1、止血帶應用與缺血再灌注損傷    畢業論文 止血帶應用與缺血再灌注損傷 楊光 崔蘇揚 南京中醫藥大學附屬醫院麻醉科 自1718年petit發明止血帶并將之應用于臨床,到目前為止,止血帶已經常規用于骨科4肢手術,它通過短時間阻斷患肢的動靜脈血運,減少4肢手術出血,清潔手術野便于手術操作,并減少術中輸血避免出現因為輸血帶來的種種并發癥.但是,使用止血帶也常有1定不良反應,在恢復血循環以后,常會出現肢體缺血再灌注而引起的全身器官及局部不良反應. 1 缺血再灌注損傷(IR,ischemia reperfusion) 缺血性損傷包括缺血期原發性損傷和再灌注期繼發性

2、損傷, 缺血組織再灌注后引發了1系列復雜的反應使組織細胞損傷持續存在并加重,目前人們所關注的是如何在1定程度上減少缺血再灌注損傷的發生【1】. 自由基在再灌注損傷中起重要作用.缺血后組織為無氧代謝,次黃嘌呤在體內大量堆積,再灌注后組織轉為有氧代謝,次黃嘌呤經黃嘌呤氧化酶的作用生成黃嘌呤和超氧陰離子,后者又繼發產生氫氧根和過氧化氫,自由基可以破壞蛋白,脂類及碳水化合物,改變核苷的生化物質特性,使氧化磷酸化減弱或不能進行,ATP產生迅速減少,質膜鈣泵失效,鈣離子在線粒體大量積聚觸發進1步線粒體損傷而誘導細胞凋亡.過氧化氫和氫氧根離子可以分解膠原和透明質酸,造成細胞腫脹,上皮細胞基底膜破壞,毛細血管

3、通透性增加. 也有人認為,在缺血時,興奮性氨基酸大量釋放,過度激動NMDA受體,引起受體門控Ca2+通道大量開放,細胞內Ca2+增加.缺血再灌注期間細胞內鈣超載加重細胞損害.造成細胞內鈣超載的原因是多因素的,Ca2+與鈣結合蛋白結合可激活神經元內1氧化氮合酶(NOS),而使1氧化氮(NO)合成增加.NO通過與1些含鐵的酶形成復合物,亞硝化DNA以及生成過氧化亞硝酸陰離子等途徑,而產生其神經毒性作用【1】. 此外還有1些炎癥細胞和內皮細胞參與骨骼肌,心臟等組織器官的缺血再灌注損傷過程,中性粒細胞在缺血早期即被激活.而淋巴細胞聚集的濃度由缺血的程度和時間決定,激活的淋巴細胞和內皮細胞釋放的活性氧在

4、缺血再灌注誘導的淋巴細胞聚集中起作用.內皮細胞的功能障礙可導致NO釋放顯著降低,促使中性粒細胞聚集于再灌注部位以及黏附于功能障礙的內皮上,在黏附分子參與下,縮小了中性粒細胞與實質細胞的距離,從而增強了損傷作用. 2 肢體缺血再灌注(LIR, limb ischemia reperfusion)損傷 l985年Mccord 提出"缺血再灌注損傷"的概念后,至今已在多種組織,器官發現再灌注損傷的存在,LIR是處于頓抑,休眠的肢體在血液灌注停止或不良時,即經歷缺血缺氧后,循環重新建立,血供恢復后給機體帶來的損傷.這種損傷不僅可以發生在肢體原發部位,還可以在遠隔部位如心,肺,肝,腎

5、,腦等器官繼發同樣的改變 2.1 LIR原發性損傷 進入肢體的血流多分布于骨骼肌,因此肌組織受損最重,目前認為LIR后肌肉組織學的變化主要是水腫,炎性細胞浸潤和部分肌纖維的凋亡和壞死,還可引起微血管和微循環障礙.給動物上止血帶后1小時,止血帶下及其遠端部位均有不同程度的組織學和超微結構改變,止血帶上2小時后部分肌纖維出現不可逆損傷,止血帶使用4小時后損傷更嚴重,同時止血帶下肌損傷明顯重于其遠端,可能為止血帶直接壓迫所產生的壓力梯度不同所造成【2】.彭軍【3】等觀察大鼠LIR后腓腸肌組織脂質過氧化物丙2醛(MDA)持續性升高,4h左右達到高峰此后逐漸下降,過氧化物岐化酶(SOD)持續性下降,4h

6、左右達到低谷,濕/干重比值(W/D)和髓過氧化物酶(MPO)亦明顯增加,4h后開始下降,光鏡可見骨骼肌纖維水腫變形,橫紋紊亂,消失,肌間隙增寬,間質水腫,纖維蛋白滲出,有大量炎性細胞浸潤,間質血管擴張,充血出血明顯.大鼠LIR后發生骨骼肌損傷與機體活性氧產生增多及清除酶活性下降有關,且以再灌注4h左右為重. 缺血再灌注引起組織內產生大量自由基,引發脂質過氧化反應,自由基可引起軟骨細胞結構的嚴重損傷,抑制軟骨基質蛋白多糖的合成,促進基質中蛋白多糖和膠原的降解【4】.趙程【5】等發現在LIR后,大量自由基和細胞因子參與并誘導金屬蛋白酶類的合成與分泌,后者進1步導致軟骨基質的降解,基質的損傷造成軟骨

7、生物力學的變化,在外力負荷下,基質損傷進1步加重,軟骨處于慢性退行性改變. 在給動物應用止血帶后,實驗側肢體靜脈血漿滲透壓顯著升高,血液粘度上升,解除止血帶后趨于恢復,這些血液流變學指標的改變可能均和血管通透性增高,血管內液外流,組織水腫有關.應用止血帶后血凝時間延長,纖溶系統亢進,同時出現滲透壓升高和血液粘度上升【6】. 2.2 LIR繼發性重要臟器損傷 在止血帶引起的缺血再灌注損傷后,除了在原發部位如上肢或者下肢出現損傷外,還表現在除肢體外的遠隔各個重要器官如肺,心,腦,肝等等,首先在局部發生缺血后,機體首先發生全身性炎癥反應,表現為單核細胞,中性粒細胞被激活增多,1些細胞因子如白介素-1

8、0變化不明顯,而白介素-1及腫瘤壞死因子亦同時增高,繼而引發全身器官發生病理改變【7】. 肺部損傷在遠隔器官損傷中最多見,當肢體缺血4h再灌注30min就可導致肺損傷發生,同時肺組織3種激酶磷酸化ERK,JNK和p38MAPK活性均顯著提高,預先給動物吸入CO則使肺損傷顯著減輕,同時肺內JNK活性降低,p38活性提高,ERK則無明顯變化,提示外源性CO抗肢體IR所致肺損傷的作用與其對JNK和p38MAPKs活性的調節有關.LIR后病人細支氣管,終末細支氣管,肺泡管的上皮細胞和血管內皮細胞NOS表達增強,且出現血管平滑肌細胞,肺泡上皮細胞NOS表達陽性,生化測定顯示LIR病人NOS活性增強,NO

9、2-/NO3-水平增多,1氧化氮不僅參與肺的生理過程,而且在LIR后急性肺損傷(ALI)病理生理過程中也可能發揮重要作用【8】. 而大鼠在LIR后,其心肌組織也發生了損傷性變化,再灌注后心肌組織ATP儲備減少,乳酸含量增加,各型ATP酶活性下降,血漿肌酸激酶及心肌組織MDA,MPO含量均增高.再灌注后心肌組織炎性細胞浸潤,部分心肌橫紋不清晰,少數心肌細胞變性.LIR對心肌組織造成1定損傷,可能與體內的氧化應激狀態有密切關系【9】. 周洪霞【10】等發現大鼠LIR后,腦組織海馬區,中腦紅核區神經元細胞受損,腦組織出現水腫裂隙.細胞色素C(cyto C),Caspase-3凋亡相關蛋白表達明顯上調

10、,24 h達高峰,與細胞凋亡數量的增加相1致,Bc1-2凋亡相關蛋白表達與再灌時程呈負相關.顯示LIR后可導致腦組織損傷,并出現細胞凋亡,其發生機制與Caspase-3 , cyto C,Bc1-2的表達變化有關.止血帶引起的肢體IR所導致的海馬損傷,CA3區重于CA1區,肢體IR后CA1,CA3區NR2B的表達水平均有明顯上調,但CA3區上調的幅度高于CA1區,顯示,NR2B在CA1,CA3區表達上調的幅度,也與肢體IR后CA1,CA3區的病理表現有相關性.神經元過度表達NR2B蛋白,從而引發興奮毒性,可能是肢體IR致腦部海馬神經元損傷的1個重要途徑【11】. 止血帶引起的肢體IR后,肝組織

11、誘導型血紅素氧合酶(HO-1)mRNA的表達水平顯著增高,并且持續24h以上.在肝組織內出現大量彌散分布的HO-1陽性肝細胞,當抑制HO-1活性時,可使肢體IR組肝組織損傷明顯加重,說明在IR損傷可誘導肝細胞HO-1基因表達上調,所誘生的HO-1對肝細胞具有保護效應【12】.王銀環【13】等觀察在大鼠止血帶造成肢體缺血再灌注后肝臟的損傷性變化,肢體缺血再灌注引起的肝細胞和線粒體的鈣超載及過氧化,從而使肝臟功能明顯受損. 3止血帶引起的肢體缺血再灌注損傷的防治 目前,臨床上主要的治療措施仍是盡早恢復缺血肢體的血供,減輕或預防缺血再灌注損傷,在動物試驗及臨床應用上已經有各種應用,如各種抗氧化劑,缺

12、血預處理,低溫,高壓氧及1些中藥的應用等等,但各種方法都有其局限性和片面性. 有人將用HMG輔酶A還原酶抑制劑預處理觀察糖尿病的腓腸肌和脛骨前肌的水腫程度及壞死率,以及MPO及MDA的變化,發現此法可以減輕病人嚴重的止血帶反應【14】.而術前口服加巴噴丁也可以減少局部靜脈麻醉后引起的 "止血帶疼痛"并提高麻醉用藥的使用質量【15】. 而通過術前給整形外科的全麻病人口服可樂定和美沙芬,用于比較它們在減輕由于上止血帶后引起血壓升高等不良的心血管反應的預防效果,發現同等條件下前者的效果優于后者【16】.Koichi Maruyama【17】等也發現術前給病人口服可樂定可以減少止血

13、帶疼痛以及減少交感神經的活動,但是它也通過抑制去甲腎上腺素的釋放,因而促進或者加劇了在術畢釋放止血帶壓力后引起的血壓降低,對于本身血容量不足或者基礎血壓偏低的病人要多加注意,防止引起血流動力學的變化過大. 還有人將乙酰半胱氨酸, -葡聚糖, 輔酶Q10用來治療下肢缺血再灌注病人,通過調節谷胱甘肽過氧化物酶(GPx),SOD,MDA及NO的水平達到較好效果【18】.Orban JC【19】等用乙酰半胱氨酸和缺血預處理聯合使用于整形外科病人,雖然沒有改善或者減少由于止血帶引起的橫紋肌溶解癥的發生率,以及術后肌肉的恢復時間,但大大減少術后對鎮痛藥如嗎啡的需要量. 高壓氧液亦可以用于使用止血帶下肢手術病人,發現它可以減少股2頭肌組織中乳酸鹽, 丙2醇含量,同時,通過對1些抗氧化物酶進行調節來減輕止血帶引起的損傷【20】. 盡管止血帶已經普遍用于各個年齡組的肢體遠端手術,但其帶來的并發癥也時有發生.在部分用止血帶下作閉合性踝關節骨折手術的病人,在其術后第5,6天與對照組比較增加了術后疼痛和腫脹的機會,Konead G等建議對此類病人慎用【21】.還有