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编号:10499181
肺出血幼兔右心室压力及肺毛细血管内皮细胞超微结构的改变
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 2000年第3期
     作者:李娟 李书琴 吴红敏 刘春峰 魏克伦

    单位:李娟 李书琴 吴红敏 刘春峰 魏克伦(110003 沈阳,中国医科大学第二临床学院儿科)

    关键词:高血压;肺性;出血;内皮;血管

    中华儿科杂志000306 【摘要】 目的 研究肺出血幼兔肺动脉压力及肺血管内皮细胞超微结构的变化,为预防新生儿肺出血提供理论依据。方法 15只幼兔耳缘静脉注射高分子右旋糖苷(T 500) 1 ml/kg,连续5 d (7只) 和8 d (8只)。 对照组(8只) 注射相同剂量的生理盐水,连续 5 d。经右心室穿刺,通过多道生理记录仪记录右心室压力,并以此反映肺动脉压力。透射电镜观察肺血管内皮细胞超微结构变化。结果 实验组幼兔右心收缩压第5天为(16.6±1.2) mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa), 第8天为(19.2±1.1) mm Hg,明显高于对照组的(12.2±1.3) mm Hg(P<0.01)。超微结构表现为肺动脉内皮细胞水肿,肺泡毛细血管内皮细胞破坏,II型上皮细胞内层状小体空泡变性。结论 高粘滞血症引起幼兔肺出血,伴有肺动脉压力显著升高及肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞超微结构异常。这些改变是高粘滞血症导致幼兔发生肺出血的病理基础。
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    The changes of the right ventricular pressure and pulmonary endothelium ultrastructure in immature rabbits with pulmonary hemorrhage

    LI Juan, LI Shuqin, WU Hongmin

    (Department of Pediatrics,Second Clinical Hospital, China Medical University, Shenyang 110003, China)

    【Abstract】 Objective To observe the pulmonary artery pressure and pulmonary endothelium ultrastructure in immature rabbits with pulmonary hemorrhage. Methods Twenty three immature Japan white rabbits aged 20 days to 30 days and weighing 310 g to 370 g were randomly divided into 2 groups. The first group as controls (n=8) received a dose of 1 ml/kg of normal saline for 5 days; the second group (n=15) as experimental group received a dose of 1 ml/kg of dextran (10%, T 500) intravenously for 5 days (7/15) and 8 days (8/15), respectively. The right ventricular pressures were measured by polygraph system for recording pulmonary artery pressures. Lungs were removed and fixed for examinations of transmission electron microscopy after rabbits were killed.Results Rabbits in experimental group developed higher right ventricular pressures, (16.6±1.2) mm Hg (1 mm Hg=0.133 kPa) (n=7) in the 5th day and (19±1.1) mm Hg (n=8) in the 8th day which were higher significantly than those in control group (12.2±1.3) mm Hg (F=77.9, P<0.01). The ultrastructure study revealed disruptions of the capillary endothelial and alveolar epithelial (mainly in epithelial II) cells. Red blood cells were seen in the alveolar spaces as well as in the interstitum. Conclusion The blood hyperviscosity could induce the pulmonary hemorrhage in immature rabbits,and company with pulmonary hypertension and ultrastructural disruptions in pulmonary endothelium and epithelium.
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    【Key words】 Hypertension, pulmonary; Hemorrhage; Endothelium, vascular

    新生儿肺出血与多种因素有关。国内外研究证实,肺循环高压、血液粘滞度增高、肺毛细血管破坏、血管通透性增高均与肺出血有关[1,2]。 本研究以幼兔为对象,通过静脉注射高分子右旋糖苷,造成高粘滞血症,导致幼兔发生肺出血,观察其右心室压力及肺组织超微结构的变化,并以右心室收缩压反映肺动脉压力,探讨肺出血幼兔肺动脉压力和肺毛细血管内皮细胞超微结构变化及与高粘滞血症的关系。

    材料和方法

    一、幼兔选择

    实验组:日本大耳白兔15 只(中国医科大学第二临床学院实验动物部提供), 性别不限,日龄20~30 d,体重310~370 g,平均345 g。
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    对照组:选择日龄、体重与实验组相近的正常幼兔8只,作为对照组。

    二、方法

    1.按照金勤立等[3]建立的兔肺出血模型方法,于幼兔耳缘静脉注射10%高分子右旋糖苷(T 500)1 ml/kg,每天1次,连续5 d(7/15)和8 d(8/15)。对照组以相同剂量生理盐水同期注射,连续5 d。

    2.分别于第6和第9天以20%乌拉坦10 ml/kg,腹腔麻醉实验组和对照组幼兔,胸骨正中切开皮肤长约1.0 cm,于胸骨旁右侧第3、4 肋间以套管针向右心室穿刺,进针1.0 ~2.0 cm,至流出暗红色、与心跳波动一致的血液后,拔出针芯,经压力传感器与多道生理记录仪相连,记录右心室压力曲线。

    3.心腔采血5 ml,肝素抗凝,测定全血粘度(200 s)和血浆粘度。血液流变仪由重庆天海医疗设备研究所生产。
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    4.以空气栓塞处死幼兔,立即打开胸腔,观察肺组织出血情况,于30 min内留取肺动脉、右心室及出血部位肺组织,分别以10% 福尔马林和2.5% 戊二醛固定,备做光镜和透射电镜观察超微结构。

    5.测定结果以均值±标准差(±s) 表示。组间比较用方差分析及t(t′)检验。

    结果

    一、幼兔一般情况

    当注射高分子右旋糖苷至第4天时,实验组幼兔均出现不同程度的呼吸、心率增快,至第7天个别幼兔表现为口鼻周围轻度发绀,活动减少。

    二、幼兔血粘度及右心室压力变化(表1)

    由表1 可见,肺出血幼兔血液粘度及右心室收缩压明显高于对照组,随高分子右旋糖苷剂量增加,右心室收缩压升高显著。
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    表1 肺出血幼兔血粘度及右心室收缩压 (±s) 组别

    兔数

    (只)

    时间

    (d)

    全血粘度

    (mPa/s)

    血浆粘度

    (mPa/s)

    右心室收缩压

    (mm Hg)
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    对照组

    8

    3.64±0.41

    1.19±0.05

    12.2±1.3

    实验组

    7

    5

    4.12±0.34

    1.56±0.05*

    16.6±1.2

    8
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    8

    6.97±0.15

    1.95±0.17**

    19.2±1.1

    F值

    357

    77.9

    P值

    <0.01

    <0.01

    注:1 mm Hg=0.133 kPa。 *与对照组比较,P<0.01,t′=18.5;**与实验组(5 d)比较,P<0.05,t′=3.0 三、肺出血部位
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    实验组幼兔经解剖证实均有不同程度肺出血,表现为暗红色点状或片状出血及肺叶出血,多分布于背侧。

    四、肺组织及肺动脉超微结构变化

    1.肺组织:光镜:肺泡腔及间质出血,部分区域可见坏死、实变和灶状淋巴细胞浸润。电镜:毛细血管内皮细胞连续中断,基膜完整,核内染色质边集(图1)。II型肺泡上皮细胞绒毛减少,层状小体空泡变性,线粒体肿胀,嵴消失(图2)。肺泡间质水肿,肺泡腔及间质内可见红细胞。

    2.肺动脉:光镜:动脉壁肌间粘液变性。电镜:内皮细胞水肿,突出至肺动脉腔中,胞浆内线粒体肿胀(图3)。
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    毛细血管内皮细胞连续中断(箭头所示) (×6 000)

    图1 肺出血幼兔肺毛细血管透射电镜超微结构

    层状小体空泡变性(实心黑箭头所示),线粒体肿胀、嵴消失(白箭头所示)(×5 000)

    图2 肺出血幼兔II型肺泡上皮细胞透射电镜超微结构

    内皮细胞向管腔突出,线粒体肿胀(箭头所示)(×8 000)

    图3 肺出血幼兔肺动脉超微结构

    讨论

    新生儿肺出血多见于早产儿,常与新生儿肺组织结构特殊性及肺局部血液凝固异常有关[4,5]。West 等[1]证实,成年马肺出血时肺动脉压力增高,肺毛细血管内皮细胞结构破坏。金勤立等[3]以高粘滞血症复制成年家兔肺出血模型,研究新生儿肺出血与血粘度的关系,证实高粘滞血症是导致新生儿肺出血的原因之一。有关新生儿肺出血时肺动脉压力及肺组织超微结构变化的实验研究尚未见报道。出生4周以内幼兔为未成熟兔[6],我们选择未成熟兔做为研究对象,使之更接近新生儿肺生理。因右心室收缩压接近肺动脉压[7,8], 为避免手术时产生的反射性衰竭,我们测定幼兔右心室收缩压,间接了解肺动脉压力变化。研究结果表明,静脉注射高分子右旋糖苷导致幼兔血粘度显著增高,并引起幼兔肺出血,伴右心室收缩压进行性增高,其程度与肺出血严重程度密切相关,从而间接证实肺出血幼兔肺动脉压力增高。肺动脉内皮细胞超微结构改变则进一步证实,缺氧和肺血流动力学改变及所引起的肺动脉压力增高,可导致肺血管形态学异常[9]。其表现为管壁水肿,细胞器,尤其线粒体正常结构消失,能量代谢障碍,以致不能维持血管正常舒缩功能。Furchgott 等(1980)提出,内皮细胞的完整性是维持肺动脉正常扩张的基础。血管内皮细胞不仅维持血管壁的完整,还通过分泌多种血管活性物质,调节血管张力。其中内皮源性舒张因子(EDRF) 使血管扩张,降低肺动脉压力,并抑制血小板粘聚;内皮源性收缩因子(EDCF) 使肺动脉强烈持久收缩,肺动脉压力增高[10]。当内皮细胞结构破坏时,血管活性物质的动态平衡被破坏,肺血管持续收缩,结果将促进肺动脉高压形成和局部凝血系统激活,导致血栓形成,并诱发肺出血。本研究结果提示,幼兔肺出血与并发的肺动脉高压有关。
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    肺是富含血管的组织,40% 为内皮细胞,内皮细胞结构及功能异常,将直接影响呼吸系统疾病的病理生理过程。West等[9]和Birks等[2]提出,肺出血的病理过程是肺毛细血管张力衰竭,其发生机制为毛细血管跨膜压(即毛细血管内压力)增加,导致肺胞壁结构(包括毛细血管内皮细胞和肺胞上皮细胞结构)破坏,血管渗透性增加。Tsukimoto等[11]报道,成年马肺出血时毛细血管压力增高。本研究以高分子右旋糖苷造成幼兔高粘滞血症,导致血液瘀滞,循环阻力增加,引起血流动力学改变,结果使肺血管壁张力增高,致肺血管异常收缩。肺组织超微结构证实,肺出血幼兔肺毛细血管内皮细胞及肺胞上皮细胞结构异常,间质水肿,说明肺出血幼兔可能存在毛细血管跨膜压异常。研究尚发现出血肺组织肺血管内皮细胞核内染色质边集现象,是否与内皮细胞凋亡有关,尚有待证实。

    肺泡Ⅱ型上皮细胞是肺组织主要分泌细胞,其中层状小体及其产物排入肺泡腔,形成肺泡表面活性物质。本研究表明,肺泡Ⅱ型上皮细胞部分绒毛消失,细胞内层状小体空泡变性,线粒体水肿,嵴消失,此结构改变必将引起表面活性物质产生和分泌障碍,致肺泡表面张力增加,肺泡萎陷,从而影响肺气体交换,加重组织缺氧,这是肺出血时内皮细胞破坏的又一影响因素。导致II型上皮细胞结构异常的原因,可能是毛细血管内压力增加而发生的张力衰竭[4,8,10]
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    本研究结果提示,肺血管内皮细胞结构破坏及肺动脉压力增高,是高粘滞血症诱发幼兔肺出血的病理基础。降低危重新生儿肺毛细血管张力及肺动脉压力,减少肺血管内皮细胞结构破坏,是预防肺出血的重要环节之一。

    参考文献

    1,West JB, Mathieu CO,Jones JH,et al. Stress failure of pulmonary capillaries in racehorses with exercise-induced pulmonary hemorrhage. J Appl Physiol, 1993,75:1097-1109.

    2,Birks EK, Mathieu CO,Fu Z, et al.Very high pressures are required to cause stress failure of pulmonary capillaries in thorough bred racehorse. J Appl Physiol, 1997,82:1584-1592.
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    3,金勤立,高玉娥,沈惟堂,等.新生儿肺出血与高血粘滞度的探索(复制家兔肺出血模型).中华儿科杂志,1985,23:211-213.

    4,Pappin A, Shenker N,Hack M,et al.Extensive intraalveolar pulmonary hemorrhage in infants dying after surfactant therapy.J Pediatr, 1994,124:621-626.

    5,增江道哉,长泽宏幸,桑原直树,他.新生儿肺出血41 例的探讨.小科诊疗,1997,127:1025-1029.

    6,万里飞,综述.未成熟心肌与冷挛缩.国外医学心血管病学分册,1997,24:8-11.

    7,孙波,刘文利.右心导管测定大鼠肺动脉压的实验方法.中国医学科学院学报,1984,6:465-467.
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    8,潘景韬,邵建华,潘其兴,主编.心血管病诊疗新技术.济南:山东科学技术出版社,1992.126.

    9,West JB,Tsukimoto K,Mathieu CO,et al.Stress failure in pulmonary capillaries. J Appl Physiol, 1991,70:1731-1742.

    10,杨钢,主编.内分泌生理与病理生理学.天津:天津科学技术出版社,1996.632-655.

    11,Tsukimoto K,Mathieu CO, Prediletto AR, et al. Ultrastructural appearances of pulmonary capillaries at high transmural pressures.J Appl Physiol, 1991,71:573-582.

    (收稿日期:1999-01-08), 百拇医药