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当前,随着手术技术、器官保存技术和免疫治疗方案的日益成熟,肝脏移植已在国内外逐渐普及,并成为治疗终末期肝病最为有效的手段。但是,移植器官的缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusioninjury,IRI)仍然是临床肝移植面临的一个重大难题。目前,它已经超过急性免疫排斥反应,成为导致移植肝早期失功能的最重要原因。大量的研究提示,IRI是一个多因素参与的复杂的病理生理过程,它包括缺血时能量的降解、再灌注时活性氧自由基的生成、“无复流”现象、和钙超载等。在实验和临床上,采用阻断病因链中的单一因子或单一机制来保护IRI往往难以奏效。因此,深入研究IRI的分子机制,探索出其限速步骤同时采用具有多效能的方法进行有效的干预,是当今器官移植领域的研究热点之一。
在IRI的机制方面,长期以来人们就注意到中性粒细胞的作用。动物实验和临床肝移植均显示,中性粒细胞是移植早期介导缺血再灌注损伤的关键因素。中性粒细胞的募集并发挥作用需要一类特殊的因子介导,这就是趋化因子,近年来对其研究日益受到重视。在趋化因子的家族中,C-X-C是一类既有炎症作用又有修复作用的一类细胞因子,具有中性粒细胞趋化特性,因其较为特殊的作用而受到广泛的关注。本研究将从分子生物学的角度,着重对C-X-C类趋化因子的作用机制做较为深入的探讨。
在IRI的保护方面,近年来发现一种特殊的现象,就是通过短暂的缺血和再灌注过程可以酬受随即的较长时间的缺血和再灌注损伤,因此将其称为缺血预处理(ischemicpreconditioning,IP)。该现象首先由Murry等于1986年在心脏手术中发现,而后其保护作用在多种器官的手术中得到证实。研究发现,IP似能有效地对抗器官移植中的IRI从而对移植物起到保护作用。但是,IP的保护机制目前尚未完全明确,因此对其临床应用仍有不同的意见。本研究将通过动物实验,观察预处理或未处理肝移植后早期趋化因子的表达和中性粒细胞的浸润,旨在阐明缺血预处理对供肝保护作用的机理,为IP的临床应用提供坚实的理论基础。
第一部分不保留膈肌环的“二袖套法”大鼠肝移植术
目的:传统的二袖套法大鼠肝移植术无肝期时间较长,本研究旨在建立一种不保留膈肌环的“二袖套法”大鼠肝移植模型。方法:供肝修整完整剪除膈肌环,供肝肝上下腔静脉与受体肝上下腔静脉直接以7-0无损伤缝线行连续端端吻合。结果:该方法大大缩短了无肝期,仅10.6分钟,手术成功率83.1%。结论:此方法简便易行,可大大缩短无肝期,手术成功率高,为肝移植的相关研究提供了更为简便实用的动物模型。
第二部分趋化因子在肝移植缺血再灌注损伤中的表达目的:探讨肝移植术后早期趋化因子表达与中性粒细胞浸润及其相互关系。方法:采用SD大鼠,建立大鼠肝移植模型,实验组供肝于UW液保存24h。于移植后1h、2h、4h、6h分别测定供肝内髓过氧化物酶(MPO)活性和受体血清中巨噬细胞炎性蛋白(MIP)-2、细胞因子诱导的中性粒细胞趋化蛋白(CINC)、肿瘤坏死因子(TNF)-α水平。原位杂交检测肝内MIP-2mRNA的表达。同时行肝功能和常规病理学检查。对照组为假手术组,开腹行肝动脉结扎,左膈下和右肾上腺静脉结扎术。结果:实验组与对照组相比:MPO显著升高,并在移植后4h(0.85士0.¨U/g组织和0.70±0.04U/g组织)和6h(0.77±0.05/g组织和0.56±0.04/g组织)出现显著差异(P<0.05)。移植后血清MIP-2和CINC水平在各时点均有较大程度的上升。血清TNF-α水平显著升高(正常不表达)。原位杂交显示MIP-2mRNA主要表达在肝细胞胞浆,且在肝移植后显著表达。血肝酶学指标和组织学切片均显示移植后肝损严重。结论:肝移植后缺血和再灌注诱导了趋化因子的表达,诱导趋化了移植肝内中性粒细胞的浸润。
第三部分缺血预处理对肝移植缺血再灌注损伤的保护作用及其分子生物学机理
目的:观察对供肝进行缺血预处理后再行肝移植,对术后早期趋化因子表达和中性粒细胞浸润的影响,以探讨缺血预处理对肝脏缺血再灌注损伤的保护作用及其分子生物学机理。方法:本研究共分两组:即肝移植组(未行缺血预处理)和缺血预处理组。肝移植组即切取供肝于UW液保存24小时行原位肝移植;缺血预处理组即阻断门静脉和肝动脉10分钟然后开放(再灌注)10分钟切取供肝,UW液保存24小时后行肝移植术。分别于移植后1h、2h、4h、6h分别测定肝内MPO活性和血中MIP-2、CINC、TNF-α水平。原位杂交测定肝内MIP-2mRNA的表达。同时行肝功能和常规病理学检查。结果:缺血预处理组较未处理组肝MPO水平在各时点均有降低,并在移植后4h(0.48±0.18U/g组织和0.85±0.11U/g组织)和6h(0.63±0.04U/g组织和0.77±0.05U/g组织)出现显著差异(P<0.05)。血清MIP-2水平在4h和6h显著下降(2546.59±707.78pg/mL和3488.82±785.15pg/mL,1023.72±656.86pg/mL和1852.04±1108.89pg/mL)。血清CINC水平办在6h出现显著下降(3305.13±1824.40pg/mL和6323.53±1140.07pg/mL)。血清TNF-α水平仅在2h变化显著(370.77±146.82pg/mL和517.41±57.30pg/mL)。原位杂交显示MIP-2mRNA在缺血预处理后表达下调。血肝酶学指标和组织学切片显示缺血预处理后肝功能得到显著改善。结论:缺血预处理可能通过下调肝细胞对趋化因子的表达,减少移植肝内中性粒细胞的浸润,从而对供肝起保护作用。