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创伤、烧伤、感染、手术打击以及长时间静脉营养等都会对肠粘膜的屏障功能造成损害,发生细菌和内毒素易位。如不及时除去病因或引起应激损害的因素过重而又未针对肠屏障功能采取保护措施,则肠粘膜损害的持续加重,可导致多器官功能不良综合征(MODS)。在上述情况下,如何保护肠屏障功能不受损害或改善已受到损伤的肠道屏障,对于病人的康复和预后,其重要性显而易见。本研究模拟创伤后发生感染的临床现象,对手术创伤的SD大鼠全肠外营养支持6天再造成内毒素血症后,对于生长激素、谷氨酰胺和精氨酸预治疗减轻肠粘膜屏障功能的损害机制进行了探讨,以为临床应用提供实验及理论依据。
第一部分静脉营养和创伤及内毒素血症动物模型的建立
严重感染仍然是危重病时(如烧伤、创伤、免疫抑制治疗等)主要的死亡原因。G-杆菌感染产生的内毒素是造成机体组织细胞损害和功能障碍的直接因素。它损害机体免疫力,对肠粘膜的屏障功能造成破坏,粘膜通透性增加,从而引起肠源性感染(即细菌/内毒素易位),本研究的目的在于模拟临床创伤后并发感染时,尤其是在静脉营养状态下,肠屏障功能损害的大鼠实验模型,探讨其肠屏障功能损害机制,为此状态下肠屏障功能的保护治疗研究奠定基础。
选用健康成年雄性SD大鼠35只,随机分为对照组及肠内饲喂(EN)组、静脉营养(PN)组和内毒素血症(Sep)组。后2组做成静脉营养模型,给予等氮、等热量的营养支持,并施以不同程度的损害刺激,对有关指标进行了测定。结果显示,除正常对照组外,所有动物均表现出不同程度的症状和/或体征,全血细胞计数显示白细胞总数、中性粒细胞升高,血小板减少;Sep组动物小肠粘膜损害最重;内毒素导致大鼠血浆中一氧化氮(NO)升高;Sep组全血细胞计数降低;小肠粘膜中IgA、T淋巴细胞亚群降低。随炎性反应程度的加重,小肠通透性和细菌易位率也增加。RT-PCR显示:小肠粘膜中C-junmRNA、IGF-1RmRNA、GHRmRNA的表达均以EN组最高,PN组最低。
结论:静脉营养1周导致大鼠小肠粘膜萎缩、肠粘膜免疫力损害和显著的全身炎性反应;内毒素加重这些反应,还引起体内一氧化氮产生增多,破坏了肠屏障功能和全身免疫力。肠道喂养显著减轻了这些有害反应。静脉营养导致的小肠粘膜萎缩与C-junmRNA、IGF-1RmRNA及GHRmRNA的表达下调有关。
第二部分生长激素、谷氨酰胺、精氨酸预治疗对静脉营养的内毒素血症大鼠肠屏障功能的保护作用
研究一生长激素预治疗的作用
本实验的目的是在第一部分的基础上探讨生长激素对应激大鼠肠屏障功能的保护机制。取43只雄性成年SD大鼠,随机分为五组,对照组、EN组、PN组、Sep组和生长激素(GH)组。后3组做成静脉营养模型并施以不同损伤,GH组于第2~6天按1IU/kg给予生长激素皮下注射,其他处理同Sep组。至第7天,各组动物均以双糖灌胃,测定肠通透性,24小时后,取材检测有关指标。结果显示Sep组小肠粘膜结构损害最重,GH组血浆NO浓度显著降低,小肠粘膜中IgA浓度增加;GH组肠通透性低于Sep组(P<0.01),且细菌易位率较Sep组低(P<0.01)。RT-PCR显示,生长激素促进了小肠粘膜IGF-1RmRNA及GHRmRNA的表达,对C-junmRNA的表达无显著影响。结论生长激素预治疗,减轻了体内NO的产生,加强了小肠粘膜的免疫功能,促进了小肠粘膜上皮的增生,从而减轻了应激造成的大鼠肠屏障功能的损害。该作用与IGF-1RmRNA的表达上调有关。
研究二谷氨酰胺预治疗的保护作用
本实验的目的是在第一部分的基础上探讨谷氨酰胺对于应激大鼠肠屏障功能的保护机制。44只雄性成年SD大鼠,随机分为对照组,EN组、PN组、Sep组和谷氨酰胺(Gln)组。后3组做成静脉营养模型并施加不同损伤。Gln组动物于实验的第2~7天按1000mg/kg/d的量,将谷氨酰胺添加于全合一营养液中,并减掉等氮量的复合氨基酸,其他处理同Sep组。结果显示Sep组体重丢失最多;Gln组小肠粘膜结构损害显著轻于Sep组,血浆和小肠粘膜中IgA分泌增加,粘膜中CD4/CD8比值增加,肠通透性显著改善。细菌学研究显示Gln组细菌易位率显著低于Sep组。RT-PCR显示Gln组C-junmRNA、IGF-1RmRNA表达较Sep组上调。结论应用谷氨酰胺能够减轻应激造成的大鼠肠粘膜屏障的损害,增强小肠粘膜免疫功能,减轻细菌易位的发生;这与C-junmRNA和IGF-1RmRNA表达上调有关。
研究三精氨酸预治疗对应激大鼠肠屏障功能的影响
本实验的目的是在第一部分的基础上探讨精氨酸预治疗对外科应激的肠外营养大鼠肠屏障功能的影响。43只雄性SD大鼠,随机分为五组,正常对照组、EN组、PN组、Sep组及精氨酸(Arg)组。施加干预:手术创伤、静脉营养和内毒素注射,检测有关指标。精氨酸组动物在实验的第2~6天,每日按600mg/kg/d的精氨酸替代等氮量的全合一营养液中的复方氨基酸,其他处理同Sep组。结果显示Arg组小肠粘膜中IgA和NO浓度最高;CD4/CD8比值也高。双糖试验显示Arg组肠通透性较之Sep组无改变;细菌学研究表明内毒素血症组细菌易位率(83.33%)高于精氨酸组(59.26%)。RT-PCR显示精氨酸对C-junmRNA、IGF-1RmRNA及GHRmRNA的表达均无显著影响。结论应用精氨酸预治疗加强了肠外营养的内毒素血症大鼠小肠粘膜的免疫力,对应激时小肠粘膜屏障功能的改善可能有益。
研究四生长激素加谷氨酰胺加精氨酸混合应用对静脉营养的内毒素血症大鼠肠屏障功能的保护作用
本实验的目的是在上述四部分的基础上探讨将生长激素加谷氨酰胺加精氨酸预治疗对应激大鼠肠屏障的保护是否优于单一药物的作用。44只雄性SD大鼠,随机分为五组,Sep组、Arg组、Gln组、GH组及混合(Mix)组。静脉饲养1周后检测有关指标,结果显示:混合组动物肠屏障功能损害减轻程度类似单用GH或Gln。
结论:三种药物同时应用于静脉营养的内毒素血症大鼠,其对肠屏障的保护作用并不比单一的谷氨酰胺或生长激素效果更好。
小结:静脉营养引起的小肠粘膜萎缩与基因C-junmRNA、IGF-1RmRNA及GHRmRNA的表达下调有关;内毒素严重损害了肠外营养6天的SD大鼠的肠屏障功能;生长激素和谷氨酰胺预治疗6天,有效的减轻了肠屏障功能的损害。精氨酸预治疗部分改善了肠道的屏障功能。三种药物联合应用并不比单用生长激素或谷氨酰胺效果更好。上述药物的作用与C-junmRNA、IGF-1RmRNA的表达增强有关。