宁波大学医学院(周文华)
心脏骤停(CA)是一个全球性的公共卫生问题。据统计,我国每年死于CA的患者高达54.4万[1]。近年来,心肺复苏(CPR)指南的不断更新,已明显提高CA的复苏成功率,然而并未改善患者的出院存活率[2, 3]。有调查显示,复苏后的死因中有23%归因于心血管功能障碍[4]。
近年来,经肢体实施的远隔缺血后处理(RIpostC)受到越来越多的关注。经肢体实施的RIpostC介导的心脏保护作用,已经在多种心肌缺血-再灌注损伤动物模型如猪[5]、兔[6]、大鼠[7]等中得到证实。CA/CPR作为缺血-再灌注损伤的特殊形式,表现为全身性的缺血-再灌注损伤,亦可能从RIpostC中获益。此外,亚低温治疗对复苏后神经及心血管系统有明确的保护作用,已为美国心脏病协会心肺复苏指南所推荐[8]。
因此,在本研究中笔者将塑造心肺复苏的猪模型,评价远隔缺血后处理、远隔缺血后处理联合亚低温治疗对猪心肺复苏后心功能的影响。
国产健康白猪21头,雄性,体质量35~40 kg,上海甲干生物科技有限公司提供,动物合格证号SCXK(沪)2010-0028。实验前动物禁食12 h,不禁水。氯胺酮20 mg/kg肌注诱导麻醉,戊巴比妥钠首剂30 mg/kg静脉全麻,实验中间断予戊巴比妥钠8 mg/kg维持麻醉状态。麻醉后行气管插管,呼吸机辅助通气,频率15次/min,潮气量15 mL/kg,氧浓度21%。经右股动脉置管至腹主动脉监测动脉血压及体温,经右股静脉置管至右房监测右房压,经右锁骨下静脉置管放置诱颤电极至右心室。所有动静脉导管预充2.5 U/mL肝素盐水,并通过压力转换器(美国EDWARDS)连接心电监护仪(深圳Mindray BeneView T6型)。采集基线状态数据,包括体温、血流动力学、动脉血气及乳酸、肌钙蛋白I(cTNI)、B型钠尿肽前体(NT-proBNP)等。
1.2 实验分组
所有动物在复苏前随机(随机数字法)分入3组:对照组(Control)、远隔缺血后处理组(RIpostC)、远隔缺血后处理联合亚低温组(RIpostC +Cooling)。每组7头。RIpostC组和RIpostC +Cooling组在CPR开始的同时,立即用输液皮条捆绑右下肢实现远隔肢体缺血,以缺血5 min与再灌注5 min为1循环,循环4次。RIpostC +Cooling组在复苏后5 min开始用控温毯(Hirtz HICO-VARIO THERM550型)诱导低温并维持至32~34 ℃4 h,4 h后去除控温毯自然复温。其余两组在实验中用控温毯保持体温在(37.5±0.5)℃。
1.3 心肺复苏猪模型制作经右心室电极放电诱导室颤 10 min,然后开始CPR。CPR包括人工胸外按压(深度5 cm、频率100 次/min)和人工球囊辅助通气(氧浓度100%),按压与呼吸之比为30∶ 2。在CPR 2.5min,静脉予以肾上腺素20 μg/kg,之后每间隔3 min重复一次。在CPR 5 min,予以150 J的双向波电除颤1次。若血压恢复,平均动脉压≥60 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)维持5 min以上,考虑自主循环恢复(ROSC)。若ROSC未恢复,立即再进行2 min的CPR,然后电除颤1次。该流程最多重复5次,如果实验动物仍未达到ROSC,则认为复苏失败,动物死亡。
1.4 复苏后观察所有动物在复苏后进行机械通气并连续观察4 h,记录每组动物的复苏情况。整个实验过程全程监测平均动脉压、心率、右房压、心电以及体温。每30 min用PICCO(德国PULSION)监测复苏后全心射血分数(GEF)、每搏输出量(SV)等心功能参数。复苏后2、4、24 h采血离心,ELISA法检测cTNI、NT-proBNP(试剂盒由上海美轩生物科技有限公司提供)。复苏4 h后去除动物机械通气及动静脉置管,用控温毯肛表继续监测体温2 h。
1.5 统计学方法
应用SPSS 19.0统计软件进行统计学处理,计量资料用均数±标准差(x±s)表示,组间比较采用单因素方差分析及SNK-q检验,以P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果 2.1 三组动物基础参数比较3组动物复苏前体质量、血气分析、体温、血流动力学参数(包括心率、平均动脉压)以及除颤次数和复苏时间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表 1。
指标 | Control (n=7) | RIpostC (n=7) | RIpostC+Cooling (n=7) |
体质量 (kg) | 38 ± 2 | 37 ± 1 | 37 ± 2 |
PaO2 (mmHg) | 94 ±16 | 95 ± 17 | 90 ±11 |
PaCO2 (mmHg) | 40 ± 6 | 39 ± 5 | 41 ± 5 |
pH | 7.48 ± 0.05 | 7.48 ± 0.06 | 7.49 ± 0.03 |
中心血温 (℃) | 37.4 ± 0.3 | 37.4 ± 0.5 | 37.4 ± 0.3 |
心率 (次/min) | 114 ± 11 | 109 ± 7 | 113 ± 10 |
平均动脉压 (mmHg) | 112 ± 6 | 111 ± 8 | 110 ± 4 |
除颤次数(次) | 3 ± 2 | 3 ± 2 | 3 ± 2 |
复苏时间 (min) | 6.7 ± 3.7 | 7.0 ± 3.7 | 6.7 ± 3.7 |
Control组和RIpostC组在复苏后体温保持在(37.5±0.5)℃。RIpostC +Cooling组在复苏后105 min到达(34.0±0.4)℃,之后维持在32~34℃,最低体温为(32.7±0.3)℃(见图 1),自然复温2 h后体温上升至(37.2±0.2)℃。
2.3 心功能比较 2.3.1 每搏输出量(SV)比较与Control组相比,RIpostC 组和RIpostC +Cooling组在复苏后SV均有明显改善(P<0.05)。其中复苏3 h后,RIpostC +Cooling组较RIpostC 组更有明显好转(P<0.05)。见图 2。
2.3.2 全心射血分数(GEF)比较与Control组相比,RIpostC 组和RIpostC +Cooling组在复苏后GEF均有明显改善(P<0.05)。其中复苏3.5 h后,RIpostC +Cooling组较RIpostC 组更有明显好转(P<0.05)。见图 3。
2.3.3 肌钙蛋白I(cTNI)比较与Control组相比,RIpostC 组和RIpostC +Cooling组在复苏后4 h及24 hcTNI均有明显好转(P<0.05)。其中复苏后24 h,RIpostC +Cooling组较RIpostC 组更低(P<0.05)。见表 2。
组别 | 复苏前 | 复苏后2 h | 复苏后4 h | 复苏后24 h |
Control(n=7) | 138±21 | 159±26 | 361±53 | 523±43 |
RIpostC(n=7) | 140±16 | 155±21 | 293±45a | 453±30a |
RIpostC +Cooling(n=7) | 140±14 | 150±8 | 279±17a | 403±35ab |
注:与Control组比较,aP<0.05;与 RIpostC组比较,bP<0.05 |
与Control组相比,RIpostC 组和RIpostC +Cooling组在复苏后2 h、4 h及24 h NT-proBNP均有明显好转(P<0.05)。其中复苏后24 h,RIpostC +Cooling组较RIpostC 组更低(P<0.05)。见表 3。
组别 | 复苏前 | 复苏后2 h | 复苏后4 h | 复苏后24 h |
Control(n=7) | 67±27 | 264±87 | 357±60 | 338±62 |
RIpostC(n=7) | 65±20 | 175±29﹡ | 274±35a | 250±45a |
RIpostC +Cooling(n=7) | 69±29 | 168±31a | 252±19a | 201±22ab |
注:与Control组比较,aP<0.05;与 RIpostC组比较,bP<0.05 |
通过本实验发现与Control组相比,RIpostC 组和RIpostC +Cooling组明显改善复苏后SV、GEF、cTNI与NT-proBNP,这说明远隔缺血后处理对心肺复苏后心功能有明显的保护作用。在复苏3 h后,即亚低温治疗到达目标温度约1 h后,RIpostC +Cooling组能获得比RIpostC 组更好的SV、GEF数据,这说明远隔缺血后处理联合亚低温能获得更佳的心脏保护作用,这在复苏后24 h的cTNI和NT-proBNP也得到体现。
缺血预处理被认为是迄今发现的最强大的心肌内源性抗缺血-再灌注损伤机制,已被广泛地应用在各种临床缺血事件的研究中。2000年Tang等[9]发现缺血预处理通过ATP敏感性钾通道的激活,明显改善复苏后大鼠的心功能及存活。然而,由于心脏骤停事件的不可预知性,缺血预处理在CPR领域的应用受到了限制。2003年,Zhao等[10]发现在缺血事件发生后给予缺血心肌短暂的缺血-再灌注处理同样能减轻心肌损伤,提出缺血后适应的概念。2005年,Kerendi等[11]发现通过对远隔器官如肾动脉进行缺血-再灌注处理,也能明显减轻心肌缺血-再灌注损伤,这种现象被称为远隔缺血后处理(RIpostC)。由于RIpostC能在疾病发生后实施,并能在一个容易评估并对缺血相对耐受的器官上进行,使得其临床应用可行性大大增加。
近年来,经肢体实施的RIpostC因其具有缺血耐受能力强、观察方便、实施简便易行等优点,受到越来越多的关注。其介导的心脏保护作用,已经在多种缺血-再灌注损伤动物模型 [5, 6, 7]中得到证实。目前发现的主要机理包括:(1)减轻活性氧的损伤,加强心肌抗氧化作用[12];(2)激活心肌δ受体[13];(3)通过上调Bcl-2的表达和抑制促凋亡基因caspase-3的活化,减少心肌细胞的坏死和凋亡[14];(4)激活磷脂酰肌醇3激酶/丝苏氨酸蛋白激酶信号转导通路 [15];(5)改善纤溶/抗纤溶系统功能,抑制血栓形成[16];(6)增加血红素加氧酶的表达[17]。在本次研究中,笔者首次发现经肢体实施的RIpostC对心肺复苏后心功能同样具有保护作用,同时联合亚低温可以获得更好的效果,这些都为心肺复苏后的综合治疗提供了重要的补充。
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