低温盐水局部灌注对脊髓缺血损伤的保护作用
作者：肖荣冬 谢维泉 翁国星 韩涛
单位：福建省立医院,福建省心血管病研究所心外科,福州 350001
关键词：脊髓损伤；局部缺血；灌流；氯化钠；兔
福建医科大学学报000305
摘要: 目的 探讨低温生理盐水脊髓灌注对兔主动脉阻断致脊髓缺血的保护作用。 方法 20只健康成年新西兰白兔,阻断肾动脉水平腹主动脉60 min建立兔脊髓缺血损伤模型,随机分2组(n=10),A组:缺血对照;B组:缺血+脊髓低温盐水灌注。 结果 (1)各组血压心率无明显差别;(2)B组兔下肢功能恢复良好,而A组瘫痪;(3)脊髓形态学显示A组中央灰质聚集性坏死,巨噬细胞浸润,尼氏体消失,核仁模糊,B组未见A组的形态学变化。 结论 低温盐水局部灌注的方法具有良好的脊髓保护作用,方法简便。
, http://www.100md.com
中图分类号: R-332; R651.2; R744.105 文献标识码: A
文章编号:1000-2235(2000)03-0221-03
Prevention of Postischemic Spinal Cord Injury by
Means of Regional Infusion with Hypothermic Saline
XIAO Rong-dong XIE Wei-quan WENG Guo-xing
(Department of Surgical, Cardiovascular Disease Research Institute, Fuzhou 350001, China)
, 百拇医药
ABSTRACT: Objective To study the protection of postischemic spinal cord injury by means of regional infusion with hypothermic saline. Methods Twenty New Zealand adult rabbits were randomly divided into ischemic group(A) and hypothermic saline infusion group(B). The experimental model was established in rabbits through cross-clamping of abdominal aorta inferior to the left renal artery. Results (1)There were not marked differences in blood pressure and heart rate. (2)Group A animals became paraplegia while group B mostly restored to normal. (3)Histologic examination of spinal cords from group B revealed no obvious evidence of ischemic injury,whereas group A showed extensive spinal cord injury with central gray coagulative necrosis,macrophage infiltration,dissolution of Nissl substance. Conclusion Regional infusion with hypothermic saline can protect the spinal cord injury distinctly.
, http://www.100md.com
KEY WORDS: spinal cord injury; ischemia; perfusion; NaCl; rabbit
在过去的30年里,有关胸腹主动脉疾病的外科治疗已取得重要进展,但因阻断主动脉后导致脊髓缺血所引起的下肢截瘫仍然是一个灾难性的并发症。兔的脊髓供血呈分段模式供应,侧支循环差,阻断肾动脉水平以下的腹主动脉即可造成脊髓的完全缺血,下肢瘫痪。由于手术中脊髓缺血不可避免,本实验拟将低温盐水从阻断段主动脉灌入使脊髓降温,提高对缺血的耐受,研究低温盐水局部灌注对脊髓缺血损伤的保护作用。
1 材料与方法
1.1 动物模型的建立
健康成年新西兰白兔20只,体重2.0～2.5 kg(福建省药品检疫所提供),氯胺酮肌肉注射50 mg/kg麻醉,面罩给氧,经耳缘静脉输液,10 U/kg肝素抗凝,耳中央动脉接心电监护仪(美国惠普公司)连续测压。无菌操作,取腹正中线切口约10 cm,暴露腹主动脉,分别在腹主动脉左肾动脉水平及腹主动脉分成左右髂总动脉分叉水平各分离1 cm左右,用Scoville-Lewis动脉夹分别夹闭腹主动脉上下两端,60 min后开放,关腹,兔完全清醒后置于笼内饲养4天(按实验动物饲养标准)。术中、术后均给予10 mg/kg头孢唑啉预防感染。
, 百拇医药
1.2 分组 20只手术动物随机分2组,每组10只。A组为缺血对照组,照以上方法夹闭腹主动脉60 min放开后不加任何处理。B组:于阻断近端下方以24-Gauge穿刺针穿入腹主动脉,阻断后即以4°C生理盐水30 ml/kg以恒速在10 min内经输液泵灌入腹主动脉,灌毕拔针缝合穿刺孔。
1.3 观察指标
1.3.1 血流动力学指标 术中记录术前、阻断前、阻断后,20,40,60 min及恢复灌注20 min各时点的血压、心率。
1.3.2 脊髓神经功能观察 术后24,48,72,96 h分别观察并记录兔后肢运动状况,按国际Tarlov评分标准评分。
0级 无神经功能缺损,动物可正常行走,对各种刺激有反应。
1级 部分神经功能缺损,动物可以拖着后肢行走,对疼痛刺激有反应,可分为四个亚型:IA级:可行走但奔跑不够灵活;IB级:可用一个或二个肢体跛行:IC级:受累肢体可以负重;ID级:肌肉有张力可自动抽动。
, 百拇医药
2级 完全性神经功能缺损,后肢完全性截瘫。
1.3.3 脊髓组织病理学观察 取完整的L3～4脊髓段中性福尔马林固定,行HE染色,Vogt尼氏物质焦油紫染色,光镜(×40)观察。
1.4 统计方法 指标用
±s,SPSS软件包统计,应用方差分析,神经功能评分用Fisher's精确概率法统计,以P<0.05为统计学差别显著标准。
2 结 果
2.1 血流动力学指标(表1,2) A、B组心率、血压的差别无显著意义。表1 各组血压的变化(kPa) 时 间
A
B
, 百拇医药
术前
82.67±8.55
84.50±6.44
阻断前
76.17±6.70
81.00±7.69
阻断时(min)
72.17±9.38
76.75±6.61
20
72.33±8.01
78.75±6.79
, 百拇医药
40
73.83±8.01
74.13±6.49
60
74.13±6.49
74.13±6.49
复灌后20 min
69.50±7.17
65.00±9.50
1 kPa=7.5 mmHg.表2 各组心率的变化 时 间
A
B
, http://www.100md.com
术前
210.00±21.10
214.75±14.57
阻断前
198.30±16.70
182.38±16.45
阻断时(min)
185.21±16.70
189.25±19.10
20
197.50±15.50
184.00±21.00
, http://www.100md.com
40
196.67±11.20
190.63±15.21
60
190.50±21.10
166.38±17.61
复灌后20 min
203.07±19.20
185.88±14.87
2.2 脊髓神经功能评分(表3) A组大部分呈完全截瘫,B组则无完全截瘫。
表3 脊髓神经功能Tarlov评分 时 间
, http://www.100md.com
A
B
0
1
2
0
1
2
24 h
0
1
9
8
2
, 百拇医药
0
48 h
0
1
9
8
2
0
72 h
0
1
9
8
2
, 百拇医药
0
96 h
0
1
9
8
2
0
2.3 脊髓组织病理学观察
2.3.1 HE染色见缺血组主要累及前角与中央管周围,形态正常的神经细胞稀少,神经细胞核固缩;较多细胞浸润,中央灰质聚集性坏死,尼氏小体溶解消失。B组结构保持完整,少量灰质坏死,白细胞浸润,液化性空泡较少,仍可见尼氏小体(图1)。
2.3.2 Vogt尼氏物质染色见A组脊髓前角细胞破坏严重,前角运动神经元固缩变小呈三角形,结构萎缩消失,尼氏体溶解消失,胞浆呈空泡状改变。B组可见前角运动神经元稍肿胀,圆形,胞核稍偏位,核仁尚清楚,尼氏体呈细尘状颗粒,浅染,排列不规则,或位于周边部(图2)。
, http://www.100md.com
3 讨 论
在过去数十年里,有关胸腹主动脉瘤的手术治疗已取得了重要进展,手术中由于阻断主动脉而导致以远器官的供血不足。脊髓是对缺血最敏感的器官,下肢瘫痪是脊髓缺血的最终结局,其发病率与被切除的主动脉范围、主动脉阻断时间及相关的保护措施有关[1]。
Zivin等人于1982年首次采用夹闭肾动脉水平以下腹主动脉造成兔脊髓缺血损伤模型[2],以后有人在研究该脊髓缺血损伤模型时发现缺血性病理改变向上累及T7脊髓。该模型具有以下优点:(1)兔脊髓血管解剖结构简单,呈节段性分布,缺血后病理变化规则,重复性好。(2)临床及病理改变明显恒定,功能改变易于判断。(3)动物术后成活时间长,并发症较少,可用以较长时间的慢性实验研究。本实验利用该模型进行脊髓缺血保护的研究。
低温首先应用于心脏手术中的脑保护。在胸主动脉瘤切除中应用低温技术能增加脊髓对缺血的耐受性,从而使脊髓在恢复血供前避免不可逆的损伤。脊髓低温可通过全身体外循环降温,鞘内灌注低温液体及局部灌注获得。但胸主动脉阻断后左心转流降温并不能完全保护脊髓缺血[3],鞘内灌注增加了脊髓感染机会,并增加脑脊液压力,临床应用不方便[4]。
, 百拇医药
低温的作用机制主要在于降低神经组织耗氧量;维持脑、脊髓血流量;最低限度地保障正常细胞能量代谢;减轻乳酸等毒性代谢产物的堆积;抑制白三烯B4的合成;减轻脑水肿与细胞损害等[5]。本实验结果表明,低温盐水灌注组的截瘫发生率低于对照组,脊髓组织结构损伤轻微,说明主动脉局部灌注低温液体可以确保脊髓降温,保护脊髓免于缺血损伤。
脊髓缺血损伤的机制与心、脑缺血损伤及低温保护作用的机制相似。脊髓缺血引起神经元缺血,常温下三磷酸腺苷耗竭后3～4 min氧化磷酸化即停止,ATP酶依赖性膜泵(如Na+-K+ATP酶、Ca2+泵)功能丧失致细胞内外离子平衡紊乱,细胞内钙堆积,激活钙依赖性酶,损伤DNA及结构蛋白;黄嘌呤氧化酶释放使得脊髓再灌注时次黄嘌呤氧化形成超氧自由基导致细胞损伤[6,7]。笔者认为,阻断主动脉后,在移植人造血管前低温盐水局部灌注对脊髓具有良好的保护作用。局部灌注方法简便,对心率、血压无明显影响,可在临床推广应用。
, 百拇医药
(图1,2见封三)
作者简介:肖荣冬(1973～),男,住院医师,医学硕士.
参考文献:
[1] Hollier LH,Symmonds JB,Psirolero PC,et al. Thoracoabdominal aortic aneurysm repair: analysis of postoperative morbidity[J]. Arch Surg, 1988,123:871～875.
[2]Rhrlich M,Knolle R,Cinvica R,et al. Memantine for prevention of spinal cord injury ina rabbit model[J].\J Thorac Cardiovasc Surg, 1999,117(2):285～291.
, 百拇医药
[3] 徐根兴,朱晓东,沈宗林,等. 胸主动脉阻断后脊髓各段血供状况的动物实验研究[J]. 中国循环杂志, 1996,78(8):499～500.
[4] Marsala M,Vanichy I,Galik J,et al. Panmyelic epidural cooling protects against ischemic spinal cord damage[J]. J Surg Res, 1993,55:21～23.
[5] Marsala M,Vanioky I,Yaksh Tl. Effect of graded hypothermia(27℃ to 30℃) on behavioral function, histopathology and spinal blood flow after spinal ischemia in rat[J]. Stroke, 1994,25(10):2038～2049.
, 百拇医药
[6] Krause GS,White BC. Brain cell death following ischemia and reperfusion:a proposed biochemical sequence[J]. Crit Care Med, 1998,4:1884.
[7] Lomhardi V,Valko L,Stole S,et al. Free radicals in rabbit spinal cord ischemic:electron spin resonance spectroscopy and correlation with SOD activity[J]. Cell Mol Neurobiol, 1998,18(4):399～412.
收稿日期:2000-03-06, 百拇医药
单位：福建省立医院,福建省心血管病研究所心外科,福州 350001
关键词：脊髓损伤；局部缺血；灌流；氯化钠；兔
福建医科大学学报000305
摘要: 目的 探讨低温生理盐水脊髓灌注对兔主动脉阻断致脊髓缺血的保护作用。 方法 20只健康成年新西兰白兔,阻断肾动脉水平腹主动脉60 min建立兔脊髓缺血损伤模型,随机分2组(n=10),A组:缺血对照;B组:缺血+脊髓低温盐水灌注。 结果 (1)各组血压心率无明显差别;(2)B组兔下肢功能恢复良好,而A组瘫痪;(3)脊髓形态学显示A组中央灰质聚集性坏死,巨噬细胞浸润,尼氏体消失,核仁模糊,B组未见A组的形态学变化。 结论 低温盐水局部灌注的方法具有良好的脊髓保护作用,方法简便。
, http://www.100md.com
中图分类号: R-332; R651.2; R744.105 文献标识码: A
文章编号:1000-2235(2000)03-0221-03
Prevention of Postischemic Spinal Cord Injury by
Means of Regional Infusion with Hypothermic Saline
XIAO Rong-dong XIE Wei-quan WENG Guo-xing
(Department of Surgical, Cardiovascular Disease Research Institute, Fuzhou 350001, China)
, 百拇医药
ABSTRACT: Objective To study the protection of postischemic spinal cord injury by means of regional infusion with hypothermic saline. Methods Twenty New Zealand adult rabbits were randomly divided into ischemic group(A) and hypothermic saline infusion group(B). The experimental model was established in rabbits through cross-clamping of abdominal aorta inferior to the left renal artery. Results (1)There were not marked differences in blood pressure and heart rate. (2)Group A animals became paraplegia while group B mostly restored to normal. (3)Histologic examination of spinal cords from group B revealed no obvious evidence of ischemic injury,whereas group A showed extensive spinal cord injury with central gray coagulative necrosis,macrophage infiltration,dissolution of Nissl substance. Conclusion Regional infusion with hypothermic saline can protect the spinal cord injury distinctly.
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KEY WORDS: spinal cord injury; ischemia; perfusion; NaCl; rabbit
在过去的30年里,有关胸腹主动脉疾病的外科治疗已取得重要进展,但因阻断主动脉后导致脊髓缺血所引起的下肢截瘫仍然是一个灾难性的并发症。兔的脊髓供血呈分段模式供应,侧支循环差,阻断肾动脉水平以下的腹主动脉即可造成脊髓的完全缺血,下肢瘫痪。由于手术中脊髓缺血不可避免,本实验拟将低温盐水从阻断段主动脉灌入使脊髓降温,提高对缺血的耐受,研究低温盐水局部灌注对脊髓缺血损伤的保护作用。
1 材料与方法
1.1 动物模型的建立
健康成年新西兰白兔20只,体重2.0～2.5 kg(福建省药品检疫所提供),氯胺酮肌肉注射50 mg/kg麻醉,面罩给氧,经耳缘静脉输液,10 U/kg肝素抗凝,耳中央动脉接心电监护仪(美国惠普公司)连续测压。无菌操作,取腹正中线切口约10 cm,暴露腹主动脉,分别在腹主动脉左肾动脉水平及腹主动脉分成左右髂总动脉分叉水平各分离1 cm左右,用Scoville-Lewis动脉夹分别夹闭腹主动脉上下两端,60 min后开放,关腹,兔完全清醒后置于笼内饲养4天(按实验动物饲养标准)。术中、术后均给予10 mg/kg头孢唑啉预防感染。
, 百拇医药
1.2 分组 20只手术动物随机分2组,每组10只。A组为缺血对照组,照以上方法夹闭腹主动脉60 min放开后不加任何处理。B组:于阻断近端下方以24-Gauge穿刺针穿入腹主动脉,阻断后即以4°C生理盐水30 ml/kg以恒速在10 min内经输液泵灌入腹主动脉,灌毕拔针缝合穿刺孔。
1.3 观察指标
1.3.1 血流动力学指标 术中记录术前、阻断前、阻断后,20,40,60 min及恢复灌注20 min各时点的血压、心率。
1.3.2 脊髓神经功能观察 术后24,48,72,96 h分别观察并记录兔后肢运动状况,按国际Tarlov评分标准评分。
0级 无神经功能缺损,动物可正常行走,对各种刺激有反应。
1级 部分神经功能缺损,动物可以拖着后肢行走,对疼痛刺激有反应,可分为四个亚型:IA级:可行走但奔跑不够灵活;IB级:可用一个或二个肢体跛行:IC级:受累肢体可以负重;ID级:肌肉有张力可自动抽动。
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2级 完全性神经功能缺损,后肢完全性截瘫。
1.3.3 脊髓组织病理学观察 取完整的L3～4脊髓段中性福尔马林固定,行HE染色,Vogt尼氏物质焦油紫染色,光镜(×40)观察。
1.4 统计方法 指标用
±s,SPSS软件包统计,应用方差分析,神经功能评分用Fisher's精确概率法统计,以P<0.05为统计学差别显著标准。2 结 果
2.1 血流动力学指标(表1,2) A、B组心率、血压的差别无显著意义。表1 各组血压的变化(kPa) 时 间
A
B
, 百拇医药
术前
82.67±8.55
84.50±6.44
阻断前
76.17±6.70
81.00±7.69
阻断时(min)
72.17±9.38
76.75±6.61
20
72.33±8.01
78.75±6.79
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40
73.83±8.01
74.13±6.49
60
74.13±6.49
74.13±6.49
复灌后20 min
69.50±7.17
65.00±9.50
1 kPa=7.5 mmHg.表2 各组心率的变化 时 间
A
B
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术前
210.00±21.10
214.75±14.57
阻断前
198.30±16.70
182.38±16.45
阻断时(min)
185.21±16.70
189.25±19.10
20
197.50±15.50
184.00±21.00
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196.67±11.20
190.63±15.21
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190.50±21.10
166.38±17.61
复灌后20 min
203.07±19.20
185.88±14.87
2.2 脊髓神经功能评分(表3) A组大部分呈完全截瘫,B组则无完全截瘫。
表3 脊髓神经功能Tarlov评分 时 间
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A
B
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24 h
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1
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8
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0
48 h
0
1
9
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2
0
72 h
0
1
9
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0
96 h
0
1
9
8
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2.3 脊髓组织病理学观察
2.3.1 HE染色见缺血组主要累及前角与中央管周围,形态正常的神经细胞稀少,神经细胞核固缩;较多细胞浸润,中央灰质聚集性坏死,尼氏小体溶解消失。B组结构保持完整,少量灰质坏死,白细胞浸润,液化性空泡较少,仍可见尼氏小体(图1)。
2.3.2 Vogt尼氏物质染色见A组脊髓前角细胞破坏严重,前角运动神经元固缩变小呈三角形,结构萎缩消失,尼氏体溶解消失,胞浆呈空泡状改变。B组可见前角运动神经元稍肿胀,圆形,胞核稍偏位,核仁尚清楚,尼氏体呈细尘状颗粒,浅染,排列不规则,或位于周边部(图2)。
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3 讨 论
在过去数十年里,有关胸腹主动脉瘤的手术治疗已取得了重要进展,手术中由于阻断主动脉而导致以远器官的供血不足。脊髓是对缺血最敏感的器官,下肢瘫痪是脊髓缺血的最终结局,其发病率与被切除的主动脉范围、主动脉阻断时间及相关的保护措施有关[1]。
Zivin等人于1982年首次采用夹闭肾动脉水平以下腹主动脉造成兔脊髓缺血损伤模型[2],以后有人在研究该脊髓缺血损伤模型时发现缺血性病理改变向上累及T7脊髓。该模型具有以下优点:(1)兔脊髓血管解剖结构简单,呈节段性分布,缺血后病理变化规则,重复性好。(2)临床及病理改变明显恒定,功能改变易于判断。(3)动物术后成活时间长,并发症较少,可用以较长时间的慢性实验研究。本实验利用该模型进行脊髓缺血保护的研究。
低温首先应用于心脏手术中的脑保护。在胸主动脉瘤切除中应用低温技术能增加脊髓对缺血的耐受性,从而使脊髓在恢复血供前避免不可逆的损伤。脊髓低温可通过全身体外循环降温,鞘内灌注低温液体及局部灌注获得。但胸主动脉阻断后左心转流降温并不能完全保护脊髓缺血[3],鞘内灌注增加了脊髓感染机会,并增加脑脊液压力,临床应用不方便[4]。
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低温的作用机制主要在于降低神经组织耗氧量;维持脑、脊髓血流量;最低限度地保障正常细胞能量代谢;减轻乳酸等毒性代谢产物的堆积;抑制白三烯B4的合成;减轻脑水肿与细胞损害等[5]。本实验结果表明,低温盐水灌注组的截瘫发生率低于对照组,脊髓组织结构损伤轻微,说明主动脉局部灌注低温液体可以确保脊髓降温,保护脊髓免于缺血损伤。
脊髓缺血损伤的机制与心、脑缺血损伤及低温保护作用的机制相似。脊髓缺血引起神经元缺血,常温下三磷酸腺苷耗竭后3～4 min氧化磷酸化即停止,ATP酶依赖性膜泵(如Na+-K+ATP酶、Ca2+泵)功能丧失致细胞内外离子平衡紊乱,细胞内钙堆积,激活钙依赖性酶,损伤DNA及结构蛋白;黄嘌呤氧化酶释放使得脊髓再灌注时次黄嘌呤氧化形成超氧自由基导致细胞损伤[6,7]。笔者认为,阻断主动脉后,在移植人造血管前低温盐水局部灌注对脊髓具有良好的保护作用。局部灌注方法简便,对心率、血压无明显影响,可在临床推广应用。
, 百拇医药
(图1,2见封三)
作者简介:肖荣冬(1973～),男,住院医师,医学硕士.
参考文献:
[1] Hollier LH,Symmonds JB,Psirolero PC,et al. Thoracoabdominal aortic aneurysm repair: analysis of postoperative morbidity[J]. Arch Surg, 1988,123:871～875.
[2]Rhrlich M,Knolle R,Cinvica R,et al. Memantine for prevention of spinal cord injury ina rabbit model[J].\J Thorac Cardiovasc Surg, 1999,117(2):285～291.
, 百拇医药
[3] 徐根兴,朱晓东,沈宗林,等. 胸主动脉阻断后脊髓各段血供状况的动物实验研究[J]. 中国循环杂志, 1996,78(8):499～500.
[4] Marsala M,Vanichy I,Galik J,et al. Panmyelic epidural cooling protects against ischemic spinal cord damage[J]. J Surg Res, 1993,55:21～23.
[5] Marsala M,Vanioky I,Yaksh Tl. Effect of graded hypothermia(27℃ to 30℃) on behavioral function, histopathology and spinal blood flow after spinal ischemia in rat[J]. Stroke, 1994,25(10):2038～2049.
, 百拇医药
[6] Krause GS,White BC. Brain cell death following ischemia and reperfusion:a proposed biochemical sequence[J]. Crit Care Med, 1998,4:1884.
[7] Lomhardi V,Valko L,Stole S,et al. Free radicals in rabbit spinal cord ischemic:electron spin resonance spectroscopy and correlation with SOD activity[J]. Cell Mol Neurobiol, 1998,18(4):399～412.
收稿日期:2000-03-06, 百拇医药