研究背景羟乙基淀粉常作为液体治疗的一种容量扩容剂,最近被指“致肾功能损害”,此事是源于羟乙基淀粉的倡导者德国权威JoachimBoldt论文造假,国际顶尖医学杂志BMJ称《伯特,伟大的造假者》,Boldt超过90篇羟乙基淀粉论文研究都是闭门造车的产物。因此,羟乙基淀粉因其疗效和安全性问题而备受争议,目前表明其会引起肾功能损伤,特别是婴幼儿肾功能损伤的风险。万汶是分子量、取代基和取代方式优化的第三代羟乙基淀粉,由于其取代级适中及取代方式高,所以被a-淀粉酶降解的相当就少、对凝血及肝肾功能的影响也相对小。主要由血浆白蛋白维持的血浆胶体渗透压约为25～28mmHg,万汶的胶体渗透压约为38～42mmHg,万汶入人体后在一定时间内升高机体的血浆胶体渗透压,万汶输入体内后具有良好的扩容效果及血液稀释作用。先天性心脏病是小儿的多发疾病,很多手术如房间隔及室间隔缺损修复术需要建立体外循环,万汶已广泛用于体外循环前的血液稀释。万汶作为一种大分子物质在成人毛细血管渗漏综合征患者可以堵住毛细血管漏,机制可能与其机械堵塞和抗炎作用相关,万汶堵漏同时可有少量万汶渗出血管外,而小儿的血管内皮发育不全,是否有多量万汶漏出血管外造成损伤,目前未见相关研究报道,所以万汶在儿童特别在低年龄组儿童是否有多量万汶漏出毛细血管有待研究。本课题主要研究万汶在低年龄组儿童的血管渗漏,通过比较不同年龄组先天性心脏病儿童万汶急性血液稀释后万汶扩容比例与血浆胶体渗透压和血浆万汶浓度的变化,观察万汶在不年龄组儿童体内分布及代谢的差异来分析万汶在低年龄组儿童的血管渗漏,同时评估急性血液稀释过程中的呼吸循环指标指导临床输液。药物进入血液系统参与白蛋白结合状态是显示其活性和代谢的重要因素,为完善临床研究,在实验室使用现代仪器分析万汶与人的血清白蛋白的药代动力学和毒理学的相互作用机制,研究万汶和人的血清白蛋白在体外的相互作用关系、结合位点、热力学参数及荧光猝灭原理及与常见电解质离子的相互作用,以进一步指导临床万汶的安全应用。第一部分羟乙基淀粉130/0.4(万汶)对先天性心脏病儿童血管渗漏的影响目的万汶已经广泛应用于儿童的液体治疗,但万汶能否安全地用于低年龄组儿童,目前各种研究结果褒贬不一。本研究主要观察万汶以一定的速度输入先天性心脏病儿童行急性血液稀释(acute hemodilution,AHD),通过比较不同年龄组儿童万汶AHD后血液扩容比例与血浆胶体渗透压(Plasma colloid osmotic pressure,PCOP)及血浆万汶浓度的变化,研究万汶AHD后在不同年龄组儿童体内分布及代谢的差异,通过研究这种差异评估万汶是否在低年龄组儿童存在更明显的血管渗漏,同时评估儿童AHD过程中的呼吸循环指标安全性指导临床输液。方法择期行室间隔或房间隔缺损修补术先心病儿童40例,按年龄分为两组：A组(2≤年龄≤6岁,n=20),B组(6<年龄≤12岁,n=20)。两组儿童麻醉诱导气管插管后行有创桡动脉测压及中心静脉穿刺置管术。按照血容量公式计算得出儿童的血容量,从中心静脉以0.5ml·kg-1·min-1速度靶控输注10%血容量的万汶。输入万汶前于中心静脉抽血设立体外模型,体外模型是指体外试管内设立的血与万汶的比例与体内血容量与输入万汶比例相同都是10：1的模型。观察并记录输入万汶即刻(T1)、输入万汶总量的1/2时(T2)、输入万汶结束即刻(T3)和输入万汶后3min (T4)、5min (T5)、10min(T6)的平均有创动脉压(MAP)、心率(HR)、中心静脉压(CVP),压力-容积曲线指标气道峰压(Ppeak)、平台压(Pplat)、呼气末正压(Ppeep)、顺应性(Cdyn),血氧饱和度(SpO2)和呼气末二氧化碳浓度(PETCO2)。抽取T1、输液后15 min(T7)和输液后30 min(T8)中心静脉血及体外模型血液测定血浆胶体渗透压(PCOP),血浆万汶浓度及行血气分析测定血红蛋白(HGB)、酸碱度(pH)、血钾(K+)和血钙(Ca2+)。保存输液开始至输液后30min的尿量,测定尿中万汶浓度。结果1.儿童基本情况：A组儿童20例,2≤年龄≤6岁,男12例、女8例,ASD9例、VSD11例,平均年龄(4.4-1.3)岁,平均身高(1.11±0.10)米,平均体重(18.7±3.1)千克。B组20例,6<年龄≤12岁,男12例、女8例,ASD8例、VSD12例,平均年龄(10.6±1.5)岁,平均身高(1.48±0.11)米,平均体重(38.7±7.1)千克。A、B两组患儿单位千克体重输入万汶的量分别为(7.82±0.3)ml和(7.72±0.2)ml；A、B两组输液时间分别为(15.6±0.7)min和(15.4±0.5)min。2.血流动力学：所有儿童输液前后血流动力学指标比较：与T1相比,在T3、T4、T5和T6时HR降低(P<0.05)；在T2、T3、T4、T5和T6时CVP升高(P<0.05)；MAP输液前后差异无统计学意义(P>0.05)；HR及CVP数值都在正常范围内。两组儿童输液前后血流动力学指标比较：与T1相比,A组在T2-T6时HR降低,B组在T5时HR降低(P<0.05)；与A组比较,B组HR在T1-T6低于A组(P<0.05)。与T1相比,A组CVP在T3-T5时升高(P<0.05),B组CVP在T2-T6时升高(P<0.05)；两组间CVP差异无统计学意义(P>0.05)。A、B两组MAP组内及组间差异无统计学意义(P>0.05)。3.呼吸指标：所有儿童输液前后呼吸指标变化：与T1相比,AP、Ppeak、Pplat、Ppeep、 Cdyn、SpO2和PETCO2差异无统计学意义(P>0.05)。两组儿童输液前后呼吸指标比较：与A组比较,B组在T1-T6时AP,Ppeak、 Ppeep低于A组(P<0.05),B组在T1-T6时Cdyn高于A组(P<0.05)；A、B两组间各时点Pplat、SpO2和PETCO2差异无统计学意义(P>0.05)。4.PCOP及血气指标：所有儿童输液前后PCOP及血气指标变化：与T1相比,HGB及体外模型HGB在T7和T8时降低(P<0.05),PCOP在T7时升高(P<0.05),体外模型PCOP在T7和T8时升高(P<0.05),K++在T7时降低(P<0.05)。输液前后PH和Ca2+变化差异无统计学意义(P>0.05)。输入万汶后血液的相对稀释度为(10.4±0.8)%,接近血容量公式计算的10%量万汶。两组儿童输液前后PCOP及血气指标比较：与T1相比,A、B两组HGB及体外模型HGB在T7和T8时降低(P<0.05),两组间HGB差异无统计学意义(P>0.05)；与T1相比,B组PCOP在T7和T8时升高(P<0.05),而A组PCOP在T7和T8时比较差异无统计学意义(P>0.05)；A、B两组PH和Ca2+组内及组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。5.血浆和体外模型血浆万汶浓度及尿万汶浓度：两组儿童输液后血浆万汶浓度：与T7相比,A、B两组儿童血浆万汶浓度在T8时降低(P<0.05),体外模型变化无统计学意义(P>0.05)；B组体外模型和B组血浆万汶浓度在T7、T8时高于A组(P<0.05)；同组体外模型血浆万汶浓度在T7和T8时高于同组血浆万汶浓度(P<0.05)。输液后30min内尿万汶浓度：A组(0.40±0.05)mg/mL,B组(0.37±0.06)mg/mL,两组间差异无统计学意义(P>0.05)。结论先心病儿童以0.5ml·kg-1·min-1速度输入10%血容量的万汶行AHD,扩容效果好,血流动力学和呼吸指标相对稳定。通过比较不同年龄组儿童万汶扩容比例及PCOP和血浆及尿中万汶浓度发现,先心病儿童一定时间内万汶扩容比例相同,而PCOP和血浆中万汶浓度在低年龄组儿童更低,尿中万汶没有明显差异,说明万汶在低年龄儿童存在分布差异,万汶在低年龄组儿童具有更明显血管渗漏,所以万汶在小于6岁儿童行AHD应谨慎使用。第二部分羟乙基淀粉130/0.4(万汶)的相关药理研究：羟乙基淀粉130/0.4(万汶)和血清白蛋白的药代动力学和毒理学相互作用研究背景药物进入血液系统参与循环过程的蛋白结合状态是显示其活性和代谢的最重要因素,当万汶通过静脉注入血液后,首先跟血浆蛋白蛋白(human serum albumin,HSA)结合,研究万汶与白蛋白之间相互作用、结合位点、热力学参数及荧光猝灭原理及与常见电解质离子的作用,对研究万汶在小儿的血管渗漏提供非常关键的分子生物学理论基础。万汶与HSA结合程度会影响到万汶在血浆中的浓度,万汶-HSA复合物与某些电解质离子的置换关系对研究血浆中某些离子与万汶的作用具有重要意义,研究万汶的药物代谢动力学和毒理学对万汶药物的研发及改进具有重要意义。目的针对第一部分临床研究中遇到的在不同年龄组儿童输入同比例的万汶后扩容比例相同而PCOP及血浆万汶浓度不同,万汶在低年龄组儿童存在更明显血管渗漏。本研究主要从分子生物学水平分析万汶和HSA的结合状态及影响血浆万汶浓度的因素,同时研究了某些金属离子如K+、Ca2+对万汶-HSA复合物的影响。方法主要应用荧光光谱仪、傅里叶红外光谱仪和圆二色光谱仪等仪器研究万汶和HSA在体外条件下的相互作用过程,研究与万汶和HAS结合相关的药代动力学和毒理学。结果1.荧光光谱仪分析得出万汶和HSA形成1：1的结合物,荧光猝灭类型为静态猝灭。2.热力学参数和能量转移原理表明万汶和HSA结合作用是放热反应,静电力是两者的主要结合力,两者间作用力弱从而血液中结合HSA的万汶遇到电解质易于分离成游离的万汶。3.Forster非辐射能量转移理论证明万汶和HSA的色氨酸结合位点发生能量转移,通过计算得到结合间距为2.85nm,再次证明猝灭过程为静态猝灭。4.圆二色光谱仪和傅里叶红外光谱仪测定表明万汶影响了HSA骨架链上的氨基酸残基,破坏了氢键结构,从而引起了蛋白质结构的部分展开。5.某些金属离子如K+、Ca2+与万汶-HSA复合物结合形成离子架桥,增加血浆中游离万汶浓度同时自身浓度降低。结论万汶与HSA形成1：1的结合物,结合物之间是静电力,且作用力弱,万汶-HSA复合物遇到电解质易于成为游离状态万汶；血浆中K+、Ca2+等离子与万汶-HSA复合物形成“离子架桥”升高游离万汶浓度,同时会引起自身离子浓度轻度减低。