口服丙酮酸鹽-糖液對50%TBSA燒傷休克犬循環血容量和血乳酸水平的影響

白曉東,劉維維，周方強，胡 森

·論 著·

口服丙酮酸鹽-糖液對50%TBSA燒傷休克犬循環血容量和血乳酸水平的影響

白曉東,劉維維，周方強，胡 森

目的 研究燒傷休克犬口服丙酮酸鹽-糖液對循環血容量和血乳酸水平的影響。方法 24只Beagle犬施行頸總動脈和頸外靜脈置管及胃造口手術后24h，采用凝固汽油燃燒法造成50%總體表面積(TBSA)Ⅲ度燒傷；將實驗動物隨機分為3組：單純燒傷組(NR組，n=8，傷后不補液)、NaHCO3鹽-糖口服補液組(OH組，n=8)和丙酮酸鹽-糖口服補液組(OP組，n=8)。口服補液組于傷后30min根據Parkland公式經胃造口分別輸注NaHCO3-葡萄糖電解質液或丙酮酸鹽-葡萄糖電解質液。在動物清醒狀態下測定平均動脈壓(MAP)、循環血漿容量(PV)、左心室內壓最大變化速率(dp/dtmax)、血乳酸濃度、動脈血pH值、PaO2。結果 各組動物的血流動力學等指標(MAP、PV、dp/dtmax、動脈pH值、血乳酸濃度、PaO2)于致傷后均降低；NR組各項指標持續惡化，直至死亡；口服補液組各指標逐漸恢復，OP組顯著優于OH組(P<0.05)。結論 50%TBSA燒傷犬口服補液時，丙酮酸鹽-糖液改善MAP、PV、dp/dtmax、動脈pH值、血乳酸濃度、PaO2的效果顯著優于常用的NaHCO3鹽-糖液。

燒傷； 休克； 丙酮酸鹽； 血容量； 酸中毒

嚴重戰、創(燒)傷導致失血失液性休克，造成組織細胞代謝障礙和生命臟器功能損害，如不能及時治療，傷員會在短時間內死亡。理想的復蘇液體,不僅能縮短休克時間,而且能避免發生各種不良反應,對預防膿毒血癥和多器官功能障礙的發生極為重要[1]。在短時間內由于交通破壞、后送延遲、救援液體供給困難等因素導致常規靜脈液體復蘇難以實施，口服補液對于在無靜脈補液條件下進行液體復蘇,延長傷員存活，為后繼轉運治療爭取時間,提高休克救治成功率有重要意義[2]。目前現有的口服補液配方以世界衛生組織(WHO)推薦的NaHCO3鹽-糖口服液為基礎，主要用于治療小兒腹瀉和脫水(其組成成分本身對胃腸道缺血并不起直接的保護和治療作用),而缺乏適合戰、創(燒)傷休克救治的口服補液配方，因此迫切需要進一步改進WHO推薦口服液的組成成分,以直接保護和改善缺血低氧狀態時胃腸細胞的代謝和功能，促進胃腸道對水和電解質的排空和吸收，進一步提高口服補液的復蘇效果。通過多年來的研究，筆者提出了一種新型的丙酮酸鹽-糖口服液，并已經申報了國家發明專利，因此本實驗的目的是研究和比較丙酮酸鹽-糖液和NaHCO3鹽-糖液對50%總體表面積(TBSA)燒傷休克犬口服補液時平均動脈壓(MAP)、血容量、血pH值和血乳酸濃度、氧分壓的影響，為臨床燒傷休克口服補液治療提供實驗依據。

材料與方法

1 動物模型建立和分組

成年雄性Beagle犬(軍事醫學科學院動物研究所)24只，體重為(10±0.5)kg。實驗前24h禁食、4h禁水。氯胺酮(8mg/kg)+速眠新Ⅱ(0.4mg)肌注麻醉，實施無菌手術，切開頸總動脈置入心肺容量監護儀(Picco-plus,德國PULSION公司)的壓力/溫度感應導管，監測血流動力學指標，頸外靜脈置入靜脈留置管；胃小彎部置入一段無菌硅膠管(直徑約25cm，內徑約3mm)用于口服補液。術后24h后動物完全蘇醒，先靜脈注射1%丙泊酚0.5mL/kg作10～15min短效麻醉，在其頸背部、臀部和腹部均勻涂抹3%凝固汽油，燃燒30s造成Ⅲ度燒傷，采用貼紙法計算致傷區域總面積約(50.4±3.2)%TBSA，燒傷深度經組織病理學檢查證實。隨機數字表法分為：單純燒傷組(NR組，n=8)，NaHCO3鹽-糖口服補液組(OH組,n=8)和丙酮酸鹽-糖口服補液組(OP組,n=8)。NR組燒傷后無治療，OP組和OH組于傷后30min從胃造口內開始補液，補液量和速度均依據Parkland公式，即每1%TBSA補液4mL/kg，傷后第1個8h補一半，之后16h補另一半。在動物清醒狀態下，所有實驗動物于傷后0、2、6、8、12、24h分別取動靜脈血觀察動脈血氣、循環血漿容量(PV)和MAP的變化。

2 液體配方及來源

(1)NaHCO3-葡萄糖電解質液：稱取NaHCO32.5g、NaCl 3.5g、KCl 1.5g，于無菌操作臺上溶于100mL滅菌注射用水，濾過消毒后，再與5%葡萄糖液400mL一同溶于900mL滅菌注射用水中，可配制1個月用量，4℃冰箱保存。使用前置于恒溫水浴箱預熱至37℃；(2)丙酮酸鹽-葡萄糖電解質液：稱取丙銅酸鈉3.5g、NaCl 3.5g、KCl 1.5g，于無菌操作臺上溶于100mL滅菌注射用水，濾過消毒后，再與5%葡萄糖液400mL一同溶于900mL滅菌注射用水中，可配制1個月用量，4℃冰箱保存。使用前置于恒溫水浴箱預熱至37℃；配方來源于2010胡森和周方強發明專利(專利名稱：“用于治療循環血容量不足或失水伴失鹽的丙酮酸鈉口服補液鹽組合物”， 申請專利號：201210074342.9)。

3 指標觀測

于傷前(0h)和傷后第2、6、8、12、24h抽取動靜脈血，動脈血氣采用全自動血氣分析儀測定；采用心肺容量監護儀監測MAP[3]；PV采用靛青綠染料稀釋法測定。

4 統計學處理

結 果

1 MAP、左心室內壓最大變化速率(dp/dtmax)及PV的變化

三組犬燒傷后，MAP、左心室內壓最大變化速率及PV比傷前均顯著降低；NR組MAP及PV持續降低，直至死亡。兩口服補液組補液后MAP、左心室內壓最大變化速率及PV緩慢回升，均顯著高于NR組(P<0.05)，且OP組顯著高于OH組(P<0.05)，見表1～3。

2 血乳酸濃度、pH值及動脈氧分壓(PaO2)變化

三組犬燒傷后，動脈pH值和PaO2比傷前顯著降低，血乳酸濃度顯著升高；NR組傷后pH值和PaO2持續降低，血乳酸濃度持續升高，直至死亡；OH組和OP組傷后pH值、PaO2逐漸恢復，顯著高于NR組(P<0.05)，OH組和OP組血乳酸濃度緩慢降低、接近正常水平；OP組動脈pH值和PaO2顯著高于OH組(P<0.05)，血乳酸濃度低于OH組(P<0.05)，見表4～6。

表1 50%TBSA燒傷犬MAP變化

NR、OH、OP分別表示單純燒傷組、NaHCO3鹽-糖口服液補液組、丙酮酸鹽-糖口服液補液組；與NR組相比:*P﹤0.05；與OH組相比:#P<0.05；“-”：NR組24h內全部死亡，無數據

表2 50%TBSA燒傷犬循環PV變化

NR、OH、OP分別表示單純燒傷組、NaHCO3鹽-糖口服液補液組、丙酮酸鹽-糖口服液補液組；與NR組相比:*P﹤0.05；與OH組相比:#P<0.05；“-”：NR組24h內全部死亡，無數據

表3 50%TBSA燒傷犬左心室內壓最大變化速率變化

NR、OH、OP分別表示單純燒傷組、NaHCO3鹽-糖口服液補液組、丙酮酸鹽-糖口服液補液組；與NR組相比:*P﹤0.05；與OH組相比:#P<0.05；“-”：NR組24h內全部死亡，無數據

表4 50%TBSA燒傷犬動脈血乳酸濃度變化

NR、OH、OP分別表示單純燒傷組、NaHCO3鹽-糖口服補液組、丙酮酸鹽-糖口服補液組；與NR組相比：*P﹤0.05；與OH組相比：#P<0.05

表5 50%TBSA燒傷犬pH值變化

NR、OH、OP分別表示單純燒傷組、NaHCO3鹽-糖口服補液組、丙酮酸鹽-糖口服補液組；與NR組相比：*P﹤0.05；與OH組相比：#P<0.05

表6 50%TBSA燒傷犬PaO2變化

NR、OH、OP分別表示單純燒傷組、NaHCO3鹽-糖口服補液組、丙酮酸鹽-糖口服補液組；與NR組相比：*P﹤0.05；與OH組相比：#P<0.05

討 論

丙酮酸是機體糖代謝中間的產物，正常時體內濃度僅0.01～0.1mmol。研究發現，高濃度丙酮酸能顯著提高缺血再灌注心肌收縮功能，使心室壓力上升最大速度(dp/dtmax)和左室發展壓(LVDP)增加，左室舒張末壓降低，有效地改善缺血再灌注后心肌收縮功能[4]。 重度燒傷短期內即可出現膿毒癥，同時機體免疫系統被激活，引發“細胞因子風暴”，巨噬細胞、中性粒細胞便釋放出炎性介質，進一步誘導細胞釋放大量一氧化氮(NO)，而后者又可使炎癥介質的生物活性增強，過量NO的產生導致血管平滑肌松弛，使血管阻力降低，因而MAP下降，心排量不足。本實驗中，燒傷后各組動物MAP和PV，單純燙傷組(NR組) MAP和PV持續下降，而補液組于補液開始后緩慢恢復，且丙酮酸鹽-糖口服補液組(OP組)優于NaHCO3鹽-糖口服補液組(OH組)。實驗結果證實，經過丙酮酸的治療，可使各種炎性介質基因如一氧化氮合酶(NOS)等表達下調，MAP和CO升高；傷后各組dp/dtmax銳減，NR較補液組持續下降，補液后各補液組dp/dtmax均逐漸回升，且OP組dp/dtmax高于OH組；PV于傷后2h降至低峰，NR組持續下降并低于各補液組，補液組均不同程度回升，OP組于傷后6h顯著高于OH組。表明丙酮酸在調節平均動脈壓和心輸出量的同時，增加心臟做功，迅速恢復全身血液灌注，提高機體對休克的耐受能力。本研究所在實驗室前期采用大鼠模型，進行關于丙酮酸鹽-糖液與NaHCO3鹽-糖液對燒傷大鼠的相關研究，證明了丙酮酸鹽-糖液有作用效果，本研究進一步采用犬作為研究對象，故未設立正常對照組及假傷組。

丙酮酸在體內可通過三羧酸循環和輔酶A(CoA)在三大營養物質之間相互轉化，以往的研究表明丙酮酸有抑制細胞凋亡、抗氧化、抗酸、抗炎等生理作用，在燒傷休克時能糾正酸中毒[5-7]；研究表明丙酮酸能保護缺血再灌注性損傷的大腦神經元細胞及腸黏膜細胞[8]。靜脈輸入丙酮酸林格氏液能糾正致死性失血性休克模型酸中毒和血流動力學紊亂，延長動物的存活時間[9]；丙酮酸鹽在膿毒癥、燒傷、失血性休克、器官缺血再灌注損傷等急性危重疾病中具有糾正嚴重酸中毒、抗氧化、抑制炎性因子和保護線粒體功能，從而保護臟器[10-14]；Zhou[15]研究認為丙酮酸鹽改善酸中毒的生化基礎主要包括：(1)無論在低氧還是有氧條件下，丙酮酸鹽都能經還原反應或氧化途徑消耗H+，從而保護了細胞的基本功能；(2) 丙酮酸的糖原再生反應較乳酸的糖原再生過程多消耗1個H+，因而在嚴重休克的早期,腎臟的糖原再生過程呈代償性增強；(3)丙酮酸鹽的緩沖系數較低，比乳酸根更有利酸性環境的糾正。研究發現，在大鼠致死性失血性休克時，丙酮酸鹽林格氏液能有效地治療乳酸性酸中毒，顯著提高成活率[16]。

本實驗模型采用50%TBSAⅢ度燒傷犬，在燒傷后24h內無靜脈液體復蘇條件下，研究丙酮酸鹽-糖口服液對乳酸性酸中毒和循環血漿容量的影響。結果證實，燒傷后，血乳酸濃度較傷前均顯著升高，pH值、PaO2顯著降低，兩口服補液組較NR組血乳酸濃度、pH值、PaO2明顯改善，OP組較OH組效果更優；PV、MAP比傷前顯著降低，兩口服補液組較NR組PV及MAP明顯恢復，OP組顯著優于OH組。證明丙酮酸鹽-糖口服液對重度燒傷休克動物的乳酸性酸中毒和循環血漿容量的影響優于傳統配方NaHCO3-葡萄糖電解質溶液。

本實驗只觀察液體復蘇后乳酸水平、pH值、PV和MAP的變化，未能同時觀察體內酸堿離子、其他炎癥因子及能量代謝關鍵酶活性，主要探討外源性丙酮酸鹽對乳酸性酸中毒的影響，其他方面作用有待進一步研究。本實驗主要研究戰時或地震等災害現場無靜脈輸液條件下的早期救治，為進一步的正規補液救治爭取時間，延緩病情。因此本實驗研究未設立靜脈補液組。

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(本文編輯： 黃小英)

Effects of pyruvate-oral rehydration solution on lactate level and plasma volume during oral resuscitation in dogs with 50% TBSA full thickness burn injury

BAIXiao-dong1,LIUWei-wei1,ZHOUFang-qiang2,HUSen3

(1.Department of Burns and Plastic Surgery,General Hospital of Armed Police Force,Beijing 100039,China； 2.Fresenius Dialysis Centers at Chicago, Chicago 60008, USA；3.Laboratory of Shock and Organ Dysfunction, Burns Institute, the First Hospital Affiliated to the People’s Liberation Army General Hospital, Beijing 100048, China)

Objective To study the effects of oral pyruvate sodium-glucose-electrolyte solution(PGES) on lactate level and plasma volume during oral resuscitation in dogs with burn injury. Methods In comparison of Pyr-GES with NaHCO3-GES,beagle dogs with intubation of the carotid artery and jugular vein for 24h were subjected to a 50% TBSA burns,and were divided into three groups: burn injury without fluid resuscitation(NR,n=8),and two oral fluid resuscitation(eachn=8),in which dogs were given either Pry-GES(OP) or NaHCO3-GES (OH) with volume and rate consistent with the Parkland Formula. The arterial and venous blood were drawn at different time points after injury,and then mean arterial pressure (MAP),circulating plasma volume(PV),dp/dtmax,LAC,pH and PaO2under non anaesthesia state were observed. Results The hemodynamic parameters(MAP,PV,dp/dtmax,pH,LAC,PaO2) were significantly reduced after burns. Group NR continued to decline until death;while those of two oral resuscitation groups had improved gradually(P<0.05)，OP group was significantly superior to OH group(P<0.05). Conclusion The Pyr-GES may be superior to the standard NaHCO3-GES in the improvement of MAP,PV,dp/dtmax,pH,LAC,PaO2during oral resuscitation in dogs with 50% TBSA full thickness burn injury.

burns; shock; pyruvate; plasma volume; acidosis

1009-4237(2017)01-0030-05

軍隊十一五醫學科研專項課題基金(06Z055)；發改辦高技(2013)2140號重大災害醫學救援衛星綜合應用服務示范

100039 北京，武警總醫院燒傷整形科(白曉東，劉維維)； 60008 美國，芝加哥費森尤斯透析中心(周方強)； 100048 北京，解放軍總醫院第一附屬醫院燒傷研究所休克與多器官障礙實驗室(胡森)

胡森,E-mail:baixiaotmu@126.com

R 644

A 【DOI】 10.3969/j.issn.1009-4237.2017.01.008

2016-03-29；

2016-09-08)