減阻劑對大鼠腹主動脈和后肢動脈血流動力學及骨骼肌灌注的影響.pdf

1、目的:
　　 1948年,英國科學家B.A.Toms在第一屆國際流變學會上報導了一類特殊可溶性高分子聚合物(平均分子量>1000000道爾頓)可以在不影響流體粘滯度的同時改善管道液體中湍流液體的流動阻力,即Toms現(xiàn)象(Tomsphenomenon)。這種具有降低流體阻力作用的高分子聚合物被稱為減阻劑(Drag-reducing polymers,DRPs)。自Toms現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)至今,減阻劑已經(jīng)廣泛應用于石油、消防、灌溉、航海等領

2、域的流體減阻。
　　 近年來減阻劑在醫(yī)學領域的前景受到越來越多的關注。血液循環(huán)系統(tǒng)是由心臟、動脈、毛細血管及靜脈組成的一個封閉的運輸系統(tǒng),由心臟不停的跳動、提供動力推動血液在其中循環(huán)流動,這一系統(tǒng)與工業(yè)管道有許多相似之處,故減阻劑在循環(huán)系統(tǒng)中的應用可以借鑒“工業(yè)減阻”的理論。國外關于減阻劑的初步研究發(fā)現(xiàn)其在缺血性心血管疾病、動脈粥樣硬化、失血性休克等循環(huán)系統(tǒng)疾病的治療方面有很重要的潛在價值。盡管如此,目前尚未見具體而系統(tǒng)的關于減

3、阻劑應用量效關系(dose-effect relationship)的研究,尤其缺乏在體的量效關系研究數(shù)據(jù)。此外,現(xiàn)階段關于減阻劑在循環(huán)學領域的研究多基于正常動物模型或冠脈縮窄模型,而減阻劑對外周動脈完全閉塞情況下缺血骨骼肌微循環(huán)灌注的影響辦未見報道。目前國內(nèi)關于減阻劑的醫(yī)學應用研究尚屬空白。
　　 本研究的目的在于:1、自制提純減阻劑,并探討不同劑量減阻劑對大鼠動脈壓、中心靜脈壓、心率及腹主動脈血流量、血流阻力的影響,初步評價

4、減阻劑的安全性及其量效關系,為國內(nèi)減阻劑在醫(yī)學生物學領域的研究提供方法學指導。2、評價減阻劑對正常大鼠后肢骨骼肌微循環(huán)灌注的影響,建立在體評價減阻劑效能的實驗模型。3、建立大鼠急性股動脈閉塞模型,評價減阻劑增加大鼠急性缺血后肢側(cè)支循環(huán)血供的可行性,為拓展減阻劑的醫(yī)學應用領域奠定基礎。
　　 方法:
　　 第一部分、減阻劑的制備及其對正常大鼠血流動力學參數(shù)的影響
　　 1、減阻劑的制備
　　 聚氧化乙烯(p

5、olyethylene oxide,PEO)是減阻劑的典型代表,它是環(huán)氧乙烷經(jīng)多相催化開環(huán)聚合而成,其短鏈結(jié)構(gòu)已被FDA批準為藥用輔料,故本實驗選用PEO溶液。精確稱取10 mg PEO,加入10 ml生理能水,配制成濃度為1000ppm(ppm為質(zhì)量體積比的單位,1 ppm=10-6g/ml)的溶液。將配好的PEO溶液裝入分子截留量為50000 Da,的透析袋中,于生理鹽水中透析24小時。用生理鹽水將透析后的1000 ppm溶液稀釋為

6、1 ppm、10 ppm、50 ppm三種濃度,存放于4攝氏度冰箱備用。
　　 2、監(jiān)測減阻劑對正常大鼠血流動力學參數(shù)的影響
　　 將正常大鼠分為低劑量組、中劑量組、高劑量組及生理鹽水對照組,每組8只。以上各組治療藥物分別為1ppm PEO溶液、10ppm PEO溶液、50ppm PEO溶液及生理鹽水,各組給藥速度均為5ml/h、時間為20min。自給藥前即刻開始,監(jiān)測大鼠腹主動脈血流量、股動、靜脈壓力、頸動脈壓、中心靜

7、脈壓及心率,連續(xù)觀察至停藥后20 min。后肢循環(huán)阻力通過公式:阻力=(髂動脈壓力-髂靜脈壓力)/腹主動脈血流,即R=AP/Flow來估算。使用重復測量的方差分析對實時監(jiān)測的血流動力學參數(shù)進行分析,評價不同濃度PEO溶液的減阻效能,確定減阻劑的減阻效能的量效關系,同時觀察不同濃度PEO溶液對大鼠血流動力學有無不良影響。
　　 第二部分:減阻劑對正常大鼠后肢骨骼肌微循環(huán)灌注的影響
　　 1、減阻劑的制備
　　 制備

8、10ppm的PEO生理鹽水溶液,存放于4攝氏度冰箱備用。
　　 2、研究方案
　　 大鼠隨機分為實驗組及對照組,每組8只。麻醉大鼠,右側(cè)后肢備皮。實驗組經(jīng)尾靜脈按照5ml/h的速度泵入10 ppm(1×10-5g/ml)的PEO溶液,對照組以相同的速度泵入生理鹽水,連續(xù)給藥20min。給藥前后分別行對比超聲檢查(contrast enhanced ultrasound,CEU)評價骨骼肌微循環(huán)灌注。
　　 實驗過

9、程中實時監(jiān)測心電圖、頸動脈壓及中心靜脈壓。
　　 3、對比超聲數(shù)據(jù)脫機分析
　　 采用SequoiaACQ圖像分析系統(tǒng)(Sequoia512超聲機的附加軟件)進行圖像脫機分析。根據(jù)造影劑在局部組織的聲強度與時時間間隔的函數(shù)關系Y=A(1-e(-β*t),程序自動計算出:骨骼肌的平臺聲強度(A),反映的是局部微循環(huán)血流容積(相當于毛細血管橫截面積)；造影劑再充填速率(β),反映的是微泡在局部組織毛細血管流動的速度；A×p代

10、表局部組織微循環(huán)的血流量。同時使用MCE圖像分析系統(tǒng)(美國弗吉尼亞大學研制)對造影圖像進行彩色編碼,比較給藥前、后大鼠后肢骨骼肌血流灌注狀況。
　　 第三部分:減阻劑改善大鼠急性缺血后肢微循環(huán)灌注的研究
　　 1、減阻劑的制備
　　 制備方法同第二部分。
　　 2、研究方案
　　 大鼠隨機分為實驗組及對照組,每組8只。麻醉大鼠,雙側(cè)后肢備皮,分離結(jié)扎右側(cè)股動脈。實驗組經(jīng)尾靜脈按照5ml/h的速度泵

11、入10 ppm(1×10-5g/ml)的PEO溶液,對照組以相同的速度泵入生理鹽水,連續(xù)給藥20min。給藥前后分別行對比超聲檢查評價骨骼肌微循環(huán)灌注。
　　 實驗過程中實時監(jiān)測心電圖、頸動脈壓及中心靜脈壓。
　　 3、對比超聲數(shù)據(jù)脫機分析
　　 分析方法同第二部分。
　　 結(jié)果:
　　 第一部分:減阻劑的制備及其對正常大鼠血流動力學參數(shù)的影響
　　 除高劑量PEO治療組在給藥過程中,大鼠

12、血壓下降(F=11.156,P=0.014)外,其余各組大鼠給藥自訂后血壓均無變化。全部大鼠在實驗過程中心率、中心靜脈壓均無變化。
　　 泵入鹽水對腹主動脈血流量及后肢循環(huán)阻力無影響(P值均>0.05)。
　　 低劑量PEO不增加腹主動脈血流量(F=3.973,P=0.088),亦未能降低后肢循環(huán)阻力(F=4.117,P=0.082)。
　　 中劑量PEO不僅增加腹主動脈血流量(F=18.884,P=0.003)

13、,同時減低后肢循環(huán)阻力(F=12.597,P=0.009)。
　　 高劑量PEO在給藥4min后腹主動脈血流量達峰值,且伴隨后肢循環(huán)阻力的降低(F=30.218,P=0.001),但不能持久,很快回落至基線水平。
　　 第二部分:減阻劑對正常大鼠后肢骨骼肌微循環(huán)灌注的影響
　　 全部大鼠在實驗過程中心率、動脈壓、中心靜脈壓均無變化(實驗組t值分別為0.165、0.985、0.424,P值分別為0.873、0.92

14、4、0.763；對照組,值分別為0.256、0.660、0.314,P值分別為0.805、0.530、0.184)。
　　 減阻劑治療組在靜脈注射PEO后,骨骼肌毛細血管容量(A)由20.78±2.63增加至22.40±1.94(t=2.908,P=0.023)；微血管血流速度(B)由0.27±0.08增加至0.35±0.13(t=3.479,P=0.010)；微血管血流量(A×β)由5.65±1.81增加至7.91±3.28(

15、t=3.292,P=0.013)。對照組在靜脈注射生理鹽水后,A、13及A×β均無改變(A:21.68±2.01 vs.21.19±1.19,t=0.926,P=0.385；β:0.29±0.09 vs.0.27±0.06,t=1.183,P=0.275:A×β:6.27±1.94 vs.5.71±1.43,t=1.474,P=0.184)。
　　 第三部分:減阻劑改善大鼠急性缺血后肢微循環(huán)灌注的研究
　　 全部大鼠在實

16、驗過程中心率、動脈壓、中心靜脈壓均無明顯變化(實驗組 t值分別為1.865、0.515、1.000,P值分別為0.104、0.623、0.351,對照組t值分別為0.076、0.674、0.424；P值分別為0.942、0.522、0.685)。
　　 實驗組在給藥前后A無改變(21.71±2.41 vs 21.67±2.58,t=0.035,P=0.973)；但β增加(0.05±0.01 vs 0.104±0.03,t=7.3

17、38,P<0.001)；A×β也有增加(1.06±0.35 vsa 2.124±0.57,t=6.552,P<0.001)。而對照組在給藥前后A、β、A×β均無改變(A:20.28±1.09 vs 20.31±1.37,t=0.039,P=0.970；β:0.05±0.02 vs 0.06±0.03,t=1.263,P=0.247；A×β:1.00±0.39 vs 1.20±0.56,t=1.287,P=0.239)。
　　 結(jié)

18、論:
　　 一、本研究中自制提純的PEO溶液可以有效減低循環(huán)阻力。
　　 二、PEO作為減阻劑,其減阻效應與給藥劑量密切相關。在注射速度恒定的情況下,與低劑量組相比,中劑量組的PEO溶液可以平穩(wěn)、安全地增加腹主動脈血流量,同時降低后肢循環(huán)阻力。劑量過高其減阻效能將受到一定的影響。
　　 三、PEO不僅可以增加大動脈血流量,而且可以使z正常骨骼肌微循環(huán)的血流量顯著增加。
　　 四、大鼠后肢急性缺血后,PEO