大鼠全身輻射損傷后小腸吸收功能變化的研究

1、大鼠全身輻射損傷后小腸吸收功能變化的研究摘要目的：研究大鼠全身輻射損傷后小腸吸收L-酪氨酸(Tyr)的變化。方法：用在體門靜脈取血法研究了6Gy 60Co線全身一次照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d大鼠小腸吸收Tyr的變化，并測(cè)定相應(yīng)的小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)、小腸粘膜鈉-鉀-ATP酶(Na-K-ATPase)活性以及Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。結(jié)果：6Gy 線全身照射后第3 d出現(xiàn)小腸對(duì)Tyr的吸收障礙，以后很快恢復(fù)，并持續(xù)在正常水平。隨著照射劑量的加大，吸收障礙加重，但3Gy以下劑量照射，則不出現(xiàn)Tyr的吸收障礙。小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)、Na+-K+-ATPase活性和Na的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的變化與小腸吸收Tyr的

2、變化基本一致。結(jié)論：輻射損傷后小腸對(duì)Tyr的吸收障礙與小腸上皮細(xì)胞數(shù)量減少導(dǎo)致的吸收面積的下降以及Na+-K+-ATPase活性下降導(dǎo)致的Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力的減弱有關(guān)。主題詞輻射，電離；酪氨酸；鈉(+)鉀(+)轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶；大鼠The effects of whole-body -irradiation on rat small intestinal absorptionDONG Hong-Lin, CAI Jun-Wei, WU Ding-BiaoDepartment of Pathology, Guangzhou Medical College of PLA, Guangzhou (510

3、315)Abstract AIM:To study L-tyrosine (Tyr) absorption of rat small intestine after 60Co whole-body -irradiation and its mechanisms.METHODS：Portal vein blood was obtained in vivo to study the changes of Tyr absorption of small intestine both on various days after whole-body 60Co -irradiation and the

4、third day following various doses of -irradiation. The corresponding small intestinal epithelial cell count, mucosal Na+-K+-ATP ase activity and Na+ transport were also investigated.RESULTS：Tyr absorption decreased after exposure to 6 Gy 60Co -irradiation, but recovered soon afterward and remained n

5、ormal during the30 days observation period. With the radiation doses increased, Tyr absorption reduced more severely. No influence on Tyr absorption was observed at doses below 3 Gy. Paralled changes were found basically between small intestinal epithelial cell count, mucosal Na+-K+-ATPase activity

6、and Tyr absorption. CONCLUSION： Tyr absorption obstacle of rat small intestine after -irradiation was related to both the reduction of absorption area resulted from the decrease of epithelial cell count and the reduction of Na+transport caused by the decrease of mucosal Na+-K+-ATPase activity.MeSHRa

7、diation, ionizing; Tyrosine; Na(+)-K(+)-transporting-ATPase; Rats目前，放療和化療仍然是腫瘤治療的主要手段。由于腸道尤其是小腸是電離輻射的敏感組織，放療病人常出現(xiàn)消化道的損傷，發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能的變化，而這種變化常是放療過(guò)程的一個(gè)限制因素1。以往，有關(guān)電離輻射后小腸對(duì)氨基酸吸收的影響及其機(jī)制的研究較少，方法也多為離體實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)用在體法對(duì)60Co 線全身一次照射大鼠小腸吸收L-酷氨酸(Tyr)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，并對(duì)其機(jī)制作初步探討。材料與方法一、動(dòng)物準(zhǔn)備：雌性Wistar大鼠122只，體重150250 g，60Co 線全身一次照射

8、。根據(jù)照射劑量的不同，將大鼠分為0 Gy組(正常對(duì)照組)、1.5 Gy組、3.0 Gy組、4.5 Gy組、6.0 Gy組、7.5 Gy組、9.0 Gy組和12 Gy組，劑量率為2.953.48 Gy/min。根據(jù)6.0 Gy照射后時(shí)間不同，將大鼠分為照后1 d組、3 d組、5 d組、7 d組、15 d組、25 d組和30 d組。除0 Gy組和12 Gy組大鼠分別為12只和6只外，其它實(shí)驗(yàn)組大鼠為8只。實(shí)驗(yàn)前禁食1216 h。二、試劑：3 H標(biāo)記酪氨酸(tyrosine, Tyr)購(gòu)自上海原子能研究所，比度為170.21010 Bq/mmol，濃度為3.7107 Bq/mL，Na+-K+-ATP

9、ase和哇巴因均為Sigma公司產(chǎn)品。三、用在體門靜脈取血法2測(cè)定小腸Tyr的吸收量：在Oddis括約肌下方結(jié)扎十二指腸，并作門靜脈插管。肝素全身抗凝后，在30 s內(nèi)將含4 mmol/L 3 H標(biāo)記Tyr的生理鹽水在結(jié)扎處下方注入十二指腸，分別在給Tyr后1 min、2.5 min、5 min、7.5 min、10 min、15 min、20 min和30min取門靜脈血，每時(shí)點(diǎn)大鼠6只。用濾紙片法在KLB-1215型液體閃爍儀上測(cè)定血漿的放射性。四、小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)：取1小段空腸，稱重，置于含0.6 mL 15%冰醋酸的勻漿器中，研磨后稀釋，6 h后用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在高倍鏡下計(jì)數(shù)4個(gè)大方格，換

10、算成每毫克腸重小腸上皮細(xì)胞數(shù)。五、Na+-K+-ATPase活性測(cè)定：用Murray法3測(cè)定小腸粘膜的Na+-K+-ATPase活性，蛋白質(zhì)含量測(cè)定用Bradford法4。六、Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：以加入20%葡萄糖后膜電位(potential difference, PD)和短路電流(short circuit current, Iscc)的增加幅度來(lái)判斷Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)5。七、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以表示,用分組資料t檢驗(yàn)測(cè)試差異顯著性。結(jié)果一、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸吸收Tyr量的變化：表1為6 Gy照射后不同時(shí)間小腸對(duì)Tyr吸收曲線的峰值(最大吸收量)和峰時(shí)(

11、達(dá)到最大吸收量的時(shí)間)的變化。6 Gy照射后第3 d，吸收峰值明顯低于正常對(duì)照組(P0.05),吸收峰時(shí)明顯偏后(P0.05)。從1看出，3 Gy組各時(shí)點(diǎn)吸收量與正常對(duì)照組相比無(wú)明顯差異；6 Gy照射后第3 d，吸收峰值明顯低于正常對(duì)照組(P0.01)，峰時(shí)明顯偏后(P0.05)，1.5 min7.5 min時(shí)點(diǎn)均低于對(duì)照組(P0.05); 9 Gy組和12 Gy組，則不出現(xiàn)明顯峰值，其1.5 min10 min時(shí)點(diǎn)均低于對(duì)照組(P0.01)和6 Gy組(P0.05)。表16 Gy照射后不同時(shí)間Tyr吸收曲線的峰值和峰時(shí)Tab 1 The time to peak and peak value

12、 of tyrosine absorption curveon various days after 6 Gy -irradiation (,n=6)Days afterexposureTime to peak(min)Peak valuecounts.min-1%Normal2.190.524 327788100.0012.901.343 36462477.7434.170.83*1 889418*43.4752.100.782 836694*65.5471.890.444 843680111.93152.080.473 379128678.09252.280.662 846468*64.5

13、8302.300.593 43946079.98 *P0.01, * P0.05, vs normal Fig 1 The changes of radioactivity in the blood of the portal vein after duodenal injection of 3 H-tyrosine on 3 d following various doses of whole-body irradiation(n=6)1不同劑量照射后第3 d十二指腸注入3H-Tyr后門靜脈血放射性活度變化二、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)的變化：6

14、Gy照射后第1 d，小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)開始低于正常對(duì)照組，第3 d時(shí)最低(P0.05),第7 d時(shí)已接近對(duì)照，第1525 d時(shí)則明顯超過(guò)對(duì)照(P0.01)，第30 d時(shí)又接近對(duì)照(見2)。不同劑量照射后第3 d，1.5 Gy組、3 Gy組和4.5 Gy組大鼠小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)與正常對(duì)照組相比無(wú)明顯差異；當(dāng)照射劑量高于6 Gy(包括6 Gy)時(shí)，小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯少于正常對(duì)照組(P0.05)，7.5 Gy組與6 Gy組相比有差異顯著性(P0.05) 。 Fig 2 The changes of small intestinal epithelial cell count and Na+-K+26

15、Gy照射后不同時(shí)間小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)和粘膜 Na+-K+-ATPase活性變化三、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸粘膜Na+-K+-ATPase活性的變化：從2看出，6 Gy照射后第1 d，Na-K+-ATPase活性即開始低于對(duì)照組，第3 d達(dá)最低(P0.01)，從第5 d開始，逐漸接近正常對(duì)照，第15 d，酶活性明顯高于正常對(duì)照(P0.05)，第2530 d時(shí)，酶活性低下并維持于正常對(duì)照水平。3顯示，不同劑量照射后第3 d，1.5 Gy組Na-K-ATPase活性比正常對(duì)照組略高，3 Gy以上劑量組酶活性低于正常對(duì)照(P0.05)，6 Gy組與4.5 Gy組和7.5

16、 Gy組相比差異均有顯著(P0.05)。當(dāng)劑量大于7.5 Gy時(shí)，酶活性極低，測(cè)定已較困難。 Fig 3 The changes of small intestinal epithelial cell count and Na+-K+n=8)3不同劑量照射后第3 d小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)和粘膜 Na+-K+-ATPase活性變化四、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸電位差(PD)和短路電流(Iscc)的變化：用NaCl林格氏液作浸液，在漿膜側(cè)為正的PD和Iscc穩(wěn)定后，向粘膜側(cè)加入葡萄糖，測(cè)定PD和Iscc的增加幅度。正常時(shí)加入葡萄糖后1 min，PD和Iscc的增高幅度最大

17、，分別為(1.200.25) mV 和(10.904.59) A。6 Gy照射后第1 d，PD和Iscc的增加幅度超過(guò)正常對(duì)照，第3 d時(shí)，二者的增加幅度均明顯低于正常對(duì)照(P0.05)，分別為(0.830.72) mV和(5.583.35) A，第730 d時(shí)，二者的增加幅度均在稍低于正常對(duì)照的范圍內(nèi)波動(dòng)。3 Gy組、6 Gy組和9 Gy組與0 Gy(正常對(duì)照組)相比差異均顯著(P0.05)，9 Gy組與6 Gy組相比差異顯著(P0.01)。9 Gy照射后，其PD和Iscc在零點(diǎn)上下波動(dòng)，提示此時(shí)小腸的Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力已很微弱。討論氨基酸在腸道的吸收機(jī)制非常復(fù)雜，且由于實(shí)驗(yàn)條件、方法、照射

18、劑量、所用動(dòng)物以及所研究氨基酸的不同，結(jié)果也不盡一致。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3 Gy以下劑量全身照射時(shí)，大鼠不出現(xiàn)小腸吸收Tyr的障礙；6 Gy照射時(shí)僅在第3 d有暫時(shí)性的Tyr 吸收障礙；隨著照射劑量的加大，吸收障礙加重；小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)的變化與小腸吸收Tyr的變化基本一致，但6 Gy照射后第1525 d時(shí)，上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯超常，但Tyr吸收并未出現(xiàn)相應(yīng)的變化，這可能是增生的上皮細(xì)胞吸收功能尚低所致。關(guān)于輻射損傷后小腸吸收氨基酸障礙的機(jī)制，以往的研究多局限于腸道組織形態(tài)學(xué)、運(yùn)動(dòng)功能及血流量的變化，本實(shí)驗(yàn)除了說(shuō)明Tyr的吸收障礙與小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)減少導(dǎo)致的腸粘膜吸收面積減少有關(guān)外，還根據(jù)氨基酸依賴N

19、a+主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)，探討了輻射損傷導(dǎo)致腸道吸收氨基酸障礙的其它機(jī)制。Na+-K+-ATPase在小腸氨基酸的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中起著重要作用，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， Na+-K+-ATPase活性的變化與小腸吸收Tyr的變化基本一致，說(shuō)明Na+-K+-ATPase活性的下降在小腸氨基酸吸收的輻射損傷效應(yīng)中起著重要作用。Na+-K+-ATPase活性的下降除與腸上皮細(xì)胞的脫落和破壞有關(guān)外，也與細(xì)胞本身的酶活性下降有關(guān)。有報(bào)道6，腎上腺皮質(zhì)激素能激活Na+-K+-ATPase，輻射損傷后，腎上腺皮質(zhì)受到一定程度的抑制和破壞，使皮質(zhì)激素分泌減少，因而使Na+-K+-ATPase活性也相應(yīng)減弱。在加入葡萄糖后測(cè)定

20、腸壁PD和Iscc增加的幅度，可了解Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)情況。Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)能力越強(qiáng)，PD和Iscc的增加幅度越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輻射損傷后PD和Iscc的增加幅度與Na+-K+-ATPase活性以及Tyr的吸收變化較為一致，而PD和Iscc的增加幅度的下降，則是Na+-K+-ATPase活性下降的必然結(jié)果，因此，輻射損傷后大鼠小腸對(duì)Tyr的吸收障礙還與Na+-K+-ATPase活性下降導(dǎo)致的Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力的減弱有關(guān)。作者單位:解放軍廣州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校病理教研室(廣州 510315)參考文獻(xiàn)1Orazi A, Du XX, Yang ZX, et al. Interleukin-11 prevents apoptosis and accelerates recovery of small intestinal mucosa in mice treated with combined chemotherapy and radiation. Lab Invest, 1996, 75(1):33.2Sodeyama M, Rgardiner K, Regan MC, et al. Sepsis impairs gut amino acid absorption. Am J Surg, 1993, 165(1):15