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编号:10280629
家兔内毒素休克时血浆及主动脉一氧化碳水平的变化
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第9期
     作者:史 源 李华强 潘 捷 蒋东波 覃世文 姚忠凯 沈际皋

    单位:第三军医大学大坪医院野战外科研究所(重庆 400042)

    关键词:一氧化碳;休克;脓毒性;血红素氧化酶;一氧化氮

    家兔内毒素休克时血浆及主动脉一氧化碳水平的变化 摘 要 目的:探讨一氧化碳(CO)是否作为一种新的内源性介质参与内毒素休克发病机制。结果:血浆以及主动脉CO和一氧化氮(NO)水平在内毒素休克时均显著增高,使用血红素氧合酶抑制剂锌原卟啉和NO合酶抑制剂糖皮质激素地塞米松均可显著减轻内毒素休克中的血压下降和代谢性酸中毒程度,但是锌原卟啉仅能显著抑制血浆以及主动脉CO水平的增高,但对NO2/NO3水平无显著影响;而使用地塞米松则可显著抑制血浆以及主动脉NO2/NO3水平的增高,对CO水平无显著影响。结论:CO是在NO之外的又一个内源性介质,参与内毒素休克一系列病理生理过程。
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    最近,由血红素氧合酶(hemeoxygenase, HO)催化血红素分解代谢形成的一氧化碳(carbon monoxide, CO)作为内毒素休克一系列病理生理反应中的一种新的内源性介质开始受到重视[1]。本文在家兔注射内毒素所致休克模型上研究了血浆以及主动脉CO和一氧化氮(nitric oxide, NO)的水平变化以及HO抑制剂和NO合酶抑制剂的影响,以探讨CO在内毒素休克发病机制中的作用。

    Changes of endogenous carbon monoxide in plasma and

    aorta in rabbits with endotoxin shock

    SHI Yuan,LI Hua-Qiang, PAN Jie, JIANG Dong-Bo, TAN Shi-Wen,YAO Zhong-Kai, SHEN Ji-Gao
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    Department of Pediatrics, Daping Hospital, Third Military Medical University, Chongqing (400042)

    Abstract AIM:To study whether carbon monoxide serves as a new endogenous mediator taking part in the pathogenesis of endotoxin shock.RESULTS:The levels of carbon monoxide and nitrite/nitrate in the plasma and aorta were significantly increased in endotoxin shock. The treatment with both heme oxygenase inhibitor zinc protoporphyrin and nitric oxide synthase inhibitor dexamethasone could significantly reduce the hypotension and metabolic acidosis in endotoxin shock. Zinc protoporpyrin could significantly decrease the enhancement of carbon monoxide levels in the plasma and aorta but had no effect on nitrite/nitrate levels, whereas dexamethasone could significantly decrease the rise of nitrite/nitrate levels in the plasma but had no influence on carbon monoxide levels.CONCLUSION:Carbon monoxide is a new endogenous mediator in addition to nitric oxide which takes part in the pathophysiology of endotoxin shock.
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    MeSH Carbon monoxide;Shock, septic; Heme oxygenase; Nitric oxide

    材料与方法

    一、动物模型与实验分组:

    使用健康新西兰大耳白兔20只(第三军医大学实验动物中心提供),随机分为以下4组(n=5):

    (1)对照组:接受生理盐水静脉注射。

    (2)内毒素休克组:接受大肠杆菌内毒素O111B4(300 μg/kg, Sigma公司提供)静脉注射。

    (3)锌原卟啉治疗组:接受上述剂量内毒素+HO抑制剂锌原卟啉(10 μmol/kg, Protopyrin公司提供)静脉注射。
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    (4)地塞米松治疗组:接受上述剂量内毒素+NO合酶抑制剂地塞米松(5 mg/kg)静脉注射。

    实验动物禁食过夜,3%戊巴比妥钠(30 mg/kg)麻醉,以常规气管切开插管,自主呼吸,右颈总动脉切开插管取血,于内毒素注射后不同时相(0h、 15 min、 30 min、 1 h、 2 h、 3 h、 4 h、 5 h)测定外周血浆CO和NO等有关指标,左股动脉切开插管监测血压,右颈外静脉切开供注射内毒素或回输液体等用,动物全身肝素化(肝素800 μg/kg),于实验结束时取主动脉,测定其组织匀浆的CO和NO水平。

    二、研究方法:

    血浆及组织匀浆CO测定采用Chalmers血红蛋白结合及联二亚硫酸盐法[2]。而NO的测定采用经典的镉还原柱层析及分光比色法,本研究室略加改良[3],以亚硝酸/硝酸根离子(NO-2/NO-3)为代表NO水平的指标。
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    三、统计学处理:

    实验数据用Image76.gif (855 bytes)±s表示,采用Kruskal-Wallis法处理。

    结 果

    表1示实验家兔注射内毒素后血压的动态变化以及注射锌原卟啉或地塞米松对其血压的影响,可见在内毒素组其血压在注射内毒素后呈迅速下降趋势,30 min后即表现出显著差异(P<0.05),而在锌原卟啉组和地塞米松组其血压下降较缓慢,锌原卟啉组在2 h、地塞米松组在3 h后才有显著性差异(P<0.05),且其血压下降幅度较内毒素组为小,在30 min时锌原卟啉组和地塞米松组的血压均显著高于内毒素组(P<0.05)。从表2中亦可见内毒素注射后实验家兔的乳酸水平显著增高(P<0.05),呈代谢性酸中毒,而在锌原卟啉组和地塞米松组,其血液乳酸水平不仅变化较缓慢,变化程度亦较轻(P<0.05)。
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    表3示实验家兔注射内毒素后CO水平的动态变化以及注射锌原卟啉或地塞米松对其CO水平的影响,可见在内毒素组CO在注射内毒素后呈迅速增高趋势,30 min后即显著增高,直至实验结束前的5 h (P<0.05),在锌原卟啉组,其CO水平亦呈与内毒素组相似的快速增高(P<0.05),但2 h后其CO水平呈下降趋势,与对照组相比较不再具有显著差异(P>0.05),而且在2 h、 5 h时明显低于内毒素组(P<0.05),地塞米松组的CO变化也呈快速增高(P<0.05),2 h后似略有下降趋向,但与内毒素组无显著差异(P>0.05)。

    家兔内毒素休克时NO2/NO3水平变化如表4所

    表1 家兔内毒素休克时的血压动态变化

    Tab 1 Changes of blood pressure in rabbits with endotoxin shock (kPa,Image76.gif (855 bytes)±s,n=5)
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    Time

    Control

    Endotoxin shock

    Zinc protoporphyrin

    Dexamethasone

    0 h

    12.00±1.15

    10.80±0.40

    11.33±0.90

    11.35±0.87

    15 min

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    10.28±0.67

    11.53±1.20

    11.43±0.97

    30 min

    12.05±1.22

    9.15±1.16

    11.15±1.58

    11.25±0.87

    1 h

    11.78±1.33
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    8.23±0.97

    9.83±3.38

    10.33±1.30

    2 h

    11.71±1.34

    7.48±0.87

    7.95±2.45

    8.52±3.03

    3 h

    11.76±1.16

    6.85±1.36
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    7.10±3.55

    7.28±3.35

    4 h

    11.73±2.22

    4.75±2.46

    6.00±3.98

    7.18±3.82

    P<0.05,vs control group; △P<0.05,vs endotoxin shock group 表2 家兔内毒素休克时血液乳酸水平的变化

    Tab 2 Changes of blood lactic acid levels in rabbits with endotoxin shock (Image76.gif (855 bytes)±s,n=5)
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    Time

    Lactic acid(mmol/L)

    Control

    Endotoxin shock

    Zinc protoprophyrin

    Dexamethasone

    0h

    4.61±1.21

    4.50±1.18

    4.55±0.50

    4.76±0.23
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    1h

    4.93±2.01

    6.48±1.80

    4.78±2.51

    7.13±2.30

    3h

    4.98±1.35

    8.17±2.69*

    9.03±3.77**

    8.80±0.09**

    5h

    5.19±1.36
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    18.33±4.96*

    9.69±3.85*

    8.33±6.33

    P<0.05,vs control group; △P<0.05,vs endotoxin shock group 表3 内毒素休克时的血浆CO水平变化

    Tab 3 Changes of plasma CO levels in endotoxin shock (mg/L,Image76.gif (855 bytes)±s,n=5)

    Time
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    Control

    Endotoxin shock

    Zinc protoporphyrin

    Dexamethasone

    0h

    0.77±0.23

    0.83±0.35

    0.85±0.44

    0.81±0.28

    15 min

    0.80±0.24

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    2.85±2.33

    2.24±1.50

    30 min

    0.86±0.12

    4.32±2.04*

    3.33±2.60*

    4.97±4.20*

    1 h

    0.86±0.23

    5.35±2.85*

    4.29±3.46*
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    3.97±2.86*

    2 h

    0.84±0.45

    5.95±1.67*

    2.61±1.21

    2.96±2.05

    3 h

    0.89±0.76

    3.00±0.76*

    2.94±2.43

    3.54±3.17

    4 h
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    0.97±0.28

    3.01±1.65*

    1.95±1.94

    0.91±0.82

    5 h

    0.95±0.91

    3.34±1.81*

    1.01±0.88

    1.40±0.22

    P<0.05,vs control group; △P<0.05,vs endotoxin shock group
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    示,可见NO-2/NO-3水平于内毒素注射后15 min、 30 min明显增高(P<0.05),此后与对照组比较无显著差异(P>0.05),锌原卟啉组的NO-2/NO-3水平虽略有上升趋势,但无显著差异(P>0.05),地塞米松组的NO-2/NO-3水平在15 min、 30 min明显低于内毒素组(P<0.05)。

    表5示实验家兔的主动脉CO和NO-2/NO-3变化情况,可见内毒素组主动脉CO水平显著高于对照组和锌原卟啉组(P<0.05),内毒素组的NO-2/NO-3水平显著高于对照组和地塞米松组(P<0.05),而对照组与锌原卟啉组之间的CO水平、对照组与地塞米松组之间的NO-2/NO-3水平均无显著差异(P>0.05)。 表4 内毒素休克时的血浆NO-2/NO-3水平变化
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    Tab 4 Changes of plasma NO-2/NO-3 levels in endotoxin shock (Image76.gif (855 bytes)±s,n=5)

    Time(μmol/L)

    Control

    Endotoxin shock

    Zinc protoporphyrin
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    Dexamethasone

    0h

    5.28±2.21

    5.63±2.91

    5.49±1.56

    5.68±0.96

    15 min

    5.27±2.02

    19.76±4.79*

    10.63±3.35

    6.03±5.15

, http://www.100md.com     30 min

    5.33±2.45

    18.34±2.51*

    10.46±3.35

    4.52±3.99△△

    1 h

    5.67±2.76

    12.95±7.64*

    9.79±3.09

    6.38±2.83

    2 h

    5.47±3.22
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    12.44±12.32

    13.20±10.52

    7.88±5.48

    3 h

    6.18±4.22

    11.03±8.47

    14.26±13.95

    5.73±5.56

    4 h

    6.12±3.12

    8.88±5.06

    7.37±2.63
, 百拇医药
    6.72±5.37

    5 h

    6.15±2.23

    13.60±4.56

    7.66±1.51

    7.99±7.22

    P<0.05,vs control group; △P<0.05,vs endotoxin shock group 表5 家兔内毒素休克时主动脉CO,NO-2/NO-3变化

    Tab 5 Changes of aortic CO and NO-2/NO-3 levelsin rabbits with endotoxin shock (Image76.gif (855 bytes)±s,n=5)
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    Group

    CO

    NO-2/NO-3

    (mg/g.wet.wight)

    (μmol/g.wet.weight)

    Control

    0.44±0.21*

    4.53±1.91*

    Endotoxin shock

    0.68±0.25
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    9.13±1.78

    Zinc protoporphyrin

    0.48±0.38*

    7.86±4.63

    Dexamethasone

    0.59±0.54

    5.02±2.82*

    P<0.05,vs endotoxin shock group 讨 论

    目前的研究提示:CO具有导致股动脉、颈动脉、冠状动脉平滑肌舒张的生理作用。CO的作用机制在于激活鸟苷酸环化酶,导致环磷酸鸟苷(cGMP)增高[4]。在大鼠的主动脉组织匀浆中已发现存在HO活性[5];而最近更证明大鼠主动脉血管平滑肌细胞中分布有HO-1和HO-2,在HO诱导剂作用下,其所产生的CO可导致cGMP水平增高,是参与调节血管平滑肌舒缩功能、外周血管张力和血压的又一个新的内源性介质[6]。反之,在健康大鼠应用HO抑制剂可通过抑制CO合成和释放,增加外周阻力、降低心输出量,进而升高血压[7]。CO可能在心血管系统中具有重要的生理调节功能,HO表达异常及其所导致的CO异常改变与某些有血管平滑肌舒缩功能和外周血管张力异常变化的疾病,特别是内毒素休克的发生发展过程密切相关。
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    本文结果表明:血浆以及主动脉CO在内毒素性休克的病程中呈显著增高,通过应用CO抑制剂锌原卟啉抑制CO水平的上升可以显著改善内毒素休克时的血压下降,缓解代谢性酸中毒,提示由主动脉组织产生的CO作为一种内源性介质参与了内毒素休克的发生发展过程。

    本文的结果与有关主动脉产生的NO在内毒素休克中的介质作用以及应用地塞米松可改善感染性休克的病程的报道相一致[8]。地塞米松对CO水平似无显著影响,而锌原卟啉对NO水平也无明显影响,但是二者均可在某种程度上改变内毒素休克中的血压下降现象,显示CO可能是感染性休克病程中机体产生的复杂的内源性介质中的重要成分之一。

    参考文献

    1 Marks GS, Brien JF, Nakatsu K, et al. Does carbon monoxide have a physiological function? Trends Pharmacol Rev, 1991, 12:185.
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    2 Chalmers AH. Simple, sensitive measurement of carbon monoxide in plasma. Clin Chem, 1991, 37:1442.

    3 Shi Y, Li HQ, Shen CK, et al. Plasma nitric oxide levels in newborn infants with sepsis. J Pediatr, 1993, 123:435.

    4 Ramos KS, Lin H, McGrath JJ. Modulation of cyclic guanosine monophosphate levels in cultured aortic smooth muscle cells by carbon monoxide. Biochem Pharmacol, 1989, 38:1368.

    5 Christodoulides N, Durante W, Kroll MH, et al. Vascular smooth muscle cell heme oxygenases generate guanylyl cyclase-stimulatory carbon monoxide.Circulation, 1995, 91:2306.
, 百拇医药
    6 Cook MN, Nakatsu K, Marks GS, et al. Heme oxygenase activity in the adult rat aorta and liver as measured by carbon monoxide formation. Can J Physiol Pharmacol, 1995, 73:515.

    7 Johnson SA, Lavesa M, Askari B, et al. A heme oxygenase product, presumably carbon monoxide, mediates a vasodepressor function in rats. Hypertension, 1995, 25:166.

    8 Cobb JP, Cunnion RE, Danner RL. Nitric oxide as target for the therapy in septic shock. Crit Care Med, 1993, 21:1261.

    (1998年3月5日收稿,1998年8月28日修回), 百拇医药