腸道屏障在多器官功能不全綜合征中的發(fā)病學意義探討

1、    腸道屏障在多器官功能不全綜合征中 的發(fā)病學意義探討        目的探討腸道屏障的損傷機制和腸道屏障在多器官功能不全綜合征(MODS)中的發(fā)病學意義。方法本實驗采用酵母多糖對大鼠行腹腔注射制備MODS模型。實驗用SD大鼠24只，隨機分為模型組和對照組。酵母多糖劑量為1.0mg/g體重。結果MODS時外周靜脈血和門靜脈血中內毒素水平明顯增高(P<0.01)；血和小腸組織中腫瘤壞死因子(TNF)含量升高(P<0.05)；血液中二胺氧化酶(DAO)含

2、量明顯升高(P<0.01)，腸粘膜組織中DAO含量明顯下降(P<0.01)；MODS時回腸粘膜出現(xiàn)明顯病理改變，腸粘膜通透性和腸細胞滲透性明顯增高。結論MODS時存在著嚴重的腸道屏障功能損傷，腸道屏障功能衰竭是導致MODS的重要環(huán)節(jié)，腸源性內毒素是MODS 的重要致病因子，組織過氧化損傷是腸道屏障損傷的重要原因之一。保護腸道屏障，減少腸源性內毒素的產生和吸收，防止過氧化損傷將成為防治MODS的重要措施。關鍵詞多器官功能衰竭腸粘膜內毒素類 Damage of gut barrier in the pathogenesis of multiple organ dysfunction s

3、yndrome Chen Hailong,Wu Xianzhong,Pei Dekai,et al.Department of Surgery,Dalian Medical University, Dalian 116011.ObjectiveThis study was to determin the relationship between multiple organ dysfunction syndrome (MODS) and gut barrier failure and the effect of endotoxin derived from the gut.Methods24

4、SD rats were divided into two groups,model group(n=12) and control group(n=12).The experimental rats were sacrificed 48h after intraperitoneally injection of zymosan at a dosage of 1.0mg/g body weight.Results The levels of serum endotoxin in the peripheral and portal blood were markedly elevated(P&l

5、t;0. 01),the DAO concentrations decreased in the ileum tissue(P<0.05),but increased in the blood(P<0.01),the levels of XOD, MDA and TNF in the blood and ileum tissue significantly increased(P<0.01),the levels of GSH decreased(P<0,01).The histopathologic lesions were found in the intestin

6、e of the model group,including acute necrosis of intestinal mucosa,granulocyte infiltration, and increased permeability of intestinal mucosa and enterocytes.The multiple linear regression analysis showed that there were significant relationships among endotoxin,DAO,GSH, XOD, MDA and TNF.ConclusionsT

7、he results demonstrated that there was a severe gut barrier damage while MODS developed,gut barrier failure can lead to MODS.Endotoxin derived from the gut was the pathogenic factor of MODS and injury of the intestine caused by peroxidase can result in gut barrier failure and MODS.Key wordsMultiple

8、organ failureIntestinal mucosaEndotoxins目前，腸道屏障功能已引起人們極大的興趣和關注。在創(chuàng)傷和感染等應激情況下，腸道的屏障功能受到削弱或損害，可使大量細菌、內毒素經門靜脈和淋巴系統(tǒng)侵入體循環(huán)，造成腸源性感染和內毒素血癥，并在一定條件下激發(fā)細胞因子和其它炎性介質的連鎖反應，引起全身各器官的損害1,2。因此，研究腸道屏障的損傷機制、腸道屏障在多器官功能不全綜合征(MODS)中的發(fā)病學意義等相關問題具有極其重要的意義。本組以酵母多糖誘發(fā)無菌性腹膜炎制備大鼠MODS模型，對上述問題進行研究和討論。材料與方法1.實驗動物及分組：SD大鼠24只，雌雄各半，體重200

9、±20g，由大連醫(yī)科大學實驗動物中心提供，隨機分成模型組和對照組，每組12只。2.模型制備方法：無菌Zymosan粉劑(Sigma公司產品)與無菌液體石蠟制成混懸液，按1.0mg/g比例行大鼠腹腔注射，誘發(fā)無菌性腹膜炎，制備MODS模型3,4。對照組大鼠腹腔注射等體積液體石臘。造模后48小時，全部動物均在乙醚麻醉下，以1/1 000升汞消毒眼球再用生理鹽水沖洗后以細玻璃管經球后靜脈采血3ml；然后剖腹，經門靜脈采血1ml，留測各項指標；并取部分末段回腸組織進行病理學檢查和通透性測定。3.觀察指標和檢測方法:(1) 內毒素：外周血及門靜脈血中內毒素的含量采用鱟試驗偶氮基質顯色法進行測定

10、。(2)還原型谷胱甘肽(GSH)：血清及腸組織中還原型谷胱甘肽含量采用熒光測定改良法5。(3)黃嘌呤氧化酶(SOD)：血清及腸組織中黃嘌呤氧化酶活性測定按吳曉生等介紹的NBT比色法進行測定6。(4)丙二醛(MDA)：血清及腸組織中過氧化脂質產物丙二醛含量的測定采用改良的八木國夫法7。(5)腫瘤壞死因子(TNF)：血清及腸組織中TNF含量用放免法進行測定。(6)二胺氧化酶(DAO)：血清及腸組織中DAO含量測定采用分光光度法8。(7)組織蛋白定量：腸組織蛋白定量測定用Lowry法。(8)腸粘膜通透性及腸細胞滲透性測定：以鑭作示蹤劑觀察腸粘膜通透性和腸細胞的滲透性9。(9)組織病理觀察方法：動物活

11、殺后取小塊回腸段標本，分別置入磷酸福爾馬林緩沖液和2.5%戊二醛溶液中固定。組織經過常規(guī)處理，分別以Olympus顯微鏡和JEM-2000EX電子顯微鏡觀察并照相。4.統(tǒng)計學處理：所得結果經美國Minitab統(tǒng)計軟件包進行數(shù)據處理。結果1.MODS時外周血和門靜脈血中內毒素水平的變化：無菌性腹膜炎誘發(fā)大鼠MODS后，外周血和門靜脈血中內毒素水平分別是108.07±21.56pg/ml和234.98±28.04pg/ml均明顯高于對照組41.41±12.27pg/ml和59.48±11.53pg/ml(P<0.01)；對照組門靜脈血的內毒素水平稍高于

12、本組外周血(P<0.05)，模型組門靜脈血的內毒素水平則明顯高于本組外周血(P<0.05)。2.血和小腸組織中TNF含量的變化：模型組血清和腸勻漿中TNF含量分別是2.70±0.33g/ml和3.44±0.40ng/mg pro,明顯高于對照組1.62±0.27g/ml和1.17±0.27ng/mg pro(P<0.05)。3.血和小腸組織DAO含量的變化：MODS時模型組血DAO含量是23.83±3.39mg/ml,明顯高于對照組6.21±1.90mg/ml(P<0.01);模型組腸組織中DAO含量是4.84

13、±1.88mg/ml pro,明顯低于對照組14.24±2.90mg/ml(P<0.01)。4.血液中XOD、MDA和GSH的變化：模型組血液中XOD和MDA含量分別是130.64±14.43U/L 和14.46±2.41nmoL/ml,明顯高于對照組77.99±14.75U/L和 3.16±0.27nmoL/ml(P<0.01) ，而模型組血GSH含量是1.03±0.45g/ml,明顯低于對照組3.45±0.34g/ml(P<0. 01)。5.腸組織中XOD、MDA和GSH含量的變化：模型組腸組

14、織中XOD和MDA含量分別是160.83±10.08U/g pro和17.06±1.08nmol/mg pro,均明顯高于對照組的83.93±3.06U/g和12.83±2.46nmol/mg(P<0.01);模型組腸組織GSH含量是1.53±0.19g/mg pro,比對照組 3.86±0.58g/mg明顯減少(P<0.01)。6.腸粘膜的形態(tài)學變化：與對照組相比較，光鏡和電鏡下均見模型組出現(xiàn)明顯病理損害。7.腸粘膜通透性和腸細胞滲透性的改變：在MODS大鼠腸標本中，可看到電子密度高的鑭顆粒沉積在腸細胞間隙中，沿細胞周緣

15、呈線條狀分布，線條粗細不盡相等，有時隨細胞間隙走向呈彎曲或纏繞成不規(guī)則圈網狀，有的鑭顆?？沙蚀闋罘植?。部分標本的鑭顆粒透過細胞膜進入細胞內。對照組腸標本中，腸上皮細胞間連接處、細胞外間隙和細胞內均未見有沉積的鑭顆粒。8.多元直線回歸分析：以外周血中內毒素水平(ET)為因變量，以門靜脈血中內毒素水平(PET)、腸過氧化脂質丙二醛(IMDA)、血二胺氧化酶(BDAO)、腸二胺氧化酶(IDAO)和腸腫瘤壞死因子(ITNF)等5項指標為自變量進行多元直線回歸分析，其復相關系數(shù)r=0.964 0，剩余標準差為9.929 2。方差分析表明各指標間的多元回歸具有十分顯著的意義。討論一、腸道屏障損傷是導致M

16、ODS的重要環(huán)節(jié)。我們應用無菌酵母多糖制劑腹腔注射，成功地誘發(fā)了MODS10,其臟器功能與病理變化符合MODS標準4，本文重點研究了腸道屏障功能的地位和作用。1.二胺氧化酶(DAO)的變化：DAO是人類和所有哺乳動物小腸粘膜上皮絨毛中具有高度活性的細胞內酶，在組胺和多種多胺代謝中起作用。DAO活性與粘膜細胞的核酸和蛋白質合成密切相關，它能夠反映腸粘膜的完整性和損傷程度9。本實驗發(fā)現(xiàn)，MODS時腸粘膜組織中DAO活性明顯降低。DAO活性與血內毒素水平、腸粘膜組織過氧化損傷情況密切相關。因此，DAO活性變化是反映腸道屏障功能狀態(tài)的良好指標。2.腸粘膜組織的過氧化損傷：本實驗觀察到，在MODS時腸粘

17、膜組織中XOD的活性明顯增高；GSH含量明顯減少。由于XOD的升高，使氧自由基產生增多；而GSH含量的減少，又使生成的氧自由基不能及時清除。于是這些活性氧成分與細胞膜上的多不飽和脂肪酸發(fā)生脂質過氧化，結果導致腸組織細胞損傷的進一步加劇。本實驗發(fā)現(xiàn)，MODS時腸組織病理學的改變?yōu)檎衬す逃袑由掀ぜ毎冃浴乃?、脫落、腸絨毛水腫、間隙增寬。表明腸粘膜的機械性破壞是腸道屏障損傷的重要因素。3.腸粘膜通透性的改變：本實驗用硝酸鑭作示蹤劑，在電鏡下觀察腸粘膜通透性的改變。發(fā)現(xiàn)MODS時電子密度高的鑭顆粒沿細胞周緣沉積在腸上皮細胞間隙中；在部分標本中鑭顆粒透過細胞膜進入細胞內。表明MODS時腸粘膜通透性和細

18、胞膜通透性均明顯增高。腸粘膜通透性的增高，使得腸粘膜屏障功能減弱，腸道中細菌和內毒素侵入體內，通過激活體內多臟器中的吞噬細胞，釋放一系列具有損傷作用的多種生物活性介質，引起全身多個器官代謝功能發(fā)生改變，這在MODS的發(fā)生和發(fā)展中起著十分重要的作用。實際上在很多情況下，腸粘膜屏障功能衰竭的發(fā)生要早于其它臟器。因此 Meakins等1將腸道稱之為創(chuàng)傷后多臟器功能衰竭的起源，Wilmore2將腸道稱之為“外科應激條件下的中心器官（central organ）”。二、腸源性內毒素是MODS的重要致病因子采用大鼠腹腔內注射酵母多糖的方法，制備出非細菌感染性MODS動物模型，并測定門靜脈和周圍靜脈血中的內

19、毒素水平。發(fā)現(xiàn)其含量均明顯高于對照組。同時我們還測定了血清和腸組織勻漿中腫瘤壞死因子-(TNF)的含量，發(fā)現(xiàn)模型組明顯高于對照組。相關分析還表明，腸組織中TNF含量、腸組織DAO含量、門靜脈血和外周血內毒素水平之間明顯相關。結果表明，腸組織過氧化損傷和TNF等細胞因子的釋放造成了腸道屏障的損傷和破壞，使大量內毒素由腸壁吸收入門靜脈，造成門靜脈內毒素血癥，再經肝臟進入體循環(huán)產生內毒素血癥。機體單核-巨噬細胞系統(tǒng)受到過度或持續(xù)的活化和刺激，進而導致產生、表達和釋放過多的細胞因子及其它產物，通過細胞因子連鎖反應和毒性網絡，不僅可導致機體代謝與血液動力學異常，其持續(xù)存在還可造成自身組織、細胞結構和功能的廣泛損害，最終會引起宿主膿毒性反應和MODS。而細菌內毒素或脂多糖(LPS)是這個連鎖反應中最重要的誘發(fā)因素。腸勻漿中TNF代表著腸組織中巨噬細胞受內毒素攻擊而釋放的細胞相關性TNF水平，它除了通過內分泌作用進入血循環(huán)產生遠隔器官損害外，還可通過旁分泌形式