烧伤早期心肌损害和“休克心”
长期以来，国内外普遍认为，烧伤休克时（特别是休克的早期阶段）心肌血流量无明显减少，心肌无明显结构损伤和器质性功能障碍，烧伤休克主要是血管通透性增高所致的低血容量休克，心脏不参与早期烧伤休克发生。
严重烧伤早期缺血缺氧是导致内脏继发性损伤和死亡的关键因素，休克是烧伤早期缺血缺氧最重要的原因。一般认为，休克的发生与血容量、心脏泵功能和血管张力（反应性）三个主要因素密切相关，但对烧伤早期休克发生的认识并非如此。既往认为，烧伤休克血容量降低主要因毛细血管通透性增加，使血管内血浆样体液渗出，导致有效循环血容量减少所致。虽然经过长期努力探索，但目前还没有降低毛细血管通透性的有效措施，在治疗上主要采取补液替代治疗（容量补充）；在严重休克情况下或休克的后期，可出现血管反应性低下，使血管床扩张，导致有效循环血容量进一步减少，治疗上可采用血管活性药物。而对于休克发生的另一重要因素——心脏泵功能，传统观点认为，由于应激时血流再分配，烧伤早期心肌血流量不会减少，心脏也不出现结构损伤及器质性功能障碍，不参与早期休克的发生，因而忽视了心脏在烧伤早期休克发生中的作用。所以，长期以来，烧伤的抗休克治疗，主要是针对毛细血管通透性增加所引起的血容量减少，而采取补液治疗，即“容量补充”的策略。并且自20世纪50年代以来，研究总结出了许多的补液公式，如Evans公式、Parkland公式、三军医大补液公式等。尽管有如此众多的补液公式，但烧伤休克的治疗一直未得到解决，说明单纯依赖补液治疗不能完全解决烧伤休克复苏问题。大量的临床实践表明，某些严重烧伤患者（特别是延迟入院者），尽管伤后给予及时液体复苏治疗，缺血、缺氧仍难以避免，引起脏器功能不全甚至衰竭，导致患者死亡。Pruitt在第十三届国际烧伤大会上称过去半个世纪，通过应用众多的补液公式，降低了休克发生率。但这些复苏方案往往导致肺等脏器损害和组织间隙综合征。他提出为获得良好的复苏效果和避免过多补液引起的并发症，需评估新的补液成分和复苏方案。
临床现象还提示，在一些严重烧伤，即使伤后及时给予液体复苏治疗，休克也很难纠正，且烧伤早期心肌损害指标迅速显著升高，心功能指标降低。表明严重烧伤后在有效循环血容量显著下降之前，心肌即发生了缺血缺氧损害和功能减退。由此我们推测，早期发生的心肌损害可能也参与了烧伤休克的发生与发展。以往对烧伤休克的复苏，往往单纯强调液体复苏的重要性，忽视了心肌损害对烧伤休克发生和发展的影响，这可能是单纯补液治疗难以纠正某些严重烧伤休克的重要原因。基于这些基本事实，近些年来，对烧伤休克时心肌损害，以及烧伤迅即心肌损害在休克发生中的作用、烧伤早期心肌损害的机制及其防治进行了系统深入的研究。
（一）严重烧伤后可迅即发生心肌损害和心功能降低
以往认为，机体在休克等应激情况下，通过血流再分配，心脏等主要脏器的血流灌注早期可得到保证。故长期以来，人们认为，烧伤休克时（特别是休克的早期阶段）心肌一般不存在缺血缺氧损害，而对严重烧伤后心功能降低，大都归咎于有效循环血量减少和/或心肌抑制因子的作用。但是通过一系列动物及临床实验，我们发现并肯定了严重烧伤早期即可发生心肌损害。
为证明严重烧伤早期存在心肌损害，我们从心肌结构损伤、细胞凋亡、病理形态和功能等多方面进行了系统研究，证实了严重烧伤早期心肌损害的存在。主要的发现有：①心肌特异性结构蛋白释放。肌球蛋白轻链1（CM-LC1）、肌钙蛋白T（TnT）和肌钙蛋白I是心肌收缩过程中起重要作用的收缩蛋白，也是反映心肌细胞受损的特异性指标。正常情况下，这些蛋白不能透过细胞进入血循环，当心肌细胞变性坏死时，才通过破损的细胞膜弥散并进入血液。研究发现，大鼠30%TBSA Ⅲ度烧伤后1小时，血中CM-LC1、TnT和TnI即显著升高，表明此时已经发生心肌细胞变性坏死。②心肌细胞骨架受损。细胞骨架一般是指由微管、微丝和中间丝构成的胞质骨架（广义上还包括核骨架及细胞外基质等）。作为胞内的刚性物质，细胞骨架除了具有锚定亚细胞结构如线粒体、高尔基体、细胞核、肌丝等而对细胞起稳定性作用外，还参与调节信号转导、核转录及蛋白质合成等。我们的研究还提示，胞质骨架特别是微管在调控能量代谢的关键环节中也起重要作用。大鼠30%TBSA烧伤后10分钟，即见部分心肌微管断裂，骨架蛋白荧光强度明显降低，微管破坏发生时间早于线粒体结构损害。缺氧对心肌细胞的微管有破坏作用，并且随缺氧时间的延长而加重；缺氧后心肌细胞微管变化与细胞的损伤和活力密切相关。采用维持微管完整性的措施，保持微管网状结构的完整性和均一性以及微管的连续性，可以改善缺氧心肌细胞的活性和活力。③心肌细胞应力（生物力学）受损。将烧伤血清加入培养的心肌细胞，利用细胞微管吸吮技术检测细胞应力，发现加入烧伤血清后，心肌细胞变形且不易恢复。加入烧伤血清后3小时，心肌细胞弹性系数和黏性系数均明显下降。心肌组织弹性成分和黏性成分劲度是决定心肌顺应性的两个重要因素，弹性劲度影响组织形变程度，而黏性劲度则影响心肌组织形变速度。烧伤后心肌细胞黏弹性降低，是造成心肌顺应性降低的重要原因。④心肌细胞自噬和凋亡（图15-1）。严重烧伤后心肌细胞自噬增加，是烧伤后心功能障碍的重要原因。血管紧张素Ⅱ及活性氧自由基通过调节细胞信号转导，在自噬发生过程中起重要作用。大鼠严重烫伤后早期，可见TUNEL染色阳性心肌细胞，提示心肌细胞凋亡增多，心肌细胞凋亡与心功能指标的变化基本一致。⑤病理改变。烧伤后1小时，即见心肌肌横纹紊乱，出现波状纤维。此后见心肌间质水肿，部分肌纤维断裂、肌纤维片状溶解。电镜下可见肌丝排列紊乱或断裂，灶性溶解，线粒体肿胀、空化，肌浆网扩张、崩解，部分发生核溶解。⑥心功能和心肌力学降低。烧伤后心脏每搏量、每搏指数、心排出量和心排血指数等心功能指标均显著降低；左室收缩峰压（LVSP）、左室舒张末压（LVEDP）、左室内压最大上升（下降）速率（±dp/dt max）等心肌力学指标于伤后1小时即显著降低，并可持续较长时间（图15-2）
（二）烧伤早期心肌损害可诱发和加重休克/缺血缺氧
由于心脏是循环动力器官，严重烧伤后即早出现的心肌损害及心脏泵血功能减弱，不仅可引起心功能不全，还可能诱发或加重休克，成为严重烧伤休克和全身组织器官缺血缺氧损害的重要启动因素之一。由此，提出了烧伤早期组织器官缺血缺氧损害的“烧伤休克心”假说，即：严重烧伤早期，在因毛细血管通透性增加导致有效循环血容量显著减少之前，心肌即发生了损害及功能减弱，这种即早发生的心肌损害及功能减弱将是诱发或加重休克，并导致全身组织器官缺血缺氧的重要因素之一。
在阐明烧伤早期心肌迅即损害机制的基础上，为了证明早期心肌损害对早期休克和其他组织器官缺血缺氧损害的影响，我们采用30%体表面积Ⅲ度烧伤，在按Parkland公式补液条件下，分别应用普萘洛尔（抑制心肌）、西地兰（扶持心肌）、依那普利拉（改善心肌缺血）以及西地兰和依那普利拉联合干预。结果发现，严重烧伤后心肌损害在时间上明显早于肝、肾、肠等脏器损害，加强心脏功能可增加肝、肾、肠等脏器血流量，使其损害减轻；反之，使肝、肾、肠等脏器血流量减少，损害加重。依那普利拉能减少心肌组织血管紧张素生成，减轻心肌损害，改善心肌力学指标。西地兰和依那普利拉对严重烧伤早期肝、肾、肠的保护作用与改善心肌血流灌注、减轻心脏损害、增强心脏泵血功能有关。表明严重烧伤后，即使立即按Parkland公式进行补液治疗，仍可发生明显的脏器缺血缺氧损害，而心肌损害在时间上明显早于肝、肾、肠等其他脏器损害。这提示早期心肌损害是严重烧伤早期休克和脏器缺血缺氧损害的“启动因素”之一；预防烧伤早期心肌损害有助于烧伤休克的有效复苏，减轻组织器官损害。进一步证明了严重烧伤早期缺血缺氧损害的“休克心”假说（图15-3）。
图15-1 大鼠30%体表面积Ⅲ度烧伤后心肌组织自噬和凋亡（免疫荧光染色）
［引自：PLoS ONE，2012，7（6）：e39488］
我们上述研究论文发表时，《J Trauma》杂志编辑部专门发表了编者按，肯定了上述研究结果。编者按：黄跃生团队的研究阐明了严重烧伤早期心脏和其他脏器的病理生理结果。这个团队以前即发现，烧伤后即使立即给予补液治疗，仍然出现心肌血流量迅即降低、心肌组织病理变化和心功能抑制等。他们假设烧伤后心功能降低与烧伤后脏器组织缺血损伤有关。如果该假设成立，心肌损伤必须先于其他脏器损伤，本研究验证了这一假设，证明了烧伤后心功能损害在烧伤后脏器损害中起重要作用。
（三）烧伤早期心肌损害的机制
1.严重烧伤后心肌迅即发生缺血缺氧损害和心功能降低的机制
图15-2 严重烧伤早期心功能和心肌力学改变［引自：PLoS ONE，2012，7（6）：e39488］
A和B：大鼠30%体表面积Ⅲ度烧伤后MAP、LVSP、LVEDP、±dp/dt max等心肌力学指标变化；C和D：大鼠30%体表面积Ⅲ度烧伤后Langendorff心肌离体灌注模型检测的LVSP、LVEDP、±dp/dt max变化
（1）烧伤应激使心脏局部肾素—血管紧张素系统（RAS）迅速被激活。研究发现，严重烧伤应激使心脏局部肾素—血管紧张素系统（RAS）迅速被激活，使心脏局部血管紧张素增加，导致心肌微血管收缩，心肌局部营养性血流量减少，是早期心肌损害的重要始动因素。在大鼠30%Ⅲ度烧伤，心肌组织血管紧张素转换酶（ACE）和血管紧张素Ⅱ（AⅡ）含量均显著增加（图15-4），心肌局部血流量（图15-5）、血浆心肌损害指标（CM-LC1）、心肌病理改变、心肌微血管通透性、ACE和AⅡ含量与血浆CM-LC1水平呈显著正相关；心肌组织ACE2-Ang（1—7）轴和ACE-Ang Ⅱ轴失衡也是早期心肌损害的重要因素，应用ACE抑制剂依那普利拉和外源性Ang（1—7）调节ACE-Ang Ⅱ轴和ACE2-Ang（1—7）轴的平衡，可显著减轻烧伤早期心肌损害。为进一步证明心肌自身的RAS在心肌缺血缺氧损害中的作用，利用Langendorff离体心脏灌流模型，发现调节RAS失衡可改善烧伤血清刺激的离体心脏冠脉流量，改善左心功能，减轻心肌损害。Langendorff离体心脏灌流模型排除了全身RAS对心脏血流量的可能作用，也排除了其他因素对心脏血流量的影响，这就进一步证明了心脏自身的RAS激活，是造成烧伤早期心肌血流量减少，引发心肌损伤的重要因素。
图15-3 早期心肌损害是导致烧伤休克和组织器官缺血缺氧损害的因素之一
［引自：J Trauma，2011，71（3）：663-671］
（2）应激刺激心肌组织内皮素迅即升高。内皮素对动脉有强烈的收缩作用，其作用强度依次是冠状动脉、主动脉和小动脉。是目前发现作用最强的、作用时间最长的缩血管物质（比血管紧张素Ⅱ和去甲肾上腺素分别强10倍和1000倍）。细胞分泌的ET-1主要在局部以自分泌和旁分泌的方式发挥作用。内皮素有三个亚型：ET-1、ET-2和ET-3。血管内皮细胞主要分泌ET-1。
严重烧伤可导致心肌组织内皮素迅即升高。研究发现，大鼠严重烫伤10分钟后，心肌组织的内皮素的含量升高，心肌组织局部的内皮素升高可能会引起冠状动脉血管收缩，导致心肌血流灌注的减少（图15-6）。心肌的收缩功能（LVSP，+dp/dt max），舒张功能（-dp/dt max）均明显下降。心肌血流灌注的变化趋势与心功能的变化趋势一致。心肌血流灌注减少，导致心肌细胞缺血缺氧，心肌细胞能量供给减少，心肌收缩及舒张功能降低。应用ETA/ETB受体拮抗剂PD142893能增加心肌血流灌注，改善心肌收缩和舒张功能。这提示阻断内皮素受体有可能减轻严重烧伤早期心肌缺血损害。
图15-4 大鼠30%TBSAⅢ度烧伤后10分钟，心肌组织ACE和血管紧张素Ⅱ（A Ⅱ）含量即显著增加
与假伤组（sham）比较，aP＜0.01，bP＜0.05
图15-5 大鼠30%TBSA Ⅲ度烧伤后10分钟，心脏局部血流量即显著降低
与假伤组（sham）比较，aP＜0.01
图15-6 严重烧伤早期心肌组织内皮素与心脏局部血流量的改变
A.大鼠30%TBSA Ⅲ度烧伤后10分钟，心肌组织内皮素含量即显著增加
B.心脏局部血流量于伤后10分钟即显著降低
*与正常组相比P＜0.05，**与正常组相比P＜0.01
（3）应激刺激激活的信号分子引起细胞骨架迅即变化。严重烧伤后为什么会迅即出现心肌损害和心功能降低，p38激酶等导致细胞骨架受损致能量生成障碍是早期心肌损害的关键环节。研究发现，缺氧迅速启动p38/MAPK信号途径，是导致早期心肌微管损伤的重要机制。p38通过调节微管相关蛋白4（MAP4）和微管去稳蛋白（Op18），可导致微管结构破坏（图15-7至图15-10）。提示在线粒体能量显著改变之前，缺氧可迅速启动p38信号途径导致微管损伤，这在一定程度上解释了为什么严重烧伤后在有效循环血容量显著降低之前，心肌即发生了缺血缺氧损伤。研究还证明，缺氧心肌细胞微管损伤可影响能量生成，一是微管损伤导致MPTP开放，引起ADP/ATP比值降低，抑制线粒体有氧代谢；二是微管结构变化通过调节HIF-lα活性和核内聚集可影响缺氧心肌细胞早期糖酵解。稳定微管结构可促进HIF-lα入核表达并提高HIF-lα蛋白含量，提高厌氧糖酵解关键酶活性和能量供给（图15-11）。上调MAP4表达稳定缺氧心肌细胞微管结构，可改善心肌细胞缺氧早期的能量代谢，为改善缺氧早期细胞能量代谢提供了新靶点。
图15-7 缺氧使心肌细胞MAP4活性下降和Op18活性上升（缺氧30min）
（引自：Cell.Mol.Life Sci.2010，67：321-333）
图15-8 缺氧心肌细胞p38/MAPK信号途径激活（缺氧30min）
（引自：Cell.Mol.Life Sci.2010，67：321-333）
图15-9 抑制p38/MAPK信号途径使心肌细胞微管解聚减少（缺氧30min）
（引自：Cell.Mol.Life Sci.2010，67：321-333）
图15-10 p38抑制剂SB203580（5μM）作用后，p-MAP4减少，p-Op18增加，提示p38通过调节MAP4与Op18磷酸化导致细胞微管结构破坏（缺氧30min）
（引自：Cell.Mol.Life Sci.2010，67：321-333）
图15-11 微管结构变化通过调节HIF-1α活性影响缺氧心肌细胞早期糖酵解示意图
［引自：Am J Physiol Heart Circ Physiol，2010，298（6）：H1919-H1931］(https://www.daowen.com)
（4）严重烧伤后迅即出现心功能降低的另一因素是“分子开关”Gsα/Giα分子比倒置变化。由于肾上腺素能受体是影响心肌舒缩功能的重要受体，严重烫伤应激可使机体儿茶酚胺类神经递质发生显著变化，因此从β肾上腺素受体介导的信号转导系统及“分子开关”Gsα/Giα方面进行了研究。结果发现，严重烫伤后心肌组织β肾上腺素受体（β-AR）信号转导系统发生显著变化，大鼠30%Ⅲ度烫伤后，左心室功能明显降低，心室β受体Bmax显著降低；心肌组织信使分子cAMP含量显著减少，心肌腺苷酸环化酶（AC）基础活性显著降低，cAMP含量的减少与AC活性降低呈显著正相关，早期AC活性降低主要由β-AR下调所致。烫伤12小时后，AC活性降低尚与G蛋白偶联AC催化亚基的功能障碍有关；心肌信号转导关键分子元件（“分子开关”）Gsα/Giα发生显著变化。烧伤后心肌组织Gsα及其mRNA表达明显减少，Giα及其mRNA则显著增加。这些结果表明，伤后初期的β-AR下调及随之发生的“分子开关”Gsα/Giα分子比倒置变化是烧伤早期心肌舒缩功能障碍的重要分子机制。
2.线粒体受损致细胞凋亡是心肌损害的重要机制 研究提示，烧伤后氧化损伤导致的心肌线粒体DNA缺失是能量代谢障碍的重要因素。大鼠30%TBSAⅢ度烧伤后，心肌mtDNA发生4.8kb大片段（含氧化磷酸化关键酶基因）缺失，心肌线粒体ATP含量下降，ADP和AMP含量升高，血清中TnI含量显著升高。烧伤缺氧还使NRF1和mt-TFA（调节线粒体呼吸链亚基表达的重要因子）及CPT-Ⅱ mRNA表达下调，提示长链脂肪酸转运到线粒体内过氧化物酶体进行脂肪酸β氧化的过程明显抑制，导致能量合成障碍。应用L-肉毒碱预处理心肌细胞和转染肉毒碱脂酰基转移酶（CAT）基因可拮抗心肌细胞缺氧损伤，具有潜在的临床应用价值。缺氧可激活线粒体依赖的凋亡途径，诱导细胞凋亡，Ca2+超载激活mtPLA2和导致mPTP开放是线粒体损伤并引起心肌细胞凋亡的重要机制。研究发现缺氧可以激活细胞线粒体依赖性Caspase-3，介导的心肌细胞凋亡。应用Caspase-3的特异性抑制剂和细胞内钙螯合剂预处理心肌细胞可以拮抗缺氧诱导心肌细胞凋亡。线粒体Ca2+超载引起线粒体PTP开放是心肌细胞凋亡的重要机制。研究发现，大鼠30%TBSAⅢ度烧伤3小时后，心肌线粒体［3H］DOG含量、MDA含量及［Ca2+］m均显著增高，Cytc含量明显降低，线粒体［3H］DOG含量与［Ca2+］m和MDA均呈显著正相关，同时心肌细胞凋亡增加，Capase-3活性增强，表明烧伤后心肌线粒体PTP开放明显增加，烧伤后心肌线粒体PTP开放使线粒体氧化磷酸化障碍并释放细胞色素C，进而激活胞浆Capase-3，是心肌细胞凋亡的重要机制，而线粒体Ca2+超载及自由基增加可能是烧伤后心肌线粒体PTP开放的重要原因。基于这些结果，采用调控线粒体离子通道的物质，如线粒体K+-ATP开放剂二氮嗪、Ca2+转运阻断剂钌红等，均可改善线粒体呼吸功能，减轻烧伤早期心肌损害。
3.心肌细胞促炎因子表达上调是烧伤后心肌损害的重要因素 促炎因子表达上调是烧伤后心肌损害的重要因素。即缺血缺氧时，炎性细胞尤其PMN与内皮细胞活化，使PMN黏附、聚集于脏器组织微血管内，可阻碍微血管血流，加剧微循环障碍和组织缺血缺氧。心肌组织中MPO显著增加，表明烧伤后PMN在心肌组织聚集增多，活化的PMN产生大量髓过氧化物酶（MPO）、弹性蛋白酶、氧自由基及TNFα等细胞因子，造成组织细胞损害。因此，缺血缺氧与失控性炎症反应之间存在一定的内在联系（图15-12）。烧伤后缺血缺氧使肠黏膜屏障受损，肠道细菌和毒素不断入血，不断刺激机体效应细胞。这种情况也从一个侧面说明缺血缺氧与失控性炎症反应之间是相互关联的。
p38、NF-κB等是介导心肌炎性损害的关键信号分子。缺血缺氧时，PMN黏附、聚集于心肌组织微血管内，可阻碍微血管血流，加剧心肌组织微循环障碍和缺血缺氧。活化的PMN产生大量细胞因子，造成心脏组织细胞损害。而p38激酶激活上调细胞因子表达，是介导烧伤早期心肌损害的重要信号途径。缺氧复合烧伤血清作用心肌细胞后0.5小时，心肌细胞p38激酶即明显活化，用p38激酶抑制剂SB203580预先处理，p38激酶活化迅速受抑，心肌细胞凋亡减少，活力增强。在整体动物水平，腹腔注射p38激酶抑制剂SB203580可有效抑制心肌p38激酶活化，下调心肌组织细胞因子，心肌细胞凋亡和左心功能损害均减轻。转染反义p38α基因也使p38α激酶蛋白表达显著降低，NF-κB活化和促炎因子TNFα等表达显著抑制，心肌细胞损害减轻。
（四）内源性保护机制减轻烧伤早期心肌损害的作用
图15-12 心肌缺血缺氧与细胞促炎因子表达上调，是导致烧伤后心肌损害的重要因素
［引自：Burns，2003，29（8）：828-833］
发现缺血缺氧启动内源性保护机制可减轻早期损害。系统阐明了能量代偿（PHD、HIF-1α分子等）、稳定细胞骨架（p38/MAPK、MAP4分子等）、减轻线粒体损伤和凋亡（TRAP1、AdR-A1、PI3K/Akt、SOD分子）是内源性细胞保护的重要环节；早期应用小剂量血管紧张素转化酶抑制剂依那普利拉可减轻心肌缺血、改善烧伤早期心肌力学。建立了早期提高能量代偿水平、启动内源性抗炎和抗氧化机制等防治早期心肌损害新策略，为烧伤早期缺血缺氧损害防治提供了实验依据和理论指导。发现PHIs-AMPKK-AMPK是一条内源性细胞能量保护的新途径。在缺氧早期，开放细胞缺氧感受器脯氨酸羟化酶（PHD）通路可激活能量感受器腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），将缺氧信号快速传递给能量代偿系统，使耗能途径关闭、产能途径开放，产生显著缺氧保护作用，这提示缺氧细胞在尚未出现明显的能量代谢障碍之前，即启动了内源性能量保护机制（图15-13）。心肌细胞肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（TRAP1）增多通过作用于CypD可减少MPTP开放，从而减轻缺氧导致的细胞损伤。缺氧后，过表达TRAP1能阻断缺氧导致的细胞活力降低和细胞死亡的增加；干扰TRAP1可使正常心肌细胞活力下降和死亡增多，缺氧细胞损伤加重，表明TRAP1增多对缺氧心肌细胞具有内源性保护作用。发现PI3K/Akt信号途径在缺血缺氧心肌细胞中具有抗凋亡作用，该作用与PI3K/Akt调控促凋亡基因P53、Bax的表达，影响HIF-1α转录及蛋白活性，减轻线粒体膜损伤和钙超载，抑制Caspase-3凋亡反应有关。
因此，内源性保护机制可减轻早期损害，其相对减弱或受损，也是心肌损害的重要机制。
图15-13 能量感受器腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）激活是心肌细胞PHI诱导的缺氧保护的关键
［引自：J Cell Mol Med，2012，16（9）：2049-2059］
（五）烧伤早期心脏损害的防治
1.血管紧张素转换酶（ACE）抑制剂 心脏有独立的RAS，可自身合成、释放肾素。与循环RAS不同，心脏局部RAS采用自分泌、旁分泌等方式只作用于心脏局部，主要参与心肌局部血流量和血管紧张性的调节，也参与心肌收缩力的调节。心脏局部RAS在维持心血管正常功能活动及参与心血管疾病的发生、发展过程中起着不容忽视的作用。ACE是RAS重要的调节分子，ACE2基因敲除小鼠心肌收缩功能严重受损，且血浆、心脏、肾脏AⅡ水平明显增高，说明ACE2在对AⅡ的清除和失活中起重要作用，有利于对心脏功能的维持。研究表明，烧伤后心肌局部RAS迅速被激活，心肌组织AII生成增加，与心肌局部血流量减少和肌球蛋白轻链1升高呈显著相关。应用ACEi对缺血性心肌具有保护作用，改善冠状血管流和心脏舒张功能，减少心肌细胞凋亡。同时严重烧伤早期在迅速补充血容量后，采用适当剂量的ACEI可以减轻心肌损害，而对早期血流动力指标无明显影响。
2.调控β-AR介导的信号转导及“分子开关Gsα/Giα”比值 可乐定通过上调严重烫伤后心肌组织β-AR信号系统，可改善烧伤后早期心功能；增加烫伤后心肌组织β-AR最大结合量（Bmax）及GsαmRNA的表达；抑制烫伤后心肌Giα的增加；升高烫伤后心肌腺苷酸环化酶（AC）基础活性及三磷酸鸟嘌呤的非解类似物［Gpp（NH）P］的刺激活性；增加烫伤后心肌组织中环腺苷一磷酸（cAMP）含量。三七总皂苷也可上调烫伤后心肌β-AR信号系统，明显增加烫伤大鼠心肌组织Gsα mRNA的表达，使心肌组织Giα mRNA表达量减少、cAMP含量增加、AC基础活性增强，改善心脏功能。
3.调控离子通道 研究表明，大鼠30%TBSAⅢ度烧伤后，腺苷三磷酸（ATP）开放剂二氮嗪可使线粒体K+内流速率明显加快，线粒体呼吸控制率（RCR）、Ⅲ态呼吸速率（ST3）明显改善，Ca2+、丙二醛（MDA）含量以及血清肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）含量均显著降低，提示二氮嗪可减轻严重烧伤早期心肌细胞损害，其机制与开放线粒体K+通道，抑制线粒体Ca2+超载及减少自由基产生有关。同时Ca2+转运阻断剂钌红也可减轻严重烧伤早期心肌细胞和线粒体损害。甘氨酸受体（GlyR）为配体门控的离子通道，我们的研究观察到，心肌细胞存在GlyR的α1亚基。甘氨酸对体外培养的缺血缺氧心肌细胞和烧伤大鼠心肌组织均具有显著保护作用，显著改善缺血缺氧心肌细胞活力，增加ATP含量。甘氨酸可以明显减轻缺氧心肌细胞的钙超载，加入anti-GlyRα1阻断GlyRα1亚基后，缺氧心肌细胞钙超载明显加重，加入GlyR激动剂Taurine后钙超载又明显减轻，从不同的侧面证明甘氨酸是通过其受体αl亚基发挥其保护作用的。甘氨酸与其受体结合后，导致心肌细胞膜去极化明显减轻，从而使细胞膜电压依赖性钙通道开放减少，钙离子内流明显减少，发挥了其保护作用。
4.一氧化氮（NO）供体 我们采用3种不同浓度的NO供体S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）加入心肌细胞培养液中，在一定时间内为细胞提供低、中、高3种稳定浓度的NO。结果显示，中浓度NO（7.5μmol）可增强缺氧心肌细胞的抗损伤能力，其机制可能是通过增加心肌细胞内缺氧诱导因子lα（HIF-1α）蛋白水平，加强了心肌细胞对缺氧的内源性保护机制。中浓度NO诱导缺氧心肌细胞内HIF-1α蛋白水平增加的机制可能主要是通过PI3K信号途径的活化增强了HIF-1α蛋白水平。NO对严重烫伤大鼠心肌组织也具有保护效应，其作用机制可能是通过生成NO促使烫伤大鼠心肌细胞内HIF-lα表达增加，进而增加组织的耐缺氧能力。抑制NO生成可加重心肌细胞损害，给予NO合成前体物L-精氨酸则可明显改善烫伤后心脏功能。
5.拮抗炎症介质 促炎细胞因子表达上调是烧伤后心肌损害的重要因素，心脏是产生肿瘤坏死因子α（TNF-α）的器官，缺血心肌组织TNF-α显著增加与心肌收缩力和冠脉血流量降低显著相关，因此减少心肌TNF-α产生可能有助于心肌缺血的治疗。生复注射液可抑制缺血再灌注心肌核因子κB（NF-κB）的活性，下调促炎细胞因子表达，是其心肌保护作用的重要分子机制。p38激酶途径是介导促炎细胞因子引起烧伤早期心肌损害的重要信号途径，采用p38激酶抑制剂或转染反义p38α基因抑制心肌p38α激酶活化，可下调心肌组织TNF-α等表达，减少心肌组织肌酸激酶同工酶（CK-MB）释放和心肌细胞凋亡，减轻左心功能损害。应用吡咯烷二硫代氨基甲酸盐（PDTC）能减少PMN在心肌组织聚集，可抑制烧伤大鼠早期心肌细胞NF-κB活性增高及心肌组织TNF-αmRNA和白细胞介素-8（IL-8）mRNA表达；降低心肌组织和血浆TNF-α和IL-8的含量及心肌组织中MDA的含量和MPO活性，改善左心室收缩和舒张功能。乌司他丁明显减少烧伤后血清IL-1β、IL-6和TNF-α的含量，减轻由促炎细胞因子介导的炎性反应。
6.抗氧化剂 心肌缺血再灌注损伤是心脏氧化与内源性抗氧化系统失衡的结果，内源性抗氧化剂如谷胱甘肽过氧化物酶，超氧化物歧化酶和过氧化氢酶，以及维生素E均可减轻心肌缺血再灌注损伤。黄芪甲苷、槲皮素能有效保护缺氧心肌细胞、减轻氧化损伤，作用优于维生素E。黄芪甲苷对缺氧心肌细胞的保护作用较槲皮素更好，但槲皮素减轻细胞脂质过氧化损伤的作用优于黄芪甲苷。黄芪甲苷通过进入细胞内，上调超氧化物歧化酶基因和蛋白表达，提高内源性抗氧化酶活性，发挥心肌保护作用。
7.代谢调理 能量代谢障碍是缺氧损害的核心，如何有效地改善缺氧细胞能量代谢，是防治和减轻缺氧损害的关键。但由于其机制未完全阐明，临床上还缺乏针对性措施。我们近来的研究结果提示，缺氧心肌细胞骨架损害可影响能量代谢。缺氧心肌细胞微管损伤早于线粒体结构与功能损害；缺氧早期心肌细胞微管破坏可导致线粒体通透性转换孔（MPTP）开放，使MIMP损耗及细胞活性降低。微管稳定剂能有效减轻缺氧引起的微管破坏，减轻细胞MPTP开放、MIMP损耗及细胞活性降低，减轻心肌细胞的缺氧性损伤。微管破坏可能通过下调HIF-lα表达对缺氧早期心肌细胞糖酵解途径及能量代谢产生影响。同时，微管破坏导致的MPTP开放，还可通过影响线粒体腺苷二磷酸（ADP）/ATP比值抑制有氧代谢途径。应用微管稳定剂或转染具有稳定微管作用的微管相关蛋白4基因可改善缺氧早期心肌细胞活性及能量代谢，表明细胞骨架破坏在缺氧细胞能量代谢障碍中具有重要作用，这对阐明缺氧细胞能量代谢障碍的机制具有重要理论意义。通过稳定细胞骨架，可能为缺氧细胞能量代谢的调理提供新的思路和靶点，具有潜在临床意义。
（六）基于心脏损害的烧伤休克复苏方案
上述研究证实，严重烧伤早期可迅即发生心肌损害，并证明了心肌损害的确在烧伤早期休克/缺血缺氧损害发生中起重要作用，进一步还探讨了预防心肌损害的措施。由于以往针对血容量减少进行“容量补充”的烧伤休克复苏方案，均难避免组织器官缺血缺氧损害，能否应用这一理论认识指导临床烧伤休克复苏，减轻缺血缺氧损害，减少脏器并发症，提高严重烧伤的救治水平呢？即：将预防早期心肌损害与传统的补液公式结合，形成新的烧伤休克复苏方案，达到有效复苏和减少并发症的目的。
基于这一认识，我们在第三军医大学（三医大）抗休克公式（容量补充）基础上，增加动力扶持措施，提出了“容量补充+动力扶持”复苏新方案，以减少因补液不足或过量引起的内脏并发症。动力（心功能）扶持包括采用小剂量ACEI减轻心肌缺血，应用左卡尼丁用于改善心肌脂肪酸代谢，果糖二磷酸钠用于改善葡萄糖代谢，前列地尔注射液用于抗心肌氧化损伤。对烧伤后6小时内入院得到抗休克治疗的患者，容量补充按三医大公式［第一个24小时（ml）=TBSA%×体重（kg）×1.5+生理需要量］进行，同时给予动力扶持；对烧伤后未能得到及时有效抗休克治疗、伤后6小时后入院的患者，按照烧伤休克延迟复苏补液公式［第一个24小时（ml）=TBSA%×体重（kg）×2.6+生理需要量］进行容量补充，动力扶持同前。
上述抗休克方案经伦理委员会批准进行临床研究，观察了有效病例132例。其中烧伤6小时内入院者（立即复苏）70例，分为容量补充对照组15例，容量补充+动力扶持治疗组共55例（其中果糖二磷酸钠注射液组20例，前列地尔注射液组21例，依那普利拉注射液组14例），致伤总面积和Ⅲ度烧伤面积见表15-1；烧伤6小时后入院者（延迟复苏）入选62例，分为容量补充对照组14例，容量补充+动力扶持治疗组共48例（其中果糖二磷酸钠注射液组17例，前列地尔注射液组15例，依那普利拉注射液组16例），致伤总面积和Ⅲ度烧伤面积见表15-2。
表15-1 70例立即复苏病例致伤总面积和Ⅲ度烧伤面积（
±s，%）
表15-2 62例延迟复苏病例致伤总面积和Ⅲ度烧伤面积
容量补充对照组于病例入组后，按照补液复苏方案制定补液计划，进行“容量补充”，液体成分以晶体液、胶体液、糖分为主。根据受试者临床表现，需要应用西地兰注射液等治疗者，则按照临床常规临时使用，其余处理因素在符合伦理原则条件下按照目前临床常规方法进行系统治疗。
容量补充+动力扶持治疗组则于病例入组后，按照补液复苏方案制定补液计划，进行“容量补充”，液体成分以晶体液、胶体液、糖分为主。同时分别应用5%葡萄糖注射液100ml+依那普利拉注射液1.25mg静脉输入1次/日，5%葡萄糖注射液100ml+果糖二磷酸钠注射液10g静脉输入2次/日，5%葡萄糖注射液100ml+前列地尔注射液10ug静脉输入2次/日，连用3天以行“动力扶持”治疗，其余处理因素在符合伦理原则条件下按照目前临床常规方法进行系统治疗。
临床研究发现，无论是立即复苏还是延迟复苏患者，在维持满意尿量的前提下，尽管“动力扶持”组烧伤面积和Ⅲ度烧伤面积均大于常规“容量补充”对照组，但补液量、尿量、血压等指标均与无常规“容量补充”对照组有明显差异，且“动力扶持”各组LA含量均低于单纯“容量补充”对照组（图15-14、图15-15）。“动力扶持”各组cTnI、CK-MB、CK、a-HBDH、LDH、β2-MG等脏器损害指标均低于单纯“容量补充”对照组（图15-16至图15-19）。在立即复苏病例，“容量补充”对照组死亡率为13.30%，容量补充+果糖二磷酸钠注射液、前列地尔注射液和依那普利拉注射液三个治疗组3周内均无死亡病例。表明即使在伤情重于容量补充对照组的情况下，“容量补充+动力扶持”复苏方案能显著降低立即复苏烧伤患者的死亡率。在延迟复苏病例，延迟“容量补充”对照组死亡率为14.30%，延迟容量补充+果糖二磷酸钠注射液及延迟容量补充+依那普利拉注射液分别为5.90%和6.30%，延迟容量补充+前列地尔注射液组无死亡病例。表明即使在伤情重于容量补充对照组的情况下，“容量补充+动力扶持”复苏方案也能显著降低延迟复苏烧伤患者的死亡率。
图15-14 严重烧伤患者立即复苏“容量补充”与“容量补充+动力扶持”组血清乳酸（LA）含量变化
**P＜0.01 vs对照值
图15-15 严重烧伤患者延迟复苏“容量补充”与“容量补充+动力扶持”组血清乳酸（LA）含量变化
**P＜0.01 vs对照值
图15-16 严重烧伤患者立即“容量补充”与“容量补充+动力扶持”组血清心肌肌钙蛋白I（cTnI）含量变化
图15-17 严重烧伤患者延迟“容量补充”与“容量补充+动力扶持”组血清心肌肌钙蛋白I（cTnI）含量变化
图15-18 严重烧伤患者立即复苏“容量补充”与“容量补充+动力扶持”组血清β2微球蛋白（β2-MG）含量变化
图15-19 严重烧伤患者延迟复苏“容量补充”与“容量补充+动力扶持”组血清β2微球蛋白（β2-MG）含量变化
这些结果提示，对严重烧伤后早期或延迟入院患者，应用三医大常规补液公式或延迟复苏补液公式立即进行“容量补充”，同时应用依那普利拉注射液、果糖二磷酸钠注射液及前列地尔注射液等药物进行“动力扶持”，在烧伤总面积和Ⅲ度烧伤面积等大于对照组的情况下，可维持较稳定的生命体征，有效地改善组织器官缺血缺氧、改善组织氧合和有氧代谢，从而减少内脏并发症，显著提高治愈率。
国际烧伤学会前主席Pruitt教授对我们发表的心肌损害防治论文的评价认为：黄跃生等认识和强调心功能立即和有效保护很重要，应用药物保护心肌以减少复苏补液量，防止液体超载，将产生令人鼓舞的效果。《J Trauma》杂志编辑部发表编者按认为：心肌损害可导致烧伤后其他脏器缺血损害的研究发现，可望指导休克复苏。我国烧伤医学创始人之一盛志勇院士在介绍中国烧伤半个多世纪取得的进展时，也肯定了早期心肌损害在休克发生中的作用，以及预防早期心肌损害对抗休克治疗的重要性。
总之，对烧伤休克的认识虽然不断加深，治疗也不断改进，但仍然是严重烧伤救治的关键，很多重要的问题没有得到解决，如血管通透性增加的确切机制和有效降低血管通透性、防治血管内体液外漏的有效措施，如何有效防治组织器官缺血缺氧损害，减少脏器并发症的发生等，都需要加大力度研究解决。