重度心肌挫伤的发病机制
重度心肌挫伤的发病机制
第四军医大学学报1999年第20卷第10期
蔡建辉 刘维永 易定华 罗新林 梁继河 郝卫亚
摘 要 目的：探讨兔重度心肌挫伤发病机制.方法：新西兰兔32只，随机平分成两组：重度心肌挫伤组（实验组）和伪撞击组（对照组）.实验后24 h检测血液流变学、血清IL-8含量、心肌含水量和心肌中性粒细胞（PMN）浸润.结果：与对照组比较，实验组全血粘度、红细胞聚集指数、红细胞压积、血浆纤维蛋白原、Casson屈服值、红细胞沉降率均非常显著升高；IL-8含量、受创的心肌含水量和心肌PMN浸润数均显著增加.结论：血液流变学异常、IL-8含量升高及其所介导的PMN浸润增加，共同参与了兔重度心肌挫伤后心肌水肿和继发性心肌损伤的发生和发展过程.
关键词：心肌挫伤 发病机制 兔
0 引言
近年来，交通事故、工伤事故、自然灾害等钝性创伤数量增加，心肌挫伤及其并发症的病例报告逐年增加［1］,但重度心肌挫伤后多种危及生命并发症的发病机制尚未完全阐明［2］.我们在建立兔分级心肌挫伤模型的基础上，探讨重度心肌挫伤的发病机制.
1 材料和方法
1.1 动物及分组 新西兰兔32只，雌雄不拘，体质量(2.3±0.4) kg，随机分为两组：①实验组（n=16）：重度心肌挫伤；②对照组（n=16）：开胸伪撞击.每组中8只用于血液流变学指标和心肌含水量检测，另8只用于血清IL-8含量、心肌中性粒细胞（PMN）浸润数测定和心肌形态结构观察.
1.2 动物模型的复制和检测时间点 参照文献［2］实验装置和方法，在同一致伤条件下单次撞击，造成重度心肌挫伤模型.对照组家兔除不被撞击外，均同实验组. 实验后24 h开胸取血，摘下心脏，检测有关指标.
1.3 检测指标和方法
1.3.1 血液流变学12项指标测定 经升主动脉采血5 mL，立即置入肝素体外抗凝管中混匀，4 h内按常规方法测定血液流变学12项指标［3］.
1.3.2 血清IL-8含量(μg/L) 经升主动脉采血1 mL，离心（2 000 r/min） 15 min后取血清0.3 mL，参照文献［4］方法测定IL-8.
1.3.3 心肌含水量测定 摘取心脏后，将心室切开分为受创部（双心室前壁及部分侧壁）和非受创部（双心室后下壁及部分侧壁）两部分，AEL-200型分析天平（日本岛津，精确度0.01 g）称心肌湿重后移入110℃烤箱内48 h烘至恒重，称心肌干重，根据下列公式计算心肌含水量（%）.
心肌含水量（%）=（心肌湿重-心肌干重）/心肌湿重×100%.
1.3.4 心肌PMN浸润数测定 切取心脏左前降支（LAD）中点上方2 mm处双室前壁心肌组织（200 mg）加入50 mmol/L磷酸盐缓冲液（PBS）4 mL （50 mL/L HTAB， pH 6.0）中制作匀浆，参照Bradley等［5］法稍加改进，定量测定PMN浸润数.测定试剂HTAB为Sigma产品，其它试剂均为分析纯级.测定结果的单位为PMNS/g.
1.3.5 心肌形态学观察 固定部位取材，每组6只行HE染色，光镜下观察.另2只制备超薄切片，在JEM-200EX高压透射电镜下观察.
统计学处理： 采用我校SPLM统计软件包，进行有关统计学处理.
2 结果
2.1 血液流变学变化
2.1.1 12项指标变化情况 与对照组比较，实验组各切变率下全血粘度（ηb)，红细胞聚集指数（EAI)， 红细胞压积（HCT)，血浆纤维蛋白原（Fib）含量、Casson屈服值（Γy)和红细胞沉降率（ESR)均明显升高（P＜0.01），而血浆粘度（ηp),红细胞刚性指数(TK), 红细胞电泳(RE)及电泳率(RER)无明显变化(Tab1).
表1 心肌严重挫伤兔血液流变学变化
tab 1 Changes of hemorrheological parameters in rabbits with severe myocardial contusion
(n=8, X±s)
| Group | ηb/mPa·s | ηp
/mPa·s |
EAI | HCT/% | Fib
/g·L-1 |
Γy/mPa | TK | ESR
/mm·h-1 |
RE | RER | ||
| 230 s-1 | 115 s-1 | 5.75 s-1 | ||||||||||
| Experi-
mental |
5.2
±0.6b |
8.9
±0.9b |
26.0
±4.8b |
1.73
±0.21 |
5.0
±0.7b |
0.44
±0.03b |
4.8
±1.1b |
38.2
±14.6b |
1.12
±0.20 |
7.0
±1.5b |
21.9
±4.5 |
2.3
±0.7 |
| Control | 4.5
±0.3 |
7.4
±0.8 |
17.6
±3.7 |
1.64
±0.36 |
3.9
±0.5 |
0.40
±0.03 |
2.9
±0.8 |
21.5
±12.1 |
0.98
±0.08 |
4.5
±1.2 |
19.7
±6.3 |
2.3
±0.6 |
bP＜0.01 vs control.
2.1.2 Δηb与ΔEAI的相关性 ηb增加值（Δηb=实验组ηb-对照组ηb)与EAI增加值（ΔEAI=实验组EAI-对照组EAI)均呈正相关，随切变率由高到低，相关系数r逐渐升高，呈显著正相关（Tab2).
表2 心肌严重挫伤兔Δηb与ΔEAI的相关性
tab 2 Correlation between Δηb and ΔEAI
| ηb | Δηb=a+bΔEAI | ||
| r | a | b | |
| 230 s-1 | 0.765 | -0.328 | 1.051 |
| 115 s-1 | 0.852 | -1.107 | 1.884 |
| 5.75 s-1 | 0.968 | -1.745 | 9.841 |
2.2 血清IL-8含量的变化 对照组8份血清IL-8均＜0.156μg/L；实验组8份血清IL-8平均(0.33±0.08) μg/L，含量明显高于对照组(P＜0.05).
2.3 心肌含水量变化 受创部心肌含水量实验组明显高于对照组（P＜0.01）；非受创部心肌含水量两组之间无明显差异(Tab3).
表3 心肌严重挫伤兔心肌含水量变化
tab 3 The contents changes of cardiac water (n=8,X±s,%)
| Group | Contused
myocardium |
Non-impacted
myocardium |
| Experimental | 79.2±1.0b | 76.02±0.3 |
| Control | 76.3±0.8 | 75.98±0.2 |
bP＜0.01 vs control.
2.4 心肌PMN浸润数变化 心肌PMN浸润数（106pMNS/g)：对照组为1.62±0.11；实验组为14.87±0.53，明显高于对照组（P＜0.01）.
2.5 病理学改变 与我们先前研究［2］(重度心肌挫伤4 h)相比,光镜下观察：心肌纤维出现明显水肿，其间隙出现大量PMN浸润，嗜酸性染色明显增加.超微结构观察：心肌细胞发生不可逆损伤明显增多，包括心肌纤维膜断裂，肌原纤维过度收缩形成收缩带，线粒体内云絮状物质沉积，核裂解及细胞溶解.散在心肌细胞呈正常结构.心肌纤维细胞间质和胞浆及亚细胞器明显水肿，糖原颗粒减少或消失，血管外水肿明显.对照组包括实验组非受创区心肌未见病理学改变.
3 讨论
高粘滞血症是多种病理生理的中间过程或“桥梁”，在许多情况下表现出“单线桥”作用，即一旦出现某种程度的高粘滞血症，通过正反馈方式扩大，使缺血、缺氧更为严重［3］.本实验在我们先前研究［2］的基础上，进一步证实重度心肌挫伤后存在高粘滞血症.
形成高粘滞血症的原因主要有三个方面：EAI增加或TK增加，或兼而有之［3］.与对照组相比，实验组家兔ηb明显升高，而TK，RE和RER无明显改变，说明红细胞变形性及红细胞膜表面电荷无明显下降.提示ηb增高不是由于TK增加或细胞之间排斥力减弱而导致红细胞聚集所致.相反，重度心肌挫伤后HCT，Fib，Γy，ESR均升高，而这些参数均直接影响EAI.重度心肌挫伤后全身应激反应、血管内皮细胞损伤、血浆外渗等使Fib，HCT升高. fib升高，可以形成红细胞网状聚集.本实验表明重度心肌挫伤后ηb升高主要是由于EAI升高，且随着切变率由高到低，EAI对ηb的影响逐渐增加，均呈显著正相关.
与对照组相比，重度心肌挫伤后24 h血清IL-8浓度显著升高，其原因可能是创伤后肿瘤坏死因子（TNF），血小板活化因子（PAF）和IL-1等增加，刺激单核细胞和内皮细胞产生大量IL-8.后者能引起心肌挫伤组织内的PMN浸润. IL-8受体存在于粒细胞系统，IL-8与其受体结合使PMN脱颗粒，产生毒性氧化产物、蛋白酶等介质，增加PMN的“呼吸爆发”；加强PMN对内皮细胞层的穿透能力或间接的途径促使PMN进入炎症区域等.与我们先前研究［2］相比，随重度心肌挫伤从伤后4 h到24 h心肌PMN由极少到大量，而IL-8也明显增加. 提示IL-8可能参与了重度心肌挫伤的发病过程，是PMN活化并在受创区心肌组织大量聚集、浸润的原因之一. pMN的定向迁移和活化是细胞与细胞因子间相互作用的结果，IL-8是这一复杂级联反应中的重要一环［6］. pMN一方面具有吞噬和清除坏死组织的能力，另一方面在吞噬过程中释放蛋白溶酶、氧自由基和花生四烯酸代谢产物使挫伤的心肌组织损伤进一步加重.
综上所述，血液流变学异常，IL-8含量升高及其所介导的心肌PMN浸润增加共同参与了重度心肌挫伤后心脏水肿和继发性心肌损伤的发生和发展过程.血液流变学异常可造成挫伤区血流灌注下降. 心肌挫伤区PMN浸润增加又可造成心肌组织继发性损伤.广泛的损伤性坏死有可能引起猝死、继发性心肌破裂、室壁瘤、室间隔穿孔以及与心肌梗死相似的临床表现，其机制尚需进一步研究.
作者简介：蔡建辉， 男， 1964-09-17生，江苏省金坛人， 汉族. 1995年第四军医大学毕业， 博士，主治医师， 讲师， 发表论文20篇. 导师刘维永. 电话：(029)3375312
作者单位：蔡建辉 刘维永 易定华 梁继河 第四军医大学：西京医院心血管外科中心，陕西西安 710033罗新林 郝卫亚 第四军医大学：空军医学系航空生物动力学教研室,陕西西安 710033
参考文献
1 Pretre R, Chilcott M. Blunt trauma to the heart and great vessels. New Engl j Med,1997;33(8):626-629
2 蔡建辉，刘维永，易定华et al.重度心肌挫伤早期血栓前状态的实验研究. 中华创伤杂志，1997;12(6):345-348
3 陈文杰主编. 血液流变学. 天津:天津科学技术出版社,1987：39-158
4 刘 金山, 金伯泉, 董邦权et al. 检测IL-8的ELISA间接夹心法的建立.中国免疫学杂志，1993;13(6):362-364
5 Bradley PP, Priebat DA, Christensen RD et al. Measurement of cutaneons inflammation: estimation of neutrophil content with an enzyme marker. J Invest dermatol,1982;78(2):206-213
6 Samanta AK, Lau GS. Interleukin-8 (monocyte-derived neutrophil chemotactic factor) dynamically regulates its own receptor expression on human neutrophils. j Biol Chem,1990;265(3):183-186
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