口服丙酮酸盐-糖液对50%TBSA烧伤休克犬循环血容量和血乳酸水平的影响

白晓东,刘维维，周方强，胡 森

·论 著·

口服丙酮酸盐-糖液对50%TBSA烧伤休克犬循环血容量和血乳酸水平的影响

白晓东,刘维维，周方强，胡 森

目的 研究烧伤休克犬口服丙酮酸盐-糖液对循环血容量和血乳酸水平的影响。方法 24只Beagle犬施行颈总动脉和颈外静脉置管及胃造口手术后24h，采用凝固汽油燃烧法造成50%总体表面积(TBSA)Ⅲ度烧伤；将实验动物随机分为3组：单纯烧伤组(NR组，n=8，伤后不补液)、NaHCO3盐-糖口服补液组(OH组，n=8)和丙酮酸盐-糖口服补液组(OP组，n=8)。口服补液组于伤后30min根据Parkland公式经胃造口分别输注NaHCO3-葡萄糖电解质液或丙酮酸盐-葡萄糖电解质液。在动物清醒状态下测定平均动脉压(MAP)、循环血浆容量(PV)、左心室内压最大变化速率(dp/dtmax)、血乳酸浓度、动脉血pH值、PaO2。结果 各组动物的血流动力学等指标(MAP、PV、dp/dtmax、动脉pH值、血乳酸浓度、PaO2)于致伤后均降低；NR组各项指标持续恶化，直至死亡；口服补液组各指标逐渐恢复，OP组显著优于OH组(P<0.05)。结论 50%TBSA烧伤犬口服补液时，丙酮酸盐-糖液改善MAP、PV、dp/dtmax、动脉pH值、血乳酸浓度、PaO2的效果显著优于常用的NaHCO3盐-糖液。

烧伤； 休克； 丙酮酸盐； 血容量； 酸中毒

严重战、创(烧)伤导致失血失液性休克，造成组织细胞代谢障碍和生命脏器功能损害，如不能及时治疗，伤员会在短时间内死亡。理想的复苏液体,不仅能缩短休克时间,而且能避免发生各种不良反应,对预防脓毒血症和多器官功能障碍的发生极为重要[1]。在短时间内由于交通破坏、后送延迟、救援液体供给困难等因素导致常规静脉液体复苏难以实施，口服补液对于在无静脉补液条件下进行液体复苏,延长伤员存活，为后继转运治疗争取时间,提高休克救治成功率有重要意义[2]。目前现有的口服补液配方以世界卫生组织(WHO)推荐的NaHCO3盐-糖口服液为基础，主要用于治疗小儿腹泻和脱水(其组成成分本身对胃肠道缺血并不起直接的保护和治疗作用),而缺乏适合战、创(烧)伤休克救治的口服补液配方，因此迫切需要进一步改进WHO推荐口服液的组成成分,以直接保护和改善缺血低氧状态时胃肠细胞的代谢和功能，促进胃肠道对水和电解质的排空和吸收，进一步提高口服补液的复苏效果。通过多年来的研究，笔者提出了一种新型的丙酮酸盐-糖口服液，并已经申报了国家发明专利，因此本实验的目的是研究和比较丙酮酸盐-糖液和NaHCO3盐-糖液对50%总体表面积(TBSA)烧伤休克犬口服补液时平均动脉压(MAP)、血容量、血pH值和血乳酸浓度、氧分压的影响，为临床烧伤休克口服补液治疗提供实验依据。

材料与方法

1 动物模型建立和分组

成年雄性Beagle犬(军事医学科学院动物研究所)24只，体重为(10±0.5)kg。实验前24h禁食、4h禁水。氯胺酮(8mg/kg)+速眠新Ⅱ(0.4mg)肌注麻醉，实施无菌手术，切开颈总动脉置入心肺容量监护仪(Picco-plus,德国PULSION公司)的压力/温度感应导管，监测血流动力学指标，颈外静脉置入静脉留置管；胃小弯部置入一段无菌硅胶管(直径约25cm，内径约3mm)用于口服补液。术后24h后动物完全苏醒，先静脉注射1%丙泊酚0.5mL/kg作10～15min短效麻醉，在其颈背部、臀部和腹部均匀涂抹3%凝固汽油，燃烧30s造成Ⅲ度烧伤，采用贴纸法计算致伤区域总面积约(50.4±3.2)%TBSA，烧伤深度经组织病理学检查证实。随机数字表法分为：单纯烧伤组(NR组，n=8)，NaHCO3盐-糖口服补液组(OH组,n=8)和丙酮酸盐-糖口服补液组(OP组,n=8)。NR组烧伤后无治疗，OP组和OH组于伤后30min从胃造口内开始补液，补液量和速度均依据Parkland公式，即每1%TBSA补液4mL/kg，伤后第1个8h补一半，之后16h补另一半。在动物清醒状态下，所有实验动物于伤后0、2、6、8、12、24h分别取动静脉血观察动脉血气、循环血浆容量(PV)和MAP的变化。

2 液体配方及来源

(1)NaHCO3-葡萄糖电解质液：称取NaHCO32.5g、NaCl 3.5g、KCl 1.5g，于无菌操作台上溶于100mL灭菌注射用水，滤过消毒后，再与5%葡萄糖液400mL一同溶于900mL灭菌注射用水中，可配制1个月用量，4℃冰箱保存。使用前置于恒温水浴箱预热至37℃；(2)丙酮酸盐-葡萄糖电解质液：称取丙铜酸钠3.5g、NaCl 3.5g、KCl 1.5g，于无菌操作台上溶于100mL灭菌注射用水，滤过消毒后，再与5%葡萄糖液400mL一同溶于900mL灭菌注射用水中，可配制1个月用量，4℃冰箱保存。使用前置于恒温水浴箱预热至37℃；配方来源于2010胡森和周方强发明专利(专利名称：“用于治疗循环血容量不足或失水伴失盐的丙酮酸钠口服补液盐组合物”， 申请专利号：201210074342.9)。

3 指标观测

于伤前(0h)和伤后第2、6、8、12、24h抽取动静脉血，动脉血气采用全自动血气分析仪测定；采用心肺容量监护仪监测MAP[3]；PV采用靛青绿染料稀释法测定。

4 统计学处理

结 果

1 MAP、左心室内压最大变化速率(dp/dtmax)及PV的变化

三组犬烧伤后，MAP、左心室内压最大变化速率及PV比伤前均显著降低；NR组MAP及PV持续降低，直至死亡。两口服补液组补液后MAP、左心室内压最大变化速率及PV缓慢回升，均显著高于NR组(P<0.05)，且OP组显著高于OH组(P<0.05)，见表1～3。

2 血乳酸浓度、pH值及动脉氧分压(PaO2)变化

三组犬烧伤后，动脉pH值和PaO2比伤前显著降低，血乳酸浓度显著升高；NR组伤后pH值和PaO2持续降低，血乳酸浓度持续升高，直至死亡；OH组和OP组伤后pH值、PaO2逐渐恢复，显著高于NR组(P<0.05)，OH组和OP组血乳酸浓度缓慢降低、接近正常水平；OP组动脉pH值和PaO2显著高于OH组(P<0.05)，血乳酸浓度低于OH组(P<0.05)，见表4～6。

表1 50%TBSA烧伤犬MAP变化

NR、OH、OP分别表示单纯烧伤组、NaHCO3盐-糖口服液补液组、丙酮酸盐-糖口服液补液组；与NR组相比:*P﹤0.05；与OH组相比:#P<0.05；“-”：NR组24h内全部死亡，无数据

表2 50%TBSA烧伤犬循环PV变化

NR、OH、OP分别表示单纯烧伤组、NaHCO3盐-糖口服液补液组、丙酮酸盐-糖口服液补液组；与NR组相比:*P﹤0.05；与OH组相比:#P<0.05；“-”：NR组24h内全部死亡，无数据

表3 50%TBSA烧伤犬左心室内压最大变化速率变化

NR、OH、OP分别表示单纯烧伤组、NaHCO3盐-糖口服液补液组、丙酮酸盐-糖口服液补液组；与NR组相比:*P﹤0.05；与OH组相比:#P<0.05；“-”：NR组24h内全部死亡，无数据

表4 50%TBSA烧伤犬动脉血乳酸浓度变化

NR、OH、OP分别表示单纯烧伤组、NaHCO3盐-糖口服补液组、丙酮酸盐-糖口服补液组；与NR组相比：*P﹤0.05；与OH组相比：#P<0.05

表5 50%TBSA烧伤犬pH值变化

NR、OH、OP分别表示单纯烧伤组、NaHCO3盐-糖口服补液组、丙酮酸盐-糖口服补液组；与NR组相比：*P﹤0.05；与OH组相比：#P<0.05

表6 50%TBSA烧伤犬PaO2变化

NR、OH、OP分别表示单纯烧伤组、NaHCO3盐-糖口服补液组、丙酮酸盐-糖口服补液组；与NR组相比：*P﹤0.05；与OH组相比：#P<0.05

讨 论

丙酮酸是机体糖代谢中间的产物，正常时体内浓度仅0.01～0.1mmol。研究发现，高浓度丙酮酸能显著提高缺血再灌注心肌收缩功能，使心室压力上升最大速度(dp/dtmax)和左室发展压(LVDP)增加，左室舒张末压降低，有效地改善缺血再灌注后心肌收缩功能[4]。 重度烧伤短期内即可出现脓毒症，同时机体免疫系统被激活，引发“细胞因子风暴”，巨噬细胞、中性粒细胞便释放出炎性介质，进一步诱导细胞释放大量一氧化氮(NO)，而后者又可使炎症介质的生物活性增强，过量NO的产生导致血管平滑肌松弛，使血管阻力降低，因而MAP下降，心排量不足。本实验中，烧伤后各组动物MAP和PV，单纯烫伤组(NR组) MAP和PV持续下降，而补液组于补液开始后缓慢恢复，且丙酮酸盐-糖口服补液组(OP组)优于NaHCO3盐-糖口服补液组(OH组)。实验结果证实，经过丙酮酸的治疗，可使各种炎性介质基因如一氧化氮合酶(NOS)等表达下调，MAP和CO升高；伤后各组dp/dtmax锐减，NR较补液组持续下降，补液后各补液组dp/dtmax均逐渐回升，且OP组dp/dtmax高于OH组；PV于伤后2h降至低峰，NR组持续下降并低于各补液组，补液组均不同程度回升，OP组于伤后6h显著高于OH组。表明丙酮酸在调节平均动脉压和心输出量的同时，增加心脏做功，迅速恢复全身血液灌注，提高机体对休克的耐受能力。本研究所在实验室前期采用大鼠模型，进行关于丙酮酸盐-糖液与NaHCO3盐-糖液对烧伤大鼠的相关研究，证明了丙酮酸盐-糖液有作用效果，本研究进一步采用犬作为研究对象，故未设立正常对照组及假伤组。

丙酮酸在体内可通过三羧酸循环和辅酶A(CoA)在三大营养物质之间相互转化，以往的研究表明丙酮酸有抑制细胞凋亡、抗氧化、抗酸、抗炎等生理作用，在烧伤休克时能纠正酸中毒[5-7]；研究表明丙酮酸能保护缺血再灌注性损伤的大脑神经元细胞及肠黏膜细胞[8]。静脉输入丙酮酸林格氏液能纠正致死性失血性休克模型酸中毒和血流动力学紊乱，延长动物的存活时间[9]；丙酮酸盐在脓毒症、烧伤、失血性休克、器官缺血再灌注损伤等急性危重疾病中具有纠正严重酸中毒、抗氧化、抑制炎性因子和保护线粒体功能，从而保护脏器[10-14]；Zhou[15]研究认为丙酮酸盐改善酸中毒的生化基础主要包括：(1)无论在低氧还是有氧条件下，丙酮酸盐都能经还原反应或氧化途径消耗H+，从而保护了细胞的基本功能；(2) 丙酮酸的糖原再生反应较乳酸的糖原再生过程多消耗1个H+，因而在严重休克的早期,肾脏的糖原再生过程呈代偿性增强；(3)丙酮酸盐的缓冲系数较低，比乳酸根更有利酸性环境的纠正。研究发现，在大鼠致死性失血性休克时，丙酮酸盐林格氏液能有效地治疗乳酸性酸中毒，显著提高成活率[16]。

本实验模型采用50%TBSAⅢ度烧伤犬，在烧伤后24h内无静脉液体复苏条件下，研究丙酮酸盐-糖口服液对乳酸性酸中毒和循环血浆容量的影响。结果证实，烧伤后，血乳酸浓度较伤前均显著升高，pH值、PaO2显著降低，两口服补液组较NR组血乳酸浓度、pH值、PaO2明显改善，OP组较OH组效果更优；PV、MAP比伤前显著降低，两口服补液组较NR组PV及MAP明显恢复，OP组显著优于OH组。证明丙酮酸盐-糖口服液对重度烧伤休克动物的乳酸性酸中毒和循环血浆容量的影响优于传统配方NaHCO3-葡萄糖电解质溶液。

本实验只观察液体复苏后乳酸水平、pH值、PV和MAP的变化，未能同时观察体内酸碱离子、其他炎症因子及能量代谢关键酶活性，主要探讨外源性丙酮酸盐对乳酸性酸中毒的影响，其他方面作用有待进一步研究。本实验主要研究战时或地震等灾害现场无静脉输液条件下的早期救治，为进一步的正规补液救治争取时间，延缓病情。因此本实验研究未设立静脉补液组。

[1] 郇京宁.烧伤休克液体复苏研究进展[J].中华烧伤杂志,2013,29(3):285-288.

[2] 车晋伟,胡森,耿世佳,等.烧伤休克口服液体复苏动物模型的研究[J].中华创伤杂志,2009,25(3):259-263.

[3] 余水秀,王仙园,张家平，等.烧伤液体复苏及其监测研究进展[J].中华烧伤杂志，2013,29(6):554-557.

[4] Hu S,Ma L,Luo HM,et al.Pyruvate is superior to reverse visceral hypoperfusion in peritoneal resuscitation from hemorrhagic shock in rats[J].Shock,2013,41(4):355-361.

[5] Flaherty DC,Hoxha B,Sun J,et al.Pyruvate-fortified fluid resuscitation improves hemodynamic stability while suppressing systemic inflammation and myocardial oxidative stress after hemorrhagic shock[J].Mil Med,2010,175(3):166-172.

[6] Kennedy BE,Leblanc VG,Mailman TM,et al.Pre-symptomatic activation of antioxidant responses and alterations in glucose and pyruvate metabolism in Niemann-Pick Type C1-deficient murine brain[J].PLoS One,2013,8(12):e82685.

[7] Flaherty DC,Hoxha B,Sun J,et al.Pyruvate-enriched resuscitation protects hind limb muscle from ischemia-reperfusion injury[J].Mil Med,2010,175(12):1020-1026.

[8] Guo J,Zhang J,Luo X,et al.Effects of ethyl pyruvate on cardiac function recovery and apoptosis eduction after global cold ischemia and reperfusion[J].Exp Ther Med,2014,7(5):1197-1202.

[9] Hu S,Bai XD,Liu XQ,et al.Pyruvate ringer’s solution corrects lactic acidosis and prolongs survival during hemorrhagic shock in rats[J].J Emerg Med,2013,45(6):885-893.

[10] Ryou MG,Flalleyrt DC,Hoxha B,et al.Pyruveat-enriehed cdaripolegia suppresses cardiopulmonary bypass-induced myocardial inflammation[J].Ann Thorac Surg,2010,90(5):1529-1535.

[11] Gou D,Tan H,Cai H,et al.Pyruvate effects on red blood cells during in vitro cardiopulmonary bypass with dogs’ blood[J].Artif Organs,2012,36(11):988-991.

[12] Pan R,Rong Z,She Y,et al.Sodium pyruveate reduces hypoxic-ischemic injury to neonatal rat brain[J].Pediatr Res,2012,72(5):479-489.

[13] Moro N,Ghavim SS,Hovda DA,et al.Delayed sodium pyrurate treatment improves working memory following experimental traumatic brain injury[J].Neurosci Lett,2011,491(2):158-162.

[14] Ren H,Liu NY,Song XF,et al.A novel specific application of pyruate protects the Muose reina against whiet light damage:differential stabilization of HFI-1a and HFI-2a [J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2011,52(6):3112-3118.

[15] Zhou FQ.Pyruvate is superior to chloride in hypertonic saline in resuscitation[J].Shock,2008,30(5):610-611.

[16] Petrat F,Ronn T,Groot H.Protection by pyruvate infusion in a rat model of severe intestinal ischemia-reperfusion injury [J].J Surg Res,2011,167(2):93-101.

(本文编辑： 黄小英)

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

军队十一五医学科研专项课题基金(06Z055)；发改办高技(2013)2140号重大灾害医学救援卫星综合应用服务示范

100039 北京，武警总医院烧伤整形科(白晓东，刘维维)； 60008 美国，芝加哥费森尤斯透析中心(周方强)； 100048 北京，解放军总医院第一附属医院烧伤研究所休克与多器官障碍实验室(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)