快速减压对豚鼠外周微循环和大脑血流量的影响

1、    快速减压对豚鼠外周微循环和大脑血流量的影响          摘要 目的：探讨动物处于减压病(DCS)临界发病状态时微循环及其血流动力作用的 改变。方法：采用小型化激光微循环综合参数测量仪及LDF-3微区血流量仪 ，以检测动物高压暴露前及快速减压后微循环和血流动力作用的改变。结果： 快速减压后动物微血管明显收缩；毛细血管开放数量减少；微循环中可见气泡并有血栓形成 ；白细胞、血小板与血管内皮细胞粘附；血流中有较多白色微小血栓；细动脉血流速度平均 比正常状态减慢

2、09 mms，细静脉流速减慢07 mms，脑血流量可下降50以上(P 001)。结论：快速减压后溶解在体内的惰性气体不能进行安全脱饱和，引起 机体超强应激反应和损伤，使微循环血流动力作用紊乱，造成组织缺血、缺氧，并在体内形 成了气泡。关键词:减压病；微循环;气栓;内皮细胞;应激中分类号:R845.21文献标识码:A文章编号:1000-6 834(2000)03-0202-04EFFECTS OF FAST DECOMPRESSION ON PERIPHERAL MICROCIRCULATION AND CEREBRAL VOLUME OF BLOOD FLOW IN GUINEA PIGLIN

3、 Shi-long, LIU Jing-chang(Naval Medical Research Instutite, Shanghai 200433)ABSTRACTAim:Changes of microcirculation and hemodynamics were probed during crit ical decompression sickness (DCS) in animals. Methods: Small las er microcirculatory synthetical parameter meter and LDF-3 laser doppler flowme

4、t er were used in the experiment, the changes of microcirculation and hemodynamics were measured before hyperbaric exposure and after fast decompression in animal s. Results: After fast decompression in animals, microvessels c onstracted, open number of capillary reduced, air bubbles occurred and th

5、rombi f ormed in microcirculation, leukocytes and platelets adhered to endothelial cells . There were many white microthrombi in the blood now. Average blood flow rate of arteriole decreased 0.9 mm/s, venulae decreased 0.7 mm/s, cerebral volume of blood fiow droped 50% or over as compared with the c

6、ontrol group(P<0.01). Conclution: After fast decompression, inert gas dissolved in body co uld not be inability safety desaturation, result in a powerfull stress reaction and injury in the body. Microcircutory homodynmics disorder, ischemia and hypox ia occurred in tissue and air bubbles formed.K

7、EY WORDS: decompression sickness;microcirculation ;air bubble;endothelial cell;stress有关潜水减压病的研究已有近百年的历史，许多学者进行了大量的工作。尤其在近二十余年 来，Doppler超声应用于潜水医学，检测减压后体内循环气泡的发生及其变化，深化了人们 对减压病的认识1-3。本实验室和其他学者曾用微循环技术证实在减压病时，动 物肺微血管有气泡梗塞，肺型细胞和血管内皮细胞亦有损伤4,5，表明减压病 是由于气泡或栓塞综合的作用，产生局部或和全身组织器官功能变化或病理性损伤。为了进一步探讨减压病的机理，本研究观测了

8、动物在06 MPa压力暴露后快速减压,动 物处于减压病临界发病状态时微循环及其血流动力学的改变，为了解减压病发生发展提供新 的实验依据。1材料和方法1.1动物及分组实验用健康成年雄性豚鼠18只，体重250320 g，随机分为2组(n=9):快速减压组( 1)和正常对照组(2)。实验时，动物用20urethane腹腔注射麻醉，剂量为1.2 gkg体重。 手术切开动物头顶及背部皮肤，暴露颅骨顶并翻折背部切开皮肤(6 cm)，并将动物固定在特 制的实验架上。12高压实验程序实验时，每次一只动物置于小加压舱内，用5 min加压至0.6 MPa(表压)，并在该压力下暴露 60 min。动物在高压暴露期间

9、，每间隔20 min通风2 min，使舱内CO2浓度保持在0.3范 围之内(用球胆采集舱内气体，在舱外用何氏气体分析检测)，然后用19 min减压至常压出舱 (表1)。对照组动物，每次1只，手术后放置在加压舱内 60 min，不进行加、减压处理。1.3检测仪器微循环指标观测用小型化激光微循环参数综合测量仪(上海激光技术研究所研制)，该设 备具有实时定量测量单根微血管血流速度和管径变化以及观测微循环像的功能，所测血流 速度和血管管径信号通过数码管显示，微循环像通过彩色摄像机显示在监视器上。大脑皮 质血流量检测用LDF-3进行，实验时其TIME CONSTANT为0.22 s，FREQ-SELEC

10、TION 12 kHz ，GAIN×3，所测脑血流量信号引入AST 486微机，用JI-200激光微循环动态分析软件系统 LDM对所测信号进行了描记处理。实验观测了动物进舱前、减压出舱后10 min、30 min、60 min时的各项微循环指标变化 。对照组动物亦进行了如同实验组相应时相的微循环指标观测。14统计学处理计量资料用均数±标准差(<"19401 (75 bytes)" src="/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s)表示，两组数比较用配对t检验。2结

11、果2.1快速减压后动物微循环形态改变正常动物皮下微血管丰富，动、静脉相互伴行，呈树枝状分布，血管轮廓清楚。微循环 血流速度较快，无红细胞聚集，微血管周围无渗出。动物减压出舱后，可见细动、静脉明显 收缩，毛细血管开放数量减少，局部组织形成广泛缺血区；血流中可见大小不等的气泡，部 分微血管中可见较大的形状不规则的白色血栓，同时，在细静脉内可见白细胞、血小板与血 管内皮细胞紧密粘附，形成不完全血栓梗塞病灶，引起回流血液受阻。减压出舱后，动物微 循环血流减慢，红细胞有中等度或重度聚集。此外，经快速减压出舱后微血管有明显渗出， 部分有出血；尤其以微血管渗出性出血较为多见。Tab.1 Decompress

12、ion schedule during high pressure exposure in animalsExposurepressure(Mpa)High pressureexposure time(min)Decompressive time ofrising to first station(min)Every decompressive station (MPa) and stop time(min)20.090.060.030.6605111155     22快速减压后动物细动静脉血流速度改变18只动物实验所见，正常动物

13、细动、静脉血流速度较快，其中细动脉平均流速通常在(1 7±043)mms，细静脉流速通常在(11±048)mms。组织血供良好。快速减压组动 物(9只)高压暴露减压出舱后，细动、静脉血流速度明显减慢，其中细动脉流速平均比正常 状态减慢09 mms，细静脉流速减慢了07 mms。动物减压出舱后，细动、静脉血流速 度即开始减慢，一般变化幅度小。但有个别动物快速减压出舱后30 min内，细动脉血流速度 显示为0 mms，出舱后60 min突然加快为162 mms，细静脉血流速度在出舱后10 min、 30 min、60 min的全程观测期间均显示为0 mms，而其它观测指标未见进

14、一步恶化，预示 动物快速减压后局部血管形成了梗塞。对照组动物在进舱前后细动、静脉血流速度无明显变 化。两组相比有非常明显统计学差异(P<001，P<005,表2，3)。 Tab.2 Changes of arteriole rate of bloo d flow after fast decompression in guinea pig (<"19401 (75 bytes)" src="/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s,n=9)GroupNormalAfter

15、decompression(min)1030601177±043090±0.64*095±086*099±096*2191±049220±076208±057205±051     *P<0.05，*P<0.01, vs cont rol Tab.3 Changes of venulae rate of blood flow after fastdecom pression in guinea pig (<"19401 (75 bytes)&quo

16、t; src="/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s,n=9)GroupNormalAfter decompression(min)1030601112±048089±065087±092*078±083*2141±0.51144±045184±0.54200±063     *P<005，*P<0.01, vs cont rol 23快速减压后动物大脑皮质血流量改变正常动物大

17、脑皮质血流量较为充足，一般在(757926)mV(电压值，用于代表血流量)。 当动物减至常压出舱后，脑血流量明显下降，其中在出舱后10 min减少至599 mV，出舱30 min时减至少637 mV，60 min时减少641 mV。而正常对照组动物大脑皮质血流量未见明显 变化，两组相比统计学差异显著(P<0，05，P<0.01,表4)。Tab.4 Changes of fast decompression on cerebral volumeo f blood flow in guinea pig(<"19401 (75 bytes)" src="

18、;/med/cano/201003/20100310182755723" 12 16>±s,n=9)GroupNormalAfter decompression(min)1030601967±287368±288*330±237*326±2922877±125718±279624±142677±342     *P<0.05, vs control 动物大脑血流量改变与皮肤微血流速度变化吻合，显示动物快速减压后血流动力作用改 变为全身性反应。3

19、讨论31快速减压对动物微循环的影响动物经高压暴露60 min快速减压后，随着微循环血流速度减慢，红细胞出现明显聚集， 这是由于动物在高压暴露时机体内的惰性气体未能进行正常脱饱和，在体内形成气泡、气血 界面，以及对全身产生应激性刺激并增加外周血管阻力所致。快速减压后，动物微血管周围 出现明显渗出液，这一结果与以往文献报道的减压病时引起机体循环血容量减少及水肿液形 成相吻合4。作者在另外的研究中证实，脑缺血动物微血管渗出时血管内皮细胞 裂隙明显增大，血管内容物渗出8，提示减压病时循环血容量减少与微血管的通 透性增加有关，并可引起血管内皮细胞损伤。红细胞聚集与血流速度减慢是微循环障碍中的 常见征象，

20、二者可互为因果，影响组织灌流量。已有文献报道，红细胞聚集与组织代谢中酸 性物质增加、细胞膜电荷减少所致的静电斥力下降等有关6。实验观测到，动物快速减压出舱后微血管出血可分为两种类型：一种为血管破裂，血流 溢出血管腔，另一种则是血管挛缩，血液外渗。本实验以血管痉挛所致的渗出性出血多见。 这一现象可能与微血管内皮细胞损伤有关，为不充分减压时机体超强应激反应的一种表现。 动物减压出舱后细静脉血流中出现了白细胞、血小板与血管内皮细胞紧密粘附，形成不 完全血管栓塞，使静脉血回流受阻，也曾在血流中见到不规则的白色微血栓凝块缓慢通过。 这一现象提示，动物处于临界减压障碍或发生减压病状态，可能激活体内凝血系统

21、，促使血 栓形成。近年来研究表明，在致病因子作用下，白细胞和血管内皮细胞均可释放出粘附蛋白 ，增加血细胞与血管内皮细胞间的粘附作用7，这对于血栓形成无疑具有重要作 用。作者认为，减压损伤所引起的微血栓形成可能与减压时动物体内情性气体的过饱和，产 生应激性反应，激活凝血系统以及白细胞、血管内皮细胞的粘附蛋白等作用有关。32快速减压对动物微循环细动、静脉血流速度的影响实验观测到，正常动物细动、静脉血流速度较快(平均流速1.10 mms)，减压出舱后血 流速度明显减慢(可减至09 mms以下)，而对照组动物在暴露前后细动、静脉均具有较快 的血流速度，两组相比有明显差异(P005，P001)。表明动物

22、虽然尚处于减 压病发病临界状态，其微循环血流动力作用已开始减弱，可发生减压应激损伤。至于个别动物在减压出舱后细动、静脉血流速度为0 mms，但在出舱60 min细动脉流 速瞬时突然加快至162 mms，并在较长观测期持续处于这种高流速状态，提示动物减压 时部分血管发生了梗塞，但在后来恢复期微血管舒缩状态发生变化，血流动力作用改善。33快速减压对大脑皮质血流量的影响动物正常状态时，脑皮质供血状态充足，一般在750 mV以上，当动物快速减压后，脑血 流量明显下降，可减少至正常值的12至l3左右，对照组动物脑血流量未见减少。同时， 本实验还显示，动物快速减压出舱后脑皮质血流量变化与皮下细动、静脉血流

23、速度改变趋势 相一致，提示动物快速减压后血流动力作用的变化是一种全身性的反应，是引起机体减压应 激损伤的早期表现。动物快速减压后引起微血流动力作用减弱的主要原因，可能与不充分减压时机体在高压 环境饱和的惰性气体处于过饱和状态，有的析出形成气泡，产生血液中气血界面的应激刺激 ，乃至形成的气泡对微血管、小血管的栓塞作用，使血流量下降，影响组织血供。此外，血 容量减少、红细胞聚集和微血管功能与结构变化亦直接或间接影响血流动力作用。因此，在 防治减压病中，尽快消除气泡和微小血栓对微循环的困绕，解除血管痉挛和适宜地补充血容 量将具有重要作用。郑建海同志参加了本实验的部分技术工作。基金项目:总后卫生部科研基金资助课题(96L003)作者简介:蔺世龙(1950-),男,陕渭南人,副研究员,主要从事高气压、潜水 医学和特殊环境生理学研究。蔺世龙(海军医学研究所，上海200433)刘景昌(海军医学研究所，上海200433)参考文献1 Michael R P. Leg pain and gas bubbles in the rat following decompres sion from pressure: Monitoring by ultrasoundJ.Aerospace Med, 1972,43(2): 168-172