原发肺冲击伤动物实验研究概况

炸药、炸弹（含核弹、燃料空气炸弹）、锅炉及煤气等爆炸时产生的冲击波超压直接作用于机体所造成的损伤称为原发冲击伤或爆震伤（blasti巧ury）。其中以原发肺冲击伤最具代表性[1]。近年来，世界上局部冲突频发，恐怖事件、日常突发事件（如煤气、煤矿瓦斯爆炸等）不断增多，爆炸冲击波造成的损伤已经成为平民和军事人员日益增加的威胁[2],尤其现代战争和恐怖袭击中爆炸性武器导致冲击伤的发生率达30.0%~50.4%∶3],已成为战时致残、致死的重要原因之一。因此，研究冲击伤后肺病理生理、分子生物学等变化，对于判定冲击伤伤情和早期救治有着重要意义，也是军事医学和灾害医学实验的研究重`甙。

肺脏是爆炸冲击伤最易受累的脏器之一，在多种创伤中肺损伤发生率高[4]。而且，肺冲击伤程度被认为是评估爆炸幸存者死亡率的决定性因素[5]。原发性肺冲击伤住院患者即使早期诊断并给予强有力的治疗，死亡率仍达3.4%~乃。0%[6],伤后并发急性呼吸窘迫综合征（ARDS）死亡率高达翎%[7]。由于肺冲击伤和相关的病理生理改变无明显的外部体征[:],使临床诊断困难，常常低估病情[9],导致救治困难，死亡率高。肺冲击伤模拟实验用动物从猴、牛、驴、山羊、绵羊、猪、狗等大动物到猫、兔、大鼠、小鼠等小动物[011]。一般而言，过去原发肺冲击伤的研究多集中在损伤后的病理生理学表现、安全性阈值和预测模型方面，已取得丰富而深人的成果。近些年来，该研究重点转向冲击伤的分子机制方面。本文从肺冲击伤的细胞因子活性变化、氧化应激反应及治疗等方面论述其主要研究概况。

1细胞因子活性变化

1.1TNF~α和白细胞介素（IL）的活性变化大鼠和兔肺冲击伤后，血浆TNF-α和IL-6显著升高，且和损伤严重程度相关[⒓“],而支气管肺泡灌洗液中IL-1β水平明显升高，TNF-α水平没有变化[17];Fas、FasL、活化的Caspase-8、C猫pase-3显著上调了AT-2细胞的凋亡水平[1:]。随着肺脏和血液的炎性因子和趋化因子水平的增加，肺细胞凋亡明显增加，而肺充血、细胞渗透及中性粒细胞消耗，明显减少了肺脏IL-1β和IL-6浓度，同时也减轻了脓毒性ALI的程度[”]。在封闭环境下（爆轰塔）中，兔肺冲击伤后同样观察到血浆及肺泡灌洗液中TNF-α、IL-6含量的升高。而高水平IL-6与TNF-α具有协同作用，加重了肺功能损伤[⒛]。进一步实验发现，家兔致伤后肺泡灌洗液中IL-6、IL-8和TNF-α活性明显增高且与肺损伤程度密切相关。致伤后不同时相点肺组织NF-κBp65、p38MAPKmRNA均有阳性表达[21]且与Pao2、P（A-a）02、IL-6和TNF-α，K平呈I才目关⑿],与急性肺损伤的发病过程、肺损伤程度及肺炎症反应的水平存在一致性且密切相关[⒛]。大鼠肺冲击伤后，脾细胞分泌的细胞因子没有变化，脾巨噬细胞释放的IL-8明显增加，伤后⒉h抑制细胞因子的物质开始释放，脾巨噬细胞产生TNF-α、IL-10及IL-12明显减少。这就表明，胸部冲击伤可引起严重的淋巴细胞和脾巨噬细胞的免疫功能障碍。提示作为局部损伤的胸部冲击伤，可引起远离损伤部位的免疫活性细胞群功能发生障碍[23]。大鼠双肾上腺切除后导致肺冲击伤，观察到腹膜和脾巨噬细胞吞噬作用减低。同时，肺组织中消化道衍生的细菌易位和TNF-α分泌增加，通过外周白细胞应答而由脂多糖刺激的TNF-α合成减少。进而，肾上腺切除大鼠的肺组织中SR-A、CDI4、TLF⒕和MD2的mRNA水平减低。肾上腺切除大鼠肺冲击伤后显示，炎症应答增强和严重的组织损害[⒉]。大鼠胸部冲击伤后，支气管肺泡灌洗液、肺泡巨噬细胞培养上清液中FasL浓度升高，肺泡巨噬细胞中hs、FasL蛋白下调。hs配体进一步刺激肺泡巨噬细胞中已增强的IL-6和已抑制的IL-10的释放。这充分表明，在肺冲击伤后，FasL和炎症应答相关，而Fa乩兴奋增强了肺泡巨噬细胞的促炎症反应[2526]。1.2趋化因子的活性变化大鼠肺冲击伤后，在支气管肺泡灌洗液和上清液中，肺泡巨噬细胞趋化因子水平和移行到肺内的单核细胞增加。肺冲击伤增强了单核细胞和间质巨噬细胞中CC家族趋化囚子受体2（CCV）、肺泡巨噬细胞中单核细胞趋化蛋白一1（MCP-1）的mRNA表达。这表明，肺冲击伤诱导单核细胞沿着趋化性梯度在肺内募集。特异受体CC”的mRNA上调，表明循环血单核细胞对趋化因子的反应增强。单核细胞的肺募集和肺泡巨噬细胞的连续增加可能对肺冲击伤的恢复有益[27]。大鼠肺冲击伤后，中性粒细胞募集到损伤的肺脏，依赖CⅩC趋化因子、CXC趋化因子受体蛋白2和局部表达的细胞间黏附分子-1等的主动参与，经NADPH氧化酶介导的肺脏中性粒细胞增多和氧化剂产物与肺功能障碍相关[2:]。大鼠肺冲击伤后，巨噬细胞炎性蛋白-2（MIP-2）和细胞因子诱导中性粒细胞化学趋化因子大量增加，同时也改变了巨噬细胞的吞噬能力和趋化活性[17]。大鼠肺冲击伤后，支气管肺泡灌洗液和血清中IL-6、趋化因子配体1的表达增强取决于Toll样受体和髓分化因子88的活性，也显示肺部炎症和系统性先天免疫反应取决于To11样受体的活性[29]。

2氧化应激反应大鼠肺冲击伤后，冲击波压力的极度变化迫使血液通过血管壁溢出引起肺出血和水肿。损伤的一个可能的机制是溢出的血红蛋白暴露在细胞外环境可能被不可逆地氧化为氧代高价铁血红蛋白，从而启动和参与到有害的自由基反应的产生过程中。肺泡内充满了出血的渗出液，妨碍了肺气体交换功能，最终以ARDS结束。在研究中，动物在不同强度冲击波致伤后可诱发由自由基介导的氧化应激，而其在肺部不同时间点观察水溶和脂溶抗氧化剂包括维生素E、C和谷胱甘肽明显消耗，血液氧合作用下降，伴随脂质过氧化物反应增强。这些变化，表现为抗氧化剂消耗和增加的脂质过氧化物反应呈负相关。血红蛋白氧化作用的产物可能充当了氧化应激和脂质过氧化作用的驱动因子，可能使抗氧化剂消耗和增强的脂质过氧化物作用加重冲击伤[3034]。大鼠在中水平（1⒛kPa）冲击波超压致伤后，显示炎症应答被激活[髓过氧化物酶（MP0）活性、细胞因子诱导的中性粒细显著升高，且和损伤严重程度相关[⒓“],而支气管肺泡灌洗液中IL-1β水平明显升高，TNF-α水平没有变化[17];Fas、FasL、活化的Caspase-8、C猫pase-3显著上调了AT-2细胞的凋亡水平[1:]。随着肺脏和血液的炎性因子和趋化因子水平的增加，肺细胞凋亡明显增加，而肺充血、细胞渗透及中性粒细胞消耗，明显减少了肺脏IL-1β和IL-6浓度，同时也减轻了脓毒性ALI的程度[”]。在封闭环境下（爆轰塔）中，兔肺冲击伤后同样观察到血浆及肺泡灌洗液中TNF-α、IL-6含量的升高。而高水平IL-6与TNF-α具有协同作用，加重了肺功能损伤[⒛]。进一步实验发现，家兔致伤后肺泡灌洗液中IL-6、IL-8和TNF-α活性明显增高且与肺损伤程度密切相关。致伤后不同时相点肺组织NF-κBp65、p38MAPKmRNA均有阳性表达[21]且与Pao2、P（A-a）02、IL-6和TNF-α，K平呈I才目关⑿],与急性肺损伤的发病过程、肺损伤程度及肺炎症反应的水平存在一致性且密切相关[⒛]。大鼠肺冲击伤后，脾细胞分泌的细胞因子没有变化，脾巨噬细胞释放的IL-8明显增加，伤后⒉h抑制细胞因子的物质开始释放，脾巨噬细胞产生TNF-α、IL-10及IL-12明显减少。这就表明，胸部冲击伤可引起严重的淋巴细胞和脾巨噬细胞的免疫功能障碍。提示作为局部损伤的胸部冲击伤，可引起远离损伤部位的免疫活性细胞群功能发生障碍[23]。大鼠双肾上腺切除后导致肺冲击伤，观察到腹膜和脾巨噬细胞吞噬作用减低。同时，肺组织中消化道衍生的细菌易位和TNF-α分泌增加，通过外周白细胞应答而由脂多糖刺激的TNF-α合成减少。进而，肾上腺切除大鼠的肺组织中SR-A、CDI4、TLF⒕和MD2的mRNA水平减低。肾上腺切除大鼠肺冲击伤后显示，炎症应答增强和严重的组织损害[⒉]。大鼠胸部冲击伤后，支气管肺泡灌洗液、肺泡巨噬细胞培养上清液中FasL浓度升高，肺泡巨噬细胞中hs、FasL蛋白下调。hs配体进一步刺激肺泡巨噬细胞中已增强的IL-6和已抑制的IL-10的释放。这充分表明，在肺冲击伤后，FasL和炎症应答相关，而Fa乩兴奋增强了肺泡巨噬细胞的促炎症反应[2526]。

3肺冲击伤的治疗

3.1地塞米松犬重度肺冲击伤后，在常规治疗基础上给予大剂量地塞米松（`总量11m酽咄）治疗，未能有效地改善Pao2、Sa02等血气指标，但伤后心率、收缩期血压、心脏指数没有明显下降，血流动力学指标紊乱的时间延后、幅度降低且恢复时间提前，肺体指数和死亡率低于对照组[3:]。大鼠肺冲击伤后，支气管肺泡灌洗液中，中性粒细胞增加，而地塞米松治疗明显减少中性粒细胞数[39]。

3.2抗氧化剂在爆炸暴露前，较短时间给大鼠负荷药理剂量的抗氧化剂，减少了氧化应激反应，增加了这些抗氧化剂的体内储存。暗示那些在工作场所暴露在爆炸风险中的人们给予抗氧化剂可充当一个简单、快速和有效的预防措施[4°]。大鼠在中水平（1⒛kPa）冲击波超压致伤后，显示肺的形态学损伤和炎症的消散与抗氧化酶如H0-1和MllsOD的表达激活相一致。提示适当的抗氧化剂和抗炎干预在冲击波超压致伤后肺康复中的作用[35]。在腹膜内注射氯化高铁血红素（50mg/kg）的大鼠⒛h后中强度冲击波超压（近似160lcPa）致伤，注射氯化高铁血红素明显改善实验动物的生存率。这显示，H0-1mRNA和H0-1蛋白质诱导作用可能防御严重的呼吸功能损害和改善肺冲击伤的康复。而氯化高铁血红素的保护作用可能涉及H0-1的抗氧化作用和血管扩张效应[。1]。大鼠暴露于中度的冲击波超压（1们kPa）致伤，静脉输人N-乙酰半胱氨酸酰胺（NACA）100mg/炖，明显减少肺内多形核白细胞的浸润和CDI1b中国急救医学zO13年4月第3a卷第4期ωhJC血CareMed,Ap⒈⒛13,Ⅴds3,酰4mRNA的激活，并完全阻滞单核细胞炎性蛋白-1（M1P-1）、单核细胞趋化蛋白一I（MCP-1）和细胞因子诱导中性粒细胞化学趋化因子-1mRNA（CⅢC-1mRNA）的激活。冲击伤后，抑制了H0-1mRNA的激活，可能也和NACA的抗氧化剂作用相关[42]。大鼠肺冲击伤后笱min,肺组织丙二醛（MDA）、No水平升高，超氧化物歧化酶（SOD）和氧化氢酶（CAT）活性明显增加，给予地塞米松、NACA和抑肽酶治疗，减少了MDA、No水平。和地塞米松、NACA相比，仅抑肽酶明显改善了肺出血、肺水肿的程度[39]。

3.3抗补体剂大鼠胸部冲击伤后，观察到系统性补体激活和大量的补体C5a产生，导致涉及中性粒细胞的补体“a依赖性先天免疫应答功能缺损。创伤后静脉给予抗补体“a药物，不仅显示保护性的全身反应，而且改善了局部炎症反应。提示补体C5a可能是免疫调节剂治疗的潜在针对目标，以阻止创伤后免疫机能发生障碍[43]。

3.4硫化钠大鼠致伤后，保持在37℃或32℃的深部体温并静滴硫化钠，同时给予肺保护性机械通气等治疗，观察硫化物和低温减弱了因肺冲击伤增加的Ho-1的表达和细胞凋亡蛋白酶（Caspase¨3）的活化，也减弱了胱硫醚-β合成酶和胱硫醚-γ分解酶的表达。提示伤后硫化物的输注减弱了应激蛋白的表达和组织中凋亡细胞的死亡，这种保护作用与中度低温起协调作用[仰]。

3.5硫化氢（H2S）大鼠肺冲击伤后连续吸人硫化氢（1OOppm）6h,鲳h后增加的肺泡单核细胞数消失，而增加的中性粒细胞数没有变化。另外，硫化氢吸入，部分减少了支气管肺泡灌洗液、Kup朊r细胞的培养上清液和脾细胞中的介质释放，改变了血浆细胞因子浓度。表明吸入硫化氢诱导机体新陈代谢减慢，但对肺冲击伤似乎没有保护作用[45]。

3.6盐酸戊乙奎醚（PHC）大鼠肺冲击伤后，肺脏TNF-α、IL-6和%ll样受体4水平显著升高，肺间质毛细血管白细胞增多、低氧血症和MP0活性增加。给予PHC治疗通过改善肺脏氧合作用、组织病理学损伤，降低MPo活性、TNF-α、IL-6和Toll样受体4水平等表达，有效减轻了肺脏炎症反应[猸]。

4展望'近几十年来，国内外已广泛开展多种动物冲击波致伤模型及致伤后病理生理学机制等实验研究。我国自⒛年代也已开始进行冲击伤实验研究，至今已经取得了多项具有世界先进水平的科研成果，对冲击伤、烧伤、弹片伤与辐射伤等复合伤，以及冲击伤形态的定量等方面研究也走在世界的前列。

目前，大多数实验存在的不足：①实验动物例数较少，分组较简单，可能会有统计误差出现，应增加样本量及多组、多因素分层对照增强实验说服力；②实验观察时间较短，多观察”h内各时相点的病理生理及分子机制变化，对爆震伤的远期变化缺少必要的观察测量；③实验动物以小动物为多，实验结果不利于推及人体冲击伤特点及其防护。

国内外肺冲击伤的实验研究发展至今具有以下3个特点：①进一步深人探讨冲击波致伤作用分子机制变化。肺冲击伤实验研究已从过去的病理生理学方面转向分子机制方面，可能为其诊治开辟新的思路。另外，离体器官培养的细胞在冲击伤下的分子机制实验研究也日益增多。②对肺冲击伤复合伤（缺氧、烧伤、毒伤、辐射伤等）的实验研究进一步得到加强。近年来，全球局部冲突和恐怖袭击导致爆炸伤日益增多，而爆炸伤导致复合伤形式常见，且复合伤有与冲击伤不同，甚至有更重的病情发展和更差的预后。③加强了特殊环境条件（如水下、高原、封闭环境等）的肺冲击伤实验研究，因为特殊环境冲击伤有特殊的病理生理及伤情特点，现已进行了较深人的实验研究。

今后，肺冲击伤实验研究应对各种类型冲击波作用安全阈值、冲击伤不同动物模型严重程度等建立普适标准，以客观地衡量和评价实验研究成果。另外，应还要加强对肺冲击伤的防护和救治研究，以满足军事医学的需要。

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