氰化钠对缺氧犬心脏功能的影响

发布时间：2018-01-30 12:13

本文关键词： 缺氧氰化钠心脏功能　出处：《第三军医大学》2011年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：氰化物特指带有氰基(CN)的化合物,包括氰化钠、氰化钾等为人悉知的无机氰化物(Cyanide)和乙腈(acetonitrile)、丙烯腈(Vinyl cyanide)、正丁腈(propyl cyanide)等有机氰化物。氰基的碳原子和氮原子通过叁键相连接,这一叁键给予氰基以相当高的稳定性,使之在通常的化学反应中都以一个整体存在,又被称为拟卤素。氰化物进入机体后迅速解离出具有毒性的氰离子(CN-),后者能与金属原子形成非常好的络合物,因此能结合含有金属原子的蛋白质结合并影响它们的功能。业已证实,哺乳动物组织细胞内有42种酶的活性可受氰离子的干扰,如细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase,COX)、过氧化物酶(peroxidase)、脱羧酶(decarboxylase)、琥珀酸脱氢酶(succinodehydrogenase)及乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase)等。其中,COX对氰化物最为敏感,即使在低至10-4M浓度下,也会强烈地抑制。 COX是线粒体细胞呼吸链(respiratory chain)的终端酶,也是细胞氧利用的限速酶(rate-limiting enzyme)。该酶的辅酶含有两个血红素A,分别以铁卟啉为活性中心,其中的铁离子Fe+++和Fe++在电子传递过程中周而复始地互变,也只有这种互变的正常存在,才使的线粒体的氧利用和能量加工链条得以正常运转。而CN-对Fe+++和Fe++的亲和力都比较高,只是CN-与Fe+++的结合远比Fe++牢固,因而导致COX活性被抑制,使得线粒体氧化磷酸化过程(oxidative phosphylation)、生成ATP(adenosine triphosphate)的过程及利用氧生成水的过程都被阻断。心脏是一个高度需氧且耗能的器官,一旦发生缺血,心肌细胞将迅速从有氧代谢转为无氧酵解,而后者产生ATP的能力只有前者的1/18。大量研究表明,ATP的明显减少可进一步引起一系列代谢的异常和紊乱。心肌在机体内外受到双重的缺血(或缺氧),心肌血流供求之间发生矛盾,氧气迅速耗竭,而不能满足心肌对氧的需求时,则导致线粒体呼吸和氧化磷酸化功能障碍,细胞内ATP不足以及pH降低使ATP酶依赖的各离子泵功能丧失,导致细胞水肿,同时还抑制糖酵解途径中关键酶的活性,进一步加重能量代谢的衰竭及细胞内的水肿。促使溶酶体酶释放,加速蛋白质、核酸及磷脂的水解,使细胞变性坏死,促进心肌细胞凋亡。我国有大约1/6的国土处于高原地区,低气压是高原的重要自然特征。由于空气中氧分压低于正常,可对人体各组织器官产生缺氧伤害作用。其中,心脏是对缺氧最为敏感的器官,目前有大量研究表明缺氧可导致心肌细胞的凋亡,如复制心肌细胞缺氧模型中可观察到伪足缩短或消失,紧密排列的星形心肌细胞变得疏松孤立,呈条索状;细胞核发生断裂,呈分叶、碎片状,核膜完整包被形成凋亡小体;细胞质皱缩,核固缩、深染,染色质浓集等凋亡形态变化特征。同时,缺氧也可诱导体外培养的心肌细胞发生凋亡;严重的甚至可出现进行性心肌细胞坏死。目前对缺氧条件下氰化物中毒的伤情特点了解甚少,机体在遭受两种不同因素的复合损伤时心脏功能的变化规律尚未可知,本研究利用吸入氮氧混合气体模拟高原缺氧环境,建立了缺氧复合NaCN中毒犬实验动物模型。通过研究缺氧模型,适时记录氰化物中毒犬中毒即刻(0min)及中毒后10、20、30、50min 5个时相点心率(HR)、左心室收缩压峰值(mLVSP)、左心室内压(LVSP、LVDP)和左心室压力上升最大速率( +dp/dtmax )、心肌酶谱及心电图指标的变化规律,探讨缺氧条件下氰化物中毒的伤情变化规律,为急性缺氧合并氰化物中毒的救治方案研究提供理论依据。本实验动物为雄性杂种犬18只, 10-18月龄,由第三军医大学实验动物中心提供,体重10±2kg,进入实验室后观察7d,常规饲料喂养,自由摄食和饮水。18只犬随机均分为常氧组实验组和缺氧实验组。通过犬后肢小隐静脉静脉注射戊巴比妥钠(30mg/kg)或为动物腹腔注射40mg/kg戊巴比妥钠,待麻醉平稳后将其固定于手术台,颈部剃毛,沿中线切开皮肤,分离皮下组织,暴露气管和左颈总动脉。行气管插管术,将气管插管连接于供气袋。常氧对照组犬吸入空气,缺氧实验组犬吸入氮(87.2%)/氧(12.8%)的混合气体。1h后为动物肌肉注射3.6mg/kg NaCN。分离左侧颈总动脉,结扎远心端后行左心室插管术,将导管连接于压力传感器。在压力图形监视下将动脉插管推送至左心室内。当显示屏幕上出现振幅高大、波宽较大的心室内压变化波形时证明插管成功。按照II导联方法为动物连接心电电极,心电电缆和压力换能器电缆连接于RM6240型生物信号采集与处理系统。记录中毒前即刻(0min)及中毒后10、20、30、50min各时间点心率(HR),其中HR由ECG的R.R间期计算(beat/min);、左心室收缩压峰值(LVSP)、左心室收缩压最大上升速率(+dp/dtmax) LVSP,LVDP通过测量左室压力波的基线到顶点为LVSP,由基线到波谷为LVDP;LV+dp/dt,LV-dp/dt由左室压力微分曲线的基线到顶点为+dp/dt,由基线到波谷为-dp/dt。取中毒前即刻(0min)及中毒后10、20、30、50min各时间点静脉血自动生化分析仪测定乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)及肌酸激酶同功酶(CK-MB)的含量。记录犬心电信号的变化。探讨缺氧条件下氰化物中毒的伤情变化规律,为急性缺氧合并氰化物中毒的救治方案研究提供理论依据。结果一.NaCN中毒对缺氧犬心率和左心室收缩压的影响 1.缺氧性缺氧(即吸入低氧性混合气体)对心脏功能的影响: (1)混合气体吸入对心率的影响:常氧状态下犬的心率为每分钟169.5±55.2次,吸入缺氧性混合气体后1h犬的心率增加为190.9±39.6,增加了12.6%,提示吸入混合型气体能明显改变动物的心搏频率,与我们既往采用的低压缺氧动物模型结果相吻合。 (2)混合气体吸入对左心室收缩压的影响:常氧犬的左心室最大收缩压(LVSPmax)为153.7±27.6mmHg,吸入缺氧性混合气体后1h犬的左心室最大收缩压(LVSPmax)为151. 8±11. 3mmHg,降低了1.2%;这些结果说明,吸入缺氧性混合气体能明显改变动物的心脏收缩功能,也与我们既往采用的低压缺氧动物模型结果相吻合。 (3)左心室收缩压最大上升速率的变化常氧组动物左心室收缩压最大上升速率为8 112.7±863.1,吸入缺氧性混合气体后1h犬的左心室收缩压最大上升速率为6 450.4±692.3,降低了20.49%;这些结果说明,吸入缺氧性混合气体能明显改变动物的心脏收缩功能。各个时间点的+dp/dtmax缺氧组均明显低于常氧组。有统计学差异(P0.05)。综合上述实验发现,缺氧性混合气体能够模拟低压缺氧对动物心脏功能的影响。与我们既往采用的低压缺氧动物模型结果相吻合。 2. NaCN中毒对心脏功能的影响: (1)心率变化常氧对照组中毒前HR为每分钟169.5±55.2次。NaCN中毒后30min为每分钟104.7±32。缺氧实验组中毒前HR为190.9±39. 6,NaCN中毒后20min和50min均比常氧对照组显著降低(P0.05)。缺氧动物NaCN中毒后心率下降比率46.3%,常氧对照组NaCN中毒后心率下降最大比率为38.2%,缺氧实验组明显低于常氧对照组。 (2)左心室收缩压峰值的变化常氧组LVSP在中毒前为153.7±27. 6。注射NaCN后30min升高为193.1±17.1(P0.05),50min恢复至中毒前水平。而缺氧组动物中毒前LVSP与常氧组无显著差别,中毒后20min,LVSP既高于中毒前(P0.05),也高于常氧对照组。 (3)左心室收缩压最大上升速率的变化常氧组动物NaCN中毒后各个时间点的+ dp/ dtmax均明显低于中毒前。缺氧组动物NaCN中毒后各个时间点的+dp/dtmax也低于中毒前,但与常氧组无统计学差异(P0.05)。综合上述实验发现,NaCN中毒对缺氧犬心率和左心室收缩压有影响。与我们既往采用的低压缺氧动物模型结果相吻合。二.NaCN中毒对缺氧犬血液心肌酶和心电信号的变化 1.乳酸脱氢酶的变化缺氧和NaCN中毒对犬外周血LDH、CK、CK-MB的影响所示,常氧对照组NaCN中毒前LDH活性为135.7±18.3,中毒后30min和50min均高于中毒前(P 0.05)。缺氧实验组中毒前的LDH活性与常氧组无明显差别,NaCN中毒后20、30、50min均既高于中毒前(P 0.05),也高于常氧对照组(P 0.05)。 2.肌酸激酶和肌酸激酶同功酶的变化常氧对照组中毒前外周血CK为218.5±19.4(U/L),NaCN中毒后30min和50min均升高(P 0.05)。缺氧实验组外周血CK与常氧对照组无明显差别。中毒后20min至50min均高于中毒前(P 0.05)。但缺氧实验组动物于中毒后20-50min,外周血CK-MB含量明显高于中毒前(P 0.05),30min明显高于常氧对照组(P 0.05)。 3.心电信号的变化常氧动物氰中毒后20min~50min时期内PP间期显著延长,缺氧动物氰中毒后PP间期变化亦然,但是其延长幅度远大于单纯的缺氧。与PP间期变化不同的是,缺氧动物PQ间期的变化却呈现双相性,即10min~20min缩短、30min~50min延长。综合上述实验发现,结合对心肌酶的测定结果,NaCN中毒对缺氧犬心率和左心室收缩压有明显影响,表现在,1.缺氧性混合气体能够模拟低压缺氧对动物心脏功能的影响。2. NaCN中毒对缺氧犬的心脏功能有明显影响三.缺氧犬NaCN中毒后心脏功能指标变化率比较选取两组动物注射NaCN后各指标的最大变化值与中毒前进行比较,得出变化率。缺氧犬NaCN中毒后心脏功能指标变化率比较所示,常氧对照组动物NaCN中毒后除了HR和+dp/ dtmax下降外,其他指标均呈增加趋势。而缺氧实验组在NaCN中毒后,三项生理指标均为下降趋势。常氧组动物NaCN中毒后,HR减慢、+dp/dt_(max）下降,LVSP和三种心肌酶含量增加。缺氧组动物上述指标变化趋势同常氧组,但变化时间提前,变化率增加。结论 1.氰化钠对平原大鼠的LD50为6.7969 (6.1631～7.4960)mg/kg,而对高原缺氧大鼠的LD50为6.1981(5.6381～6.8137)mg/kg。急性高原缺氧使大鼠氰化钠毒性作用增加。 2.吸入缺氧性混合气体导致明显的心脏功能改变,引起犬外周血心肌酶的明显变化,能较好地模拟高原低氧环境对动物心脏功能的影响,可用于高原环境下化学物质心脏毒理学作用的评价。 3.NaCN中毒对缺氧犬心脏功能和心肌酶都有较明显的影响,包括HR、LVSP、+ dp/dtmax和LDH、CK、CK-MB等指标。缺氧复合氰中毒的上述指标变化较单纯氰中毒严重,表现为时间提前、持续时间延长和变化幅度增加。 4.单纯缺氧及缺氧复合氰中毒均可能影响心电传导系统的正常功能。但后者作用与前者不同,单纯缺氧仅延缓心电信号传导的速度,复合氰中毒后可能还可能引起心电信号传导的性质变化。
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【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R363

【参考文献】