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人工全膝关节置换影响红细胞脂质过氧化的研究△

来源:《中国矫形外科杂志》 作者:王友华,刘璠,姜胜华,喻德富,侍德 2008-5-30
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摘要: 【摘要】 [目的]探讨人工全膝关节置换术对围手术期红细胞脂质过氧化的影响及维生素E(VitE)、1,6-二磷酸果糖(FDP)对红细胞脂质过氧化的防治作用。[方法]膝关节退变伴骨性关节炎患者60例,于硬膜外阻滞麻醉下行人工全膝关节置换术,随机分为四组:即对照组、术前应用维生素E组、术中应用FDP组及术前应用维生素E联......


【摘要】  [目的]探讨人工全膝关节置换术对围手术期红细胞脂质过氧化的影响及维生素E(VitE)、1,6-二磷酸果糖(FDP)对红细胞脂质过氧化的防治作用。[方法]膝关节退变伴骨性关节炎患者60例,于硬膜外阻滞麻醉下行人工全膝关节置换术,随机分为四组:即对照组、术前应用维生素E组、术中应用FDP组及术前应用维生素E联合术中应用FDP组。每组15例,在手术前、术后1、3、5、7 d抽取血样,测定红细胞中丙二醛(MDA)和铜-锌-超氧化物歧化酶(CuZnSOD)的含量。[结果]人工全膝关节置换术后红细胞中MDA的含量明显比术前增高(P<0.05),而CuZnSOD的含量明显比术前降低(P<0.05);术前应用VitE联合术中应用FDP比单纯应用VitE或FDP能在围手术期更有效地保护红细胞免受脂质过氧化的损伤(P<0.05)。[结论]人工全膝关节置换术,应提倡术前服维生素E和术中用FDP,以预防围手术期氧自由基和过氧化脂质等有害因子对红细胞的破坏,以及因红细胞损伤可能出现的深静脉血栓形成等并发症的发生。

【关键词】  关节成形术; 置换; 膝; 脂质过氧化; 红细胞; 维生素E; 1,6-二磷酸果糖


  对保守治疗无效的膝关节退变性病变所引起的骨关节炎,全膝关节置换(total knee replacement,TKR)是一种安全、有效重建功能的方法,临床应用日趋广泛。TKR术后深静脉血栓形成为其重要的并发症,发生率较高,国外报道其发生率为40%~70%,吕厚山等报道其发生率为40%,甚至发生致命性的肺栓塞[1],近年来已引起人们重视。过去多数学者认为,由于术后较长时间卧床,血液呈高凝状态,下肢静脉血回流缓慢,血液淤滞以及血管壁损伤所致[1,2]。近年研究表明,手术创伤可使红细胞脂质过氧化损伤,而损伤变形的红细胞对术后血栓形成起非常重要的作用[3]。本文目的在于探讨TKR对红细胞脂质过氧化的影响及维生素E、1,6-二磷酸果糖(FDP)对围手术期红细胞脂质过氧化的防治作用。
   
  1  资料和方法

  1.1  2003年1月~2006年6月,对本科收治的60例膝关节退变伴骨性关节炎患者,于膝关节内侧入路行人工全膝关节表面置换术,术中未用止血带。假体为德国林克公司产品,型号为GemeniMK2。患者术前无贫血,无明显高血压,随机分为4组,每组15例,即对照组(A组)、维生素E组(B组)、1,6-二磷酸果糖(C组)及维生素E加1,6-二磷酸果糖(D组)。术中输血0~400 ml,一般资料见表1。

  表1  一般资料(略)

  *与A组比较,P>0.05
   
  1.2  麻醉方法
   
  60例患者均用硬膜外阻滞麻醉,术前30 min鲁米那100 mg及阿托品0.5 mg肌注。硬膜外阻滞局麻药用1.5%利多卡因和0.25%地卡因混合液。

  1.3  观察方法
   
  A组为对照组;B组在手术前3 d开始口服维生素E,每日3次,每次100 mg,至手术日晨;C组于手术开始后30 min给FDP 10 g静脉滴注;D组在手术前3 d开始口服维生素E,每日3次,每次100 mg,至手术日晨,同时于手术开始后30 min给FDP 10 g静脉滴注。各组均在手术开始前术后1、3、5、7 d取血样,所有样品置于-20℃冰箱内保存。将抗凝全血过棉柱洗脱,去除白细胞、血小板,再用生理盐水洗涤3次得红细胞。首先取1/2样品红细胞测定丙二醛(MDA)的含量,利用氧自由基与不饱和脂肪酸过氧化作用成比例增加的脂质过氧化物降解产物MDA间接检测氧自由基的变化,根据脂质过氧化物在酸性条件下加热分解生成MDA,可与硫代巴比妥酸缩合成红色色素,以红色程度推算出脂质过氧化物的含量,以(MDA)nmol/ml单位表示,结果反映机体内脂质过氧化程度;然后取另1/2样品红细胞,加蒸馏水充分溶血后,用放射免疫法测红细胞内铜-锌-超氧化物歧化酶(Cu-Zn-SOD)的含量,以ng/10 μl表示,以了解机体的抗氧化能力,药盒为北京华清生物技术研究所生产,批号为(HQ-229)9311。

  1.4  统计学处理
   
  采用Stata 7.0统计软件,数值以(±s)表示,行配对t检验,P<0.05为差异有显著性。
   
  2  结果

  2.1  TKR术对机体红细胞脂质过氧化及抗氧化能力的影响
   
  15例患者于TKR术后第1、3、5、7 d,红细胞内MDA的浓度的含量明显较术前增高,而Cu-Zn-SOD的含量则明显比术前降低,于术后第3 d达高峰,经统计学分析P<0.05,差异有显著性,提示TKR可引起患者机体红细胞脂质过氧化和抗氧化能力下降见表2。

  表2  术前术后红细胞内MDA及Cu-Zn-SOD含量的变化(略)

  *同一时间点与术前比较P<0.05

  2.2  围手术期VitE或/和FDP对红细胞脂质过氧化的保护作用
   
  B组、C组及D组术后第1、3 d丙二醛的浓度分别与术前相比稍有升高,但无统计学意义(P>0.05),在同一时间点与对照组相比,丙二醛的水平则明显低,经统计学处理P<0.05,说明VitE和FDP具有防护手术创伤对红细胞脂质过氧化的作用;但术后第5、7 d,B、C组在同一时间点与D组及术前相比丙二醛的浓度明显增高(P<0.05),而D组与术前相比则无明显升高(P>0.05),说明术前应用VitE且术中加用FDP比单纯应用VitE或FDP能在术后更长时间内保护红细胞免受脂质过氧化的损伤,见表3。

  表3  围手术期各组红细胞内MDA的变化(略)

  *同一时间点与术前比较P>0.05,与对照组比较P<0.05;#同一时间点与术前比较P<0.05,与对照组比较P>0.05;+同一时间点与D组比较P>0.05,△同一时间点与D组比较P<0.05。

  2.3  围手术期VitE或/和FDP对红细胞抗氧化力的保护作用(表4)
   
  表4  围手术期各组红细胞内的CuZnSOD变化(略)

  *同一时间点与术前比较P>0.05,与对照组相比较P<0.05;#同一时间点与术前比较P<0.05,与对照组比较P>0.05;+同一时间点与D组比较P>0.05,△同一时间点与D组比较P<0.05

  由表4可以看出,B、C及D组术后第1、3 d Cu-Zn-SOD的含量分别与术前相比稍有下降,但无统计学意义(P>0.05),在同一时间点与对照组相比,Cu-Zn-SOD的水平则明显升高,经统计学处理(P<0.05),说明VitE或FDP具有增强红细胞抗氧化能力的作用;但术后第5、7 d,B、C组在同一时间点与D组及术前相比Cu-Zn-SOD的含量明显下降(P<0.05),而D组与术前相比则无明显下降(P>0.05),说明术前应用VitE且术中加用FDP比单纯应用VitE或FDP能在术后更长时间内增强红细胞抗氧化能力的作用。
   
  3  讨论
   
  手术创伤、应激和麻醉等使患者的内环境发生改变,机体通过神经内分泌调节产生大量氧自由基,SOD通过歧化反应清除体内氧自由基,其活力强弱代表机体抗氧化能力[3]。而氧自由基是一种不稳定状态,具有活性的化学性质,细胞膜中的多价不饱和脂肪酸是最易受氧自由基影响的物质而发生脂质过氧化反应,形成对细胞结构和功能有害的脂质过氧化物,因此脂质过氧化物的变化可反映组织代谢障碍,细胞结构与功能损害的指标,MDA是脂质过氧化物的代谢产物,它是由能自发荧光的脂肪色素组成,易于检测,其含量反映机体内脂质过氧化程度,间接反映细胞受损的程度。
   
  脂质过氧化物具有强烈的细胞毒性,可损伤细胞膜及亚细胞膜并引起膜蛋白和酶类功能障碍。本研究提示TKR术后红细胞脂质过氧化增强,和文献报道一致[3,4]。可能手术创伤后,交感性内分泌增加,激活脂肪酶而使游离脂肪酸升高,后者抑制氧化磷酸化偶联,启动生物膜的脂质过氧化反应;另一方面手术创伤、出血和术中常见的低血压、缺血缺氧等因素,加之机体机能及应激反应能力的下降,导致红细胞脂质过氧化损伤。受氧自由基的作用,不饱和脂肪酸发生了过氧化反应,含量减少,使红细胞膜僵硬,变形能力减弱,脂质过氧化物及代谢产物MDA可使蛋白分子交联并裂解成碎片,使红细胞膜骨架蛋白的结构和功能改变。氧自由基可与Na+-K+-ATP酶的活性巯基作用,影响其活性,使细胞膜渗透性增加,大量Na+及水分进入细胞内,造成细胞肿胀,体积变大。这些肿胀变形能力减弱的红细胞,加之红细胞碎片等原因,使血液中微栓颗粒增加,导致循环淤滞。
   
  深静脉血栓形成是TKR术后比较常见的并发症。以往多认为,由于术后较长时间卧床,下肢静脉血回流缓慢,血液淤滞所致,近年的研究提出手术创伤、应激和麻醉可使红细胞过氧化损伤,损伤变形及能力下降的红细胞是术后血栓形成的主要触发因素之一[3,5,6]。本研究表明红细胞脂质过氧化损伤术后明显比术前增加。经统计学分析P<0.05,有显著性差异,说明手术创伤可引起患者机体红细胞脂质过氧化增强和抗氧化能力下降。维生素E和FDP具有重要的抗氧化和保护细胞膜的作用,前者能保护过氧化氢酶和谷光苷肽氧化酶的活性,预防和抑制生物膜脂质过氧化反应,又通过与多价不饱和脂肪酸竞争性与烷过氧基结合,而终止过氧化的链式反应,在抗氧化系统中起最后一层保护作用;后者作为糖酵解过程中的中间产物,能激活糖酵解途径中的限速酶—磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶,间接向细胞内供能,且能直接进入细胞内作为能量底物供能,使细胞内ATP含量增加,并能激活Na+-K+-ATP酶,促进细胞保钾排钠,提高细胞内激化,防止细胞水肿凋亡[7,8]。由此可见维生素E和FDP在预防红细胞脂质过氧化方面,其作用机制不同。研究发现,术前单独应用维生素E或术中单独应用FDP组,术后MDA和Cu-Zn-SOD的含量在术后第1、3 d与术前相比改变不明显(P>0.05),但在术后第5、7 d 两者的含量与术前相比则有明显改变(P<0.05),提示单独应用维生素E或FDP不能在术后更长时间内预防红细胞脂质过氧化反应;而在术前应用维生素E且术中应用FDP组,术后各时间点检测MDA和Cu-Zn-SOD的含量与术前相比均改变不明显。经统计学分析P>0.05,差异无显著性,说明术前和术中联合应用维生素E和FDP能在术后较长时间内预防患者机体红细胞脂质过氧化和抗氧化能力下降。
   
  本研究结果提示,TKR术能引起患者红细胞脂质过氧化反应增强和抗氧化能力下降。术前应用维生素E和术中加用FDP可有效预防围手术期氧自由基及过氧化脂质等有害因子对红细胞的破坏,并有助于红细胞膜韧性和流动性增强,供氧能力增加,从而改善了血流淤滞,防止深静脉血栓的形成。因此,凡行TKR术的患者,术前口服维生素E和术中静脉滴注FDP,以预防围手术期红细胞脂质过氧化反应增强和抗氧化能力下降及由此可能出现的深静脉血栓形成等并发症的发生。
   

【参考文献】
    [1] Geerts WH,Heit JA,Clagett GP,et al.Prevention of venous thrombolism[J].Chest,2001,119:132-145.

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  [3] 王友华,刘蹯,王洪,等.维生素E、FDP预防全髋关节置换术后深静脉血栓形成的研究[J].中华创伤骨科杂志,2005,7(6):512-518.

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  [5] 杨刚,吕厚山.低分子肝素预防人工髋、膝关节置换术后下肢深静脉血栓形成的研究[J].中华外科杂志,2000,38:25-27.

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作者单位:南通大学附属医院骨科, 江苏南通市 226001


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