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编号:10484325
大鼠失血性休克复苏早期肠黏膜损伤与修复的形态学观察
http://www.100md.com 2004年10月13日 中国危重病急救医学2004年8月第16卷第8期
     常建星 陈双 符玉茹 常瑞明 陈健文 黄子通

    【摘要】 目的观察失血性休克复苏后早期,大鼠肠黏膜损伤修复的形态学特征。方法建立失血性休克致肠缺血-再灌注模型,通过光镜和电镜观察不同阶段肠黏膜的改变及肠上皮损伤指数。结果从复苏0 h起回肠和空肠肠道上皮就发生明显的损伤改变,至3 h损伤改变仍然存在,以1 h最为明显;3 h起部分肠黏膜即出现修复现象,6 h大部分黏膜已修复,24 h肠黏膜结构恢复正常;大肠与小肠在损伤和修复的变化过程方面基本相同,但其程度明显低于小肠;小肠黏膜厚度和绒毛高度1 h后逐渐减少,大肠各组间则无明显变化。结论失血性休克致肠缺血-再灌注损伤早期肠黏膜屏障受累,同时损伤的肠黏膜能够得到快速修复重建,大肠比小肠具有更强的抗损伤能力。

    关键词: 休克,失血性; 缺血-再灌注损伤,肠; 肠黏膜屏障

    Study on morphological change in intestinal mucosa from inJury to repair after hemorrhagic shock
, 百拇医药
    CHANG Jian-xing,CHEN Shuang, FU Yu-ru, CHANG Rui-ming, CHEN Jian-wen, HUANG Zi-tong.

    The Second Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510120, Guangdong, China

    【Abstract】 ObJective To study on morphological changes in mucosa of the small and large intestine mucosa after resuscitation of hemorrhagic shock. Methods The morphological changes in intestinal mucosa were observed under light and electron microscope, including the histology of intestinal mucosa, determination of height of villi and evaluation of mucosa damage index in the different phases after traumatic-hemorrhagic shock. Results Mucosa epithelial inJury was obvious in small intestine were even at 0 hour, becoming more serious in 1 hour up to 3 hours. The tissue repair began after 3 hours, though the inJury was still serious. Most of the inJured mucosa began to repair after 6 hours, and completed in 24 hours. The condition of the large intestine was similar to that of the small intestine, but the inJury was less severe. The mucosal thickness and the height of villi were diminished after 1 hour of shock, but there was no obvious change in the colon. Conclusion In the early phase after hemorrhagic shock, intestinal mucosal barrier are subJected to damage, but it could repair and recover in a short time. Compare with small intestine, large intestine have stronger potentiality against inJury.
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    Key words: hemorrhagic shock; intestinal ischemia/reperfusion inJury; intestinal mucosal barrier

    近年来的研究表明,肠道是失血性休克所致缺血-再灌注损伤最早受累的器官之一,是应激反应的中心,而肠黏膜屏障(intestinal mucosal barrier)的破坏导致其通透性的改变与随后发生的脓毒症及多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)关系密切。临床观察与动物实验所获得资料显示,肠道屏障的损害使得肠道内的细菌和内毒素通过改变胃肠黏膜通透性而进入体内,患者的感染并发症主要由肠内细菌引起。因此,肠道甚至被称为多脏器功能紊乱的“始动器”,其潜在的致病作用不容忽视( 1)。以往有关肠屏障的研究大多数集中在小肠、而很少研究应激状态下大肠变化过程的情况。本研究中通过建立失血性休克模型,在肠黏膜遭受不完全性缺血-再灌注损伤情况下,从损伤和修复角度在休克后早期连续观察大肠和小肠黏膜的形态学改变,同时用半定量方式观察小肠与大肠在24 h内不同时间段对缺血-再灌注的不同反应。
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    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组方法:47只大鼠,体质量为250~300 g,由本校动物中心提供,清洁级合格证号为2001A308;本校动物中心清洁级环境检准号为2001C066。将正常大鼠随机分为对照组和休克复苏后0、1、3、6、12和24 h共7组;对照组5只,实验组每组7只。

    1.2 大鼠失血性休克模型的建立:参照Chaudry制模方法(2)。大鼠腹腔注射1 200 mg/kg乌拉坦麻醉,仰卧固定,剪去腹股沟及大腿内侧被毛,碘伏消毒,无菌剥离股动脉,用聚乙烯塑料管进行动脉插管,经三通阀与血压换能器及10 ml注射器相连接,同时颈部切口剥离颈总静脉,穿刺以备复苏时输液用。插管后立即注入0.3 ml肝素生理盐水(含肝素300 U),以BL-410生物机能实验系统连续描记血压和心率。测定基础血压后,通过放出和输入方法使大鼠平均动脉压(MAP)维持40 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa),持续60 min后,输注所有放出血液2倍以上的生理盐水使动物复苏,复苏时间30 min左右,输液的速度以<2.5 ml/min为宜,血压恢复正常后开始计算再灌注时间。分别以休克复苏后0、1、3、6、12和24 h处死实验大鼠,打开腹腔,距Treitz韧带10 ml处环型切取空肠标本,距回盲部5 cm处环型切取回肠标本以及横结肠中部肠标本。对照组动物除不放血和输液外,其他处理与模型组相同,复苏失败的大鼠不计算在内。实验过程中平均放血量约5~7 ml。
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    1.3 组织形态学检测

    1.3.1 光镜观察:切取的空肠、回肠和结肠组织标本经生理盐水冲洗后,泡入体积分数为10%的中性甲醛溶液中48 h以上,脱水,常规石蜡包埋,5 μm切片,苏木素-伊红(HE)染色,光镜下观察。镜下测量小肠全层黏膜厚度、绒毛高度以及大肠黏膜厚度,每只鼠随机测10个值,取平均值。

    1.3.2 电镜观察:取回肠和结肠标本,用生理盐水冲洗,硝酸兰固定24 h以上(4 ℃),磷酸盐缓冲液(PBS)漂染后用体积分数为1%的锇酸后固定2 h(4 ℃),逐级乙醇-丙酮脱水,环氧树脂618浸透,包埋,超薄切片,经枸橼酸铅、醋酸铀双染10 min,电镜下观察回肠和结肠黏膜的形态学改变。

    1.4 肠上皮损伤指数分级标准:根据Chiu等(3)方法测量肠黏膜损伤程度。0级为正常;1级为绒毛顶端上皮下间隙增宽;2级为绒毛顶端上皮下间隙进一步扩大,绒毛尖端上皮抬高与固有膜剥离;3级为绒毛上皮成块脱落;4级为上皮完全脱落,仅有固有膜;5级为固有层崩解,出现出血与溃疡。
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    1.5 统计学处理:采用SPSS软件包处理,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,两组间比较用t检验,多组间比较用方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。

    2 结 果

    2.1 光镜下病理改变

    2.1.1 回肠、空肠(彩色插页图1):复苏0 h起,肠道上皮就开始发生明显改变,主要表现在绒毛部分,包括部分绒毛水肿、片状坏死、脱落,固有层血管充血、中性粒细胞浸润及淋巴细胞浸润,个别肠黏膜固有层内腺体灶性区域坏死;复苏3 h起,部分肠黏膜即出现修复现象,但同时有的部位病变往往比较严重;复苏6 h,大部分空肠及回肠绒毛已经修复,固有层纤维组织增生;至复苏24 h大部分肠黏膜结构恢复正常。

    2.1.2 结肠(彩色插页图2):主要损伤变化在0~3 h,总体上黏膜上皮及固有层腺体基本完好,固有层间质及黏膜下层轻度水肿,个别上皮脱落,伴少量至多量中性粒细胞及少量淋巴细胞浸润;6 h多数肠黏膜上皮完好,个别坏死脱落,固有层间质见中等量中性粒细胞浸润;12 h后除个别黏膜下层水肿外,肠黏膜、固有层及黏膜下层未见明显变化。与小肠相比,光镜下结肠黏膜病变始终不显著。
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    2.2 电镜下病理改变:常规透射电镜下观察显示,对照组肠黏膜上皮细胞表面微绒毛排列整齐,柱状上皮细胞结构完整;细胞质内细胞器丰富,结构未见异常;细胞间紧密连接、中间连接、桥粒及缝隙连接清楚,无增宽;固有层腺体结构及各种细胞结构正常。实验各组小肠主要表现为细胞死亡的两种不同形式-凋亡和坏死,包括不同程度的线粒体肿胀,嵴不清,内质网肿胀,上皮细胞微绒毛稀疏、排列不整、呈倒伏状、部分缺如,上皮细胞连接增宽、部分紧密连接增宽或开放;细胞萎缩,大量细胞核浓缩,较多细胞核形不规则、疏松呈絮状,染色质边聚并可见大量凋亡细胞,凋亡多见于绒毛部,固有层和隐窝也有部分出现,以0、1、3和6 h为明显;结肠同样有类似表现,但出现机会明显减少(彩色插页图3)。

    2.3 肠黏膜上皮损伤指数(表1,图4):回肠、空肠的损伤主要在缺血-再灌注后0、1和3 h,其中以1 h最明显,6 h已基本接近对照组;结肠在1 h和3 h有轻度损伤表现,6 h和12 h仍有轻度变化,24 h基本正常,其损伤程度明显低于小肠;小肠和大肠在缺血-再灌注损伤后的变化趋势基本相同,仅仅是程度的不同。
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    2.4 肠黏膜厚度及绒毛高度的测量结果(表2):空肠、回肠黏膜厚度和绒毛高度在0 h时无明显变化,从缺血-再灌注后1 h起厚度逐渐减少(除空肠1 h组绒毛高度与对照组相比P>0.05外),说明休克后小肠黏膜呈进行性的萎缩状态;结肠各组间无明显变化。

    3 讨 论

    对于创伤患者,肠道的应激性反应、缺血-再灌注、自由基等造成肠黏膜的损伤,在一定程度上能够反映肠屏障功能的损伤及肠通透性的改变,但还有很多损伤机制仍不完全清楚。因此,至今对肠功能障碍的诊断标准尚无共识,临床上也很难同时从细胞形态学、通透性和免疫功能改变等方面来评价肠屏障功能变化,针对肠屏障功能的研究目前主要建立在动物实验基础上。失血性休克过程中,伴随着肠黏膜缺血-再灌注损伤,肠道黏膜上皮细胞完整性及细胞骨架发生改变,大批细胞凋亡、坏死而导致绒毛脱落。同时,肠黏膜具有非常完善的自我修复机制。Podolsky ( 4)认为,肠黏膜上皮屏障无论遭受什么形式的损伤,其表面细胞的连续性可以通过细胞的迁移和受损细胞的脱落而快速重建。本实验中也发现,动物失血性休克到肠缺血-再灌注后复苏6 h时,大部分肠黏膜结构已修复。然而,肠黏膜能够在短期内恢复其组织的连续性并不是通过细胞的有丝分裂增殖来实现的,而是在黏膜表面中,受损细胞附近的上皮细胞通过细胞体变扁、变平,延伸其薄片状伪足以及细胞迁延来填补缺损的黏膜上皮( 5)。这说明肠黏膜细胞最初开始修复阶段仅仅是其细胞结构的建立,或者只是恢复了肠上皮细胞的连续性,而最终的修复不但要求新增殖的细胞代替损伤的黏膜细胞,而且还需要细胞外基质的改造及深部细胞恢复正常结构和功能恢复。尽管回肠和空肠黏膜形态及损伤指数方面无明显差异,但小肠病变却明显较大肠严重。大肠仅表现为固有层间质及黏膜下层轻度水肿,线粒体轻度肿胀,个别上皮脱落,少量中性粒细胞及淋巴细胞浸润,无明显细胞变性和坏死;也就是说,其黏膜病变始终不显著。这个结果也解释了临床上小肠发生缺血即提示预后差的原因。实验表明,大肠比小肠可能有更强的抗损伤能力,其原因可能有几方面:①大肠先天具有极低的通透性,从功能上讲,大肠一般只吸收小分子物质如水和盐类,而机体大部分大分子物质是通过小肠吸收的;②从解剖结构上,正常小肠上皮细胞间紧密连接比大肠宽松,其上皮细胞间连接对极性的脂溶性物质几乎没有通透性(6);③缺血-再灌注损伤的肠黏膜主要表现在绒毛,小肠黏膜绒毛血管的特殊结构使得其对缺氧的敏感性较大肠更强;④活性氧引发组织的脂质过氧化反应在小肠也比大肠易感性高,Leung等(7)曾报道,小肠黏膜黄嘌呤氧化酶的浓度可高于大肠10倍,损伤后大肠的多形核细胞浸润指研究显示,革兰阴性杆菌的一个重要的来源可能为肠道( 8)。在应激情况下,肠内细菌或细菌产物内毒素可出现在非正常的部位,如肠系膜淋巴结或门静脉系统,进一步进入远离肠管的其他器官组织,造成细菌移位。有关细菌移位的机制及好发部位尚不清楚,本研究结果在一定程度上可能提示细菌移位是通过小肠的通透性增加来实现的。同时,进一步研究相关结肠的抗损伤因素,寻找有效的防治措施以减少应激后肠屏障功能的损害,有着重要的意义。
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    参考文献

    1 梁存河,蒋朱明.胃肠屏障研究的几个热点问题(J).中国危重病急救医学,2001,13:202-204.

    2 Chaudry I H.Rat and mouse models of hypovolemic-traumatic shock.In:Schlag G,Redl H,ed.Pathophysiology of shock, sepsis and organ failure(M). Berlin:Springer-Verlag,1993.371.

    3 Chiu C J,Mcardle A H,Brown R,et al.Intestinal mucosal lesion in low flow states(J).Arch Surg,1970,101:478-483.

    4 Podolsky D K.Mucosal immunity and inflammation(Ⅴ):innate mechanisms of mucosal defense and repair:the best offense is a good defense(J).Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,1999,277:G495-G499.
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    5 Ikeda H,Yang Chaolong,Tong Jie,et al.Rat small intestinal goblet cell kinetics in the process of restitution of surface epithelium subJected

    to ischemia-reperfusion inJury(J).Dig Dis Sci,2002,47:590-601.

    6 Travis S,Menzies L.Intestinal permeability:functional assessment and significance(J).Clin Sci,1992,82:471-488.

    7 Leung F W,Kenny C S,Passaro E Jr,et al.Regional differences in gut blood flow and mucosal damage in response to ischemia and reperfusion(J).Am J Physiol,1992,263:G301-G305.

    8 Gareth A,Michael P W,Michael G.Understanding gastrointestinal perfusion in critical care:so near,and yet so far(J).Crit Care,2000,4:269-281.

    作者单位:510120 广州,中山大学附属第二医院(常建星,陈双,符玉茹,常瑞明,黄子通);

    中山大学附属中山医学院科学生理实验中心(陈健文)

    作者简介:常建星(1962-),男(汉族),山西省长治市人,医学硕士,主治医师,讲师。, http://www.100md.com