脂肪栓塞(Fat Embolism, FE) 是各種原因?qū)е轮具M入血液循環(huán),在血管內(nèi)出現(xiàn)大量脂肪滴引起廣泛栓塞,從而引起一系列病理生理改變與臨床表現(xiàn)。FE在創(chuàng)傷病人中十分常見,尤其常見于長骨或骨盆骨折。Allardyce研究了43例股骨活動性骨折的病人發(fā)現(xiàn)95%的病人血循環(huán)中有脂肪球。Fabian前瞻性地研究了為期12個月的股骨、脛骨、骨盆骨折的病人,在這些人中,脂肪栓塞綜合征(FES)的發(fā)病率至少為11%。Fabian報道該病病死率為10%,而Bulger報告為7%。在該病的科研中,FE動物模型具有至關(guān)重要的作用。我們建立的三油精誘導(dǎo)的大鼠FE動物模型,具有可控性強、重復(fù)性好、簡便易行的優(yōu)點,從而為該病的研究提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)和實驗平臺,現(xiàn)報道如下:

1 材料

1.1 實驗動物:清潔健康Wistar大鼠26只,雌雄兼顧,體重280～320g,由南京醫(yī)科大學(xué)動物實驗中心提供,正常飼養(yǎng)。

1.2 脂肪栓子:采用合肥博美生物科技有限公司提供的生化級三油精(又稱油精和甘油三油酸酯,英文Triolein)作為脂肪栓子。

1.3 實驗器材:美國Power Lab多功能生理監(jiān)測儀、美國i-STAT血氣分析儀及3+試紙片、小動物解剖器械、一次性注射器等。

2 實驗動物分組

實驗鼠隨機分為大劑量三油精組(n=10)、小劑量三油精組(n=10)和對照組(n=6)三組。

3 實驗步驟

3.1 麻醉:經(jīng)腹腔推注20 %烏拉坦,劑量為1g/kg,每半小時檢查一次麻醉深度,必要時可追加麻醉,劑量為100～200 mg/ kg。

3.2 模型制備:本試驗采用經(jīng)大鼠頸外靜脈注入三油精的方法制備急性FE動物模型。腹腔注射20%烏拉坦麻醉大鼠,麻醉滿意后,仰臥位固定于自制大鼠手術(shù)臺上,將頸部毛發(fā)剪除, 碘伏、酒精局部消毒,依次切開皮膚、皮下組織尋找頸外靜脈穿刺置管,將三油精試劑用水浴復(fù)溫至37℃后以0.2ml/min速度緩慢注射,使其發(fā)生脂肪栓塞。術(shù)中密切觀察大鼠一般生命體征,整個栓塞過程大鼠應(yīng)始終保持仰臥位并保持良好的麻醉化。大劑量組注入0.6ml/kg的三油精,小劑量組注入0.2ml/kg的三油精。對照組除用同容積生理鹽水代替三油精外,余實驗過程與試驗組相同。

3.3 血流動力學(xué)監(jiān)測:右頸動脈置管連接壓力換能器后,采用美國Power Lab多功能生理監(jiān)測儀于栓塞前5min測定大鼠平均動脈壓(MAP)及心率(HR)并記錄,栓塞后5min、30min、1 h、2 h復(fù)測上述指標(biāo)。

3.4 動脈血氣分析:所有大鼠麻醉后即**管切開并插入小動物氣管切開管接Y管通氣,在間斷吸痰、吸入氧濃度(FiO2)為21%的情況下,于栓塞前、栓塞后30分鐘,分別采右頸動脈血以美國i-STAT血氣分析儀行血氣分析,測定PH、PaO2、PaCO2、HCO3-。

3.5 病理檢查:栓塞后6h每組放血處死2只大鼠,取出肺組織,觀察大體標(biāo)本有無肺梗死灶,全肺以體積分?jǐn)?shù)為10%的甲醛液固定,石蠟包埋切片,蘇木素一伊紅(HE)染色,光鏡下鏡檢觀察肺組織病理學(xué)改變。

3.6 實驗結(jié)果數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計學(xué)分析:實驗數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,數(shù)據(jù)結(jié)果采用SPSS13.0統(tǒng)計學(xué)軟件包進行統(tǒng)計分析;統(tǒng)計方法采用方差分析,F檢驗,兩兩間比較采用q檢驗,檢驗以P<0.05表示結(jié)果統(tǒng)計學(xué)差異有顯著性。

4 結(jié)果

4.1 模型建立情況:小劑量三油精栓塞組建模成功率為90% (9/10),死亡率為10%(1/10) ,大劑量三油精栓塞組建模成功率為70% (7/10),死亡率為30%(3/10)。栓塞后大鼠呼吸頻率立即增快,平均頻率>110次/min,伴有呼吸窘迫,氣管切開管中分泌物增多,嚴(yán)重者有大量泡沫痰涌出。動脈血氣分析顯示程度不等的低氧血癥。

4.2 病理觀察:大體標(biāo)本正常肺組織表面呈淡紅色,無充血、水腫及瘀血斑點(見圖1);FE后肺組織充血、水腫,表面有彌漫性出血點(見圖2箭頭所指)。光鏡下正常肺組織結(jié)構(gòu)完整,肺泡內(nèi)無出血及滲出(見圖3);FE后大鼠肺泡水腫、肺泡壁破壞(見圖4箭頭所指)。

4.3 平均動脈壓變化結(jié)果(表1):小劑量三油精FE組5min、0.5h、1h點MAP與對照組、注栓前比較差異有顯著性,P<0.05;大劑量三油精FE組5min、0.5h、1h、2h點MAP與對照組、小劑量組比較差異均有顯著性,P<0.05。

4.4 心率變化結(jié)果(表2):小劑量三油精FE組5min、0.5h、1h點HR與對照組、注栓前比較差異有顯著性,P<0.05;大劑量三油精FE組5min、0.5h、1h、2h點HR與對照組、注栓前、小劑量組比較差異均有顯著性,P<0.05。

4.5 血氣分析變化結(jié)果(表3):小劑量FE組栓塞后60min PaO2明顯降低,與對照組、注栓前比較差異有顯著性,P<0.05;大劑量FE組栓塞后60min pHa、PaO2、HCO3-均明顯降低,與對照組、注栓前比較差異有顯著性,P<0.05;大劑量FE組栓塞后60min PaO2與小劑量組比較差異有顯著性,P<0.05。

5 討論

FE是指脂肪顆粒阻塞血管腔而引起的一系列病理生理改變的臨床疾病。臨床所見的FE可以見于整形外科吸脂術(shù)、骨科長骨骨折、骨關(guān)節(jié)矯形手術(shù)、脂肪肝擠壓傷等。

關(guān)于FE的動物模型:實驗動物的種類包括大鼠、貓、家兔、綿羊、犬、豬及靈長類動物, 其中靈長類動物由于與人類在遺傳進化水平上接近, 故是理想的實驗動物, 但這種動物價格昂貴, 未能廣泛用于實驗中。與其它幾種實驗動物相比, 大鼠繁殖快, 較易得到, 價格上又較低廉, 適用于大樣本的動物實驗, 值得在動物試驗中推廣。脂肪栓子的種類包括:自體脂肪細胞、油酸、三油精。以自體脂肪細胞作為栓子制作FE動物模型,雖然可以較為真實地模擬FE發(fā)生的過程,但是提取與純化自體脂肪細胞需要較復(fù)雜的技術(shù)和設(shè)備,實施起來有較高難度。以油酸作為栓子制作FE動物模型,由于游離脂肪酸對肺****內(nèi)皮細胞的毒性作用,易導(dǎo)致急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)發(fā)生,所以油酸常用以制作ARDS的動物模型。三油精是一種不飽和的甘油酯,存在于動物和植物脂肪和油中,由動植物油類分離而制得,黃色油狀液體,密度0.915,熔點-4～-5℃,不溶于水,微溶于乙醇,溶于氯仿、乙醚、四氯化碳。三油精可以作為天然脂肪栓子用于FE的動物模型的制備,國外已有多位學(xué)者進行了相關(guān)研究,但在國內(nèi)尚無此類報道。以三油精作為脂肪栓子制作FE動物模型有如下優(yōu)點:(1)成分單一,劑量容易把握,可重復(fù)性強,實驗結(jié)果可靠;(2)取材簡單,有專門廠家提供,且價格低廉。

當(dāng)肺動脈主干或廣泛肺動脈脂肪栓塞時,其急性期病理生理變化主要表現(xiàn)為血流動力學(xué)改變和呼吸生理改變。肺動脈栓塞的機械阻塞造成肺有效血管床橫斷床面積減少,由此引發(fā)的神經(jīng)體液因素造成肺動脈持續(xù)痙攣,導(dǎo)致肺動脈高壓形成。當(dāng)肺動脈壓持續(xù)升高超過右心負荷時,就造成急性右心衰竭。此時內(nèi)臟血管強烈收縮,外周循環(huán)阻力增加,左心室回心血量嚴(yán)重不足,體循環(huán)血壓降低,嚴(yán)重時表現(xiàn)為休克癥狀。