不同休克程度红细胞携带氧化应力的变化

不同休克程度红细胞携带氧化应力的变化

血清学检测失血性休克中非血性休克是伤口的常见并发症。机体在较短时间内丢失大量血液,导致循环前负荷急剧下降,并且超出机体本身的代偿能力而出现循环功能障碍。失血后是否发生休克不仅取决于失血的量,还取决于失血的速度。休克往往是在快速、大量(超过总血量的30%～35%)失血且得不到及时补充的情况下发生的。发生严重失血后短期内不积极救治,32.6%～59.5%的伤员将死于失血性休克。红细胞功能状态对失血性休克的病理生理过程具有非常重要的影响。红细胞最重要的功能是携氧并将其释放到各组织,而能量代谢与红细胞携氧-释氧能力息息相关。近年来,Shoemaker提出了氧代谢障碍的概念,使我们对休克的认识更进了一步。临床对氧代谢监测的发展改变了休克评估方式,同时使休克的治疗由以往的调整血流动力学转向对氧代谢状态的调控。氧代谢障碍的发生与休克过程中红细胞携氧-释氧能力的变化密不可分,但目前鲜有这方面的研究报道。本文从红细胞结合氧气的能力和释放氧气的难易程度两方面,通过引入时间效应参数T50,探讨在失血休克过程中红细胞携氧功能及能量代谢的变化,并初步分析其原因。1材料和方法1.1实验动物的选择健康的成熟SD大鼠20只(雌雄各10只),体重200～250g,由第三军医大学实验动物中心提供。1.2多功能生理监护系统Hemox-analyzer血氧分析仪(TCSScientific公司);多功能生理监护系统(RM6240,成都仪器厂);PHS-3C型pH计(金坛市梅香仪器厂);AFT2500D型电解质分析仪(深圳康立公司);5417R离心机(Eppendorf公司)。1.3大鼠心功能指标本研究对Wiggers’休克模型的建立方法进行了一定程度的改良,具体步骤如下:(1)大鼠实验前禁食12h,自由饮水。(2)实验时,首先用戊巴比妥钠以30mg/kg的用量腹腔注射麻醉后,将动物固定在实验台上。手术部位用电剪去毛后以3%碘酒、75%乙醇消毒。必要时以1/5～1/4麻醉量静脉推注以维持麻醉。(3)分离右颈动脉、左股动静脉。右颈动脉插管直至左心室监测心功能,左股动脉插管深入2cm监测血压,左股静脉插管深入6cm直至下腔静脉以监测中心静脉压并抽血、输液。各管道均通过压力传感器连接于多功能生理监护系统。实验过程中大鼠体温维持在35～37℃。实验前各导管均用肝素溶液(2.5U/m1)冲洗以抗凝。不给予全身肝素抗凝。(4)操作完毕后稳定10min,检测大鼠各生理功能基础值。分3个阶段进行放血操作。失血第1阶段:以0.2ml/min的速率使大鼠失血1/5;失血第2阶段:抽血速率为前者的2/3;失血第3阶段:抽血速率为第2阶段的2/3。此休克复制过程完成约1h,大鼠累计失血30%～40%,血压降至40mmHg。1.4红细胞携带氧-释氧s型曲线利用Hemox-analyzer血氧分析仪在初始和第1、2、3阶段末时分别取大鼠血样即刻绘制红细胞携氧-释氧S型曲线(PO2-Sat)得到P50。记录红细胞携氧-释氧过程中氧饱和度与时间的关系,并绘制曲线即得携氧曲线和释氧时间-效应曲线。1.5葡萄糖、乳酸脱氢酶活性测定在初始和第1、2、3阶段末时分别采血样测定2,3-DPG、pH值、葡萄糖、乳酸脱氢酶。2,3-DPG采用西德Bochninger-Mannheim公司生产的配套试剂盒测定,具体操作按说明书要求进行。pH值、葡萄糖、乳酸脱氢酶均由AFT2500D型电解质分析仪直接检测。1.6统计学分析采用SPSS10.0软件对所得数据进行统计学分析,主要统计指标进行正态性检验,正态分布的各个统计指标均以x¯±sx¯±s表示。组间比较采用单因素方差分析。2结果2.1血压病作用研究结果显示:随着失血休克程度的逐渐加深,大鼠静脉血红细胞的P50值不断增加。P50的大小表征了红细胞与氧气的亲和力:P50的增大反映了随着休克程度加深,血液中红细胞的氧亲和力减弱,有利于血红蛋白释放氧。结果还显示随失血休克程度的加深,Tc50无明显变化,表示红细胞携氧的速率几乎没有影响;Tr50有所减小,红细胞将加快向机体释放氧。此外,失血量增加,血浆pH值逐渐减小,葡萄糖含量也呈现递减的趋势,乳酸脱氢酶随失血休克程度的加深而增加,证明机体缺氧,无氧酵解增强,乳酸脱氢酶活性提高,消耗葡萄糖,氢离子大量累计(见表1,图1、2)。休克初期,血液红细胞内2,3-DPG水平上升,这有利于红细胞向各组织细胞释放氧,随着大鼠血量的逐渐减少,休克程度的加深,2,3-DPG水平也随之降低(见图3)。3血清学检测红细胞在休克休克过程中氧作用的变化红细胞携氧与释氧“S”型曲线完全一致,但时间效应曲线有很大不同。为了描述携氧和释氧的时间效应差异,本文引入Tc50和Tr50这两个参数。Tc50表示红细胞氧饱和度从0升到50%所用的时间,表征红细胞携氧的速率;Tr50表示红细胞氧饱和度从100%降到50%所需的时间,表征红细胞释放氧的速率。本实验室曾从红细胞携氧-释氧动力学的角度出发,对鸡、家兔、鲤鱼、蟾蜍4种实验动物的红细胞携氧动力学进行对比研究,发现不同物种的T50有明显差异。本研究基于课题组以往的工作,探讨了大鼠在休克的不同阶段,即同一物种在不同的生理状态条件下,T50的变化规律。从实验结果P50的变化来看,在失血休克过程中红细胞的氧亲和力随着失血量的增加而降低,提示血红蛋白释氧能力增强,这可能为休克代偿的一种表现;另外,Tr50也随之下降。这些变化可能是由于机体大量失血,组织缺氧导致。红细胞无线粒体,糖酵解是其主要也是唯一的能量来源。2,3-DPG是红细胞糖酵解侧支路循环的产物,存在于红细胞内,调节红细胞的携氧能力与能量代谢。2,3-DPG分子通过嵌入脱氧血红蛋白两条逆向β-链空隙中,稳定脱氧血红蛋白构象的方式,降低红细胞血红蛋白与O2的亲和力,有利于红细胞向组织中释放氧。本文研究结果显示,休克初期,红细胞中2,3-DPG的含量有所增加,随后2,3-DPG水平逐渐降低。氢离子的逐渐增多会降低血浆pH值,改变糖酵解,首先导致2,3-DPG浓度的迅速减小并伴随着ATP生成的中断,最终糖酵解减缓,酸中毒引起ATP含量降低。从pH值、葡萄糖、乳酸脱氢酶的变化规律可知在失血休克过程中,由于红细胞的大量丢失,机体缺氧进而无氧酵解增强,乳酸脱氢酶的活性提高,葡萄糖被消耗,无氧酵解产生的乳酸在体内大量堆积使得血浆pH值逐渐减小。红细胞在失血休克过程中氧亲和力逐渐下降,这与2,3-DPG的含量、ATP浓度、pH值等息息相关。休克初期,红细胞2,3-DPG含量有所增加,红细胞氧亲和力降低。随着休克程度的加深,2,3-DPG水平降低,此时红细胞亲和力仍然较之前有所下降。这可能是因为氢离子浓度的增加,促进血红蛋白盐键形成,构象发生改变,影响其氧亲和力(即玻尔效应)。红细胞Tr50与Tc50的变化说明在失血休克过程中红细胞携氧的时间并无明显变化,但其释放氧的时间却有所减少,这表明在失血休克这一过程中,红细胞摄取氧的速率不变而向机体释放氧的速率有所增加。本文从热力学与动力学两方面研究了