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编号:10244651
高压氧对兔眼视网膜血流量和细胞因子影响的实验研究
http://www.100md.com 《眼科新进展》 1999年第5期
     作者:仇宜解 王玲 程宏 王培嵩 孟瑞华 孟旭霞 王云霄

    单位:266003山东省青岛市,青岛医学院附属医院眼科

    关键词:高压氧;眼血流;细胞因子

    眼科新进展990502

    摘要 目的检测高压氧治疗前后兔眼玻璃体氧分压、内皮素、胰岛素样生长因子-1及视网膜血流量的变化,探讨高压氧治疗视网膜疾病的机理,为高压氧治疗眼病提供理论根据。方法用氩激光光凝法制作兔眼视网膜静脉阻塞眼模型,血气分析法测定玻璃体氧分压,放射微球标记法检测视网膜血流量;放射免疫分析法测定玻璃体内内皮素含量,酸酒精提取法和免疫放射测定分析法检测玻璃体内胰岛素样生长因子-1的含量。经统计学处理分析其相互关系,提出高压氧治疗视网膜疾病的作用机理。结果高压氧治疗前后视网膜中央静脉阻塞眼玻璃体氧分压由12.60±1.92kPa升为23.34±2.00kPa(P〈0.01);视网膜血流量由3.38±1.51mL . min-1 . g-1降低为0.25±0.08mL . min-1 . g-1(P〈0.01);玻璃体内皮素含量经3~5次高压氧治疗后,由0升高为82.99±25.23ng . L-1(P〈0.01);玻璃体内胰岛素样长生因子-1含量由7.42±1.18ng . L-1升高为19.81±1.41ng . L-1(P〈0.01)。结论高压氧有提高玻璃体氧分压,增加氧储备作用;高氧可明显降低视网膜血流量,提示:在高压氧治疗时必须注意改善血供;经3~5次高压氧治疗后,眼内内皮素、胰岛素样生长因子-1水平明显增加,这些因子被高压氧所激发,按其特定生物学效应调节眼的生理功能与病理过程,参与高压氧治疗的全过程,是影响高压氧疗效的因素之一;高压氧有直接治疗作用与间接治疗作用。间接治疗作用有二面性,其副作用是导致高压氧治疗合并症的因素之一,应注意避免。
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    Experimental study of the effects of hyperbaric oxygen on retinal blood flow and cytokines in rabbit's eyes

    QIU Yi Jie WANG Ling CHENG Hong WANG Pei Song MENG Rui Hua MENG Xiu Xia WANG Yun Xiao

    From the Department of Ophthalmology, Affiliated Hospital of Qingdao Medical College, Qingdao 266003 Shandong Province, China

    Abstract Objective Detecting vitreous oxygen pressure(PO2), endothelins(ETs),insulin-like growth factor-1(IGF-1)and retinal blood flow in rabbit's eye before and after hyperbaric oxygen treatment(HBOT),in order to study the mechanism of HBOT in retinal disease.Methods Experimental retinal vein occlusion(RVO) eyes were done by Argon laser.vitreous PO2 value was determined by blood gas analysis;retinal blood flow was measured with radiolabelled microspheres method;vitreous ETs were detected by Radioimmunoassay;vitreous IGF-1 value was acquired with acid-ethanol extraction and immunoradiometric assay.Results Vitreous PO2 value increased from 12.60± 1.92kPa before HBOT to 23.34± 2.00kPa after HBOT(P〈0.01); Retinal blood flow decreased from 3.38± 1.51mL . min-1 . g-1to 0.25± 0.08mL . min-1 . g-1(P〈0.01);Vitreous ETs increased from 0 to 82.99± 25.23ng . L-1 after 3~ 5HBOT(P〈0.01); Vitreous IGF-1 increased from 7.42± 1.18ng . L-1 to 19.81± 1.41ng . L-1 (P〈0.01).Conclusion HBO can increase vitreous PO2 and storage of oxygen;HBO decrease retinal blood flow obviously,so we must improve blood flow in HBOT; Vitreous ETs and IGF-1 values are obviously increased after 3~ 5 HBOT, these factors are activated by HBO and participated in ocularbiologic and pathologic process in HBOT according to their quantities,this is one of factors effecting on HBOT; HBO has direct and indirect treatments.Indirect treatment has two side,it's side effect is one of factors causing complications in HBOT,We must pay attention to it.
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    Key words hyperbaric oxygen ocular blood flow cytokine

    高压氧(hyperbaricoxygen,HBO)治疗眼底病机理的认识目前仍局限于提高组织氧分压,增加氧储备,增加组织氧弥散距离方面,高压氧对正常与病变组织血流量的影响仍存在分歧。本课题从基础研究入手,对高压氧治疗前、中、后各时间段视网膜血流量的变化与氧分压的关系及对眼内皮素、胰岛素样生长因子-1的影响作了研究,以提高高压氧治疗眼底病的机理的认识。

    1 材料和方法

    1.1 取标准青紫蓝兔78只,随机分为正常对照组与视网膜中央静脉阻塞组,每组又分为高压氧治疗组与非高压氧治疗组。

    1.2 视网膜中央静脉阻塞模型眼制作眼科氩激光光凝兔眼视网膜髓翼血管系之静脉主干,眼底荧光血管造影证实血管闭塞、血流中断。
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    1.3高压氧暴露氧舱内15min加压至0.2MPa(2.0ATA),保持舱内氧浓度85%~90%,稳压60min后减至常压,按规定时间段采集血标本。

    1.4血气分析仪测定玻璃体氧分压。

    1.5放射微球标记法测定视网膜血流量。

    1.6放射免疫分析法测定玻璃体内内皮素含量,酒精提取法和免疫放射测定分析法检测玻璃体内胰岛素样生长因子的含量。

    1.7全部数据采用SPSS软件包进行统计学处理(α=0.05)。

    2结果

    2.1玻璃体氧分压正常对照与视网膜中央静脉阻塞眼高压氧治疗与非高压氧治疗组玻璃体平均氧分压见表1。
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    表1玻璃体平均氧分压(kPa)

    组别

    正常对照组

    视网膜中央静脉阻塞组

    非高压氧治疗

    11.55±0.84

    12.60±1.92

    高压氧治疗

    23.18±1.41

    23.36±2.00

    2.2视网膜血流量正常对照与视网膜中央静脉阻塞眼高压氧治疗与非高压氧治疗组平均视网膜血流量见表2。
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    表2平均视网膜血流量(mL . min-1 . g-1)

    组别

    正常对照组

    视网膜中央静脉阻塞组

    非高压氧治疗

    2.25±0.65

    0.45±0.20

    高压氧治疗

    0.03±0.01

    0.03±0.01
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    2.3内皮素(1)正常对照眼高压氧与非高压氧组均未测到内皮素;(2)视网膜中央静脉阻塞眼,在高压氧治疗至出舱后6h,高压氧与非高压氧治疗组未测到内皮素。而24h开始检测到,随时间之变化见表3。

    表3视网膜中央静脉阻塞眼之不同时间段内皮素含量(ng . L-1)

    组别

    非高压氧组

    高压氧组

    例数

    平均含量

    例数

    平均含量
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    即刻

    6

    ND

    /

    /

    6h

    6

    ND

    6

    ND

    24h

    6

    36.57±20.12

    6
, 百拇医药
    96.53±25.35

    48h

    6

    125.99±26.93

    6

    82.99±25.27

    72h

    6

    62.78±25.37

    6

    89.53±46.32

    5h

, 百拇医药     6

    57.18±25.83

    6

    81.31±27.67

    10h

    6

    46.76±24.63

    6

    79.33±20.05

    2.4胰岛素样生长因子-1

    正常对照和视网膜中央静脉阻塞眼高压氧与非高压氧组胰岛素样生长因子-1含量见表4。

    表4平均胰岛素样生长因子-1含量(ng . L-1)
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    组别

    正常对照组

    视网膜中央静脉阻塞眼

    高压氧治疗

    5.64±1.34

    19.81±1.43

    非高压氧治疗

    3.75±0.89

    16.66±1.47

    3讨论

    3.1由表1可知,在高压氧状态下(0.2MPa),正常对照与视网膜中央静脉阻塞眼玻璃体氧分压明显升高,是非高压氧状态的2倍,为改善眼组织氧供,增加氧储备及血氧弥散距离奠定了基础。
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    3.2高压氧对视网膜血流量的研究是高压氧医学研究焦点问题之一,以往曾有人尝试进行定量研究,但因方法不同,部位不同,所得结果差异甚大[1~4]。且大都是通过血管直径粗细变化,血流速度来估计血流量变化的。而且,在高压氧状态下,正常组织与病变组织血管直径的测定难度极大,且不准确,其结果分歧很大。我们通过放射微球标记法直接测定了正常和缺血视网膜组织的动态血流量,并观察了血流量与氧分压的关系。结果发现:(1)病变眼视网膜血流量明显低于正常对照眼,仅为正常对照眼视网膜血流量的20%,与Bird和Telfer[5]研究结果一致;(2)在高压氧状态下,正常对照与视网膜中央静脉阻塞眼的血流量均大幅度下降,分别降为非高压氧治疗组血流量的0.011%和0.073%,有显著统计学意义(P〈0.01)。检眼镜观察也发现:视网膜中央动脉管径变细,血柱极窄,几乎难以辨认。提示:高压氧有调节血管直径,影响血液再分布的作用。在高压氧治疗改善氧供的同时,必须注意改善血供。

    3.3由表3、表4可知,经高压氧治疗后,正常对照与视网膜中央静脉阻塞眼内内皮素与胰岛素样生长因子-1含量均明显升高,与非高压氧治疗组相比,差异有显著性(P〈0.05)。已有文献报道[6,7],内皮素、胰岛素样生长因子-1的生物学效应复杂,对眼生理功能的影响有正、反2方面的作用。内皮素是功能很强的内源性缩血管多肽,与视网膜血管平滑肌细胞上的内皮素受体结合,可增加血管平滑肌张力,促进细胞分裂和增殖。从而减少了因血管扩张而造成的渗出和破裂出血的机会,对病损眼组织的修复有利。但是,内皮素在玻璃体内持续高水平使视网膜血管呈持续收缩状态,造成视网膜相对缺血,诱发眼内新生血管和视网膜前膜,甚至导致视神经萎缩[8],是其不利方面。同时,各种细胞因子之间有协同、拮抗、诱导和阻遏等作用,增加了生物学效应的复杂性。因此,在制定高压氧治疗方案时,不可忽视这些因素的影响。
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    3.4我们的研究与其他研究已证实:高压氧有提高机体血氧分压、增加血氧含量、增加毛细血管氧气弥散距离作用。由于氧分压高,甚至不必通过血循环就可为眼部缺血组织提供直接氧供,对处于急性缺血缺氧状态的眼组织有暂时支持与保护作用。从这一点讲,高压氧治疗作用是显著的,我们称此点为高压氧的直接治疗作用。这种作用直接、效果快,对急性循环障碍性眼底病的早期,例如视网膜中央动脉阻塞、黄斑囊样水肿效果明显[1]。推测:直接作用的本质是高氧分压与其引起的机体与病变组织血流再分布与重调整有关。

    3.5高压氧治疗是从常压氧→高压氧→常压氧的过程,对机体及病变组织而言,是从严重缺血缺氧→缺血,但不缺氧→缺血缺氧逐渐改善的过程。高压氧引起机体外环境的大波动,必然导致体内环境的大调整,以适应变化的外环境,从而引发机体及眼部组织一系列相关因子的变化,导致组织内分泌、神经体液、酶、免疫功能等的变化[1]。反过来,这些因子又参与了高压氧治疗的全过程,成为影响高压氧疗效的因素之一。对这种作用我们称为高压氧的“间接”治疗作用和“激励”机制。间接治疗作用由直接作用启动,是直接作用的延续,效果出现缓慢(常规治疗3~5次的出现),但效应持久、影响深远。
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    综上所述,高压氧治疗视网膜疾病有利、也有弊。直接治疗作用效果肯定,但有效时间短暂。间接治疗作用有有利的一面,也有不利的方面,在选择适应症,制定治疗方案时,不可忽视这些不利因素。同时,应注意调整血供与氧供的关系。

    作者简介:仇宜解,1965年7月毕业于青岛医学院医疗专业,长期从事眼科临床医疗、教学、科研工作,经验丰富,擅长眼底病的诊治与玻璃体视网膜手术、眼科激光、眼外伤诊治等技术,发表论文30多篇,主编眼科专著1部,参编眼科书刊3部。现任青岛大学医学院附属医院眼科主任,主任医师、教授、硕士研究生导师、中华医学会山东眼科分会副主任、山东省激光学会理事、激光医学专业委员会副主委、青岛市眼科学会副主委。

    参考文献:

    1 高春锦,扬捷云实用高压氧学北京学苑出版社1997:18-68

    2 Friedman E.Retinal and choroidal blood flow determined with Krypton-85 in anesthetized animals.Invest Ophthal1964; 3:539-45.
, 百拇医药
    3 Riva CE.Blood velocity and volumetric flow rate in human retinal vessels.Invest Ophthalmol Vis Sci 1985; 26:1124-9.

    4 叶剑放射性生物微球技术测量兔眼局部血流量的探讨。眼科新进展1989;9(2):1

    5 Bird AD,Telfer ABM.Effect of hyperbaric oxygen on linb circulation.Lancet 1965; 13:355-6.

    6 Maccumber MW.Ocular effects of the endothelins:Abundant peptides in the eye.Arch Ophthalmol 1991; 109:705-709.

    7 田琦萍内皮素与眼。眼科新进展1993;13:56-57

    8 Ivan OH.Nitric oxide and endothelin in the pathogenesis of glaucoma.Philadephia: New York 1998;26-31.

    收稿1999-02-14, http://www.100md.com