高原爆炸伤后肝肾功生化指标变化的动物实验研究*

杨亚江 殷作明 杨东 李智勇 王争名 冯守垒 曹鹏冲**

1.西藏大学医学院；2.西藏军区总医院；西藏 拉萨 850000

肝脏作为人体最大的消化腺，是物质代谢的中心站，肾脏是代谢的主要器官，并维持体内电解质稳定及酸碱平衡，肾脏是机体供血最丰富的器官，肝脏血流量也极丰富，约占人体血液总量的14%[1]，其对缺血、缺氧反应敏感，在机体发生严重创伤后，肝肾功早期可发生显著改变[2，3]。高原肢体枪弹伤后肝酶谱及肾功能影响的动物实验研究曾有报道[4]。但关于高原爆炸伤对肝肾生化指标的影响至今国内外未见报道。本实验在高原环境下，以羊爆炸伤为实验模型，动态观察高原地区爆炸伤后血浆肝肾相关生化指标变化，探讨高原爆炸伤后血浆肝肾生化指标变化规律，有助于高原爆炸伤后病情严重程度及并发症的评估，并为救治方案的制定提供理论依据及数据支持。

1 材料与方法

1.1 动物准备

高原绵羊19 只，体重20～25kg,雌雄不限，号牌标记。按2:1 比例随机分为高原爆炸伤组（GB）13 只、高原未致伤组（GW）6 只。高原爆炸伤组（GB）伤后每日3餐正常饲养，但不进行清创、输液等治疗。高原未致伤组（GW）每日3餐正常饲养。

1.2 实验模型

高原爆炸伤组（GB）：清醒羊右侧立位固定在自制的致伤台上，距离爆源20m 处，炸药TNT 当量：8kg±0.1kg，单枚破片重量：1.03g 加减0.1g。伤后不清创、立即包扎。高原未致伤组(GW)：距离爆源2 公里，正常饲养。

1.3 实验时项点

分别于爆炸前、伤后1～3h、6～8h、24h、48h、72h 采静脉血测定体内总蛋白（TP）、球蛋白（GLO）、总胆红素（TBIL）、直接胆红素（DBIL）、间接胆红素（IBIL）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、胆碱酯酶（CHE）、葡萄糖（GLU）、尿素氮（BUN）、尿酸（UA）、肌酐（Cr）、胱抑素C（Cys C）、视黄醇结合蛋白（RBP）、β2-微球蛋白（β2-MG）的含量。

1.4 指标检测

用BS-2000M 全自动生化分析仪测定总蛋白（TP）、球蛋白（GLO）、总胆红素（TBIL）、直接胆红素（DBIL）、间接胆红素（IBIL）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、胆碱酯酶（CHE）、葡萄糖（GLU）、尿素氮（BUN）、尿酸（UA）、肌酐（Cr）、胱抑素C（Cys C）、视黄醇结合蛋白（RBP）、β2-微球蛋白（β2-MG）的含量。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 肝功指标

伤后总蛋白呈下降趋势，伤后1～3h、6～8h、24h、48h、72h 均与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05），血清球蛋白含量呈明显下降趋势，伤后6～8h、24h、48h、72h 与伤前比较差异有统计学意义(P＜0.05)；总胆红素、直接胆红素及间接胆红素于伤后呈明显的上升趋势，伤后24h、48h、72h 与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）；ALT、AST于爆炸伤后均呈明显上升趋势，且伤后24h、48h、72h 与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）；胆碱酯酶于伤后6～8h 呈明显下降趋势，随后于一定范围内波动，总体水平降低，且伤后6～8h、24h、48h、72h 均与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）；体内葡萄糖于伤后1～3h呈明显下降趋势，于6～8h有轻度的上升，但与伤前比较差异无统计学意义（P＞0.05），随后一直处于下降趋势，且伤后1～3h、24h、48h、72h较伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05)。

2.2 肾功指标

尿素氮伤后一直呈上升趋势，但伤后各时间点与伤前比较差异无统计学意义（P＞0.05）；伤后尿酸呈明显上升趋势，于6～8h 达峰值且与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05），之后数值虽有一定的下降，但仍高于伤前，且伤后48h 较伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）；伤后体内肌酐水平变化较尿酸相似，但与伤前比较差异无统计学意义（P＞0.05）；β2 微球蛋白总体呈上升趋势，于伤后48h 达峰值且与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）；光抑素C于伤后趋势图呈“双峰样”，总体呈明显升高，伤后6～8h、48h 达峰值，且均与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）；视黄醇结合蛋白伤后变化趋势较光抑素C 变化趋势相似，且伤后6～8h、48h 峰值水平较伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05）。爆炸前肝肾功各指标与同时间点对照组比较差异均无统计学意义（P＞0.05），伤后肝肾功各测量指标与伤前有明显差异的时间点，在与对照组同时间点对比时差异有统计学意义（P＜0.05）（表1、图1）。

图1 伤后羊血肝肾功生化变化趋势图

表1 各时间点羊血浆肝肾功指标的变化（±S），实验组n=13，对照组n=6

注：P＜0.05*，P＜0.01**（与伤前比较）；P＜0.05#，P＜0.01##（与同时间点GW组比较）。

3 讨论

3.1 高原爆炸伤后对肝脏生化指标的影响

高原爆炸伤后，血糖早期便呈明显下降趋势，虽于6～8h 有轻度上升，但总体水平明显降低，且伤后1～3h、24h、48h、72h 与伤前比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。高原环境严重创伤，机体缺血缺氧严重，代谢增加使糖原消耗加快，有研究表明［5］高原环境下，低氧诱导因子HIF-1α（Hypoxia inducible factor-1α，HIF1-1α）作用于骨骼肌，可促进葡萄糖的利用和糖酵解。血糖于6～8h 轻度升高原因分析可能有：（1）伤后机体产生强烈应激反应［6］，下丘脑-垂体-肾上腺轴被激活，分泌大量皮质醇激素［7］，皮质醇激素可促进血糖升高。（2）Hamer 等［8］的研究也显示交感神经兴奋时，皮质醇分泌亢进，过多分泌生长激素，引起胰岛素抵抗，影响血糖利用；（3）高原缺氧环境可能激活肝脏糖原磷酸酶，在糖原磷酸酶的催化作用下，肝糖原大量转换成葡萄糖入血。

几乎所有的血浆蛋白质都由肝脏合成，肝功能损伤会导致蛋白质代谢异常，主要表现为血浆蛋白质含量降低，肝损伤的类型，严重程度及持续时间决定其降低的程度［9］，高原爆炸伤后血清总蛋白、球蛋白均呈明显的下降趋势，血浆总蛋白及球蛋白分别是反映肝功合成及人体免疫力的重要指标，关于高原爆炸伤血浆蛋白及肝酶异常代谢分析如下：（1）血浆蛋白的降低与肝细胞的损伤密切相关，在李存治［10］关于爆炸伤对山羊的毁伤效应研究中得知肝脏在爆炸伤后可见出血、破裂、炎性细胞浸润及空泡样变，肝细胞的损害表现为蛋白质合成能力的下降，直接导致血浆蛋白水平的降低；（2）爆炸伤后机体受到严重创伤，创面渗出多，引起蛋白的大量丢失；（3）高原爆炸伤后，机体消耗氧气及能量增多，新陈代谢紊乱，糖提供能量不足，大量蛋白质参与分解及能量代谢，血浆蛋白水平进一步下降；（4）陶瑞雨［11］的研究显示，在高原高寒环境中，动物比在平原更早发生出血性休克，各重要脏器比平原更早出现缺血变化，早期缺血缺氧可加重肝细胞的损伤；（5）可能与爆炸伤后机体产生强烈和持久的应激有关［6］，肝脏的组织及代谢受损；（6）高原爆炸伤后机体缺氧严重，体内氧自由基急剧增加，从而攻击生物膜，使其中的多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化链反应，产生大量丙二醛（Malondialdehyde，MDA），对机体组织产生损害［12］，肝细胞在此过程受累损害。ALT、AST、TBIL、DBIL、IBIL 是反映机体肝功重要指标，于伤后均呈明显的上升趋势。ALT、AST主要分布于肝脏内，当细胞膜穿透性增加或细胞坏死时，会被大量释放到血液中。在孙玉环［13］关于急进高原大鼠肝脏的病理切片显示肝脏小叶间质显著增生，炎性细胞浸润；又有研究表明［14］，高原高寒环境严重创伤后，机体全身会发生过度的炎症反应；炎性细胞的浸润导致肝细胞膜通透性发生改变，即造成ALT 升高，低氧环境下以糖酵解提供能量为主，乳酸等酸性产物增多，细胞内环境的改变及PH 降低，导致细胞通透性的改变或破坏，细胞内酶“漏出”增多［15］。高原爆炸伤直接或间接引起肝细胞的损伤及破坏将直接导致肝酶的升高。只有当肝细胞线粒体被破坏时，AST 才会上升，临床上的AST 比较敏感，1%的肝细胞坏死时，血清中的AST 会增加1 倍，其上升程度取决于肝细胞损伤程度［16］。胆红素是反映肝脏代谢 功能的重要指标，红细胞破坏后释放出血红蛋白，血红蛋白代谢为血红素和游离的珠蛋白，血红素经肝脾单核巨噬系统氧化为胆绿素，继在胆绿素还原酶作用下催化为胆红素，胆红素入血，此时称为间接胆红素，高原爆炸伤后机体缺血缺氧严重，可促使肾脏产生促红细胞生成素（Erythropoietin，EPO）增加,也可刺激低氧诱导因子（Hypoxia inducible factors，HIFs）表达，进一步导致促红细胞生成素合成和分泌增加［17］，刺激骨髓的造血组织，加速红细胞的生成［18，19］，同时低氧可刺激机体化学感受器（主动脉体及颈动脉窦），兴奋交感神经使心率加快,搏血量增加；血液重新分配,脾脏排出贮存血,以利于更多的血红蛋白携氧进入组织［20］，此时机体红细胞、血红蛋白、有效循环血量增加，红细胞的增生及破坏增多直接表现为间接胆红素的增多，继而在肝脏转化为的直接胆红素水平也随之升高，总胆红素由直接胆红素和间接胆红素组成，随之也增高；肝脏本身在缺氧的情况下会充血肿胀，功能减退，严重的创伤加重了肝功的损害，导致胆红素排泄功能下降，也是胆红素上升的原因之一［21］；胆碱酯酶是一类糖蛋白，以多种同工酶的形式存在于体内，主要由肝脏合成，临床上血清胆碱酯酶的测定是评估肝实质细胞损害的重要手段，高原爆炸伤后胆碱酯酶一直呈下降趋势，与肝细胞的损害引起胆碱酯酶的合成减少有关；有关文献报道，以上生化指标随着海拔高度的升高和缺氧程度的增加，异常率也随之增加［22，23］。血清酶的变化是判定组织器官伤情的有效指标［24，25］，血清酶学指标可预测创伤的严重程度，通过连续检测和动态观察，利于评估患者病情变化，并能预示可能出现的并发症［26］。这对高原爆炸伤后伤员的救治有极大的指导意义。

3.2 高原爆炸伤后对肾脏生化指标的影响

本动物实验结果显示，BUN、UA、Cr、胱抑素C、视黄醇蛋白、β2-微球蛋白等指标于爆炸伤后均升高，提示有肾功的损害。尿素氮（BUN）是机体蛋白质的代谢终末产物，伤后呈明显上升趋势，作为检测肾小球滤过功能的指标之一，提示肾滤过功能的下降；严重创伤后因能量不足，蛋白质的大量分解及代谢可能也是引起血尿素氮升高的原因；肌酐（Cr）是肌肉在产生能量过程中有磷酸肌酸代谢生成的化合物，由尿液排出，本研究显示伤后肌酐短期内明显上升，于6～8h 升至最高点，总体呈明显的上升趋势，也提示着肾小球滤过率下降；尿酸（UA）源于机体中核蛋白、核酸及嘌呤饮食在肝脏代谢分解形成，存在于血液中，大部分通过肾脏排泄，极少数部分通过胆汁排泄，是反映肾小球滤过功能指标之一，也可反映肝脏的代谢功能；高原缺氧时，糖酵解使糖耗量增加，乳酸等酸性代谢产物堆积，引起代谢性酸中毒，因肾脏排泄UA 比Cr困难，故UA 在反映早期的肾损害上比Cr 更敏感［27］。爆炸伤后血尿酸变化趋势较肌酐相似，均呈明显上升趋势，并于6～8h 与伤前比较差异有统计学意义）P＜0.05），尿酸水平的升高进一步反映高原爆炸伤后对肾脏的早期损害；尿酸是人体产生氧化应激的早期标志物，当超氧离子浓度升高时，尿酸浓度也会随之上升［28］。在殷作明等［29］的一项研究显示，高原严重创伤后机体抗氧化及清除自由基的能力明显下降，缺氧状态下自由基急剧上升，随之血尿酸水平也升高。刘成海等［30］认为，高原缺氧易导致红细胞增多，过早衰老、死亡，产生大量尿酸，高原爆炸伤后通过前文分析得知短期内机体红细胞代偿性增生，此可能为尿酸水平升高的原因之一。胱抑素C 是体内胱氨酸代谢产物，经肾脏排出，不受饮食、情绪及年龄、性别的影响，总体较伤前呈升高趋势，于伤后6～8h、48h 达峰值，且均与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05），早期比肌酐敏感，也提示早期肾功的损害；视黄醇结合蛋白（RBP）由肝脏合成，是血液中维生素的转运蛋白,受全反式视黄醇刺激并与之特异结合［31］,由肾小球滤过，再由近端小管上皮细胞重吸收、降解［32］，能早期反映肾小管的功能损害，灵敏反映近端肾小管的损害程度，是反映肾小管重吸收功能的敏感指标［33］，高原爆炸伤后变化趋势也呈“双峰样”改变，于伤后6～8h、48h 达峰值，且均与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05），表明伤后早期不仅肾的滤过功能受损，肾小管的重吸收功能也受到影响。β2-微球蛋白是机体内的一种低分子量血清球蛋白，存在于各种细胞的表面，极易通过肾小球滤过膜，几乎全部被近曲小管重新吸收和降解，血清β2-微球蛋白在高原爆炸伤后一直呈上升趋势，并于48h 达峰值且与伤前比较差异有统计学意义（P＜0.05），也提示着肾小球滤过率降低及肾小管重吸收功能下降；一项研究显示：血、尿RBP 同时检测较β2-MG 更稳定,可作为评价肾病患者肾功能受损程度及部位的指标［33］。此研究表明高原爆炸伤后早期便出现肾功的明显损害，表现在肾脏的滤过及重吸收功能的降低，分析可能有以下几方面原因：（1）高原严重创伤后机体会发生严重而持久的全身炎症反应，大量炎细胞浸润导致肾脏的损害［14］；（2）高原爆炸伤后引起强烈而持久的应激反应［6］，交感神经兴奋和肾上腺髓质分泌大量的儿茶酚胺进入血液循环，引起肾血管强烈收缩，肾血流量减少；（3）爆炸伤后失血严重，有效循环血量降低，全身血量重新分配，为确保心脑等重要器官的血液供应，引起肾血流减少［34］；（4）肾血流量严重下降，自身调节严重失衡，肾小球滤过率明显降低，引起肾脏缺血缺氧改变。（5）高原爆炸伤后可发生严重的代谢性酸中毒、呼吸性碱中毒［35］，可直接影响肾小管的酸碱平衡调节［36］；（6）高原爆炸伤后，机体缺血缺氧严重，大量自由基产生，同时机体清除自由基能力明显下降［29］，自由基对生物膜的攻击对肾脏细胞产生损害。

综上所述，高原爆炸伤后肝肾功早期便出现明显异常且持续时间长，呈进行性加重表现。肝肾功能的损害与炎症反应、应激反应、缺血缺氧有着密切的关系。血清生化指标的持续性监测可为高原爆炸伤后伤情程度鉴定、伤情变化评估及治疗方案效果评价提供重要依据。