高渗乳酸钠改善脓毒症大鼠微循环、心功能和炎症

来源:Critical Care volume 24, Article number: 354 (2020) Published: 16 June 2020 发布时间:2021年07月05日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

摘要:高渗乳酸钠(HSL)可能是炎症过程中的一个重要因素。我们旨在评估其在大鼠实验性败血症(盲肠结扎和穿刺(CLP))中的作用。分析三组(n = 10/组):假手术组、CLP-NaCl 0.9%组和CLP-HSL组(CLP后以2.5 mL/kg/h 速度,输注18小时)。评估肠系膜微循环、超声心动图、细胞因子和生化参数。针对毛细血管渗漏(伊文思蓝,n = 5,每组)和心脏血液动力学(n = 7,每组)进行了另外两项实验。HSL改善肠系膜微循环、心输出量和左室缩短分数。HSL还提高了dP / dtmax斜率,降低了左心室舒张末期压力-容积关系,并减少了肠道,肺和肝脏中伊文思蓝的扩散。在CLP-HSL中乳酸和3-羟基丁酸较高。HSL患者血浆细胞因子和VEGF-A水平均降低。高渗乳酸钠液可预防败血症时的心功能不全、肠系膜微循环改变和毛细血管渗漏,同时减少炎症和增强酮体。

简介:脓毒症是一个主要的公共卫生问题,每年在全世界造成约600万人死亡。输液是维持心脏前负荷,最终器官灌注和氧合必不可少的。静脉输液可能会加剧败血性内皮功能障碍,可能会否定液体复苏的有益血流动力学作用。事实上,0.9%氯化钠(NaCl)被广泛使用,但可能导致高氯血症和代谢性酸中毒,但也会减少肾小球滤过。此外,一项实验研究表明高氯血症性酸中毒具有促炎作用。氯化物浓度低的“平衡液”可能会限制这些负面影响,并较少导致使用肾脏替代疗法或持续性肾功能不全。由于不含氯化物,含乳酸的液体也可能引起人们的关注,并可能在危重患者中发挥作用。此外,乳酸分子本身可能通过氧化提供能量。败血症期间的能量危机参与器官衰竭。 确实,一些代谢途径受到干扰:线粒体功能改变,对胰岛素的抵抗力和β氧化缺陷。一些数据认为,乳酸是炎症过程中的主要代谢产物,是包括心脏在内的各种器官的重要能量来源。一些实验和人体研究观察到摩尔高渗乳酸钠(HSL)在各种情况下的有益作用,例如脑损伤,心脏功能障碍,甚至人类登革热感染,对微循环有显著影响。此外,在内毒素血症期间使用它可改善微循环和体液平衡,但在败血症期间未被探讨。因此,我们假设HSL可能改善脓毒症期间的微循环,并在脓毒症大鼠模型中探讨其作用。

动物:主要目的是比较HSL和0.9%NaCl对微循环的影响。根据之前的数据,我们预先计算了每组10只雄性Sprague-Dawley大鼠(400–500 g)的数量,足以确定微循环流量的差异为20%。次要目标是心功能、毛细血管渗漏、炎症和代谢。由于与微循环研究不兼容,其中一些目标需要其他动物。 根据我们以前的经验,伊文思蓝每组5只动物,压力-容积环每组7只动物。

试验方案:盲肠结扎和穿刺(CLP)引起败血症。 通过腹膜内注射氯胺酮/甲苯噻嗪(75 /5mg/ kg)麻醉动物。将3-F聚氨酯灌注导管插入右颈静脉。 结扎盲肠(占其体积的75%)并穿刺(16-G针)以使粪便外化。手术结束时,将动物随机分为四组:CLP-HSL接受11.2%的乳酸钠,CLP-NaCl接受0.9%的NaCl,CLP-HSB接受8.4%的碳酸氢钠,假手术包括宫颈切开术和剖腹术,但不使用导管/CLP。不幸的是,HSB组的6只大鼠中只有2只存活下来。出于动物福利,我们没有完成这一组。CLP组大鼠没有饮食和饮水,接以受2.5-mL/kg/h的速度,液体持续输注18小时。将8%的无菌葡萄糖添加到CLP氯化钠溶液中,以产生与CLP-HSL组相同的热量。氯胺酮/甲苯噻嗪(75/5 mg/kg)麻醉后进行三组不同的实验:(1) 超声心动图和激光散斑成像(n = 10/组),(2)伊文思蓝试验(n = 5/组),或(3)压力-容积环(n = 7/组)。

超声心动图:在麻醉下进行超声心动图检查,并使用M模式测量左心室舒张末期和收缩末期直径(LVEDD和LVESD),以计算左心室缩短分数(LVFS)。采用脉冲多普勒技术采集和计算二尖瓣E/A比值。通过近端肺动脉测量每克动物表达的心脏输出量。

肠系膜灌注:超声心动图检查后,应用激光散斑造影技术获取肠道微循环。图像分析在离空肠位置较远的四个相似感兴趣区域实现,平均值表示为灌注单位(PU)。毛细血管渗漏和伊文思蓝试验:静脉注射伊文思蓝,45分钟后用多聚甲醛冲洗血液。将心脏(左心室),肺,肠和肝样品在60°C脱水5天,然后在10%甲酰胺中在37°C孵育3天。 使用分光光度法在620nm处测量离心的上清液的吸光度。在CLP-NaCl和CLP-HSL组中记录体液平衡(尿量与输液量之间的差异)。

血流动力学:测量左心室(LV)的压力-容积环和血流动力学。记录/计算左室收缩末压(LVESP)、左室舒张末压(LVEDP)、dP/dtmin、dP/dtmax和左室松弛时间常数tau(Weiss法)。计算LVESP和LVEDP关系,作为负荷非依赖性左室收缩功能和左室顺应性的指标。在手术结束时采集血样,用冷冻渗透压计测量和比较血浆渗透压(mosmol/kg)。

炎症和毛细血管渗漏相关标志物:ELISA法检测IL-1β、TNFα和IL-10、血管内皮生长因子A(VEGF-A)和syndecan-1。在血液和尿液中测量尿素、钠、钾和氯化物。测定血液中的白蛋白。计算实验过程中排出的离子绝对量,计算整个实验过程中注入的离子量与排出的离子量之差,反映整个输注期间体内离子的过量。测定血糖、乳酸、丙酮酸、3-羟基丁酸和乙酰乙酸的血含量。

结果:在每组22只大鼠中(3组实验),CLP-HSL组2只和CLP-NaCl组1只在灌注结束前死亡(替换新的大鼠)。

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肠系膜灌注:与假手术组相比,CLP-NaCl组肠系膜灌注平均值明显降低。与NaCl相比,HSL对CLP大鼠的灌注有明显的促进作用。


毛细血管渗漏:与假手术组相比,CLP-NaCL组肺、肠和肝的伊文思蓝扩散增加。心脏无差异。相反,在CLP大鼠中,与氯化钠相比,HSL导致肺、肠道和肝脏的伊文思蓝扩散减少,但心脏没有。同样,HSL组与NaCl组相比,体液平衡明显改善,且HSL组大鼠的尿量显著增加。


超声心动图:与假手术组相比,CLP-NaCl组的心输出量减少,尽管左室缩短分数没有差异。CLP-NaCl组与假手术组相比LVEDD降低,但在E/A二尖瓣血流比率方面没有观察到差异。与NaCl相比,HSL能显著改善CLP大鼠的左室收缩功能


LV压力-容积环:与假手术组相比,CLP-NaCl的平均,舒张压,收缩压和脉搏动脉压降低。 压力示踪显示心室肌力降低导致dP / dtmax和LVESP降低。然而,LVESPVR无明显差异,提示肌力的改变可能与心脏前负荷和/或后负荷的改变有关。相反,CLP-NaCl大鼠的dP/dtmin和LVEDPVR改变,表明心室顺应性改变。与NaCl相比,HSL的给药并没有导致不同水平的动脉血压,但dP/dtmax更高,LVESPVR无差异,表明顺应性改善,但可能与前负荷增加有关。LVEDPVR的降低提示心室顺应性的改善独立于心脏前负荷/后负荷。在本实验中,CLP-NaCl与假手术大鼠以及CLP-NaCl与CLP-HSL大鼠之间的血浆渗透压没有变化。


生物学参数:在CLP大鼠中,输注HSL与血浆钠浓度和尿钠排泄量显著升高相关,而血浆氯化物和钾减少。ΔNa+代表输注期间钠在体内的积累在CLP-HSL组和CLP-NaCl组之间的无显著差异。与假手术相比,CLP-NaCl中的尿素高出两倍,而HSL导致血浆水平降低。与假手术组相比,CLP-NaCl组白蛋白减少,但与CLP-HSL组相比无明显差异。在代谢方面,CLP-NaCl组与假手术组相比,血糖降低了两倍,血浆3-羟基丁酸盐降低。相反,与NaCl相比,HSL与更高的血糖、乳酸、丙酮酸和3-羟基丁酸的血浆水平相关,但两组之间乳酸/丙酮酸比率没有差异。


炎症:与假手术组相比,CLP-NaCl组炎症反应增强,细胞因子IL-1β、TNFα和IL-10显著升高。与NaCl相比,HSL降低血浆IL-1β、TNFα和IL-10水平。假手术组、CLP-NaCl组和CLP-HSL组之间的VEGF-A或syndecan-1无差异,但CLP-NaCl组和CLP-HSL组之间的VEGF-A水平降低。


结论:在实验性脓毒症模型中使用含高渗乳酸的液体可以改善微循环,毛细血管渗漏以及心脏和肾脏功能,可能是通过代谢和炎症途径。无论是实验研究还是人体研究,都有必要深化HSL改善脓毒症的机制以及可能的临床转化。


原文出自:https://link.springer.com/article/10.1186/s13054-020-03083-2

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