新型携氧液（HBOCs）对急进高原家兔的保护作用

张杰 朱娱 吴跃 彭小勇 向鑫明 臧家涛 田昆仑 吴惠玲 李俊霞 杨光明 刘良明 李涛

（重庆，400042，第三军医大学大坪医院野战外科研究所第二研究室，创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室）

目的：观察新型血红蛋白携氧液体（HBOCs）对急进高原家兔高原反应的保护作用。方法：采用低压舱快速减压（30min内）模拟海拔5000m的高原环境，以制作急进高原家兔模型，观察新型携氧液HBOCs对急进高原家兔生命体征（心率和呼吸频率），血气，心电图，以及器官功能（包括心脏、肝脏和肾脏）的保护作用。结果：与平原对照组比较，家兔进入高原后，呼吸频率显著加快（86.1±5.2比101.2±7.2，p=0.034），心率显著增加（253.5±8.1比306.7±15.2，p=0.021），心电图ST段轻度下移，动脉血氧分压（115.3±4.7比64.2±5.6，p=0.008）和氧饱和度（97.7±0.7比 65.8±3.1，p=0.002）显著降低表，肝、肾功能损伤指标轻度升高（无统计学差异）；与高原对照组比较，新型HBOCs不同剂量治疗后呼吸急促和心率加快的症状均得到明显改善（101.2±7.2比86.9±6.6，p=0.045）（301.1±18.5比237.7±23.0，p=0.036），心电图ST段轻度下移显著被抑制，动脉血氧分压和氧饱和度显著回升（64.2±5.6比93.2±4.2，p=0.004）（65.8±3.1比83.5±5.2，p=0.009），同时肝肾功能损伤指标轻度降低，但无统计学差异。结论：新型HBOCs能显著的改善家兔急性高原反应症状，对高原反应有较好的治疗作用。

关键词：新型HBOCs；高原反应；治疗作用

[基金项目] 军队“十三五”重大项目（AWS16J032）

The beneficial effect of novel cross-linked hemoglobin HBOCs on altitude stress in rabbits

Zhang Jie, Zhu Yu, Wu Yu, Peng Xiaoyong, Xiang Xinming, Zang Jiatao, Tian Kunlun, Wu Huiling, Li Junxia, Yang Guangming, Liu Liangming, Li Tao（state key laboratory of Trauma, Burn and combined Injury, Department 2,Institute of Surgery Research, Daping Hospital, Third Military medical University,Chongqing,400042,China）

Objective: to investigate the beneficial effect of novel cross-linked HBOCs on altitude stress in rabbits. Methods: hypobaric chamber was used to mimic the environment at the altitude of 5 kilometers, then the effect of novel cross-linked HBOCs on respiration rate(RR), heart rate(HR), electrocardiogram(ECG), artery blood gas(ABG), and function of important organs were measured in rabbits which were placed in hypobaric chamber for 4h. Results: as compared to the plain control group, the RR（86.1±5.2 vs 101.2±7.2，p=0.034） and HR（253.5±8.1 vs 306.7±15.2，p=0.021） increased, accompanying with arterial partial pressure of oxygen(PaO2) （115.3±4.7 vs 64.2±5.6，p=0.008）and arterial oxygen saturation(SaO2) （97.7±0.7 vs 65.8±3.1，p=0.002） decreasing, and ST segment of ECG descending in the Plateau control group; novel cross-linked HBOCs significantly suppressed the increase of RR （101.2±7.2 vs 86.9±6.6，p=0.045）and HR（301.1±18.5 vs 237.7±23.0，p=0.036）, and the descending of ST segment. Conclusion: novel cross-linked HBOCs significantly ameliorate the hypoxia symptoms in rabbits in hypobaric chamber, and is a potential drug for altitude stress therapy.

Key words: novel cross-linked HBOCs, altitude stress, therapy.

急进高原反应是指驻平原地区的人员快速进入高原后产生的一系列低氧应激反应，其发生率高达60%[1]。其中的一些症状若不加以控制，会迅速发展，诱发高原肺水肿或高原脑水肿，危及生命。在我国，高原面积达到240平方公里，随着到高原旅游的游客逐年增加，高原反应成为影响游客健康的主要因素之一。在军事方面，平原部队在急进高原时，部分官兵高原反应严重，影响部队战斗力。因此，寻找针对高原反应的治疗药物尤为重要。

HBOCs是基于天然血红蛋白经过聚合、交联等化学修饰而成的一种红细胞代用品，已有研究证实HBOCs在创伤失血休克的治疗中发挥重要作用[2]。目前已研发或上市的HBOCs由于其半衰期短、导致肾毒性、释氧功能差等问题，限制了其在临床的应用。新型HBOCs（YQ23）由DYNAMIC SEASON HOLDINGS LIMITED公司研发生产，是一种经双阿司匹林交联修饰的生物增强型的高活性携氧蛋白，可以在氧分压高的环境下携带氧，在氧分压低的环境下释放氧。之前的研究发现其对失血性休克大鼠具有较好的治疗作用，且副作用小[3]。本文利用低压舱家兔模型模拟高原环境，研究了新型HBOCs对低压舱家兔一般行为学，生命体征（HR和RR），血气，心电图，以及器官功能（包括心脏、肝脏和肾脏）的影响。

1、 材料与方法

1.1 动物分组及模型制备

家兔136只（由本院实验动物中心提供，伦理审批号:2016022201），体重2.2--2.5Kg，雌雄各半，随机抽取8只为平原对照组。剩余128只随机分为低压舱对照组，0.5和0.3mg/kgYQ23治疗组和红景天治疗组四个组别，每组32只。模型制备：平原对照组以外，将其它四组家兔至于低压舱内，30分钟内升至模拟海拔5000m高度，各组家兔在模拟海拔5000m高度的低压舱内放置4h后，根据分组采取不同治疗，低压舱对照组不采取治疗措施，0.5和0.3mg/kg YQ23治疗组家兔分别按体重给予YQ23治疗，红景天治疗组按体重给予1mg/kg的红景天治疗，在治疗后1、4、12、24小时四个时相点测定相应指标，每个时相点8只。

1.2 一般行为学观察

在各个识相点观察家兔的一般行为学指标，包括摄食行为、翻正得分、肌张力、运动能力、嗅觉刺激（酒精棉球刺激）、抓持反应等。

1.3 呼吸频率和心率测定

呼吸频率（respiration rate, RR）和心率（heart rate，HR）的测定采用每分钟计数呼吸和心跳的次数来计算，以呼吸频率和心率来反映缺氧症状。

1.4 心电图测定

家兔在实验前剃去四肢的毛发，便于心电图测定。在输液治疗后的1h、4h、12h和24h，用便携式心电图机（ECF-3A型，艾盾，深圳）测定。将心电图机红、黄、绿、黑四个心电图导联分别连接在家兔右前、左前、左后和右后的皮肤表面，记录家兔心电图，以家兔心电图二导联来中ST段下移来反映心肌缺血，并统计ST段下移的发生率。

1.5 动脉血血气测定

在各个时相点，行家兔左侧股动脉插管，用肝素化的1ml密闭空针抽取1ml动脉血，用血气分析仪（ABL90FLEX，Radiometer，DK）分析动脉血中动脉血氧分压（PaO2）、动脉血氧饱和度（SaO2）、二氧化碳分压（PCO2）、PH值和血乳酸（cLac）。

1.6 心肝肾功能测定

在各个时相点，插股动脉导管取3ml动脉血， 3500rpm离心5min，收集血清，通过生化分析仪（DX800；Beckman Coulter， Fullerton，CA）测定肝脏、肾脏和心脏功能；心脏损伤指标以肌钙蛋白T（troponin T，TnT）来反映，肝脏损伤以谷丙转氨酶（glutamic-pyruvic transaminase，ALT）和血谷草转氨酶（glutamic-oxalacetic transaminase，AST）来反映，肾脏损伤以尿素氮（urea，BUN）和肌酐（creatinine，Crea）来反映。

1.7 统计学处理

实验采用正交试验设计，所有数据用平均值±标准差表示，采用单因素方差分析，用ANOVA检验进行比较，认为p<0.05有差异， p<0.01有显著差异。

2、 结果

2.1 YQ23治疗对低压舱家兔一般行为学的影响。

与平原对照组相比，家兔进入低压舱后一般行为学变化显著，表现为摄食减少，肌张力和运动能力下降，嗅觉刺激反应迟缓等。与低压舱对照组比较，YQ23和红景天治疗可改善一般行为学指标，表现为摄食增多、肌张力和嗅觉刺激恢复。

2.2 YQ23治疗对低压舱家兔HR和RR的影响。

与平原对照组比较，低压舱对照组家兔的HR（253.5±8.1 比301.1±18.5、306.7±15.2、298.8±11.1、296.1±12.1，p=0.029、0.021、0.019、0.020）和RR（86.1±5.2比101.2±7.2、99.4±11.5、102.8±17.3、100.8±6.7，p=0.034、0.053、0.055、0.044）在进入低压舱1h后开始升高，一直持续到24h；YQ23治疗后，HR和RR总体呈现下降趋势，以0.5mg/kg YQ23治疗后12h（298.8±11.1比242.8±18.8，p=0.043）和0.3 mg/kg YQ23治疗后1h（301.1±18.5比237.7±23.0，p=0.035），HR降低最为显著；而红景天治疗组有部分降低，无显著差异。结果提示YQ23可抑制高原缺氧引起HR和RR的增加。

2.3 YQ23治疗对低压舱家兔心电图ST段的影响。

以家兔心电图Ⅱ导联来分析ST段是否下移，反映心肌缺氧情况。与平原对照组比较，低压舱对照组家兔在进入低压舱1h后、4h、12h和24心电图均出现轻度ST段下移，其发生率分别为25%、37.5%、37.5%和62.5%，提示有轻度缺氧症状；YQ23治疗能有效的降低ST段轻度下移的发生率，改善心肌缺氧症状。提示YQ23治疗可改善高原环境下心肌缺氧症状。红景天治疗组在治疗后1h和4h能有效降低低压舱家兔的ST段下移的发生率，改善心肌缺氧症状，而12h后效果不佳。

2.4 YQ23治疗对低压舱家兔血气的影响。

与平原对照组比较，低压舱对照组家兔在进入低压舱1h后，动脉血氧分压（PaO2）（115.3±4.7比64.2±5.6，p=0.008）和动脉血氧饱和度（SaO2）（97.7±0.7比 65.8±3.1，p=0.002）明显下降；二氧化碳分压（PCO2）、PH值和血乳酸（cLac）均无显著变化。与低压舱对照组比较，YQ23治疗后，低压舱家兔的PaO2和SaO2均得到显著改善（64.2±5.6比93.2±4.2，p=0.004）（65.8±3.1比83.5±5.2，p=0.009）。红景天治疗组家兔在治疗后4h，PaO2有轻微升高（115.3±4.7比70.0±2.7，p=0.005），其他时相点无显著差异。提示YQ23具有较好的携/释氧能力，能显著改善高原缺氧症状。

2.5 YQ23治疗对低压舱家兔重要器官功能的影响。

与平原对照组比较，低压舱对照组肝、肾功能损伤指标轻度升高，但无统计学差异，心功能损伤指标无显著变化。YQ23治疗后，肝、肾功能损伤指标轻度下降，但各组间无显著性差异。

3 讨论

高原反应是指久居平原的人在急进高原后，出现的一种缺氧反应症状，严重可危及生命。目前，针对高原反应的主要防治措施是吸氧，但盛装氧气的氧气瓶不便于携带，而其他治疗药物如红景天等虽然能缓解缺氧反应症状，增强机体的抵抗力[4]，但均没有从根本上解决机体缺氧的问题。本研究采用低压舱家兔模型模拟高反应，观察了双阿司匹林交联修饰的新型血红蛋白携氧载体HBOCs（YQ23）对低压舱家兔高原反应的治疗效果。结果发现家兔在进入模拟海拔5000m的低压舱后，摄食量、活动能力和嗅觉刺激等一般行为学指标下降、呼吸频率、心率显著增加，心电图ST段轻度下移，动脉血氧分压和氧饱和度显著降低，而YQ23治疗后呼吸急促和心率加快的症状明显改善，活动能力明显加强，心电图ST段轻度下移得到抑制，动脉血氧分压和氧饱和度显著回升。以上结果提示，YQ23具有较好携/释氧功能，可显著改善高原低氧环境下机体的缺氧反应症状。

HBOCs是一种以天然HB或经人工合成HB为来源，经过化学修饰后具有携氧并释氧功能的HB产品。目前针对天然HB的修饰方式主要包括分子内聚合，分子间修饰，分子表面共轭，以及零修饰四种方式[5]。经过几十年的研究HBOCs已有多种HB产品应用于临床研究，其主要作为血液代用品用于创伤伤口愈合、手术导致大量失血病人的输血及中风治疗等[6,7]。已有研究发现HBOCs具有改善微循环，减轻缺血缺氧引起的心肌损伤[8,9]。但仍有很多问题制约HBOCs的应用，例如高铁血红蛋白影响氧气释放，二聚体血红蛋白具有肾毒性等。本文中新型HBOCs是一种采用双阿司匹林交联的四聚体，结构稳定、质量均一、半衰期长、具有较好的携氧释氧功能。在研究中发现，新型HBOCs在改善高原反应症状中具有重要作用，可明显升高高原血液中氧气的含量，保护心脏、肾脏和肝脏等重要器官功能。本研究提示新型HBOCs可作为一种具有携氧/释氧功能的药物，用于治疗高原缺氧反应。

参考文献

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