高原高寒战时环境肢体枪弹伤后电解质代谢的动物实验研究

殷作明，李素芝，胡德耀，叶 峰，杨志焕，林秀来，宋 俊，赖西南，石权贵，何代平，李 楠，何蓉城，孙克勤

低海拔地区严重创伤后电解质代谢的特点曾有少量报道［1］，但关于高原高寒地区平战时环境下火器伤后血浆电解质的代谢特点至今国内外未见报道。本实验在高原高寒环境现场，模拟战时因素，以猪肢体枪弹伤为实验模型，动态观察高原高寒地区平时、战时环境枪弹伤后血浆钾、钠、氯和钙、镁、磷的含量的变化，了解高原高寒环境火器伤后血浆电解质的代谢特点及其变化规律，为该地区战时火器伤的救治提供理论依据。

材料与方法

1 动物及分组

实验小型猪24头，体重15～25kg，均为雌性，随机分为3组，每组8头。(1)高原战时致伤组(GZ):海拔351m地区小型猪由地面到达3 670m高海拔地区(无阶梯适应)，在过度劳累(每隔1小时奔跑5分钟)、饥饿(每日2餐，每餐饲料量与正常饲养组相同)、寒冷(－18～5℃)和应激(以鞭炮等每2小时惊吓1分钟)等环境下模拟战时因素72小时然后致伤实验，致伤后即停止模拟战时环境，与高原平原致伤组同等条件饲养;(2)高原平时致伤组(GP):动物进藏同GZ组，但进藏后在正常饲养条件(海拔3 670m，气温－5～10℃，每日3餐，休息)下适应2周后致伤实验;(3)平原平时致伤组(PP):海拔为351m地区小型猪，在16～22℃的环境下致伤实验。除环境因素和战时因素外，其余饲养条件均与前两组相同。伤后各组动物每日3餐饲养，但不进行输液等治疗。

2 实验模型

清醒猪仰卧悬吊固定于射击架上，用标准实验枪(7．62mm 钢心弹丸、重 7．9g、长度 32．3mm)射距20m致伤后肢肌肉丰满处，伤后不清创、立即包扎。平原子弹撞击组织速度为(660．54 ±14．22)m/s、高原子弹撞击组织速度为(701．43 ±2．98)m/s。

3 实验时项点

分别于伤前、伤后 30 分钟，2、6、12 小时，1、2、3、5、7、10、14 天采静脉血测定钾、钠、氯和钙、镁、磷的含量。

4 指标检测

用Lisa400全自动生化分析仪测定钾、钠、氯和钙、镁、磷的含量，钾、钠、氯试剂包(批号021220)由上海复星长征医学科学技术有限公司生产，钙(批号 L10838)、镁(批号L10822)、磷(批号 L20469)试剂盒均由上海长征康仁医学科学有限公司生产。

5 统计学处理

结 果

1 伤后猪血浆钙、镁、磷含量的变化

枪弹伤后，平原平时组血钙有下降的趋势，在7～10天下降较显著。高原平时组变化趋势与平原组相似，但整体血钙水平均较平原组低。高原战时组伤后3～5天有较严重的低血钙现象。枪弹伤后血浆镁的变化更为显著，平原组在伤后12小时～3天较伤前有一个显著的降低，高原平时组在伤后的6～12小时和2～3天有一个较为显著的下降，下降程度较高原平时组显著。高原战时组伤后6小时～1天和3天有严重的低镁血症，降低程度非常显著高于高原平时组。平原组Pi3+在伤后的2～6小时有一个轻度升高，然后逐渐下降，值5天时恢复正常水平。高原平时组6小时有一个轻度升高，在7～14天有显著降低。高原战时组伤后30分钟～2小时有一个显著下降，此后变化趋势与高原平时组一致(表1)。

2 伤后猪血浆钾、钠、氯的变化

三组伤后早期血钾有增高的趋势，但与伤前无统计学差异，后期变化不显著。三组动物在伤后30分钟～2小时血钠有下降的趋势、以平原组下降的幅度稍大;伤后6小时高原战时组显著高于伤前、有轻度水钠潴留，而平原组无升高;此后逐渐下降，高原战时组伤后7天出现的轻度低钠血症。平原组伤后血氯有一定的波动，但未出现有统计学意义的改变，高原平时组伤后30分钟和2天以后有显著的下降，高原战时组12小时即开始有显著的下降，下降程度较高原平时组显著(表2)。

表1 伤后猪血浆钙、镁、磷的变化(±s)

表1 伤后猪血浆钙、镁、磷的变化(±s)

与 GP组比较:#P ＜0．05，##P ＜0．01;与 PP组比较:*P ＜0．05，＊＊P ＜0．01;与伤前比较:$P ＜0．05，$$P ＜0．01

组别 伤前伤 后10min 30min 2h 6h 12h 1d 2d 3d 5d 7d 10d Ca2+(mmol/L)GZ 2．77 ± 3．03 ± 3．03 ± 2．90 ± 2．60 ± 2．45 ± 2．63 ± 1．40 ± 2．00 ± 2．26 ± 2．28 ± 2．31 ±0．10## 0．28## 0．31## 0．21# 0．13$ 0．15##$$0．19# 0．15##$$0．03##$$0．05$$ 0．06$$ 0．17$$GP 2．15 ± 2．37 ± 2．22 ± 2．50 ± 264 ± 2．11 ± 2．39 ± 2．32 ± 2．42 ± 2．22 ± 2．13 ± 2．20 ±0．09＊＊ 0．08＊＊$$0．09＊＊ 0．09＊＊$$0．12＊＊$$0．05＊＊ 0．18＊＊$0．16＊＊$0．11＊＊$$0．04＊＊ 0．14＊＊ 0．24*PP 3．47 ± 3．53 ± 3．38 ± 3．4 ± 3．48 ± 3．5 ± 3．15 ± 3．30 ± 3．30 ± 3．05 ± 2．84 ± 3．11 ±0．18 0．24 0．41 0．23 0．13 0．25 0．16$ 0．26 0．19 0．25$ 0．21$$ 0．16$Mg2+(mmol/L)GZ 1．09 ± 0．97 ± 0．80 ± 0．45 ± 0．00 ± 0．35 ± 0．81 ± 0．22 ± 0．83 ± 0．78 ± 0．77 ± 0．87 ±0．13 0．10 0．07 0．08 0．00##$$0．09#$$ 0．04# 0．09##$$0．03#$$ 0．10$$ 0．06$$ 0．14$$GP 0．93 ± 0．96 ± 0．83 ± 0．47 ± 0．48 ± 0．82 ± 0．65 ± 0．51 ± 0．75 ± 0．87 ±0．0 20．86 ± 0．86 ±0．11 0．13 0．15 0．14＊＊$$0．11＊＊$$0．07 0．15$$ 0．12＊＊$$0．06$$ 0．03 0．04 PP 0．95 ± 0．95 ± 0．96 ± 1．0 ± 0．72 ± 0．8 ± 0．71 ± 0．71 ± 0．81 ± 0．88 ± 0．89 ± 0．90 ±0．06 0．12 0．11 0．16 0．06$$ 0．06$$ 0．07$$ 0．05$$ 0．09$ 0．06 0．06 0．08 Pi3+(mmol/L)GZ 2．39 ± 2．12 ± 2．04 ± 2．56 ± 2．44 ± 2．49 ± 2．23 ± 2．33 ± 2．21 ± 2．08 ± 2．11 ± 1．92 ±0．09 0．29# 0．25#$ 0．16#$ 0．27 0．12 0．14$ 0．15 0．13$ 0．17$$ 0．08$$ 0．25$$GP 2．39 ± 2．45 ± 2．41 ± 2．80 ± 2．54 ± 2．58 ± 2．37 ± 2．12 ± 2．26 ± 1．97 ± 1．98 ± 2．03 ±0．13 0．15 0．21 0．23$$ 0．21* 0．15＊＊$0．19＊＊ 0．26$ 0．20 0．09*$$0．07*$$0．11*$PP 2．38 ± 2．45 ± 2．62 ± 2．70 ± 2．21 ± 1．90 ± 1．80 ± 1．82 ± 2．22 ± 2．21 ± 2．22 ± 2．29 ±0．08 0．10 0．20$ 0．23$ 0．25 0．25$$ 0．23$$ 0．25$$ 0．18 0．20 0．15$0．22

表2 伤后猪血浆钾、钠、氯的变化(mmol/L，±s)

表2 伤后猪血浆钾、钠、氯的变化(mmol/L，±s)

与 GP组比较:#P ＜0．05，##P ＜0．01;与 PP组比较:*P ＜0．05，＊＊P ＜0．01;与伤前比较:$P ＜0．05，$$P＜0．01

组别 伤前伤 后10min 30min 2h 6h 12h 1d 2d 3d 5d 7d 10d K+(mmol/L)GZ 4．45 ± 4．76 ± 4．43 ± 4．34 ± 4．37 ± 4．12 ± 4．40 ± 4．38 ± 3．81 ± 4．07 ± 4．07 ± 4．12 ±0．31 0．28## 0．24 0．2 0．23 0．46 0．72 0．57 0．22##$$0．44 0．36 0．17$GP 4．27 ± 4．14 ± 4．17 ± 4．33 ± 4．44 ± 4．67 ± 4．75 ± 4．27 ± 4．44 ± 3．86 ± 3．95 ± 4．08 ±0．37 0．27 0．32 0．58 0．43 0．42* 0．41＊＊$0．56 0．38 0．19 0．40 0．60 PP 3．99 ± 3．97 ± 4．16 ± 4．20 ± 4．05 ± 4．10 ± 3．87 ± 3．85 ± 4．13 ± 3．61 ± 3．57 ± 4．03 ±0．15 0．22 0．01 0．34 0．19 0．35 0．17 0．24 0．68 0．48 0．18$$ 0．64 Na+(mmol/L)GZ 141．0 ± 140．2 ± 140．5 ± 143．7 ± 136．0 ± 138．7 ± 137．4 ± 137．0 ± 135．2 ± 134．9 ± 135．1 ± 136．0 ±1．7 1．0 1．1 1．6$ 1．4#$$ 0．8#$ 2．0#$$ 0．5#$$ 2．0##$$ 2．5#$$ 2．2$$ 4．5$GP 141．0 ± 139．6 ± 140．1 ± 142．6 ± 138．8 ± 141．1 ± 139．6 ± 139．0 ± 140．0 ± 138．7 ± 135．7 ± 135．6 ±2．1 2．6* 2．5 2．4* 1．6$ 1．8* 0．9 1．8 1．0 2．1 1．8$ 1．2*$$PP 140．6 ± 136．4 ± 138．6 ± 139．0 ± 138．5 ± 136．9 ± 136．7 ± 136．3 ± 138．5 ± 137．6 ± 139．2 ± 140．8 ±3．3 2．0$ 1．6 1．8 3．8 2．8 3．5 5．2 3．3 3．8 1．5 4．7 Cl－(mmol/L)GZ 101．9 ± 104．0 ± 103．6 ± 103．5 ± 97．4 ± 98．0 ± 100．0 ± 98．2 ± 97．1 ± 97．7 ± 99．3 ± 99．0 ±1．0# 1．2#$$ 2．4 1．9 1．8##$$ 1．9##$$ 2．6 1．6##$$ 1．8##$$ 3．1#$ 2．3$ 4．2 GP 106．3 ± 100．6 ± 102．8 ± 105．2 ± 102．1 ± 105．7 ± 101．9 ± 103．3 ± 102．2 ± 103．3 ± 99．5 ± 99．5 ±3．0 2．4*$$ 2．5＊＊$ 3．3 1．4*$ 3．3 0．5$ 1．2$ 1．2＊＊$ 3．5 0．1＊＊$$0．1＊＊$$PP 107．5 ± 104．7 ± 107．2 ± 107．4 ± 108．4 ± 106．7 ± 102．5 ± 102．8 ± 107．8 ± 102．7 ± 107．0 ± 107．3 ±4．8 2．6 1．3 2．5 3．6 4．5 2．6 2．6 2．3 4．0 2．4 2．4

讨 论

1 高原战时枪弹伤后3～5天时机体有严重的低钙血症(血清 Ca2+＜2．25mmol/L)

火器伤后，平原平时组和高原平时组血钙有明显的下降趋势，高原平时组整体血钙水平均较平原组低，但血清Ca2+＞2．25mmol/L。而高原战时组伤后3～5天有较严重的低血钙，这可能由于骨骼肌Na+-K+-ATP 酶活性抑制［2］，激活 Na+-Ca2+交换系统，大量Ca2+内流到细胞内，导致血浆内Ca2+降低;同时也导致细胞内钙超载，引起骨骼肌细胞的继发损伤［3］。低钙血症影响心肌收缩力和心脏传导，伤员出现心肌收缩力下降和骨骼肌张力增加，面部和肢端的麻木和针刺感。静脉输入氯化钙或葡萄糖酸钙可以纠正低钙血症。

2 高原战时枪弹伤后6小时～1天和3天机体有严重的低镁血症(血清Mg2+＜0．7mmol/L)

本研究表明，高原战时枪弹伤后出现严重的低镁血症，严重程度分别为高原战时组＞高原平时组＞平原平时组。高原战时组伤后2小时即有显著降低，伤后12小时测不出，一直到伤后3天持续在低水平。有学者报道［1］严重颅脑损伤后也出现血浆镁含量降低。Mg2+是人体内必不可少的元素之一，镁是以结合和游离两种方式存在的，其含量占体内阳离子的第4位，居细胞内阳离子的第2位。它是许多酶的辅基，能激活体内300多种酶，参与能量产生与消耗的过程。造成火器伤后血浆Mg2+含量降低的机理目前尚不完全清楚。可能与磷脂酶C关系密切，伤后10分钟之内磷脂酶C即被激活引起膜结构的破坏，导致游离镁与膜成分结合，从而使游离镁含量下降;随着膜结构破坏的加剧，结合有Mg2+的膜碎片被“清洗”掉，从而使镁含量也下降［4］。

近年来的研究表明，镁含量的变化影响着神经细胞生理、生化状态，调节多种神经递质的释放，对继发性脑损害的发生发展过程发挥了重要的作用，因此在高原作战更易出现精神失常等问题，应引起高度重视。低镁状态可能加重火器伤，使死亡率增加。可能原因有以下3个方面:(1)对代谢的影响［5］，从生物能量学观点来看Mg2+是所有转磷酸酶反应所必须的;火器伤后Mg2+的丢失，使多种酶失活，能量产生减少。(2)对离子平衡的影响［6］，Mg2+主要通过两方面影响细胞内外的离子平衡。一方面，生理浓度的Mg2+可维持细胞膜上Na+-K+-ATP酶的活性，保持正常的Na+-K+交换，防止细胞水肿;同时，细胞外的Mg2+被认为是“天然的生理性钙拮抗剂”，它通过与Ca2+竞争结合位点而抑制钙内流。此外，它还通过Mg2+-Ga2+交换，防止细胞内Ca2+超载。另一方面，细胞内Mg2+被认为是一种内源性的N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂，它以电压依赖方式通过阻断NMDA受体偶联的离子通道，防止Na+、Ca2+内流，K+外流。火器伤后，Mg2+浓度的降低通过影响上述环节，导致细胞内Ca2+超载、细胞水肿。这可能也是高原创伤后机体对复苏液体耐受力差的原因之一，因此，我们在处理高原战时火器伤时要充分考虑全身因素，适当地补充Mg2+，可以对战伤后颅脑并发症发挥预防和治疗作用。

3 高原战时枪弹伤后12小时机体即开始出现K+、Na+、Cl－和 Pi3+的逐渐降低

三组伤后6小时血钠有一个显著的升高，这主要由于伤后强而持久的应激反应［7］导致体内血管升压素和醛固酮过度分泌，尿量明显减少，反映肾血流量减少，肾小球滤过率下降，肾小管重吸收减少，以保留体液及电解质，维持有效血循环量。受伤12小时后三组血钠逐渐降低，至伤后7天时高原战时组出现轻度低钠血症(＜135mmol/L)，其余各组、各时项点均未达到诊断标准。这可能与高原战时组进食水不足、机体脱水等因素有关。因此，高原战时应注意水盐的补充。三组K+、Cl－和Pi3+均在伤后12小时开始逐渐降低，严重程度依次为高原战时组＞高原平时组＞平原平时组，但都未低于正常值的低限。

可见高原战时火器伤后早期伴有严重的低钙血症和低镁血症，后期伴有轻度的低钠血症，伤后12小时开始伴有磷、钾和氯的逐渐降低。我们在救治高原战时火器伤伤员时应引起足够的重视，应注意即时补充钙、镁、钠等电解质。

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［2］殷作明，李素芝，胡德耀，等．高原战时枪弹伤对伤道肌肉组织酶活性和物质消耗的影响［J］．创伤外科杂志，2006，8(4):6 －9．

［3］陈志强，赖西南，陈蕾，等．兔肢体火器伤骨骼肌组织能量代谢与脂质过氧化的变化［J］．第三军医大学学报，2001，23(1):31 －32．

［4］ Heath DL，Vink R．Traumatic brainaxonal injury produces sustained decline inintracellular free magnesium concentration［J］．BrainRes，1996，738(1):150 －153．

［5］ Vink R，Golding EM，Headrick JP，et al．Bioenergetic analysis of oxidative metabolism following traumatic braininjury inrats［J］．J Neurotrauma，1994，11(2):265 －274．

［6］ FedmanZ，Gurevitch B，ArtruAA，et al．Effect of magnesium given1 hour after head trauma onbrainedema and neurological outcome［J］．J Neurosurg，1996，85(1):131 －137．

［7］殷作明，李素芝，胡德耀，等．高原高寒战时环境肢体火器伤后应激反应的特点［J］．第三军医大学学报，2005，27(7):581－583．