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本文系统综述挤压综合征(CS)研究进展,聚焦实验模型构建(动物选择、压缩参数、装置设计)及新兴疗法(气体分子干预、干细胞治疗、化学药物靶向、生物制剂免疫调节),为机制研究与临床转化提供多维理论参考。
挤压综合征(CS)是一种严重肌肉损伤,可导致急性肾损伤(AKI)、电解质紊乱和弥散性血管内凝血等全身损害,未经治疗死亡率极高。因灾害环境复杂,临床难以及时开展早期研究,动物模型成为研究 CS 病理机制和治疗的关键。
动物模型
研究中使用的动物包括大鼠、小鼠、兔、山羊、犬和猪等。其中大鼠最常用(约 70%),因其生化指标稳定、采血方便,常用 Wistar 和 SD 大鼠,通过橡胶止血带、重物等装置对后肢进行不同时长的压迫,6 小时压迫最为常见。小鼠(约 20%)因生理接近人类且有转基因 / 基因敲除品系,常用于分子研究,如用定制装置压迫腓肠肌等。兔对刺激敏感,犬因血量大、肢体肌肉发达适合作模型但成本高,猪等大型动物应用较少。
模型构建方法分为化学和物理诱导。化学法如注射肌肉提取液或甘油,因无法模拟真实创伤渐被物理法取代。物理法包括肌肉夹伤、止血带压迫、重物挤压等,其中数字平台等定制装置可精确控制压力和时间,更贴近真实灾害场景,如用 10 kg 铁块压迫小鼠后肢 6 小时建立模型。
损伤机制
CS 的病理机制主要涉及缺血 - 再灌注损伤和横纹肌溶解。肌肉损伤后细胞膜破裂,释放肌红蛋白(Mb)等细胞成分入血,引发电解质失衡(高钾血症、低钙血症等)、代谢性酸中毒,激活炎症通路如 NF-κB,导致急性肾损伤等多器官功能障碍。再灌注时产生的活性氧(ROS)和钙超载进一步加剧细胞损伤,形成恶性循环。
治疗策略
传统治疗
- 液体复苏:可降低死亡率,但在大规模灾害中资源受限,且需注意患者个体差异和环境温度等影响。
- 血液净化:能清除毒素和炎症介质(如 IL-6、TNF-α),但需根据病情选择时机,早期血液透析可提高生存率。
新兴疗法
- 气体分子干预:
- 氧气:高压氧可减轻水肿、促进肌肉修复和血管生成,刺激肌星形细胞增殖和肌纤维成熟。
- 一氧化碳(CO):低浓度 CO 可减轻缺血 - 再灌注损伤和炎症,但需警惕其与血红蛋白的高亲和力可能导致的毒性。
- 一氧化氮(NO):具有双重作用,局部高浓度可能加重肌肉损伤,抑制 NO 合成酶可减少氧化应激但可能促进纤维化。
- 硫化氢(H?S):通过抑制 NF-κB 和 MAPK 通路减轻炎症和凋亡,降低血尿素氮(BUN)、肌酐(CREA)等指标,改善肾功能。
- 细胞治疗:
- 间充质干细胞(MSCs):通过旁分泌生长因子促进肌肉修复,极化巨噬细胞至 M2 表型,加速肾小管损伤修复,改善横纹肌溶解诱导的 AKI。
- 一氧化碳富集红细胞(CO-RBCs):释放 CO 保护肾脏,减少细胞色素 P450 降解,同时具备携氧功能。
- 化学药物与生物制剂:
- 地塞米松(DEX):通过 PI3K-Akt-eNOS 通路激活内皮型一氧化氮合酶(eNOS),抑制全身炎症,可作为早期干预手段,但可能诱发横纹肌溶解。
- 山莨菪碱:激活 α7 烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR),通过胰岛素信号 - Na/K-ATP 酶通路降低血钾和现场死亡率,减轻氧化应激和炎症。
- 乌司他丁:抑制蛋白酶、调节 Th17/Treg 细胞平衡,减轻 CS 诱导的 AKI 和炎症反应。
- 抗 HMGB1 抗体:HMGB1 作为促炎介质,其抗体可减少炎症反应,改善生存率,抑制肾皮质细胞凋亡。
- 重组人促红细胞生成素(rhEPO):抑制 NF-κB 和诱导型一氧化氮合酶(iNOS),调节 TLR4/NF-κB 通路,促进巨噬细胞向 M2 表型转化,减轻 AKI。
讨论与展望
动物模型的选择需平衡成本、操作难度和临床相关性,啮齿类适合基础研究,大型动物(如猪)适合临床验证。数字平台等新型模型提高了标准化和可重复性,但动物与人类的解剖差异(如缺乏筋膜室)及伦理问题仍需关注。未来需进一步明确压力、时间等参数与损伤程度的定量关系,结合缺氧、脱水等风险因素优化模型。
传统治疗已显不足,新兴的抗氧化、抗炎疗法在动物模型中展现潜力,但需验证临床安全性和有效性。CS 研究正从对症支持向病因预防转变,个性化和精准医疗将成为趋势,需加强多中心临床试验,推动基础研究向临床转化。