液气体交换更便利；(3)降低血浆流动雷诺系数,使血浆流动湍流减少,降低血管阻力；(4)降低“法-林效(Farhaeus-Lindqvist effect)"逆转的临界半径可以使红细胞在通过更小的微循环中阻力降低从而增加红细胞向局部组织供氧。在医药领域,减阻剂对心血管疾病、失血性休克等局部或全身性缺血有潜在的治疗价值,并有可能成为利尿剂。 减阻剂用于严重感染或感染性休克方面的研究罕有报导。因此,开展减阻剂对严重感染或感染性休克的治疗研究,为临床治疗寻找新型有效药物,具有重要的临床意义。本次试验拟建立内毒素感染性休克兔模型,运用超声监测观察内毒素休克兔经减阻剂治疗后肾脏和肝脏的血流动力学和组织/器官灌注的变化,和对肝肾功能的影响,为感染性休克所致的AKI或急性肾功能衰竭(acute renal failure, ARF)和肝功能障碍探索新的治疗途径。 超声作为一种无创性监测工具研究证明能准确的反映兔休克过程肾血流动力学变化和肝脏血流动力学变化。调节好各个超声测量参数的前提下能准确实时的测量肾脏三级血管及肝动脉和门静脉内的血液流速,并通过流速测得阻力指数与博动力指数,还能通过血流的波形明确血流的性质。二维超声能实时监测肝肾实质的变化。 1材料与方法 1.1药品与试剂 大肠杆菌内毒素(LPS, Escherichia coli,血清型L2630,Sigma公司),PEO5000(Sigma公司),生理盐水,20%乌拉坦。 1.2仪器 监护仪(Philips Intellivue MP20),微量输注泵(德国Fresenlus Kabi injectomat Agilia RC),纤维素膜透析袋(Spectrum公司),彩超仪(GE公司LOGIQ-e)。 1.3动物 普通级新西兰白兔40只(南方医科大学实验动物中心提供),2-2.5kg。 1.4方法 1.4.1减阻剂的制备 精确称取PEO20mg,溶于1000ml生理盐水中,制备出浓度为20ppm的溶液,并用分子截留量为40000的透析袋在生理盐水中透析24小时去除杂质,于4℃冰箱保存备用。 1.4.2动物模型的制备 40只新西兰白兔,体重在2-2.5kg。20%乌拉坦3.5ml/kg耳缘静脉麻醉。耳缘静脉留置24G静脉留置针以备输液和给药。右侧腹股沟备皮消毒,游离股动脉穿刺置管,连接监护仪监测动脉压。待血压稳定后,耳缘静脉注入内毒素(lipopolysaccharide, LPS)0.6mg/kg,制备脓毒血症感染性休克兔模型。等血压下降≥30%时,即认为休克。 1.4.3模型分组及数据采集 模型随机分为四组：PEO肝血流组、PEO肾血流组、NS肝血流组、NS肾血流组。到达休克模型标准后,PEO组使用含20PPm减阻剂的生理盐水进行复苏,NS组只用同等剂量的生理盐水进行复苏,输液速度均为5ml/kg/h。等血压下降≥30%时开始复苏,复苏时间为1小时。并在注射LPS前(TO),1.5小时(T1)和复苏1小时(T2)后采集超声数据,并采血检测肾功能。血液抗凝后3000r/mmin离心10分钟取上清于4℃冰箱保存做肝肾功能检测。 1.4.4超声检测方法 将兔麻醉后,仰卧固定,探测区脱毛,采用美国GE-logiQ-e彩超仪,用12MHz线阵探头,二维超声(two-dimensional ultrasound,2DUS)观察肾实质改变及测量右肾大小、实质厚度,彩色速度血流图(color velocity flow imaging, CVI)观察肝肾实质内血流分布情况；脉冲波多普勒(Pulsed wave Doppler, PW)监测肾主、肾段、’肾叶间动脉的收缩期峰值血流速度(PSV)、舒张末期血流速度(EDV)、阻力指数(RI)、搏动力指数(PI)及伴行静脉的平均流速(Vmean)。 检测门静脉(PV)最高流速(PSV)和最低流速(EDV),检测肝固有动脉(HA)的收缩期血流峰值速度(PSV)、舒张末期血流度(EDV)、阻力指数(RI)。用脉冲波多普勒(PW)取样,PW取样容积1-2mm,血流方向与声束夹角20-60度。每个参数连续测3个波形,求其均数输入数据库进行统计。并于各期股静脉抽血,对两组兔模型进行肝肾生化指标监测。 1.4.5统计学处理 应用SPSS13.0统计分析系统对采集的数据进行统计学处理。所有计量资料均以均数±标准差(x±s)表示,并进行方差齐性检验。两组白兔各监测指标在不同时间点的比较采用重复测量数据的方差分析。各指标分别各组各个时间点的比较采用oneway-ANOVE,以P0.05表示差别有统计学意义。两组白兔各时间点的单独比较采用独立样本t检验,以P0.05表示差别有统计学意义。 2结果 1.经过聚环氧乙烷复苏的实验组复苏后的感染性休克兔平均动脉压显著高于对照组(P=0.001),且较对照组平稳。 2.两组兔各级肾动脉休克期血液流速明显低于休克前(P0.05),动脉PI,RI较休克前明显增高,复苏1小时后,PEO组肾段动脉及叶间动脉流速较休克前明显增快(P0.05),PI、RI下降,段静脉,叶间静脉流速较休克期流速显著增快(P0.05),肾主动脉,主静脉血流增速不明显；NS组,各级肾动脉血流流速有下降趋势,PI、RI没有明显降低,三级肾静脉流速减慢。另外,复苏1小时后,与NS组相比,PEO组各级肾动,静脉血流流速较快,肾叶间动脉和叶间静脉血流流速明显提高(P0.05)；PEO组三级动脉于复苏1小时后PI、RI较之NS组持续升高相比明显下降(P0.05)。 3.肾功能指标：两组兔休克期BUN、Cr均升高,复苏1小时后减阻剂组各项指标明显低于生理盐水组(P0.05)。 4.两组兔肝动脉(HA)休克期血液流速明显低于休克前(P0.05),动脉PI,RI较休克前明显增高,复苏1小时后,PEO组肝动脉流速较休克前明显增快(P0.05),PI、RI下降,门静脉流速较休克期血流流速显著增快(P0.05), NS组,肝动脉及门静脉血流流速有下降趋势,PI、RI没有明显降低。两组兔各项超声血流动力学参数组间主效应,无统计学差异(P0.05) 5.肝功能指标：两组兔休克期ALT、AST均升高,复苏1小时后ALT、AST与休克期相比无统计学差异,两组间无差异(P0.05) 结论 1.在给予等量液体复苏情况下,应用聚环氧乙烷的内毒素休克新西兰兔复苏后血压显著高于对照组(P0.05),且血压更稳定。 2.小剂量聚环氧乙烷能明显改善内毒素休克兔肾脏的血流灌注,改善循环,使肾皮质早期的缺血得到有效改善。 3.聚环氧乙烷能显著改善内毒素休克兔肝脏血流灌注,使门静脉和肝动脉血流加速,改善肝脏早期缺血。 4.给予聚环氧乙烷复苏的兔动脉血尿素和肌酐值于复苏后下降,说明聚环氧乙烷对肾脏有保护作用。 【关键词】：超声监测 内毒素休克 减阻剂 聚环氧乙烷 肾血流动力学 肝血流 肾功能
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R614
【目录】：

• 摘要3-9
• ABSTRACT9-20
• 第一章 前言20-27
• 第二章 材料和方法27-32
• 2.1 主要试剂和药品27
• 2.2 主要仪器设备27
• 2.3 实验动物来源27-28
• 2.4 实验动物准备28
• 2.5 聚环氧乙烷溶液配制28
• 2.6 动物模型制备28
• 2.7 模型分组及数据采集28-29
• 2.8 超声检测方法及检测指标29
• 2.9 统计学处理29-31
• 附图一 实验过程图片31-32
• 第三章 结果32-58
• 3.1 PEO组与NS组两组新西兰白兔平均动脉压的比较32-33
• 3.2 PEO组与NS组两组新西兰白兔肾血流的比较33-49
• 3.2.1 肾动脉33-34
• 3.2.2 肾静脉34
• 3.2.3 段动脉34-35
• 3.2.4 段静脉35-36
• 3.2.5 叶间动脉36
• 3.2.6 叶间静脉36-37
• 3.2.7 两组感染性休克兔血流分布和肾实质变化及两组的比较37-49
• 3.3 两组感染性休克兔肾功能BUN与CR的比较49-50
• 3.4 两组感染性休克兔肝脏血流动力学比较50-56
• 3.4.1 肝动脉50-51
• 3.4.2 门静脉51-56
• 3.5 聚环氧乙焼复苏对肝功能的影响56-58
• 第四章 讨论58-65
• 第五章 结论65-66
• 参考文献66-71
• 缩略词对照表71-72
• 创新点与不足之处72-73
• 硕士期间发表论文情况73-74
• 致谢74-76
• 统计学证明76

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