高壓氧對熱射病大鼠內皮功能的保護機制研究

項 威，段李明，及志勇

(吉林大學第一醫院 二部急救醫學科，吉林 長春130031)

熱射病(HS)為致命性中暑，是一種危及生命的疾病，死亡率可達10%-50%[1]。目前，該病仍缺乏特定及有效的治療方法。近幾年我科收治了多名熱射病患者，不僅病情危重，危及生命，而且治療時間長，花費高，給患者及家屬帶來諸多負擔。相關研究表明[2]，一氧化氮(NO)和內皮素-1(ET-1)參與血管內皮系統的功能，并維持其穩態。NO能夠抑制縮血管物質的活性，從而抑制血管收縮，ET-1的升高及NO的下降均提示血管內皮的損傷。高壓氧抑制炎癥介質釋放，從而抑制炎癥介質所介導的血管內皮損傷，降低ET-1水平，升高NO含量。本研究探討熱射病大鼠在高壓氧治療前后血液中NO和ET-1含量的變化情況，探討高壓氧對熱射病大鼠內皮細胞的保護作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

30只健康雄性SD大鼠，10-12周齡，體重約180-200 g，實驗大鼠均來自吉林大學動物實驗中心。個體間體溫基本一致，兩次肛溫波動<3℃，所有大鼠在適宜的溫度、濕度下飼養1周后，接受power lab系統無創血壓測試,并進行肛溫、體重測量以確定生理狀態的穩定。

1.2 實驗分組

所有大鼠隨機均分為3組，每組10只，即NC組、HBO組和HS組，分籠飼養。①NC組：不做任何處理。②HBO組：在大鼠熱射病模型建立后進行高壓氧治療。③HS組：僅進行熱射病處理，不進行高壓氧治療。在同一時間抽血測定，將三組結果進行對比。

1.3 建模及處理方法

所有大鼠置于溫度(26±0.5)℃、相對濕度(40±5)%的仿真熱氣候動物艙中培養，每日照明時間為7：00-19：00，每隔8 h進行體重、肛溫測量。HS大鼠模型的建立：將大鼠置于溫度(37.5±0.5)℃、相對濕度(60+5)%的仿真熱氣候動物艙中加熱，肛溫達到42.5℃認為建模成功[3]，結束應激，檢測體重，記錄相關數據。

1.4 高壓氧治療方法

高壓氧組大鼠制成HS模型后，立即放入鼠籠，將鼠籠放入HBO艙后關閉艙門，先用純氧以0.05 MPa(表壓)的壓力洗艙3次。然后用時15 min將艙內治療壓力迅速升至0.15 MPa，且艙內氧濃度大于99．5%，維持恒定的艙內壓力共40 min。最后等速減壓，時間不少于15 min，艙內壓力為0 MPa(表壓)后打開艙門取出大鼠。大鼠在熱暴露下的反應符合相應組別的行為特征。

1.5 血液生化指標檢測方法

嚴格按照實驗設計采集血液標本：將大鼠麻醉后，取左側頸外靜脈血2-3 ml,4℃冰箱內保存,3 000 r/min，離心10 min取血清，ELISA法檢測大鼠血清NO及ET-1含量，并記錄數據。

1.6 統計學分析

2 結果

2.1 各組大鼠中血清NO含量比較

熱射病模型制備后，大鼠血清NO水平顯著降低，HS組和HBO組NO含量明顯低于NC組，差異有統計學意義(P<0.0001);高壓氧治療后HBO組血清NO水平升高，與HS組比較，差異有統計學意義(P<0.0001);但是未能恢復到正常水平，與NC組差異有統計學意義(P<0.0001)。見圖1。

圖1 各組大鼠血清中NO濃度測定結果

2.2 各組大鼠中血清ET-1含量比較

同時測定大鼠血清ET-1水平，HS組明顯升高，且顯著高于NC組，差異有統計學意義(P<0.0001);在進行高壓氧治療后，HBO組血清ET-1水平有所下降，與HS組比較差異有統計學意義(P<0.0001);但同樣未能恢復至正常水平，與NC組對比差異同樣有統計學意義(P<0.0001)。見圖2。

圖2 各組大鼠血清中ET-1濃度測定結果

3 討論

熱射病是一種全身性疾病，是由高溫引發的一系列全身反應，具有復雜的病理生理過程，主要包括全身炎癥反應、內皮細胞損傷與凝血功能紊亂，三者相互影響，最終可導致多器官功能衰竭[4]。

內皮細胞通過合成和分泌多種細胞因子維持血管穩態和功能[5]。高熱可導致內皮細胞分泌活性物質異常，進一步使血管內皮細胞受損或程序性死亡，從而破壞血管內皮的完整性，血管內皮結構被破壞后，血管的通透性增加，舒縮張力改變，刺激中性粒細胞等分泌炎性因子導致炎癥反應增加、細胞黏附性增強、凝血功能異常、微循環障礙和器官缺血性功能障礙等，因此，血管內皮功能障礙是熱射病的重要病理生理過程[6]。內皮細胞分泌的NO和ET-1通常作為評價血管內皮功能的指標。NO是重要的內皮源性釋放因子，具有抑制炎癥反應、氧化應激、細胞凋亡的作用，從而保護內皮細胞，抑制血小板和白細胞活化，抑制凝血從而改善凝血異常[7-8]。ET-1是內皮細胞分泌的一種調節蛋白，主要分布于心血管系統中，發揮刺激血管收縮，促進平滑肌細胞和心肌細胞生長的功能，對于維持血壓和血流分布的穩定性具有重要意義[9]。測定大鼠血中NO、ET-1含量可反映內皮功能及損傷程度。高壓氧能夠改善內皮細胞功能，清除炎性介質，調節細胞因子，清除核酸酶、蛋白質水解酶、肌紅蛋白及乳酸等生物性毒素及代謝廢物，從而糾正細胞缺氧、乳酸性酸中毒及水電解質紊亂，調節內皮免疫微環境，重建細胞再生修復的微環境，改善內皮功能，維持內皮細胞的完整性，最終改善器官功能，糾正凝血功能異常，阻斷疾病向DIC及MODS 的發展。

本研究結果表明，熱射病組血中NO水平降低和ET-1水平升高，說明大鼠內皮細胞功能受到損害，上述指標的異常程度也充分反映了熱射病導致的血管內皮細胞功能受損程度。高壓氧治療后血中NO水平回升和ET-1水平的回降，說明高壓氧對熱射病所致血管內皮損傷具有修復作用。高壓氧可迅速增加氧供應，改善細胞的有氧代謝，從而促進線粒體氧化磷酸化，增強ATP合成，修復內皮細胞的損傷，增加NO的合成和釋放，并且減少ET-1釋放，使血管內皮功能得到恢復。已有研究顯示[10]，ET-1水平與NO分泌失衡密切相關。這種反應可能與高壓氧改善缺氧對NOS mRNA表達的抑制，增強ET-1mRNA的表達有關[11]。

綜上所述，通過檢測血清NO、ET-1水平可證實，高壓氧對熱射病導致的血管內皮損傷具有保護作用，為臨床治療提供了有力證據，但本研究中由于熱射病模型制備后，大鼠存活時間短，未能將連續多次高壓氧治療進行比較，對于最終治療效果有待進一步研究。