劉亞楠，耿焱，付煒，彭娜，古正濤，蘇磊

經典型熱射病大鼠恢復期體溫變化與預后的關系

劉亞楠，耿焱，付煒，彭娜，古正濤，蘇磊

目的構建經典型熱射病(HS)大鼠模型，觀察恢復期核心體溫的調節(jié)特征，并分析其與預后的關系。方法雄性SPF級SD大鼠60只隨機分為HS組(n=50)和正常對照組(n=10)。HS組大鼠予39℃熱打擊，監(jiān)測核心體溫及動脈收縮壓(SBP)變化，達到HS診斷標準后結束熱打擊，觀察72h恢復期核心體溫的變化特征及生存情況，并對預后因素進行單因素和多因素Cox回歸分析。結果HS組大鼠在熱打擊后恢復期表現(xiàn)為雙相式變化，即發(fā)生低體溫和遲發(fā)性高熱。單因素分析顯示，HS大鼠最高核心體溫、最低核心體溫均與預后相關(P＜0.05)。多因素分析顯示，HS大鼠最高核心體溫(P=0.000，HR=102.386)、恢復期最低核心體溫(P=0.001，HR=0.134)為影響HS大鼠預后的獨立危險因素。結論大鼠達到HS時核心體溫越高，其發(fā)生低體溫的程度越深，預后越差。熱應激期和恢復期核心體溫水平可作為HS大鼠預后的敏感指標。

中暑；體溫調節(jié)；預后

熱射病(heat stroke，HS)是中暑最嚴重的狀態(tài)，常合并多器官功能衰竭(MODS)，死亡率高，但其發(fā)病機制目前尚不清楚[1-3]。以往關于中暑的研究都以達到預設的核心溫度為中暑發(fā)生，或對麻醉大鼠進行有創(chuàng)血壓測量，以熱打擊時血壓下降這一點來界定中暑發(fā)生，但這些實驗設計均存在混淆因素，不能正確地反映自然清醒狀態(tài)下HS大鼠核心體溫的調節(jié)特征[4]。本研究在大鼠無麻醉的情況下，采用無創(chuàng)血壓檢測系統(tǒng)進行監(jiān)測，以血壓下降作為HS診斷標準，并對其恢復期體溫進行監(jiān)測，旨在探討重癥HS大鼠恢復期的體溫變化及其對預后的影響。

1 材料與方法

1.1 主要設備 模擬熱氣候動物艙(南方醫(yī)科大學公共衛(wèi)生與熱帶衛(wèi)生學學院提供)，BW-NIBP型電子無創(chuàng)大鼠鼠尾動脈血壓分析系統(tǒng)(上海軟隆科技發(fā)展有限公司)，Powlalr 8sp生理記錄儀(澳大利亞Adinstruments公司)。

1.2 方法

1.2.1 實驗動物及分組 SPF級雄性SD大鼠60只，體重220～300g，于南方醫(yī)院實驗動物中心飼養(yǎng)2周左右，環(huán)境溫度23℃，濕度55%±5%，12h晝/夜循環(huán)。實驗大鼠隨機分為2組，分別為：正常對照組(C組)10只，HS組50只。C組和HS組大鼠均在實驗前接受2周無創(chuàng)血壓測量適應性訓練，頻率為2次/d。

1.2.2 無創(chuàng)血壓測量 參照說明書利用大鼠鼠尾動脈血壓測量儀測量收縮壓(SBP)。方法：在實驗過程中每10min測量1次，直至達到HS標準(動脈收縮壓從峰值開始下降[5])后停止測量，對照組大鼠在室溫23℃下測量，測量時間與HS組一致。

1.2.3 核心體溫測量方法 用生理記錄儀的熱電偶測量各組大鼠直腸溫度(Tc)，以Tc代表核心體溫。

1.2.4 熱打擊方法及監(jiān)測指標 熱打擊前將高溫艙預熱至30℃，熱打擊前30min內(time –30、–20和–10min)測量3次核心體溫及SBP。熱打擊方法：將HS組大鼠置于預熱到30℃的仿真熱氣候動物艙(time 0min)，于30min內將艙內溫度升至39℃，濕度65%。HS組大鼠每10min連接一次無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)和直腸熱電偶，記錄SBP和Tc。大鼠達到HS診斷標準后從氣候艙中取出。實驗期間各組大鼠均禁食、水，C組大鼠全程置于23℃環(huán)境中。

1.2.5 恢復期處理方法 將兩組大鼠稱重，接受20min酒精擦浴全身降溫治療后，恢復進食、水，在恢復過程中繼續(xù)給予體溫監(jiān)測，每10min記錄1次，持續(xù)8h后，改為每6h記錄1次，3d后終止實驗。

1.2.6 熱應激計算方法 以熱暴露前的核心體溫和SBP為基線核心體溫和SBP，成模時的核心體溫為最大核心體溫(Tcmax)，以到達最大核心體溫的時間代表總熱暴露時間。低體溫定義為核心體溫＜35℃(即低于正常大鼠核心體溫基線水平1℃的體溫)；體溫最低值(Tcmin)為熱打擊恢復期最低體溫值；熱打擊后達到體溫最低值的時間為從最高核心體溫到發(fā)生最低體溫的時間；低體溫的持續(xù)時間(HL)為熱打擊后恢復期大鼠核心體溫＜35℃的總時間；低體溫轉換時間(HTT)為從體溫最低值回升至35℃的時間；遲發(fā)性高熱指在熱打擊恢復過程中，比正常對照組基線水平最高體溫高出1℃，在本實驗中遲發(fā)性高熱的體溫設定為39℃；發(fā)生遲發(fā)性高熱的時間為從低溫轉換期結束后到達39℃的時間?？偀嶝摵?℃.min)=核心體溫≥39℃的熱暴露時間×(最大核心體溫－39℃)。核心體溫39℃時，已經與熱打擊環(huán)境溫度相同，在該溫度下大鼠已經無法通過輻射散熱。以核心體溫≥42℃作為重度熱負荷的開始。重度熱負荷(℃.min)=核心體溫≥42℃的熱暴露時間×(最大核心體溫－42℃)。本實驗恢復期有26只HS大鼠死亡，24只存活，分別列入死亡HS大鼠組(NS-HS組)和存活HS大鼠組(S-HS組)。

1.2.7 大鼠體重丟失情況 在熱打擊前和到達最大核心體溫時立即測量大鼠體重，精確度±0.1g。體重丟失情況采用下述公式進行估算：體重丟失(熱打擊前體重—最大核心溫度時體重)/熱打擊前體重×100%。

1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以表示，在方差齊性基礎上應用單因素方差分析(one-way ANOVA)比較各組Tcmax、總熱暴露時間、達到體溫最低值時間、低體溫深度、低體溫持續(xù)時間等的差異；根據(jù)上述危險因素建立Cox比例風險模型，分析影響預后的危險因素。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 HS大鼠熱應激及恢復期Tc調節(jié)特征 如圖1所示，在熱暴露期間，HS組大鼠核心體溫呈三相式上升，表現(xiàn)為初始階段核心體溫快速上升，隨后表現(xiàn)為類似于平臺的緩升期，緩升期持續(xù)較長時間，此后進入快速上升期，直至達到HS診斷標準。熱打擊開始及結束后的570min內，HS組大鼠核心體溫與正常對照組比較差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。將大鼠從艙內移出后，S-HS組體溫先降低，后出現(xiàn)發(fā)熱樣高體溫，NS-HS組大鼠20只發(fā)生低體溫后維持在27℃，未發(fā)生遲發(fā)性高熱即死亡，6只在恢復期第2天死亡。S-HS和NS-HS兩組大鼠到達低體溫的時間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，但其熱暴露時間、低體溫的深度和低體溫持續(xù)時間之間差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05，表1)。

圖1 熱打擊過程中及恢復期核心體溫特征Fig.1 Characters of core temperature in heat stress and recovery profile

表1 HS大鼠核心體溫調節(jié)特征Tab.1 Characters of core thermoregulatory of HS rats

2.2 熱應激體溫調節(jié)反應定量分析 如圖2所示，S-HS組和NS-HS組大鼠最大核心體溫之間差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，S-HS組總熱負荷和嚴重熱負荷均顯著低于NS-HS組大鼠(P＜0.05)。

圖2 熱應激核心體溫調節(jié)反應Fig.2 Core thermoregulatory responses of S-HS and NS-HS groups of rats in heat stress

2.3 體重丟失情況 與正常對照組比較，NS-HS組和S-HS組大鼠體重丟失明顯，NS-HS組體重丟失占總體重的9.1%，S-HS組占9.8%，而NS-HS組和S-HS組大鼠的體重丟失差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，圖3)。

圖3 各組大鼠體重丟失情況Fig.3 Body weight loss (dehydration) in each group of rats

2.4 影響HS大鼠預后的因素 將大鼠體重丟失情況、熱暴露時間、熱負荷、嚴重熱負荷、最高核心體溫、最低核心體溫、低體溫持續(xù)時間、低體溫轉換時間及發(fā)生遲發(fā)性高熱的時間作為協(xié)變量，采用向后消除回歸并Wald檢驗進行單因素Cox模型分析，結果顯示最高核心體溫、最低核心體溫的差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。將這些可能的危險因素放入Cox比例風險回歸模型，采用進入法分析影響HS大鼠預后的危險因素，結果顯示，HS大鼠最高核心體溫(P=0.000，HR=102.386)、恢復期最低核心體溫(P=0.001，HR=0.134)為影響HS大鼠預后的獨立危險因素。

3 討 論

HS為致命性中暑，是一種全身炎癥反應綜合征(SIRS)，其病理生理過程類似于重癥膿毒血癥[5]。臨床對于HS的診斷標準包括核心體溫超過41℃，皮膚干熱、潮紅，同時伴有神經系統(tǒng)功能障礙[1-2,6]。不同于臨床，動物實驗很難通過上述癥狀來診斷HS。以往研究已經表明，動脈收縮壓從峰值開始下降那一刻已經開始出現(xiàn)中暑或重癥中暑的癥狀，如感覺缺失、肌張力降低和意識喪失等[7]，因此在本研究中，HS的診斷以動脈收縮壓開始下降為標準。如圖1所示，低體溫是熱應激恢復過程中的主要反應，熱誘導的低體溫被定義為核心體溫降低到基線水平以下的溫度。Leon等[4]在中暑小鼠的實驗中報道，小鼠在熱打擊后115min發(fā)生低體溫，24h后發(fā)生遲發(fā)性高熱。在本研究中大鼠發(fā)生低體溫和遲發(fā)性高熱的時間均較以往小鼠的研究提前，可能與動物的種屬或實驗設計差異有關。但不管實驗條件如何，在中暑患者和動物模型及變溫動物中均可觀察到體溫低于正常范圍1℃以上的自發(fā)性低體溫[8]。在本研究中，大鼠達到HS時的核心體溫越高，其發(fā)生低體溫的程度越深，預后越差，提示恢復期的低體溫可作為熱損傷嚴重程度的敏感指標。

在中暑小鼠的研究中，體溫降低可能是動物從中暑中恢復并存活的重要生理變化[9]。S-HS大鼠恢復期體溫的降低和升高可能與體溫調定點的調節(jié)作用有關，雖然NS-HS組死亡大鼠也發(fā)生了自主性低熱，但其低體溫程度深，僅比室溫略高。盡管缺乏下丘腦和中樞神經系統(tǒng)細胞損害的證據(jù)，但是NS-HS組體溫調節(jié)功能出現(xiàn)障礙，不能從自主性低體溫中恢復，往往是致命的。HS存在多種并發(fā)癥，在HS恢復過程中可檢測到多種細胞因子升高，有學者認為低體溫的發(fā)生可能與細胞因子升高有關[10]。

中暑后的發(fā)熱被稱為遲發(fā)性高熱，這種HS后的體溫調節(jié)反應提示，遲發(fā)性高熱是機體應對應激反應的發(fā)熱，主要由熱暴露后的并發(fā)癥導致，而不是直接由熱損傷所致。HS時組織損傷和內毒素血癥的存在提示熱暴露后的體溫升高可能是系統(tǒng)性炎癥反應的結果[10]。在本研究中熱暴露后6h，S-HS組大鼠出現(xiàn)“發(fā)燒”樣核心體溫升高，NS-HS組中沒有從低體溫恢復過來或未出現(xiàn)遲發(fā)性高熱的大鼠都發(fā)生了死亡。值得注意的是，在熱打擊后第2天，6只NS-HS組大鼠在發(fā)生遲發(fā)性高熱后出現(xiàn)死亡，目前還不清楚造成這種類型死亡的具體原因。

S-HS組和NS-HS組大鼠在熱打擊后發(fā)生了8%～10%的脫水，與正常對照組相比明顯升高。正常對照組2%的脫水可能是由于在實驗中缺少食物和水所致。早前研究報道，脫水、低血糖、組織損傷都是中暑的典型表現(xiàn)[11]。本研究結果表明，脫水與中暑大鼠的預后不相關，由此可見脫水并不是導致動物死亡的主要原因。

綜上所述，HS大鼠恢復期可發(fā)生低體溫和遲發(fā)性高熱，雖然其發(fā)生的機制尚未完全闡明，但對中暑的預后有重要影響。本研究結果提示熱應激期和恢復期核心體溫水平可作為HS大鼠預后的敏感指標，尤其是低體溫，對中暑患者從中暑中恢復并改善生存率有重要的臨床指導意義。

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Relationship between core temperature change during recovery and prognosis in classic heat stroke rat models

LIU Ya-nan1, GENG Yan1, FU Wei2, PENG Na1, GU Zheng-tao2, SU Lei1*
1Department of ICU, Guangzhou General Hospital of Guangzhou Command, Guangzhou 510010, China
2Graduate Institute, Southern Medical University, Guangzhou 510015, China
*

, E-mail: slei_icu@163.com
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (81071529, 81101406)

ObjectiveTo construct classic heat stroke rat models, and observe the changes of body temperature in the recovery period after heat stress to explore its relationship with prognosis.MethodsSixty male SD rats were randomly divided into heat stroke group (HS group,n=50) and control group (C group,n=10). Rats in HS group were exposed to 39℃ heat stress. Core temperature and systolic blood pressure (SBP) of rats were monitored until it reached diagnostic criteria of heat stroke. The core body temperature and survival were continuously monitored until 72h. The risk factors of survival were analyzed by univariate and multivariate Cox regression analyses.ResultsDuring the recovery, compared with the control group, the body temperature of the HS rats represented a biphasic change that consisted of an initial hypothermia and a delayed hyperthermia. Univariable analysis showed that both the highest and lowest core body temperatures were correlated with prognosis in the heat stroke rats (P＜0.05). Multivariate analysis revealed that both the highest core body temperature (P=0.000,HR=102.386) and lowest core body temperature in the recovery period (P=0.001,HR=0.134) were the independent risk factors for heat stroke.ConclusionIn heat stroke rats, the higher the core body temperature and the deeper the depth of hypothermia, the poorer the prognosis. Core body temperature in heat stress and recovery period could serve as prognostic indexes in heat stroke.

heat stroke; body temperature regulation; prognosis

R594.12

A

0577-7402(2013)10-0818-04

10.11855/j.issn.0577-7402.2013.10.007

2013-06-26；

2013-08-30)

(責任編輯：熊曉然)

國家自然科學基金(81071529，81101406)

劉亞楠，碩士研究生。主要從事中暑的基礎研究

510010 廣州 廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院重癥醫(yī)學科(劉亞楠、耿焱、彭娜、蘇磊)；510515 廣州 南方醫(yī)科大學研究生學院(付煒、古正濤)

蘇磊，E-mail: slei_icu@163.com