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编号:10215172
高渗盐液灌流对大鼠离体心脏功能的影响
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第5期
     作者:周继红 朱佩芳 刘大维 王正国

    单位:周继红(第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所第四研究室,重庆 400042);朱佩芳(第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所第四研究室,重庆 400042);刘大维(第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所第四研究室,重庆 400042);王正国(第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所第四研究室,重庆 400042)

    关键词:心脏功能;离体灌流;高渗盐水

    第三军医大学学报000505 提 要: 目的 探讨不同浓度高渗盐液对心脏功能的影响。方法 采用大鼠离体灌流模型,用不同钠离子浓度的灌流液进行顺性灌注20 min,随后再用等渗灌流液灌注5 min,连续观察冠状动脉血流量、心率、心输出量(CO)、动脉压及左心室功能等指标的变化,并测心脏含水率。结果 含165 mmol/L Na+的灌流液可明显增加CO、改善心脏的收缩舒张功能;而用高于215 mmol/L Na+的灌流液灌流时,最初有短暂但十分明显的心脏收缩舒张功能障碍,但5~10 min后恢复到正常水平以上;各组在由高渗灌流液换为等渗时心脏收缩舒张功能都非常显著的增强。结论 高渗盐液能直接作用于心脏,在一定的条件下有明显地改善心肌收缩舒张功能的作用。
, 百拇医药
    中图法分类号: R331.31 文献标识码: A

    文章编号:1000-5404(2000)05-0420-04

    Effects of hypertonic saline perfusion on the functions of isolated hearts in rats

    ZHOU Ji-hong, ZHU Pei-fang, LIU Da-wei, WANG Zheng-guo

    (Research Institute of Field Surgery, Daping Hospital,Third Military Medical University, Chongqing 400042,China)

    Abstract: Objective To study the effects of hypertonic saline of different concentrations on the functions of isolated hearts in rats. Methods Isolated hearts of rats were perfused with hypertonic saline of different NaCl concentrations in sequence for 20 minutes and then with isotonic saline for 5 min. Changes of coronary blood flow, heart rate, cardiac output, mean arterial pressure, left ventricle function and cardiac contents of water and calcium were dynamically recorded. Results When an isolated heart was perfused with a saline containing 165 mmol/L of Na+, cardiac output was increased and the systolic and diastolic function improved. When a saline containing more than 215 mmol/L of Na+ was used for cardiac perfusion, a tansient but significant dysfunction of cardiac contractility was observed in the beginning and it restored its normal function 5 to 10 minutes later. In all the groups, the cardiac systole-diastole function was increased when hypertonic saline was replaced with isotonic one. Conclusion Hypertonic saline acts upon the myocardium directly and improves cardiac contractility under certain conditions.
, 百拇医药
    Key words: cardiac function; isolated perfusion; hypertonic saline

    创伤后早期一次性输入高渗盐溶液能迅速有效地恢复血压增强心脏功能[1]。但是其机制尚不太清楚,高渗盐溶液对心脏的直接作用如何?不同浓度的钠对心脏的作用有何差异均不清楚。本实验旨在了解和探讨不同浓度钠离子的高渗溶液对离体心脏功能的作用。

    1 材料与方法

    健康Wistar大鼠45只,雌雄不拘,体重250~310 g,随机分为:①NC组:等渗改良Krebs-Henseleit液(NaCl 118 mmol/L, KCl 4.7 mmol/L, CaCl2 2.5 mmol/L, KH2PO4 1.2 mmol/L, MgSO4 1.2 mmol/L, Na2EDTA 0.5 mmol/L, NaHCO3 25 mmol/L, Glucose 8 mmol/L)液灌流组;②NH1组:含165 mmol/L Na+的Krebs-Henseleit液灌流组;③NH2组:含215 mmol/L Na+的Krebs-Henseleit液灌流组;④NH3组:含248 mmol/L Na+的Krebs-Henseleit液灌流组;⑤NHD组;含215 mmol/L Na+及0.32%葡聚糖70的Krebs-Henseleit液灌流组。每组动物9只。
, 百拇医药
    参照李靖等[2]的方法进行离体心脏灌流。心脏顺灌流建立5 min后,各指标均稳定,设此时为零时正常基础值。随后各组分别用相应的灌流液进行灌流,灌流20 min后改用等渗灌流液灌流5 min。用生理记录仪同步记录各相应指标,通过我们自己编制的“心功能采集分析系统”软件进行计算机采集和分析。动态观测冠状动脉血流量、心率、心输出量(CO)、主动脉压及左心室功能等指标的变化。灌流完毕后,心脏组织精确称重,80°C 72 h烤干后再精确称重,计算心脏组织测含水率;烤干的心脏组织再加浓硝酸4 ml,室温过夜,然后130°C加温蒸发后改为200°C蒸发,如有黄色沉淀,加几滴过氧化氢原液,直到产生白色沉淀为止,测定前加4 ml去离子水溶解过夜,用原子吸收分光光度法测定钙离子的浓度,最后计算单位心脏组织含钙量。

    所有结果均用±s表示,组间比较采用Student′s t test进行统计学分析。
, 百拇医药
    2 结果

    NH1组2 min时心率明显加快(P<0.05),随后回降;而其它高渗盐溶液灌流组则在2 min时心率明显减慢(P<0.05),随后逐渐回升至基础值,在灌流20 min后换等渗灌流液时心率明显增快(P<0.05)。

    冠状动脉血流量和CO的变化基本一致,在NH2组、NH3组和NHD组2 min时均明显下降(P<0.05~P<0.01),5~10 min后恢复到基础值水平,换为等渗灌流液后它们均非常地显著升高(P<0.01),持续约5 min;而NH1组在高渗液灌流时CO就开始增加,并在10 min和20 min明显高于基础值(P<0.05),在换为等渗灌流液后升高非常显著(P<0.01),见表1、2。

    表1 各组冠状动脉血流量(ml/min)变化

    Tab 1 Changes of coronary blood flow (ml/min) Group
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    Base level

    Perfusion time(min)

    2

    5

    10

    15

    20

    22

    25

    NC

    5.08±1.46

    4.60±1.15

    4.19±1.17
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    4.55±1.48

    4.16±0.77

    4.35±0.55

    NH1

    5.19±1.17

    5.93±1.37

    5.59±1.37

    5.02±1.20

    4.59±1.29

    4.40±0.99

    5.20±1.38

    4.07±0.98*
, 百拇医药
    NH2

    4.37±1.34

    3.24±1.22*

    5.36±1.41

    5.09±0.99

    4.13±1.55

    3.87±1.34

    3.77±0.91

    3.11±1.00*

    NH3

    4.31±0.73
, 百拇医药
    3.27±1.72**

    4.73±2.29

    5.09±1.57

    4.24±1.65

    2.78±1.15**

    4.13±1.51

    3.13±1.19*

    NHD

    4.96±1.32

    2.77±2.06*

    5.48±2.22
, 百拇医药
    5.07±1.79

    4.42±1.71

    2.92±1.37*

    5.50±1.88

    3.78±1.37*

    *:P<0.05,**:P<0.01 vs base level

    表2 各组CO(ml/min)变化

    Tab 2 Changes of CO (ml/min) Group

    Base level

    Perfusion time(min)
, http://www.100md.com
    2

    5

    10

    15

    20

    22

    25

    NC

    8.96±

    1.85

    8.36±

    0.74

    7.71±
, http://www.100md.com
    1.38

    8.50±

    2.54

    8.41±

    2.25

    8.00±

    2.19

    NH1

    9.34±

    2.31

    10.28±

    2.48

    12.28±
, 百拇医药
    4.15

    12.26±

    3.30*

    11.32±

    3.81

    12.09±

    3.41*

    14.56±

    2.83**

    11.33±

    2.36

    NH2
, 百拇医药
    8.93±

    1.00

    4.00±

    1.59**

    7.27±

    3.26

    9.72±

    2.92

    7.54±

    2.66

    7.14±

    3.18

    12.67±
, 百拇医药
    1.89**

    11.79±

    2.02**

    NH3

    8.27±

    2.46

    1.33±

    2.47**

    7.46±

    3.53

    8.80±

    3.93
, 百拇医药
    9.38±

    3.47

    6.17±

    2.88

    13.89±

    3.17* *

    10.67±

    3.32

    NHD

    8.90±

    0.05

    1.00±

, http://www.100md.com     1.43**

    6.43±

    3.39*

    8.31±

    3.39

    8.03±

    4.30

    6.37±

    3.99

    13.35±

    3.55**

    11.30±
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    3.15*

    *:P<0.05,**:P<0.01 vs base level

    NH1组平均动脉压和左心室收缩压力峰值(LVSP)逐渐升高,在10 min后明显高于基础值(P<0.01),持续约5 min,换等渗灌流液后进一步升高;其它高渗溶液灌流者在2 min时明显低于基础值(P<0.05),5~10 min后恢复基础值水平,换等渗灌流液后迅速明显升高,持续约5 min(P<0.05~P<0.01),见表3。

    NH1组左心室最大压力变化率(dp/dtmax)在高渗溶液灌流后逐渐升高,5 min明显高于基础值(P<0.05);其它各组2 min时明显低于基础值(P<0.05),5~10 min后恢复到基础值水平,其中NH2组和NHD组在10~15 min分别高于基础值;换等渗灌流液后各组dp/dtmax均升高非常显著(P<0.01),持续约5 min,见表4。NH1组负最大压力变化率(-dp/dtmax)数值在高渗灌流后逐渐增大,5 min后高于基础值(P<0.05);其它高渗液灌流者2 min时明显低于基础值(P<0.05),5~10 min后恢复到基础值水平;换等渗灌流液后各组-dp/dtmax数值均非常显著升高(P<0.01),持续约5 min。各组心肌最大收缩(Vmax)和最大舒张速度(-Vmax)的变化类似±dp/dtmax的变化。
, 百拇医药
    除NHD组外,用高渗溶液灌流的各组心肌组织含水率均有所升高,但与NC组比差异不显著(P>0.05)。用高渗盐液治疗的各组心脏组织含钙量均显著高于正常对照组(P<0.05),其中以NH3组最高,见表5。

    表3 各组LVSP(p/kPa)变化

    Tab 3 Changes of LVSP(p/kPa) Group

    Base level

    Perfusion time(min)

    2

    5

    10

    15
, 百拇医药
    20

    21

    22

    25

    NC

    9.61±

    1.56

    9.39±

    1.68

    9.47±

    1.74

    9.70±

    1.57
, 百拇医药
    9.68±

    1.56

    9.77±

    2.01

    NH1

    10.40±

    1.26

    10.96±

    2.08

    11.85±

    1.58*

    13.55±

, http://www.100md.com     1.03**

    12.13±

    2.46

    12.35±

    2.40*

    14.61±

    3.52**

    14.74±

    2.19**

    11.46±

    1.82

    NH2
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    9.88±

    2.21

    4.99±

    1.18**

    8.09±

    2.18

    9.32±

    2.67

    9.02±

    1.27

    8.57±

    1.98

    15.87±
, 百拇医药
    2.59**

    13.27±

    3.40*

    11.68±

    2.03

    NH3

    9.39±

    1.40

    3.67±

    1.16**

    7.72±

    2.58
, 百拇医药
    9.67±

    3.03

    9.99±

    2.14

    7.85±

    1.39*

    14.49±

    4.27*

    13.55±

    4.99*

    11.52±

    4.05
, 百拇医药
    NHD

    9.45±

    1.44

    3.71±

    0.82**

    8.83±

    2.19

    9.89±

    2.52

    9.60±

    1.97

    8.38±

    2.46
, 百拇医药
    15.51±

    3.24**

    14.15±

    3.46**

    11.58±

    2.33*

    *:P<0.05,**:P<0.01 vs base level

    表4 各组dp/dtmax(kPa/s)变化

    Tab 4 Changes of dp/dtmax(kPa/s) Group
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    Base level

    Perfusion time(min)

    2

    5

    10

    15

    20

    21

    22

    25

    NC

    238±22

    207±52
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    219±61

    237±67

    235±78

    237±70

    NH1

    239±56

    253±71

    332±111*

    340±67**

    315±105

    334±87*

    430±164**
, 百拇医药
    434±92**

    276±51

    NH2

    241±52.7

    100±49**

    240±81

    291±50*

    203±56

    205±45

    494±98**

    385±127*
, 百拇医药
    299±78

    NH3

    238±30

    41±20**

    215±66

    258±78

    240±84

    196±88

    621±237**

    449±221*

    319±144

    NHD
, 百拇医药
    232±37

    37±16**

    227±44

    299±78*

    245±77

    214±78

    591±192**

    459±162**

    292±61*

    *:P<0.05,* *:P<0.01 vs base level
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    表5 各组心脏含水率和含钙量

    Tab 5 Water content and calcium content of heart

    NC

    NH1

    NH2

    NH3

    NHD

    Water content(%)

    76.60±5.75

    78.76±2.76

    78.96±3.98
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    78.56±4.96

    76.93±2.58

    Calcium content

    (ωB/μg.g-1)

    91.4±40.1

    155.1±72.3*

    138.6±48.3*

    188.5±86.9**

    177.5±35.4**

    *:P<0.05,**:P<0.01 vs NC group
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    3 讨论

    烧伤后等渗盐溶液复苏时,烧伤所致的心肌收缩功能减弱和等容舒张期延长等心肌功能障碍仍然持续存在[3]。在体动物实验中一次性输入HSD溶液能显著地增强心肌收缩力、增加CO和升高血压[1]。对HSD增强心脏功能的机制有多种猜测。有人认为高渗盐溶液可能是通过直接作用于心肌纤维,加强心脏[4],或是通过升高局部渗透压,可直接作用于心肌纤维,加强心脏功能[4],或是通过升高局部渗透压,可直接引起冠状血管扩张,因而改善冠状血管等的血流,改善心脏循环[5,6];有人认为它是通过迷走神经等交感和副交感神经起作用的[7];也有文章认为高渗盐溶液对心脏就没有直接作用,而仅是通过增加血容量及降低外周血管阻力来增加CO。

    通过本实验结果可以看出:含165 mmol/L Na+的灌流液进行灌流(相当于输入3% NaCl 4 ml/kg)可明显增加CO、改善心脏的收缩舒张功能;而用高于215 mmol/L Na+的灌流液(相当于输入7.5% NaCl 4 ml/kg)进行灌流时,虽最初有短暂而明显的心脏收缩舒张功能障碍,但是很快就得到恢复,并且在高渗灌流液换为等渗时有非常显著的心脏收缩舒张功能的作用,其作用效果与钠离子浓度有密切关系。有研究表明高渗溶液可通过多种途径促进冠状血管扩张,改善心肌供血供氧,因而增强心肌收缩力[5,6]
, 百拇医药
    在本实验中随着冠脉血流量的改变,CO也随之变化,提示高渗盐溶液灌流过程中,冠状血流量变化影响着心脏功能;在用高于215 mmol/L Na+的高渗液灌流的初期CO显著下降,可能与突然高渗条件下心肌自律性受到影响等,导致冠脉血流量减少有关。在本实验中各高渗液灌流组心肌含钙总量均明显升高,提示在高渗盐液灌流的心脏,心功能变化与心肌钙的增加的有一定关系。有人推测认为高渗盐溶液能直接作用于心肌纤维,造成细胞内钠离子明显升高,细胞内钠载增加,促进钠离子和钙离子交换,使细胞内钙离子浓度升高[4]。但这种心肌钙的增加对机体是利还是弊,还需作深入研究。

    HSD灌流组(相当于输入4 ml/kg的7.5% NaCl/6%葡聚糖70)心脏功能与同等浓度高渗NaCl灌流液组间无明显差异,表明HSD对心脏功能影响作用的主要成分还是其中的NaCl。但是HSD灌流者的心脏含水率与正常对照相似,并低于同等浓度高渗NaCl灌流液灌流组,表明它在防止和减轻心脏水肿和改善冠脉等方面可能有着其独特的优越性。但在HSD组2 min时心功能指标较H2组低,其原因不清楚,也未见到有葡聚糖70对心功能有抑制的报道,有待于进一步研究观察。
, 百拇医药
    以往的在体实验中没观察到应用高渗盐溶液后有明显心脏收缩舒张功能下降的过程。这可能有多方面的原因。首先在体实验时,HSD的输入有一个过程,在此过程中高渗盐液可能与机体血管内和细胞间的液体很快达到平衡,因此达不到体外实验的浓度。事实上,动物实验观察到的血浆钠浓度远低于理论值,而与较低浓度的高渗(如165 mmol/L Na+)接近,故具有增强心肌收缩舒张功能的作用。此外,心脏还受到神经、体液等多种因素的影响和作用,如高渗溶液还可通过迷走神经反射或中枢神经系统等调节心脏功能[4,7]

    基金项目:全军“九五”指令性课题资助项目(96L040)

    作者简介:周继红(1964-),男,四川省西昌市人,博士,副研究员,主要从事创伤病理生理、交通医学方面的研究,发表论文25篇。电话:(023)68757854

    参考文献:
, http://www.100md.com
    [1] 周继红,王正国,朱佩芳,等.HSD对烧冲复合伤狗早期复苏效果的观察[J].中国病理生理杂志,1995,11(7):787.

    [2] 李 靖,肖家思.小哺乳动物心脏顺行性离体灌流技术[J].第三军医大学学报,1990,12(5):424-425.

    [3] Horton J W, White J, Baxter C R. Aging alters mycardial response during resuscitation in burn shock[J]. Am Coll Surg,Surgical Forum,1987,38(2):249-251.

    [4] Horton J W, White D J, Hunt J L. Delayed hypertonic saline dextran administration after burn injury[J]. J Trauma,1995,38(2):281-286.
, 百拇医药
    [5] Crystal G J, Gurevicius J, Kim S J, et al. Effects of hypertonic saline solutions in the coronary circulation[J]. Circ Shock,1994,42(1):27-38.

    [6] Vacca G, Papillo B, Battaglia A, et al. The effects of hypertonic saline solution on coronary blood flow in anaesthetized pigs[J]. J Physiol Lond,1996,491(Pt3):843-851.

    [7] 郑惠珍,刘锡仪,冯德志,等.7.5%氯化钠溶液对失血性低血压狗升压作用的中枢机制[J].生理学报,1994,46(4):338-346.

    收稿日期:1999-07-09;修回日期:2000-01-03, 百拇医药