止血带应用与缺血再灌注损伤



  自1718年petit发明止血带并将之应用于临床,到目前为止,止血带已经
常规用于骨科四肢手术,它通过短时间阻断患肢的动静脉血运,减少四肢手术出
血,清洁手术野便于手术操作,并减少术中输血避免出现因为输血带来的种种并
发症.但是,使用止血带也常有一定不良反应,在恢复血循环以后,常会出现肢
体缺血再灌注而引起的全身器官及局部不良反应.
1 缺血再灌注损伤(IR,ischemia reperfusion)
缺血性损伤包括缺血期原发性损伤和再灌注期继发性损伤, 缺血组织再灌
注后引发了一系列复杂的反应使组织细胞损伤持续存在并加重,目前人们所关注
的是如何在一定程度上减少缺血再灌注损伤的发生【1】.
自由基在再灌注损伤中起重要作用.缺血后组织为无氧代谢,次黄嘌呤在体
内大量堆积,再灌注后组织转为有氧代谢,次黄嘌呤经黄嘌呤氧化酶的作用生成
黄嘌呤和超氧阴离子,后者又继发产生氢氧根和过氧化氢,自由基可以破坏蛋白,
脂类及碳水化合物,改变核苷的生化物质特性,使氧化磷酸化减弱或不能进行,
ATP产生迅速减少,质膜钙泵失效,钙离子在线粒体大量积聚触发进一步线粒体
损伤而诱导细胞凋亡.过氧化氢和氢氧根离子可以分解胶原和透明质酸,造成细
胞肿胀,上皮细胞基底膜破坏,毛细血管通透性增加.
也有人认为,在缺血时,兴奋性氨基酸大量释放,过度激动NMDA受体,引起受
体门控Ca2+通道大量开放,细胞内Ca2+增加.缺血再灌注期间细胞内钙超载加重细
胞损害.造成细胞内钙超载的原因是多因素的,Ca2+与钙结合蛋白结合可激活神经
元内一氧化氮合酶(NOS),而使一氧化氮(NO)合成增加.NO通过与一些含铁
的酶形成复合物,亚硝化DNA以及生成过氧化亚硝酸阴离子等途径,而产生其神
经毒性作用【1】.
此外还有一些炎症细胞和内皮细胞参与骨骼肌,心脏等组织器官的缺血再灌
注损伤过程,中性粒细胞在缺血早期即被激活.而淋巴细胞聚集的浓度由缺血的
程度和时间决定,激活的淋巴细胞和内皮细胞释放的活性氧在缺血再灌注诱导的
淋巴细胞聚集中起作用.内皮细胞的功能障碍可导致NO释放显著降低,促使中
性粒细胞聚集于再灌注部位以及黏附于功能障碍的内皮上,在黏附分子参与下,
缩小了中性粒细胞与实质细胞的距离,从而增强了损伤作用.
2 肢体缺血再灌注(LIR, limb ischemia reperfusion)损伤
l985年Mccord 提出"缺血再灌注损伤"的概念后,至今已在多种组织,器
官发现再灌注损伤的存在,LIR是处于顿抑,休眠的肢体在血液灌注停止或不良
时,即经历缺血缺氧后,循环重新建立,血供恢复后给机体带来的损伤.这种损伤
不仅可以发生在肢体原发部位,还可以在远隔部位如心,肺,肝,肾,脑等器官
继发同样的改变
2.1 LIR原发性损伤
进入肢体的血流多分布于骨骼肌,因此肌组织受损最重,目前认为LIR后肌
肉组织学的变化主要是水肿,炎性细胞浸润和部分肌纤维的凋亡和坏死,还可引
起微血管和微循环障碍.给动物上止血带后1小时,止血带下及其远端部位均有
不同程度的组织学和超微结构改变,止血带上2小时后部分肌纤维出现不可逆损
伤,止血带使用4小时后损伤更严重,同时止血带下肌损伤明显重于其远端,可
能为止血带直接压迫所产生的压力梯度不同所造成【2】.彭军【3】等观察大鼠LIR
后腓肠肌组织脂质过氧化物丙二醛(MDA)持续性升高,4h左右达到高峰此后逐
渐下降,过氧化物岐化酶(SOD)持续性下降,4h左右达到低谷,湿/干重比值(W/D)
和髓过氧化物酶(MPO)亦明显增加,4h后开始下降,光镜可见骨骼肌纤维水肿
变形,横纹紊乱,消失,肌间隙增宽,间质水肿,纤维蛋白渗出,有大量炎性细
胞浸润,间质血管扩张,充血出血明显.大鼠LIR后发生骨骼肌损伤与机体活性
氧产生增多及清除酶活性下降有关,且以再灌注4h左右为重.
缺血再灌注引起组织内产生大量自由基,引发脂质过氧化反应,自由基可引
起软骨细胞结构的严重损伤,抑制软骨基质蛋白多糖的合成,促进基质中蛋白多
糖和胶原的降解【4】.赵程【5】等发现在LIR后,大量自由基和细胞因子参与并诱
导金属蛋白酶类的合成与分泌,后者进一步导致软骨基质的降解,基质的损伤造
成软骨生物力学的变化,在外力负荷下,基质损伤进一步加重,软骨处于慢性退行
性改变.
在给动物应用止血带后,实验侧肢体静脉血浆渗透压显著升高,血液粘度上
升,解除止血带后趋于恢复,这些血液流变学指标的改变可能均和血管通透性增
高,血管内液外流,组织水肿有关.应用止血带后血凝时间延长,纤溶系统亢进,
同时出现渗透压升高和血液粘度上升【6】.
2.2 LIR继发性重要脏器损伤
在止血带引起的缺血再灌注损伤后,除了在原发部位如上肢或者下肢出现损
伤外,还表现在除肢体外的远隔各个重要器官如肺,心,脑,肝等等,首先在局
部发生缺血后,机体首先发生全身性炎症反应,表现为单核细胞,中性粒细胞被
激活增多,一些细胞因子如白介素-10变化不明显,而白介素-1及肿瘤坏死因子
亦同时增高,继而引发全身器官发生病理改变【7】.
肺部损伤在远隔器官损伤中最多见,当肢体缺血4h再灌注30min就可导致
肺损伤发生,同时肺组织三种激酶磷酸化ERK,JNK和p38MAPK活性均显著提高,
预先给动物吸入CO则使肺损伤显著减轻,同时肺内JNK活性降低,p38活性提
高,ERK则无明显变化,提示外源性CO抗肢体IR所致肺损伤的作用与其对JNK
和p38MAPKs活性的调节有关.LIR后病人细支气管,终末细支气管,肺泡管的
上皮细胞和血管内皮细胞NOS表达增强,且出现血管平滑肌细胞,肺泡上皮细胞
NOS表达阳性,生化测定显示LIR病人NOS活性增强,NO2
-/NO3
-水平增多,一氧化
氮不仅参与肺的生理过程,而且在LIR后急性肺损伤(ALI)病理生理过程中也可
能发挥重要作用【8】.
而大鼠在LIR后,其心肌组织也发生了损伤性变化,再灌注后心肌组织ATP
储备减少,乳酸含量增加,各型ATP酶活性下降,血浆肌酸激酶及心肌组织MDA,
MPO含量均增高.再灌注后心肌组织炎性细胞浸润,部分心肌横纹不清晰,少数心
肌细胞变性.LIR对心肌组织造成一定损伤,可能与体内的氧化应激状态有密切
关系【9】.
周洪霞【10】等发现大鼠LIR后,脑组织海马区,中脑红核区神经元细胞受损,
脑组织出现水肿裂隙.细胞色素C(cyto C),Caspase-3凋亡相关蛋白表达明显
上调,24 h达高峰,与细胞凋亡数量的增加相一致,Bc1-2凋亡相关蛋白表达与
再灌时程呈负相关.显示LIR后可导致脑组织损伤,并出现细胞凋亡,其发生机
制与Caspase-3 , cyto C,Bc1-2的表达变化有关.止血带引起的肢体IR所导致
的海马损伤,CA3区重于CA1区,肢体IR后CA1,CA3区NR2B的表达水平均有明
显上调,但CA3区上调的幅度高于CA1区,显示,NR2B在CA1,CA3区表达上调的
幅度,也与肢体IR后CA1,CA3区的病理表现有相关性.神经元过度表达NR2B
蛋白,从而引发兴奋毒性,可能是肢体IR致脑部海马神经元损伤的一个重要途径
【11】.
止血带引起的肢体IR后,肝组织诱导型血红素氧合酶(HO-1)mRNA的表达
水平显著增高,并且持续24h以上.在肝组织内出现大量弥散分布的HO-1阳性
肝细胞,当抑制HO-1活性时,可使肢体IR组肝组织损伤明显加重,说明在IR
损伤可诱导肝细胞HO-1基因表达上调,所诱生的HO-1对肝细胞具有保护效应
【12】.王银环【13】等观察在大鼠止血带造成肢体缺血再灌注后肝脏的损伤性变化,
肢体缺血再灌注引起的肝细胞和线粒体的钙超载及过氧化,从而使肝脏功能明显
受损.
3止血带引起的肢体缺血再灌注损伤的防治
目前,临床上主要的治疗措施仍是尽早恢复缺血肢体的血供,减轻或预防缺
血再灌注损伤,在动物试验及临床应用上已经有各种应用,如各种抗氧化剂,缺
血预处理,低温,高压氧及一些中药的应用等等,但各种方法都有其局限性和片
面性.
有人将用HMG辅酶A还原酶抑制剂预处理观察糖尿病的腓肠肌和胫骨前肌的
水肿程度及坏死率,以及MPO及MDA的变化,发现此法可以减轻病人严重的止血
带反应【14】.而术前口服加巴喷丁也可以减少局部静脉麻醉后引起的 "止血带疼
痛"并提高麻醉用药的使用质量【15】.
而通过术前给整形外科的全麻病人口服可乐定和美沙芬,用于比较它们在减
轻由于上止血带后引起血压升高等不良的心血管反应的预防效果,发现同等条件
下前者的效果优于后者【16】.Koichi Maruyama【17】等也发现术前给病人口服可乐
定可以减少止血带疼痛以及减少交感神经的活动,但是它也通过抑制去甲肾上腺
素的释放,因而促进或者加剧了在术毕释放止血带压力后引起的血压降低,对于
本身血容量不足或者基础血压偏低的病人要多加注意,防止引起血流动力学的变
化过大.
还有人将乙酰半胱氨酸, β-葡聚糖, 辅酶Q10用来治疗下肢缺血再灌注病
人,通过调节谷胱甘肽过氧化物酶(GPx),SOD,MDA及NO的水平达到较好效
果【18】.Orban JC【19】等用乙酰半胱氨酸和缺血预处理联合使用于整形外科病人,
虽然没有改善或者减少由于止血带引起的横纹肌溶解症的发生率,以及术后肌肉
的恢复时间,但大大减少术后对镇痛药如吗啡的需要量.
高压氧液亦可以用于使用止血带下肢手术病人,发现它可以减少股二头肌组
织中乳酸盐, 丙二醇含量,同时,通过对一些抗氧化物酶进行调节来减轻止血带
引起的损伤【20】.
尽管止血带已经普遍用于各个年龄组的肢体远端手术,但其带来的并发症也
时有发生.在部分用止血带下作闭合性踝关节骨折手术的病人,在其术后第5,
6天与对照组比较增加了术后疼痛和肿胀的机会,Konead G等建议对此类病人慎
用【21】.还有一例报道了肥胖12岁儿童在止血带下做肢体远端手术,术后发生致
命性的肺动脉血栓栓塞,提醒我们应该对其使用的安全性要有充分的认识【22】.
4 小结
总之,使用止血带可以减少术中出血,有利于外科医生操作,但引起的肢体
缺血再灌注致局部及全身各重要器官的损伤也值得我们去关注,上述防治方法可
能对病人有一定作用,但是其机理有待于我们去探讨.