本文選題：失血性休克　切入點(diǎn)：階梯式提高吸氧濃度　出處：《中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：研究背景:失血性休克是臨床常見的危重癥之一,伴隨有效循環(huán)血量驟減和氧供不足。若不及時(shí)救治將會(huì)引起細(xì)胞和組織缺氧,并可能導(dǎo)致多器官功能障礙,甚至死亡。針對(duì)失血性休克的治療策略包括控制失血,液體復(fù)蘇和吸氧。吸氧是失血性休克基礎(chǔ)治療的常用措施之一,臨床治療休克病人普遍吸入較高濃度的氧氣,而高濃度氧氣的療效也得到大量實(shí)驗(yàn)的支持。盡管如此,研究人員和臨床醫(yī)生也發(fā)現(xiàn)氧氣可能帶來負(fù)面影響,大量的證據(jù)顯示高氧導(dǎo)致的自由基的爆發(fā)是失血性休克復(fù)蘇后器官損傷甚至衰竭的一個(gè)主要原因。因此,為了減輕氧化應(yīng)激損傷,研究人員提出了一種叫做低氧復(fù)蘇的氧氣利用策略,即復(fù)蘇期間的吸氧濃度低于空氣中的氧氣濃度。低氧復(fù)蘇的核心理念是通過減少氧自由基產(chǎn)生的“原料”,即氧氣,達(dá)到控制氧化應(yīng)激的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明低氧復(fù)蘇確實(shí)減輕了氧化應(yīng)激損傷的發(fā)生,但由于可能的氧供不足會(huì)導(dǎo)致機(jī)體酸堿失衡改善不佳,進(jìn)而影響生存率。到目前為止,失血性休克復(fù)蘇過程中應(yīng)如何使用氧氣仍然存在爭(zhēng)議。高氧復(fù)蘇可以改善酸堿平衡,改善系統(tǒng)和組織氧合情況,但是會(huì)造成氧化損傷,加劇炎癥反應(yīng),進(jìn)而造成器官損傷;而低氧復(fù)蘇可以改善氧化損傷和炎癥反應(yīng),減輕器官損傷,但是不能改善酸堿平衡,并且會(huì)惡化系統(tǒng)和組織氧合情況。在缺血再灌注治療過程中,為減輕再灌注損傷近年來出現(xiàn)一種叫做“后處理”的策略,這種方式被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單有效的適應(yīng)性治療,即在恢復(fù)灌注之前進(jìn)行幾次短暫的重復(fù)的間歇性缺血和灌注,這種處理方式可明顯減輕器官的損傷,恢復(fù)臟器功能。已有研究表明,適應(yīng)性治療能夠在失血性休克復(fù)蘇中發(fā)揮類似的保護(hù)作用,如低壓復(fù)蘇、低溫復(fù)蘇等。那么適應(yīng)性治療策略在氧氣利用方面是否同樣可以對(duì)機(jī)體發(fā)揮保護(hù)作用值得研究。在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上,本研究的第一部分提出了一種新的吸氧策略,即階梯式提高吸氧濃度(Gradually Increased Oxygen Administration,GIOA)。該策略在復(fù)蘇開始時(shí)給予較低濃度的氧氣,避免了缺氧組織突然大量給氧導(dǎo)致的氧化應(yīng)激的爆發(fā),隨后吸氧濃度逐漸提高,避免復(fù)蘇后期氧供不足的缺陷。我們認(rèn)為這種適應(yīng)性的吸氧方式能夠在改善機(jī)體氧合情況的同時(shí)減輕氧化應(yīng)激損傷。我們進(jìn)一步利用大鼠重度失血性休克模型,比較高氧復(fù)蘇、常氧復(fù)蘇、低氧復(fù)蘇以及階梯式提高吸氧濃度四組的各項(xiàng)指標(biāo),驗(yàn)證階梯式提高吸氧濃度的氧利用策略的復(fù)蘇效果。明確了該策略在失血性休克救治中的效果后,該策略在進(jìn)一步應(yīng)用之前需要優(yōu)化關(guān)鍵的影響因素,包括起始吸氧濃度的選擇、階梯式提高吸氧濃度中低氧處理時(shí)間等,因此本研究的第二部分,針對(duì)階梯式提高吸氧濃度策略的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行研究。除上述影響因素外,該策略臨床應(yīng)用之前仍有諸多因素需要優(yōu)化,因此本研究的第三部分建立了細(xì)胞的缺氧-復(fù)氧模型,模擬動(dòng)物水平的階梯式提高吸氧濃度的氧利用策略,并通過存活率、細(xì)胞色素c含量等指標(biāo)的檢測(cè)驗(yàn)證該策略細(xì)胞水平的效果,同時(shí)證實(shí)利用該細(xì)胞模型模擬階梯式提高吸氧濃度的氧利用策略的可行性,為該策略不斷優(yōu)化及機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)。本研究的開展為重度失血性休克救治中氧氣的合理利用提供理論基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。第一部分階梯式提高吸氧濃度策略的提出及效果驗(yàn)證方法:采用控壓方式制備大鼠重度失血性休克模型,雄性Wistar大鼠實(shí)驗(yàn)前禁食過夜,腹腔注射戊巴比妥鈉麻醉,仰臥姿勢(shì)固定于加熱板上,分離股動(dòng)脈用于放血,分離股靜脈用于液體輸注,中心靜脈插管用于檢測(cè)中心靜脈血?dú)?組織氧分壓探頭插入肝中5mm,用以測(cè)量肝組織氧分壓。手術(shù)完成后穩(wěn)定10min,經(jīng)股動(dòng)脈以0.4 m L/min的速度放血,直到平均動(dòng)脈壓達(dá)到38 mm Hg,隨后維持平均動(dòng)脈壓在35-40 mm Hg 1h。模型制備完成后,開始液體復(fù)蘇,同時(shí)根據(jù)吸氧方式不同隨機(jī)分為4組(n=8):常氧組(Normo),氧氣濃度在復(fù)蘇期間始終為0.21;高氧組(Hypero),氧氣濃度在復(fù)蘇期間始終為0.50;低氧組(Hypo),氧氣濃度在復(fù)蘇期間從0.11增加到0.21,每10 min增加0.02;階梯式提高吸氧濃度組(GIOA),氧氣濃度在復(fù)蘇期間從0.11增加到0.21,每5 min增加0.02,從0.21增加到0.50,每5 min增加0.05。大鼠在復(fù)蘇結(jié)束后再觀察1h處死。實(shí)驗(yàn)過程中,每隔10min記錄大鼠平均動(dòng)脈壓、收縮壓、舒張壓、心率以及肝組織氧分壓,檢測(cè)放血前、休克后、復(fù)蘇完成以及復(fù)蘇后1h的動(dòng)脈血?dú)夂椭行撵o脈血?dú)?觀察期結(jié)束取大鼠肝臟,檢測(cè)髓過氧化物酶活性、丙二醛水平、超氧化物歧化酶活性及過氧化氫酶活性,Hematoxylin-Eosin染色檢測(cè)肝組織病理損傷,免疫組織化學(xué)染色評(píng)價(jià)肝組織腫瘤壞死因子-α和白介素-6表達(dá)情況。結(jié)果:GIOA組平均動(dòng)脈壓在整個(gè)復(fù)蘇期間顯著高于Hypo組,在40-60min顯著高于Normo組;與Normo組和Hypo組相比,Hypero組平均動(dòng)脈壓明顯改善;且Hypo組與Normo組沒有顯著差異。GIOA組堿剩余和碳酸氫根在復(fù)蘇后及復(fù)蘇后1h顯著高于Normo組,堿剩余在復(fù)蘇后顯著高于Hypo組;血乳酸在復(fù)蘇后顯著低于Normo組及Hypo組;Hypo組與Normo組沒有顯著差異。GIOA組中心靜脈血樣飽和度在復(fù)蘇后及復(fù)蘇結(jié)束后1h顯著高于Normo組;肝組織氧分壓在復(fù)蘇開始后20min到復(fù)蘇結(jié)束后1h期間顯著高于Hypo組,在復(fù)蘇開始后30min到復(fù)蘇結(jié)束后1h期間顯著高于Normo組。不僅如此,GIOA組肝組織丙二醛水平顯著低于Hypero組,過氧化氫酶活性顯著高于Hypero組,且與Hypo組相比無顯著差異。Hematoxylin-Eosin染色結(jié)果顯示Hypero組肝組織病理損傷較其它三組嚴(yán)重,其它三組沒有顯著差異。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示GIOA組和Hypo組肝組織腫瘤壞死因子-α和白介素-6的表達(dá)顯著低于Hypero組和Normo組。結(jié)論:重度失血性休克復(fù)蘇過程中,階梯式提高吸氧濃度的氧利用策略在血流動(dòng)力學(xué)、酸堿平衡及系統(tǒng)/組織氧合等指標(biāo)上能夠達(dá)到高氧復(fù)蘇的效果,在氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)及組織損傷等指標(biāo)上能夠達(dá)到低氧復(fù)蘇的效果。即階梯式提高吸氧濃度的氧利用策略能夠在改善氧合的同時(shí)減輕氧化應(yīng)激損傷。第二部分階梯式提高吸氧濃度策略的影響因素研究方法:采用第一部分中描述的方法制備大鼠重度失血性休克模型,模型制備完成后,開始液體復(fù)蘇,同時(shí)根據(jù)吸氧方式不同隨機(jī)分為5組(n=9):常氧組(Normo),在復(fù)蘇階段氧濃度維持在0.210;高氧組(Hypero),在復(fù)蘇階段氧濃度維持在0.500;常氧漸變到高氧組(GIOA1),在復(fù)蘇階段氧濃度以每20 min增加0.058的速度從0.210提高到0.500;長(zhǎng)時(shí)間低氧漸變到高氧組(GIOA2),在復(fù)蘇階段氧濃度以每20 min增加0.015的速度從0.165提高到0.210,隨后以每10 min增加0.058的速度從0.210提高到0.500;以及短時(shí)間低氧漸變到高氧組(GIOA3),在復(fù)蘇階段氧濃度以每10 min增加0.015的速度從0.165提高到0.210,隨后以每15 min增加0.058的速度從0.210提高到0.500。復(fù)蘇結(jié)束后繼續(xù)觀察2h,之后縫合傷口,觀察96h存活率。實(shí)驗(yàn)過程中,使用多道生理儀監(jiān)測(cè)大鼠平均動(dòng)脈壓、收縮壓、舒張壓、以及心率,檢測(cè)放血前、休克后、復(fù)蘇開始后1h、復(fù)蘇開始后2h、復(fù)蘇結(jié)束后1h以及復(fù)蘇結(jié)束后2h的動(dòng)脈血?dú)夂椭行撵o脈血?dú)?觀察期結(jié)束取大鼠動(dòng)脈血血漿,檢測(cè)3-硝基酪氨酸、谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶水平。結(jié)果:GIOA3組的平均存活時(shí)間顯著長(zhǎng)于Normo組,Hypero組和GIOA2組。復(fù)蘇結(jié)束后2h,Normo組,GIOA1組和GIOA3組的血漿谷丙轉(zhuǎn)氨酶濃度顯著低于Hypero組和GIOA2組。復(fù)蘇結(jié)束后2h時(shí)間點(diǎn),GIOA2組和GIOA3組的血漿3-硝基酪氨酸濃度要顯著低于Normo組和Hypero組;GIOA3組的中心靜脈血氧飽和度要顯著高于Normo組,GIOA1和Normo組之間沒有差別。此外,復(fù)蘇結(jié)束后2h時(shí)間點(diǎn),GIOA3組的平均動(dòng)脈壓要顯著高于GIOA2組,而GIOA1和GIOA2組卻沒有顯著差異。結(jié)論:(1)相對(duì)于常氧復(fù)蘇和高氧復(fù)蘇,階梯式提高吸氧濃度能夠顯著延長(zhǎng)存活時(shí)間;(2)復(fù)蘇初始階段的低氧狀態(tài)可能是必要的;(3)低氧狀態(tài)不能持續(xù)過長(zhǎng)時(shí)間。第三部分階梯式提高吸氧濃度策略的細(xì)胞模型的建立及驗(yàn)證方法:利用大鼠H9C2細(xì)胞系建立細(xì)胞缺氧-復(fù)氧模型,缺氧之前,吸出舊的培養(yǎng)基,加入等量的Opti-MEM I培養(yǎng)基。缺氧12h之后,在不同的氧氣濃度下復(fù)氧4h,根據(jù)復(fù)氧方式不同分為3組:常氧組(Normo),復(fù)氧階段氧濃度維持在0.210;高氧組(Hypero),復(fù)氧階段氧濃度維持在0.500;以及階梯式提高吸氧濃度組(GIOA),復(fù)氧階段逐漸提高氧氣濃度,以每20 min增加0.015的速度從0.165提高到0.210,隨后以每30 min增加0.058的速度從0.210提高到0.500。三組細(xì)胞復(fù)氧結(jié)束后放入正常培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)4h,之后檢測(cè)各組細(xì)胞存活率,細(xì)胞內(nèi)氧自由基含量,細(xì)胞色素c含量以及細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度。結(jié)果:復(fù)氧結(jié)束后4h,Normo組細(xì)胞存活率為50±6%,Hypero組細(xì)胞存活率為47±11%,GIOA組細(xì)胞存活率為74±10%,并且GIOA組的存活率顯著高于Normo組和Hypero組。細(xì)胞內(nèi)氧自由基含量結(jié)果顯示Normo組的熒光強(qiáng)度為1.59±0.08,Hypero組的熒光強(qiáng)度為1.92±0.20,GIOA組的熒光強(qiáng)度為1.13±0.31,表明Hypero組細(xì)胞內(nèi)氧自由基含量顯著高于Normo組和GIOA組,并且Normo組細(xì)胞內(nèi)氧自由基含量顯著高于GIOA組。細(xì)胞色素c含量結(jié)果顯示Normo組吸光值是對(duì)照組的1.23±0.04倍,Hypero組吸光值是對(duì)照組的1.29±0.05倍,GIOA組的吸光值是對(duì)照組的1.20±0.04倍,表明GIOA組的細(xì)胞色素c含量顯著低于Hypero組。細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度結(jié)果顯示Normo組的熒光強(qiáng)度為10.19±0.70,Hypero組的熒光強(qiáng)度為11.28±0.55,GIOA組的熒光強(qiáng)度為8.68±0.27,表明Hypero組細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度顯著高于GIOA組。結(jié)論:本實(shí)驗(yàn)利用大鼠H9C2細(xì)胞系缺氧-復(fù)氧模型證實(shí),相對(duì)于常氧復(fù)蘇和高氧復(fù)蘇,階梯式提高吸氧濃度策略能夠起到細(xì)胞保護(hù)作用和線粒體保護(hù)作用。全文總結(jié):1.本論文深入研究目前各種吸氧方式的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì),首次提出階梯式提高吸氧濃度策略,使高氧復(fù)蘇和低氧復(fù)蘇的益處和副作用互相平衡,為失血性休克復(fù)蘇吸氧策略提供了新思路;2.利用大鼠重度失血性休克模型驗(yàn)證階梯式提高吸氧濃度的效果:同時(shí)改善氧合情況和氧化應(yīng)激,改善血流動(dòng)力學(xué),改善酸堿平衡,改善存活情況;3.進(jìn)一步利用大鼠重度失血性休克模型研究階梯式提高吸氧濃度的實(shí)施細(xì)節(jié),證明階梯式提高吸氧濃度在復(fù)蘇初始階段的低氧狀態(tài)可能是必要的,并且低氧狀態(tài)不能持續(xù)過長(zhǎng)時(shí)間;4.利用大鼠心肌細(xì)胞H9C2缺氧-復(fù)氧模型,證明了階梯式提高吸氧濃度具有一定的細(xì)胞保護(hù)作用和線粒體保護(hù)作用;5.建立細(xì)胞用連續(xù)調(diào)節(jié)氧氣濃度系統(tǒng),為進(jìn)一步階梯式提高吸氧濃度策略的機(jī)制研究和細(xì)節(jié)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R459.7

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本文編號(hào)：1606385