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        擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食 33天后大鼠解除擠壓肺臟損傷的功能變化和病理特點(diǎn)

        2013-11-28 12:32:02劉志瑞王德文左紅艷王少霞徐新萍郭曉明王靜雯曹桓榮

        劉志瑞,王德文,左紅艷,王少霞,徐新萍,郭曉明,王靜雯,曹桓榮

        研究表明,在模擬深埋條件下發(fā)生的持續(xù)擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食(復(fù)合組)大鼠于4.2~6.8天全部死亡,其肺臟功能(動(dòng)脈血?dú)鈪?shù)PaCO2、PaO2)和結(jié)構(gòu)(光鏡、電鏡、免疫組織化學(xué)等)均發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷,提示肺臟是其易受損的較敏感遠(yuǎn)隔器官之一,并具有病變高發(fā)性、進(jìn)行性、全肺性等特點(diǎn)[1]。本文擬進(jìn)一步結(jié)合災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救援實(shí)際需要,通過(guò)肺重指數(shù)、常規(guī)宏觀病理、光鏡組織學(xué)病理等動(dòng)態(tài)檢測(cè)和觀察,探討模擬深埋條件下擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食大鼠于3天解除擠壓(即模擬“黃金搶救時(shí)間72 h”)即刻至28天的肺臟病理?yè)p傷的功能和病理變化,旨在為提高其獲救后的現(xiàn)場(chǎng)救援,及完善后續(xù)救治水平、減少傷亡提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

        1 資料和方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組 選用健康同齡Wistar雄性大鼠138只,體重(220±20)g,隨機(jī)分為正常對(duì)照組(30只)、單純擠壓傷組(36只)、低氧缺水缺食組(三缺組36只)、擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食組(復(fù)合組36只)。

        1.2 動(dòng)物模型建立 擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食大鼠采用鉗夾雙后肢近端方法建立擠壓傷模型,壓力設(shè)置(4.5±0.3)kg。建模后與三缺組大鼠一并置入低氧生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi),將艙內(nèi)氧氣濃度維持在(10±0.1)%,禁食水,連續(xù)擠壓、低氧72 h。于72 h后將大鼠從低氧艙中取出,置入常規(guī)氧環(huán)境中,并解除擠壓,此后大鼠可自由進(jìn)食水。單純擠壓傷組大鼠采用同樣鉗夾雙后肢近端的方法建立擠壓傷模型,可自由進(jìn)食水。正常對(duì)照組未予任何處置。

        1.3 宏觀病理學(xué)觀察 各組動(dòng)物均于解除擠壓并脫離低氧環(huán)境、自由進(jìn)食水后即刻、第1天、第3天、第7天、第14天和第28天,經(jīng)2%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉,稱體重,開(kāi)胸取肺臟,宏觀觀察肺部病變,稱雙肺重量,計(jì)算肺重-體重比值(肺指數(shù),‰)。每組6只。

        1.4 光鏡病理組織學(xué)標(biāo)本 切取上述各時(shí)間點(diǎn)肺臟組織標(biāo)本,經(jīng)10%緩沖福爾馬林固定1周后,常規(guī)梯度乙醇脫水,二甲苯透明,浸蠟,石蠟包埋,4μm厚制片,60℃溫箱烤片1周。常規(guī)HE染色,光鏡(DM3000,萊卡公司)觀察并照相。

        1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 16.0進(jìn)行方差分析。數(shù)據(jù)以均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差()表示。P<0.05差異顯著,P<0.01差異非常顯著。

        2 結(jié)果

        2.1 死亡情況 復(fù)合組1只大鼠于解除擠壓后15 h猝死(經(jīng)死亡前心電圖檢測(cè)和死亡后病理學(xué)觀察證實(shí),主要死亡原因?yàn)樾呐K嚴(yán)重?fù)p傷、心功能紊亂所致)。單純擠壓傷組和三缺組大鼠未發(fā)生死亡。

        2.2 擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食 33天后解除擠壓大鼠肺臟指數(shù)改變

        2.2.1 大鼠體重變化 于解除擠壓后即刻,所有實(shí)驗(yàn)組大鼠的體重均顯著低于正常對(duì)照組(P<0.01),尤其復(fù)合組最為明顯,同時(shí)顯著低于單純擠壓傷組和三缺組(P<0.01);在解除擠壓后第1天至第28天,各組體重均呈增長(zhǎng)趨勢(shì),其中復(fù)合組在所有時(shí)間點(diǎn)的體重均最輕,體重增長(zhǎng)最為緩慢,不僅顯著低于正常對(duì)照組,同時(shí)也不同程度低于單純擠壓傷組、三缺組(P<0.05,P<0.01)。對(duì)解除擠壓后第28天正常對(duì)照組、單純擠壓傷組、三缺組、復(fù)合組體重平均增長(zhǎng)的累計(jì)值分別為155 g,106 g,225 g,122 g,可知三缺組體重增長(zhǎng)最多,于第28天時(shí)其體重接近正常對(duì)照組,但復(fù)合組和單純擠壓傷組體重增長(zhǎng)則較之緩慢,其體重遠(yuǎn)輕于正常對(duì)照組,尤其復(fù)合組更為顯著。見(jiàn)圖1。

        圖1 各組大鼠解除擠壓后不同時(shí)間體重( g )比較

        2.2.2 大鼠肺臟重量變化 于解除擠壓后即刻至第28天,正常對(duì)照組、單純擠壓傷組、三缺組、復(fù)合組肺重均基本呈輕微增長(zhǎng)趨勢(shì)分別為0.46 g,0.48 g,0.47 g,0.42 g。各組之間兩兩比較,均無(wú)顯著差異(P>0.05)。見(jiàn)圖2。

        圖2 各組大鼠解除擠壓后不同時(shí)間肺重( g)比較

        2.2.3 大鼠肺臟指數(shù)變化 于解除擠壓后即刻,3個(gè)實(shí)驗(yàn)組大鼠的肺臟指數(shù)均高于正常對(duì)照組,其中復(fù)合組和三缺組最為顯著(P<0.01),尤其復(fù)合組更為顯著(可能與其體重最低有關(guān))。在解除擠壓后第1天至第28天,復(fù)合組和單純擠壓傷組肺臟指數(shù)雖仍均顯著高于正常對(duì)照組(P<0.05,P<0.01,可能與其體重增長(zhǎng)緩慢有關(guān)),但均呈現(xiàn)逐漸降低和恢復(fù)趨勢(shì),尤其于第28天時(shí)最為明顯;三缺組僅于解除擠壓后第1天顯著高于正常對(duì)照組(P<0.05),而從第3天至第28天則持續(xù)明顯降低,并與正常對(duì)照組基本相似。見(jiàn)圖3。

        圖3 各組大鼠解除擠壓后不同時(shí)間肺指數(shù)(‰)比較

        2.3 肺臟光鏡所見(jiàn)

        2.3.1 肺基本病變 正常對(duì)照組各不同時(shí)間大鼠的肺泡、各級(jí)細(xì)支氣管和間質(zhì)組織均為正常結(jié)構(gòu)。見(jiàn)圖4-1、5、9、13、17、21。單純擠壓傷組大鼠于解除擠壓后即刻的肺組織僅見(jiàn)輕度~中度充血,肺泡隔輕度~中度增寬,肺泡腔縮小;第1天時(shí)輕微減輕;第3天時(shí)進(jìn)一步減輕;第7天、第14天時(shí)明顯減輕;第28天肺泡結(jié)構(gòu)漸接近正常。見(jiàn)圖4-2、6、10、14、18、22。三缺組大鼠于解除后即刻的肺組織同樣僅見(jiàn)輕度~中度充血等血循環(huán)障礙病變,與單純擠壓傷組所見(jiàn)基本類(lèi)似,較輕;第1天時(shí)已見(jiàn)較明顯減輕;第3天時(shí)更明顯減輕;第7天、第14天時(shí)漸趨接近正常;第28天基本恢復(fù)正常。見(jiàn)圖4-3、7、11、15、19、23。復(fù)合組大鼠于解除后即刻的肺組織呈急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)樣改變,主要為較廣泛的中度~重度充血等血循環(huán)障礙,甚至血停滯,部分肺泡間隔增寬,少量紅細(xì)胞滲出,偶見(jiàn)輕度水腫,并可見(jiàn)小葉局灶性間質(zhì)性肺炎樣病變;第1天、第3天時(shí)較之略減輕,局灶性水腫和出血仍較多見(jiàn);第7天、第14天進(jìn)一步減輕,局灶性水腫和出血仍可見(jiàn);第28天時(shí)6只大鼠中5只僅見(jiàn)少數(shù)肺泡壁輕微的上述病變,多數(shù)肺泡結(jié)構(gòu)明顯恢復(fù)。見(jiàn)圖4-4、8、12、16、20、24。只有1只大鼠的右肺部分病變?nèi)晕赐耆?。?jiàn)圖5。

        表1 各組大鼠解除擠壓后肺組織病變程度比較

        2.3.2 肺病變程度分級(jí) 參照持續(xù)性擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食病變程度的劃分原則[3],本次解除擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食實(shí)驗(yàn)中,各組不同時(shí)間肺組織損傷光鏡下病理組織學(xué)變化程度比較。解除擠壓后各實(shí)驗(yàn)組不同時(shí)間肺組織病變程度均呈減輕和恢復(fù)過(guò)程,其中復(fù)合組恢復(fù)最緩慢,第28天肺內(nèi)仍見(jiàn)部分輕微局灶性病變,三缺組恢復(fù)最迅速,單純擠壓傷組介于期間。見(jiàn)表1。

        3 討論

        3.1 關(guān)于擠壓傷的動(dòng)物模型 目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于擠壓傷實(shí)驗(yàn)研究的動(dòng)物模型種類(lèi)較多,主要包括重物壓迫法、氣壓止血帶擠壓法、甘油肌肉注射法等[2-5]?;谥匚飰浩确ㄐ枰诼樽頎顟B(tài)下進(jìn)行,既不同于災(zāi)害和事故實(shí)際,且難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)擠壓條件以深入研究的需求;氣壓止血帶擠壓法和甘油肌肉注射法則難以接近現(xiàn)場(chǎng)和臨床的實(shí)際。本實(shí)驗(yàn)首次設(shè)計(jì)和應(yīng)用鉗夾后肢方法成功建立了擠壓傷模型,即在動(dòng)物清醒狀態(tài)下,應(yīng)用自制的鉗夾擠壓器械,使擠壓力量同時(shí)均勻作用于大鼠雙后肢近端的方法,壓力設(shè)置(4.5±0.3)kg,更為接近事故現(xiàn)場(chǎng)和臨床實(shí)際,且具有簡(jiǎn)單易行,壓力可調(diào),并可進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)擠壓所致傷肢局部病變(如壞死、潰爛、干枯、脫落等)和遠(yuǎn)隔臟器損傷效應(yīng)(如擠壓綜合征等)動(dòng)態(tài)研究的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),可持續(xù)擠壓1~2周以上,進(jìn)行生命耐受力全程研究,業(yè)已為千余只動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

        3.2 關(guān)于本實(shí)驗(yàn)復(fù)合性擠壓傷動(dòng)物模型的傷情程度 本實(shí)驗(yàn)研究的傷類(lèi)為模擬深埋條件下常見(jiàn)的擠壓傷復(fù)合低氧缺水缺食模型(即該條件下特有的“復(fù)合性擠壓傷”),基于雙后肢擠壓傷的傷情屬于重度,氧濃度10%屬于中度缺氧,并同時(shí)完全禁食禁水,結(jié)合前期本模型大鼠在持續(xù)擠壓條件下于4.2~6.8天內(nèi)全部死亡,平均存活時(shí)間僅(5.3±0.7)天的結(jié)果,參照復(fù)合傷損傷程度的劃分原則和標(biāo)準(zhǔn)[6(]即兩單傷或三單傷相互加重,綜合傷情程度升級(jí)),本模型大鼠的損傷程度應(yīng)屬于極重度復(fù)合傷。需要補(bǔ)充的是本課題組在單后肢擠壓傷(屬于中度傷情)復(fù)合同樣低氧缺水缺食模型實(shí)驗(yàn)中(其綜合傷情程度為重度復(fù)合傷),在第7天時(shí)間內(nèi),死亡率僅為22.2%。

        3.3 關(guān)于復(fù)合性擠壓傷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物解除擠壓時(shí)間的確立 迄今國(guó)內(nèi)外采用重物或環(huán)周壓迫法研究擠壓傷及其擠壓綜合征的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中,由于研究目的、動(dòng)物種類(lèi)和重物重量的不同,導(dǎo)致所應(yīng)用的擠壓時(shí)間也各異,大多采用擠壓4 h法(即4 h后解除擠壓),也有采用3 h法[7]、5 h法[5]、6 h法[8],10 h法[9]等。由于擠壓時(shí)間的不同,成為所引起的擠壓傷、擠壓綜合征、多器官功能不全綜合征的傷情程度、傷類(lèi)特點(diǎn)等差異的重要原因之一。特別是基于掩埋事件后現(xiàn)場(chǎng)搶救大多經(jīng)歷探尋、挖掘、破拆等過(guò)程,多數(shù)傷員只能在遭受掩埋一段長(zhǎng)短不一的時(shí)間后方能獲救得以解除擠壓,故本實(shí)驗(yàn)采用了模擬目前國(guó)內(nèi)外具有共識(shí)的“黃金搶救時(shí)間72 h”解除擠壓的方法,以期更接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際救援需求。

        3.4 關(guān)于復(fù)合性擠壓傷第 33天解除擠壓后肺臟損傷的功能和病理特點(diǎn) 本研究通過(guò)解除擠壓后即刻、第1天、第3天、第7天、第14天、第28天動(dòng)態(tài)活殺大鼠,觀測(cè)肺重、肺指數(shù)、宏觀病理與光鏡組織學(xué)病理,發(fā)現(xiàn)復(fù)合性擠壓傷持續(xù)擠壓3天時(shí),其肺臟的基本病理變化呈ARDS樣改變[10]:主要為較廣泛的中度~重度充血等血循環(huán)障礙,甚至血停滯,部分肺泡間隔增寬,少量紅細(xì)胞滲出,偶見(jiàn)輕度水腫,并伴小葉局灶性間質(zhì)性肺炎病變。當(dāng)解除擠壓后,上述肺病變均呈現(xiàn)自發(fā)性逐漸減輕和恢復(fù)過(guò)程。其恢復(fù)過(guò)程具有如下特點(diǎn)。(1)初期病變的全肺性:即持續(xù)擠壓3天時(shí)(解除擠壓后即刻)肺臟的上述病變于全肺均可見(jiàn)到,其中雙肺下葉較明顯;(2)自行恢復(fù)的可能性:即解除擠壓后雖未給予任何醫(yī)學(xué)救治處置,上述肺臟病變均可自行減輕恢復(fù);(3)恢復(fù)過(guò)程的緩慢性:即解除擠壓后第1天至第3天時(shí)略減輕,第7天至第14天進(jìn)一步減輕,水腫和出血漸減少減輕,第28天時(shí)部分大鼠未完全恢復(fù)正常。

        基于肺臟不僅是機(jī)體具有呼吸功能(氣體交換)的重要器官,而且也是某些激素和介質(zhì)產(chǎn)生、諸多物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化作用、影響體循環(huán)等多種功能的重要器官。此外,肺在凝血過(guò)程中也起重要作用[11],提示在頻發(fā)的各類(lèi)災(zāi)害而導(dǎo)致的人員掩埋(特別是深層掩埋)條件下,對(duì)此類(lèi)傷員的現(xiàn)場(chǎng)急救和后續(xù)治療過(guò)程中,加強(qiáng)肺臟保護(hù),促進(jìn)損傷修復(fù),是減輕、減少并發(fā)癥,提高存活率的重要環(huán)節(jié)之一。

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