火药爆炸致复合烧伤大鼠CK-MB与心肌TNF-α变化
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中华中西医杂志 2003年7月 第4卷 第14期
【摘要】 目的 探讨烟花火药爆炸复合烧伤大鼠肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)与心肌肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量的变化。方法 Wistar大鼠128只，随机分为正常对照组(n=8)、烧伤组(n=40)、爆炸伤组(n=40)和复合伤组(n=40)，分别致伤形成大鼠20%体表面积Ⅲ度烧伤、火药爆炸伤和两者复合伤。动态观察大鼠伤后1、3、6、12、24h血浆CK-MB，心肌组织TNF-α含量并进行相关分析。结果 复合伤组较单因素致伤组大鼠血浆CK-MB升高明显，心肌组织TNF-α含量呈类似变化，CK-MB与TNF-α有相关性。结论 爆炸复合烧伤心肌的损害较单纯烧伤或爆炸伤严重，提示烧伤和爆炸伤有协同致伤作用;TNF-α激活参与烟花火药爆炸复合烧伤后心肌的损伤。
关键词 烟花火药 爆炸伤 烧伤 心脏伤损 肿瘤坏死因子-α
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)14-2087-03
, 百拇医药
Changes of CK-MB in blood plasma and TNF-α
contents in cardiac muscle of rats with complex burn caused
by burn and gunpowder explosion
Yu Youxin，Fang Linsen，Wang Changrong，et al.
The first Affiliated Hospital，Anhui Medical University，Hefei230032.
【Abstract】 Objective To investigate changes of CK-MB in blood plasma andTNF-αcontents in cardiac muscle of rats with complex burn caused by burn and gunpowder explosion.Methods 128Wistar rats were randomly divided into4groups which were normal control group(n=8)，simple burn group(n=40)，explosion injury group(n=40)，combined explosion and burn group(n=40).The rats were respectively injured to20%BSA third degree burn，gunpowder explosion injury and complex injurywith burn and explosion.Dynamic observations were done at1，3，6，12and24hours post injury on the changes of CK-MB in blood plasma and TNF-αcontents in cardiac muscle.Results Compared with simple burn group and explosion injury group，the complex burn group’s CK-MB activities of the blood plasma and TNF-αcontents in cardiac muscle were elevated significantly，and the changes of CK-MB activity was correlated to that of TNF-α.Conclusion The rat’s myocardial injury was more obvious after complex burn and explosion than that of simple burn of simple explosion;the activation of TNF-αparticipated in the injury of cardiac muscle with complex burn caused by burn and gunpowder explosion.
, 百拇医药
Key words fireworks gunpowder explosion injury burn cardiac injury tumor necrosis factor-alpha
在烟花火药的生产和使用过程中，常有爆炸事故发生，患者通常烧伤面积大，常伴有不同程度的气浪冲击、烟雾吸入、毒物吸收。因此，临床治疗难度大，死亡率高 [1] 。有关火药爆炸烧伤方面尚缺乏动物实验研究。本实验通过对火药爆炸伤、烧伤及两者复合伤进行对比研究，探讨火药爆炸复合烧伤心肌损害规律及TNF-α在其中的作用。
1 材料与方法
1.1 实验动物与分组 健康成年Wistar大鼠(由安徽医科大学实验动物中心提供)128只，体重(205±20)g，雌雄不拘，随机分为以下几组:正常对照组(n=8)、烧伤组(n=40)、爆炸伤组(n=40)和复合伤组(n=40)。其中，烧伤组、爆炸伤组和复合伤组各又分为伤后1、3、6、12、24h五个时相点，每个时相点为8只动物。
, 百拇医药
1.2 致伤方法 按有关文献介绍的方法 [2] ，各组动物称重 后，以1%戊巴比妥钠40mg/kg行腹腔内麻醉，背部剪毛。烧伤组:按公式S=K·W 2/3 (K=9.0，S单位cm 2 ，W单位g)计算出大鼠总体表面积，用开孔石棉布屏蔽法，参照文献 [3] ，选用5kW溴钨灯作为强光源，预热20s后，以距光源98cm的距离照射麻醉状态下的大鼠15s，造成20%体表面积Ⅲ度烧伤，烧伤面积=总体表面积×20%。伤后立即按40ml/kg腹腔一次性注射平衡盐溶液复苏。爆炸伤组:在钢板特制密闭铁屋(规格:1.2m×1.5m×1.5m)中心放置一由10g烟花火药(氯酸钾43%，硫磺17%，铝银粉30%，炭粉10%)制成的统一规格爆竹为点爆炸源，大鼠右侧朝向爆源放置，以距爆源25cm距离爆炸致伤，并以相同距离安放同步传感测压探头记录主要致伤参数，超压峰值128.6±21.4(kPa)，正压作用时间210±42(μs)，压力上升时间12.6±3.4(μs)。伤后立即取出动物，动物均无体表烧伤，复苏方法同烧伤组。复合伤组:同样方法烧伤后，立即爆炸(方法同爆炸伤组)致烧伤爆炸复合伤，复苏方法同上。正常对照组仅进行复苏处理。各组动物于相应的时相点参照有关文献的方法 [3] 追加适量的药物麻醉，固定，开腹采腹主动脉血约2ml，1000r/min离心10min后取血浆采用离子选择电极法(干化学法)检测CK-MB，取血后开胸完整取出心脏。取左心室组织0.2g，置含有250mmol/L蔗糖，10mmol/L咪唑-HCL(pH7.4)的4℃介质中反复洗涤，滤纸吸干后吸入1.8ml4℃生理盐水，用眼科小剪刀尽快剪成碎组织块，用内切式组织匀浆机加工3min，制成10%组织匀浆，1000r/min离心20min，留取上清液，采用放射免疫法检测TNF-α含量。数据处理采用单因素方差分析法，以P<0.05为差异有显著性。
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2 结果
如表1及图1，各组血浆CK-MB含量自伤后3h开始上升，之后逐渐上升，在本实验条件下于伤后24h达最高。相同时相点组间比较，自伤后3h开始，复合伤组CK-MB数值高于烧伤组和爆炸伤组，差异有显著性;而烧伤组和爆炸伤组之间差异无显著性。
如表2及图2，复合伤组伤后1h心肌TNF-α开始升高，6h达高峰，24h仍高于正常，烧伤组和爆炸伤组伤后3h开始升高，前者6h达高峰，后者12h达高峰，伤后24h仍高于正常。同时相点组间比较，复合伤组较烧伤组及爆炸伤组高峰部分有统计学意义;伤后3、24h爆炸伤组高于烧伤组，而伤后12h则烧伤组高于爆炸伤组。
经相关性分析，CK-MB与TNF-α之间相关性系数r为0.599，P<0.001。
图1 血浆肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)含量(单位:U/L，ˉx±s，n=8)
, 百拇医药
图2 心肌组织肿瘤坏死因子(TNF-α)含量(单位:fmol/g prot，ˉx±s，n=8)
表1 血浆肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)含量 (U/L，ˉx±s，n=8)注:各时相点与正常对照比较， ˇ P<0.05;同时相点与复合伤组比较， △ P<0.05;同时相点烧伤组与爆炸伤组比较差异无显著性
表2 心肌组织肿瘤坏死因子(TNF-α)含量(fmol/gprot，ˉx±s，n=8)注:各时相点与正常对照比较， ˇ P<0.05;同时相点与复合伤组比较， △ P<0.05;同时相点烧伤组与爆炸伤组比较 ☆ P<0.05
3 讨论
心肌酶谱是诊断心肌损伤的传统酶学检查，CK-MB 是肌酸磷酸激酶的心肌同工酶，提高了诊断心肌损伤的准确性，近年来已应用于临床 [4] 。本实验以CK-MB作为判断心肌损害的标准，如表1和图1所示，复合伤组、烧伤组、爆炸伤组伤后3h CK-MB数值即明显高于正常，之后逐渐升高，一直到伤后24h仍在上升。说明体表烧伤和爆竹爆炸冲击均可引起心肌酶谱的升高、心肌受损，在伤后24h内逐渐加重。与烧伤组和爆炸伤组比较，自伤后3h CK-MB升高以后，复合伤组CK-MB上升的幅度明显较大，其结果有统计学意义。说明致伤因素越多，心肌损害越明显，且体表烧伤和爆炸伤对心肌损害有协同效应。
, 百拇医药
TNF-α主要由单核巨噬细胞系统产生，创伤、感染等应激时均可刺激其表达增加。有研究 [5] 表明成熟的心肌细胞在应激情况下也具有产生TNF-αmRNA及其蛋白的能力。在正常情况下，血浆中有较低水平的TNF-α，对维持内环境的稳定及组织更新、改建，免疫系统的个体发育和调节起着重要作用，在创伤、感染等应激情况下，体内TNF-α异常增高，TNF-α作为一种“广谱炎症介质”，与其他炎症介质组成复杂的网络系统，参与机体的损伤过程。本实验观察到，复合伤伤后1h TNF-α水平开始上升，6h达高峰，24h仍高于正常，烧伤组和爆炸伤组伤后3h开始上升，分别在伤后6h和12h达高峰，24h仍高于正常。说明烧伤和爆炸伤均能引起心肌匀浆中TNF-α水平上升，而复合伤组开始上升的时间较早。同时相点组间比较，复合伤组高于单一伤组的部分并具有统计学意义，而烧伤组爆炸伤组组间比较，伤后6h烧伤组高于爆炸伤组，而伤后3h、24h爆炸伤组高于烧伤组。说明复合伤引起的心肌匀浆TNF-α水平上升幅度高于单一伤，而烧伤组与爆炸伤组组间比较，不同时相点各有高低，不认为产生TNF-α的速度与数量有本质区别。相关性分析发现，心肌TNF-α与血浆CK-MB有正相关关系。心肌TNF-α峰值出现早于血浆CK-MB，而当TNF-α开始下降时心肌的损害仍然逐渐加重。TNF-α作为炎症反应的启动介质之一，参与了心肌的损害过程，但并 非唯一因素。有研究 [6，7] 提示TNF-α不仅直接参与心肌组织结构的破坏，还可通过诱发肺水肿、血管栓塞导致心脏前负荷增加，破坏心肌钙稳态和机械应力，信号传导及网状支架作用，从而产生对心肌功能的损害。体外实验如Giroir BP等 [8] 发现TNF-α可直接作用于大鼠心肌细胞，抑制心肌细胞的收缩。
, 百拇医药
本实验发现，烧伤、火药爆炸伤、两者复合伤均能引起心肌的损害，复合伤组心肌损伤重于单一伤;炎症介质TNF-α的变化趋势相似。TNF-α参与火药爆炸复合烧伤伤后心肌的损害，损伤确切机制有待进一步研究。
参考文献
1 汪昌荣，陈旭林.40例火药爆炸烧伤死因分析.安徽医科大学学报，1999，34(5):396-397.
2 黎鳌.实验烧伤外科学.重庆:重庆大学出版社，1997，39-40.
3 黎鳌.烧伤治疗学.第二版.北京:人民卫生出版社，1999，650-657.
4 张会堂，王甲汉.烫伤大鼠休克期不同时间切痂对心肌损伤的影响.第三军医大学学报，2001，23(2):176-178.
, 百拇医药 5 Kapadia S，Torre-Amione G，Yokoyama T，et al.Soluble TNF binding proteins modulate the negative inotropic properties ofTNF-alpha in vitˉro.Am J Physiol，1995，268(2):517-525.
6 VanEyk JE，Powers F，Law W，et al.Breakdown and release of myofilaˉment proteins during ischemia and ischemia/reperfusion in rat hearts:iˉdentification of degradation products and effects on the pCa-force relaˉtion.Circ Res，1998，82:261-271.
, 百拇医药
7 Hein S，Scheffold T，Schaper J.Ischemia induce early changes to cy-toskeletal and contractile proteins in diseased human myocardium.JThoˉrac Cardiovasc Surg，1995，110:89-98.
8 Giroir B P，Horton J W，Whited J D，et al.Inbibition of tumor necrosis factor prevents myocardial dysfunction during burn shock.Am J Physiol，1994，267:118.
作者单位:230022合肥安徽医科大学第一附属医院烧伤科
(编辑李年令), 百拇医药(余又新 方林森 汪昌荣 胡德林)
关键词 烟花火药 爆炸伤 烧伤 心脏伤损 肿瘤坏死因子-α
【文献标识码】 A 【文章编号】 1606-8106(2003)14-2087-03
, 百拇医药
Changes of CK-MB in blood plasma and TNF-α
contents in cardiac muscle of rats with complex burn caused
by burn and gunpowder explosion
Yu Youxin，Fang Linsen，Wang Changrong，et al.
The first Affiliated Hospital，Anhui Medical University，Hefei230032.
【Abstract】 Objective To investigate changes of CK-MB in blood plasma andTNF-αcontents in cardiac muscle of rats with complex burn caused by burn and gunpowder explosion.Methods 128Wistar rats were randomly divided into4groups which were normal control group(n=8)，simple burn group(n=40)，explosion injury group(n=40)，combined explosion and burn group(n=40).The rats were respectively injured to20%BSA third degree burn，gunpowder explosion injury and complex injurywith burn and explosion.Dynamic observations were done at1，3，6，12and24hours post injury on the changes of CK-MB in blood plasma and TNF-αcontents in cardiac muscle.Results Compared with simple burn group and explosion injury group，the complex burn group’s CK-MB activities of the blood plasma and TNF-αcontents in cardiac muscle were elevated significantly，and the changes of CK-MB activity was correlated to that of TNF-α.Conclusion The rat’s myocardial injury was more obvious after complex burn and explosion than that of simple burn of simple explosion;the activation of TNF-αparticipated in the injury of cardiac muscle with complex burn caused by burn and gunpowder explosion.
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Key words fireworks gunpowder explosion injury burn cardiac injury tumor necrosis factor-alpha
在烟花火药的生产和使用过程中，常有爆炸事故发生，患者通常烧伤面积大，常伴有不同程度的气浪冲击、烟雾吸入、毒物吸收。因此，临床治疗难度大，死亡率高 [1] 。有关火药爆炸烧伤方面尚缺乏动物实验研究。本实验通过对火药爆炸伤、烧伤及两者复合伤进行对比研究，探讨火药爆炸复合烧伤心肌损害规律及TNF-α在其中的作用。
1 材料与方法
1.1 实验动物与分组 健康成年Wistar大鼠(由安徽医科大学实验动物中心提供)128只，体重(205±20)g，雌雄不拘，随机分为以下几组:正常对照组(n=8)、烧伤组(n=40)、爆炸伤组(n=40)和复合伤组(n=40)。其中，烧伤组、爆炸伤组和复合伤组各又分为伤后1、3、6、12、24h五个时相点，每个时相点为8只动物。
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1.2 致伤方法 按有关文献介绍的方法 [2] ，各组动物称重 后，以1%戊巴比妥钠40mg/kg行腹腔内麻醉，背部剪毛。烧伤组:按公式S=K·W 2/3 (K=9.0，S单位cm 2 ，W单位g)计算出大鼠总体表面积，用开孔石棉布屏蔽法，参照文献 [3] ，选用5kW溴钨灯作为强光源，预热20s后，以距光源98cm的距离照射麻醉状态下的大鼠15s，造成20%体表面积Ⅲ度烧伤，烧伤面积=总体表面积×20%。伤后立即按40ml/kg腹腔一次性注射平衡盐溶液复苏。爆炸伤组:在钢板特制密闭铁屋(规格:1.2m×1.5m×1.5m)中心放置一由10g烟花火药(氯酸钾43%，硫磺17%，铝银粉30%，炭粉10%)制成的统一规格爆竹为点爆炸源，大鼠右侧朝向爆源放置，以距爆源25cm距离爆炸致伤，并以相同距离安放同步传感测压探头记录主要致伤参数，超压峰值128.6±21.4(kPa)，正压作用时间210±42(μs)，压力上升时间12.6±3.4(μs)。伤后立即取出动物，动物均无体表烧伤，复苏方法同烧伤组。复合伤组:同样方法烧伤后，立即爆炸(方法同爆炸伤组)致烧伤爆炸复合伤，复苏方法同上。正常对照组仅进行复苏处理。各组动物于相应的时相点参照有关文献的方法 [3] 追加适量的药物麻醉，固定，开腹采腹主动脉血约2ml，1000r/min离心10min后取血浆采用离子选择电极法(干化学法)检测CK-MB，取血后开胸完整取出心脏。取左心室组织0.2g，置含有250mmol/L蔗糖，10mmol/L咪唑-HCL(pH7.4)的4℃介质中反复洗涤，滤纸吸干后吸入1.8ml4℃生理盐水，用眼科小剪刀尽快剪成碎组织块，用内切式组织匀浆机加工3min，制成10%组织匀浆，1000r/min离心20min，留取上清液，采用放射免疫法检测TNF-α含量。数据处理采用单因素方差分析法，以P<0.05为差异有显著性。
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2 结果
如表1及图1，各组血浆CK-MB含量自伤后3h开始上升，之后逐渐上升，在本实验条件下于伤后24h达最高。相同时相点组间比较，自伤后3h开始，复合伤组CK-MB数值高于烧伤组和爆炸伤组，差异有显著性;而烧伤组和爆炸伤组之间差异无显著性。
如表2及图2，复合伤组伤后1h心肌TNF-α开始升高，6h达高峰，24h仍高于正常，烧伤组和爆炸伤组伤后3h开始升高，前者6h达高峰，后者12h达高峰，伤后24h仍高于正常。同时相点组间比较，复合伤组较烧伤组及爆炸伤组高峰部分有统计学意义;伤后3、24h爆炸伤组高于烧伤组，而伤后12h则烧伤组高于爆炸伤组。
经相关性分析，CK-MB与TNF-α之间相关性系数r为0.599，P<0.001。
图1 血浆肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)含量(单位:U/L，ˉx±s，n=8)
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图2 心肌组织肿瘤坏死因子(TNF-α)含量(单位:fmol/g prot，ˉx±s，n=8)
表1 血浆肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)含量 (U/L，ˉx±s，n=8)注:各时相点与正常对照比较， ˇ P<0.05;同时相点与复合伤组比较， △ P<0.05;同时相点烧伤组与爆炸伤组比较差异无显著性
表2 心肌组织肿瘤坏死因子(TNF-α)含量(fmol/gprot，ˉx±s，n=8)注:各时相点与正常对照比较， ˇ P<0.05;同时相点与复合伤组比较， △ P<0.05;同时相点烧伤组与爆炸伤组比较 ☆ P<0.05
3 讨论
心肌酶谱是诊断心肌损伤的传统酶学检查，CK-MB 是肌酸磷酸激酶的心肌同工酶，提高了诊断心肌损伤的准确性，近年来已应用于临床 [4] 。本实验以CK-MB作为判断心肌损害的标准，如表1和图1所示，复合伤组、烧伤组、爆炸伤组伤后3h CK-MB数值即明显高于正常，之后逐渐升高，一直到伤后24h仍在上升。说明体表烧伤和爆竹爆炸冲击均可引起心肌酶谱的升高、心肌受损，在伤后24h内逐渐加重。与烧伤组和爆炸伤组比较，自伤后3h CK-MB升高以后，复合伤组CK-MB上升的幅度明显较大，其结果有统计学意义。说明致伤因素越多，心肌损害越明显，且体表烧伤和爆炸伤对心肌损害有协同效应。
, 百拇医药
TNF-α主要由单核巨噬细胞系统产生，创伤、感染等应激时均可刺激其表达增加。有研究 [5] 表明成熟的心肌细胞在应激情况下也具有产生TNF-αmRNA及其蛋白的能力。在正常情况下，血浆中有较低水平的TNF-α，对维持内环境的稳定及组织更新、改建，免疫系统的个体发育和调节起着重要作用，在创伤、感染等应激情况下，体内TNF-α异常增高，TNF-α作为一种“广谱炎症介质”，与其他炎症介质组成复杂的网络系统，参与机体的损伤过程。本实验观察到，复合伤伤后1h TNF-α水平开始上升，6h达高峰，24h仍高于正常，烧伤组和爆炸伤组伤后3h开始上升，分别在伤后6h和12h达高峰，24h仍高于正常。说明烧伤和爆炸伤均能引起心肌匀浆中TNF-α水平上升，而复合伤组开始上升的时间较早。同时相点组间比较，复合伤组高于单一伤组的部分并具有统计学意义，而烧伤组爆炸伤组组间比较，伤后6h烧伤组高于爆炸伤组，而伤后3h、24h爆炸伤组高于烧伤组。说明复合伤引起的心肌匀浆TNF-α水平上升幅度高于单一伤，而烧伤组与爆炸伤组组间比较，不同时相点各有高低，不认为产生TNF-α的速度与数量有本质区别。相关性分析发现，心肌TNF-α与血浆CK-MB有正相关关系。心肌TNF-α峰值出现早于血浆CK-MB，而当TNF-α开始下降时心肌的损害仍然逐渐加重。TNF-α作为炎症反应的启动介质之一，参与了心肌的损害过程，但并 非唯一因素。有研究 [6，7] 提示TNF-α不仅直接参与心肌组织结构的破坏，还可通过诱发肺水肿、血管栓塞导致心脏前负荷增加，破坏心肌钙稳态和机械应力，信号传导及网状支架作用，从而产生对心肌功能的损害。体外实验如Giroir BP等 [8] 发现TNF-α可直接作用于大鼠心肌细胞，抑制心肌细胞的收缩。
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本实验发现，烧伤、火药爆炸伤、两者复合伤均能引起心肌的损害，复合伤组心肌损伤重于单一伤;炎症介质TNF-α的变化趋势相似。TNF-α参与火药爆炸复合烧伤伤后心肌的损害，损伤确切机制有待进一步研究。
参考文献
1 汪昌荣，陈旭林.40例火药爆炸烧伤死因分析.安徽医科大学学报，1999，34(5):396-397.
2 黎鳌.实验烧伤外科学.重庆:重庆大学出版社，1997，39-40.
3 黎鳌.烧伤治疗学.第二版.北京:人民卫生出版社，1999，650-657.
4 张会堂，王甲汉.烫伤大鼠休克期不同时间切痂对心肌损伤的影响.第三军医大学学报，2001，23(2):176-178.
, 百拇医药 5 Kapadia S，Torre-Amione G，Yokoyama T，et al.Soluble TNF binding proteins modulate the negative inotropic properties ofTNF-alpha in vitˉro.Am J Physiol，1995，268(2):517-525.
6 VanEyk JE，Powers F，Law W，et al.Breakdown and release of myofilaˉment proteins during ischemia and ischemia/reperfusion in rat hearts:iˉdentification of degradation products and effects on the pCa-force relaˉtion.Circ Res，1998，82:261-271.
, 百拇医药
7 Hein S，Scheffold T，Schaper J.Ischemia induce early changes to cy-toskeletal and contractile proteins in diseased human myocardium.JThoˉrac Cardiovasc Surg，1995，110:89-98.
8 Giroir B P，Horton J W，Whited J D，et al.Inbibition of tumor necrosis factor prevents myocardial dysfunction during burn shock.Am J Physiol，1994，267:118.
作者单位:230022合肥安徽医科大学第一附属医院烧伤科
(编辑李年令), 百拇医药(余又新 方林森 汪昌荣 胡德林)