本文關鍵詞： 缺氧 氰化鈉 心臟功能　出處：《第三軍醫(yī)大學》2011年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：氰化物特指帶有氰基(CN)的化合物,包括氰化鈉、氰化鉀等為人悉知的無機氰化物(Cyanide)和乙腈(acetonitrile)、丙烯腈(Vinyl cyanide)、正丁腈(propyl cyanide)等有機氰化物。氰基的碳原子和氮原子通過叁鍵相連接,這一叁鍵給予氰基以相當高的穩(wěn)定性,使之在通常的化學反應中都以一個整體存在,又被稱為擬鹵素。 氰化物進入機體后迅速解離出具有毒性的氰離子(CN-),后者能與金屬原子形成非常好的絡合物,因此能結合含有金屬原子的蛋白質結合并影響它們的功能。業(yè)已證實,哺乳動物組織細胞內有42種酶的活性可受氰離子的干擾,如細胞色素氧化酶(cytochrome oxidase,COX)、過氧化物酶(peroxidase)、脫羧酶(decarboxylase)、琥珀酸脫氫酶(succinodehydrogenase)及乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase)等。其中,COX對氰化物最為敏感,即使在低至10-4M濃度下,也會強烈地抑制。 COX是線粒體細胞呼吸鏈(respiratory chain)的終端酶,也是細胞氧利用的限速酶(rate-limiting enzyme)。該酶的輔酶含有兩個血紅素A,分別以鐵卟啉為活性中心,其中的鐵離子Fe+++和Fe++在電子傳遞過程中周而復始地互變,也只有這種互變的正常存在,才使的線粒體的氧利用和能量加工鏈條得以正常運轉。而CN-對Fe+++和Fe++的親和力都比較高,只是CN-與Fe+++的結合遠比Fe++牢固,因而導致COX活性被抑制,使得線粒體氧化磷酸化過程(oxidative phosphylation)、生成ATP(adenosine triphosphate)的過程及利用氧生成水的過程都被阻斷。 心臟是一個高度需氧且耗能的器官,一旦發(fā)生缺血,心肌細胞將迅速從有氧代謝轉為無氧酵解,而后者產(chǎn)生ATP的能力只有前者的1/18。大量研究表明,ATP的明顯減少可進一步引起一系列代謝的異常和紊亂。心肌在機體內外受到雙重的缺血(或缺氧),心肌血流供求之間發(fā)生矛盾,氧氣迅速耗竭,而不能滿足心肌對氧的需求時,則導致線粒體呼吸和氧化磷酸化功能障礙,細胞內ATP不足以及pH降低使ATP酶依賴的各離子泵功能喪失,導致細胞水腫,同時還抑制糖酵解途徑中關鍵酶的活性,進一步加重能量代謝的衰竭及細胞內的水腫。促使溶酶體酶釋放,加速蛋白質、核酸及磷脂的水解,使細胞變性壞死,促進心肌細胞凋亡。 我國有大約1/6的國土處于高原地區(qū),低氣壓是高原的重要自然特征。由于空氣中氧分壓低于正常,可對人體各組織器官產(chǎn)生缺氧傷害作用。其中,心臟是對缺氧最為敏感的器官,目前有大量研究表明缺氧可導致心肌細胞的凋亡,如復制心肌細胞缺氧模型中可觀察到偽足縮短或消失,緊密排列的星形心肌細胞變得疏松孤立,呈條索狀;細胞核發(fā)生斷裂,呈分葉、碎片狀,核膜完整包被形成凋亡小體;細胞質皺縮,核固縮、深染,染色質濃集等凋亡形態(tài)變化特征。同時,缺氧也可誘導體外培養(yǎng)的心肌細胞發(fā)生凋亡;嚴重的甚至可出現(xiàn)進行性心肌細胞壞死。 目前對缺氧條件下氰化物中毒的傷情特點了解甚少,機體在遭受兩種不同因素的復合損傷時心臟功能的變化規(guī)律尚未可知,本研究利用吸入氮氧混合氣體模擬高原缺氧環(huán)境,建立了缺氧復合NaCN中毒犬實驗動物模型。通過研究缺氧模型,適時記錄氰化物中毒犬中毒即刻(0min)及中毒后10、20、30、50min 5個時相點心率(HR)、左心室收縮壓峰值(mLVSP)、左心室內壓(LVSP、LVDP)和左心室壓力上升最大速率( +dp/dtmax )、心肌酶譜及心電圖指標的變化規(guī)律,探討缺氧條件下氰化物中毒的傷情變化規(guī)律,為急性缺氧合并氰化物中毒的救治方案研究提供理論依據(jù)。 本實驗動物為雄性雜種犬18只, 10-18月齡,由第三軍醫(yī)大學實驗動物中心提供,體重10±2kg,進入實驗室后觀察7d,常規(guī)飼料喂養(yǎng),自由攝食和飲水。18只犬隨機均分為常氧組實驗組和缺氧實驗組。通過犬后肢小隱靜脈靜脈注射戊巴比妥鈉(30mg/kg)或為動物腹腔注射40mg/kg戊巴比妥鈉,待麻醉平穩(wěn)后將其固定于手術臺,頸部剃毛,沿中線切開皮膚,分離皮下組織,暴露氣管和左頸總動脈。行氣管插管術,將氣管插管連接于供氣袋。常氧對照組犬吸入空氣,缺氧實驗組犬吸入氮(87.2%)/氧(12.8%)的混合氣體。1h后為動物肌肉注射3.6mg/kg NaCN。分離左側頸總動脈,結扎遠心端后行左心室插管術,將導管連接于壓力傳感器。在壓力圖形監(jiān)視下將動脈插管推送至左心室內。當顯示屏幕上出現(xiàn)振幅高大、波寬較大的心室內壓變化波形時證明插管成功。按照II導聯(lián)方法為動物連接心電電極,心電電纜和壓力換能器電纜連接于RM6240型生物信號采集與處理系統(tǒng)。記錄中毒前即刻(0min)及中毒后10、20、30、50min各時間點心率(HR),其中HR由ECG的R.R間期計算(beat/min);、左心室收縮壓峰值(LVSP)、左心室收縮壓最大上升速率(+dp/dtmax) LVSP,LVDP通過測量左室壓力波的基線到頂點為LVSP,由基線到波谷為LVDP;LV+dp/dt,LV-dp/dt由左室壓力微分曲線的基線到頂點為+dp/dt,由基線到波谷為-dp/dt。取中毒前即刻(0min)及中毒后10、20、30、50min各時間點靜脈血自動生化分析儀測定乳酸脫氫酶(LDH)、肌酸激酶(CK)及肌酸激酶同功酶(CK-MB)的含量。記錄犬心電信號的變化。探討缺氧條件下氰化物中毒的傷情變化規(guī)律,為急性缺氧合并氰化物中毒的救治方案研究提供理論依據(jù)。 結果 一.NaCN中毒對缺氧犬心率和左心室收縮壓的影響 1.缺氧性缺氧(即吸入低氧性混合氣體)對心臟功能的影響: (1)混合氣體吸入對心率的影響:常氧狀態(tài)下犬的心率為每分鐘169.5±55.2次,吸入缺氧性混合氣體后1h犬的心率增加為190.9±39.6,增加了12.6%,提示吸入混合型氣體能明顯改變動物的心搏頻率,與我們既往采用的低壓缺氧動物模型結果相吻合。 (2)混合氣體吸入對左心室收縮壓的影響:常氧犬的左心室最大收縮壓(LVSPmax)為153.7±27.6mmHg,吸入缺氧性混合氣體后1h犬的左心室最大收縮壓(LVSPmax)為151. 8±11. 3mmHg,降低了1.2%;這些結果說明,吸入缺氧性混合氣體能明顯改變動物的心臟收縮功能,也與我們既往采用的低壓缺氧動物模型結果相吻合。 (3)左心室收縮壓最大上升速率的變化常氧組動物左心室收縮壓最大上升速率為8 112.7±863.1,吸入缺氧性混合氣體后1h犬的左心室收縮壓最大上升速率為6 450.4±692.3,降低了20.49%;這些結果說明,吸入缺氧性混合氣體能明顯改變動物的心臟收縮功能。各個時間點的+dp/dtmax缺氧組均明顯低于常氧組。有統(tǒng)計學差異(P0.05)。 綜合上述實驗發(fā)現(xiàn),缺氧性混合氣體能夠模擬低壓缺氧對動物心臟功能的影響。與我們既往采用的低壓缺氧動物模型結果相吻合。 2. NaCN中毒對心臟功能的影響: (1)心率變化常氧對照組中毒前HR為每分鐘169.5±55.2次。NaCN中毒后30min為每分鐘104.7±32。缺氧實驗組中毒前HR為190.9±39. 6,NaCN中毒后20min和50min均比常氧對照組顯著降低(P0.05)。缺氧動物NaCN中毒后心率下降比率46.3%,常氧對照組NaCN中毒后心率下降最大比率為38.2%,缺氧實驗組明顯低于常氧對照組。 (2)左心室收縮壓峰值的變化常氧組LVSP在中毒前為153.7±27. 6。注射NaCN后30min升高為193.1±17.1(P0.05),50min恢復至中毒前水平。而缺氧組動物中毒前LVSP與常氧組無顯著差別,中毒后20min,LVSP既高于中毒前(P0.05),也高于常氧對照組。 (3)左心室收縮壓最大上升速率的變化常氧組動物NaCN中毒后各個時間點的+ dp/ dtmax均明顯低于中毒前。缺氧組動物NaCN中毒后各個時間點的+dp/dtmax也低于中毒前,但與常氧組無統(tǒng)計學差異(P0.05)。綜合上述實驗發(fā)現(xiàn),NaCN中毒對缺氧犬心率和左心室收縮壓有影響。與我們既往采用的低壓缺氧動物模型結果相吻合。 二.NaCN中毒對缺氧犬血液心肌酶和心電信號的變化 1.乳酸脫氫酶的變化 缺氧和NaCN中毒對犬外周血LDH、CK、CK-MB的影響所示,常氧對照組NaCN中毒前LDH活性為135.7±18.3,中毒后30min和50min均高于中毒前(P 0.05)。缺氧實驗組中毒前的LDH活性與常氧組無明顯差別,NaCN中毒后20、30、50min均既高于中毒前(P 0.05),也高于常氧對照組(P 0.05)。 2.肌酸激酶和肌酸激酶同功酶的變化 常氧對照組中毒前外周血CK為218.5±19.4(U/L),NaCN中毒后30min和50min均升高(P 0.05)。缺氧實驗組外周血CK與常氧對照組無明顯差別。中毒后20min至50min均高于中毒前(P 0.05)。但缺氧實驗組動物于中毒后20-50min,外周血CK-MB含量明顯高于中毒前(P 0.05),30min明顯高于常氧對照組(P 0.05)。 3.心電信號的變化 常氧動物氰中毒后20min~50min時期內PP間期顯著延長,缺氧動物氰中毒后PP間期變化亦然,但是其延長幅度遠大于單純的缺氧。與PP間期變化不同的是,缺氧動物PQ間期的變化卻呈現(xiàn)雙相性,即10min~20min縮短、30min~50min延長。綜合上述實驗發(fā)現(xiàn),結合對心肌酶的測定結果,NaCN中毒對缺氧犬心率和左心室收縮壓有明顯影響,表現(xiàn)在,1.缺氧性混合氣體能夠模擬低壓缺氧對動物心臟功能的影響。2. NaCN中毒對缺氧犬的心臟功能有明顯影響 三.缺氧犬NaCN中毒后心臟功能指標變化率比較 選取兩組動物注射NaCN后各指標的最大變化值與中毒前進行比較,得出變化率。缺氧犬NaCN中毒后心臟功能指標變化率比較所示,常氧對照組動物NaCN中毒后除了HR和+dp/ dtmax下降外,其他指標均呈增加趨勢。而缺氧實驗組在NaCN中毒后,三項生理指標均為下降趨勢。常氧組動物NaCN中毒后,HR減慢、+dp/dt_(max）下降,LVSP和三種心肌酶含量增加。缺氧組動物上述指標變化趨勢同常氧組,但變化時間提前,變化率增加。 結論 1.氰化鈉對平原大鼠的LD50為6.7969 (6.1631～7.4960)mg/kg,而對高原缺氧大鼠的LD50為6.1981(5.6381～6.8137)mg/kg。急性高原缺氧使大鼠氰化鈉毒性作用增加。 2.吸入缺氧性混合氣體導致明顯的心臟功能改變,引起犬外周血心肌酶的明顯變化,能較好地模擬高原低氧環(huán)境對動物心臟功能的影響,可用于高原環(huán)境下化學物質心臟毒理學作用的評價。 3.NaCN中毒對缺氧犬心臟功能和心肌酶都有較明顯的影響,包括HR、LVSP、+ dp/dtmax和LDH、CK、CK-MB等指標。缺氧復合氰中毒的上述指標變化較單純氰中毒嚴重,表現(xiàn)為時間提前、持續(xù)時間延長和變化幅度增加。 4.單純缺氧及缺氧復合氰中毒均可能影響心電傳導系統(tǒng)的正常功能。但后者作用與前者不同,單純缺氧僅延緩心電信號傳導的速度,復合氰中毒后可能還可能引起心電信號傳導的性質變化。
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【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：R363

【參考文獻】

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本文編號：1476209