劉秀香,郭金將,趙國英,羅 瑤

(濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院,山東濱州 256603)

目前,對于高氧肺損傷尚缺乏有效的防治措施。雖然臨床上有應用糖皮質激素、抗氧化劑治療等防治高氧肺損傷的報道,但這些方法僅能部分減輕肺損傷的程度,并不能完全阻止肺損傷的發(fā)生、發(fā)展,且激素等藥物本身具有較多不良反應,臨床應用需非常慎重。對機體來說,谷氨酰胺是一種條件性必需氨基酸。2009年 6月 1日 ～2010年 11月 21日,我們應用谷氨酰胺對高氧肺損傷的發(fā)生環(huán)節(jié)進行干預,觀察干預效果,以探討高氧肺損傷安全、有效的防治方法。

1 材料與方法

1.1 材料 將240只孕21 d(足月為22～23 d)的新生SD大鼠隨機分為空氣組(Ⅰ組)、空氣+生理鹽水(NS)組(Ⅱ組)、空氣+小劑量谷氨酰胺組(Ⅲ組)、空氣+大劑量谷氨酰胺組(Ⅳ組)及高氧模型組(Ⅴ組)、高氧+NS組(Ⅵ組)、高氧+小劑量谷氨酰胺組(Ⅶ組)、高氧+大劑量谷氨酰胺組(Ⅷ組)共8個組,各 30只。根據大鼠處死時間,每組又隨機分為 3、7、14 d各 3個亞組。

1.2 方法

1.2.1 模型的建立 將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組大鼠在普通空氣中飼養(yǎng);Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ組大鼠置于同一室的高濃度氧(＞95%)箱中飼養(yǎng),箱內放置鈉石灰以吸收大鼠呼出的CO2,使CO2濃度低于0.5%。Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ組大鼠以灌胃方式給予谷氨酰胺(大劑量組每天給予谷氨酰胺0.75 g/g,小劑量組谷氨酰胺給予大劑量組的 1/3,給藥時間為生后第 1～7天),Ⅱ、Ⅵ組給予相應劑量的NS。每日清晨開箱1次,更換飼料、水、墊料,同時將空氣組與高氧組的代母鼠互換以防止代母鼠氧中毒。

1.2.2 血標本采集及8-異前列腺素F2a檢測 各組動物在相應時間點斷頭取血并處死,采集的血液置于EDTA抗凝管中,3 000 r/m in離心10 min,留取血漿,-80℃保存,同批酶聯(lián)免疫法檢測血漿8-異前列腺素 F2a。取大鼠左側肺組織浸入 4%的甲醛中固定,24 h后石蠟包埋、切片、HE染色,光鏡下觀察。取大鼠右側肺組織并置入 2.5%戊二醛中固定,電鏡下觀察。

1.2.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS11.5統(tǒng)計軟件。數據比較用單因素方差分析。P≤0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 各組大鼠肺組織病理學變化 光鏡觀察：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組各時間點大鼠肺泡結構清晰、大小均勻一致。Ⅴ組 3 d可見肺泡腔內有紅細胞和炎癥細胞滲出;7 d肺泡腔仍有紅細胞滲出,肺泡腔變大,肺泡壁變薄,有肺大皰形成;14 d肺泡大小不等,數量減少,肺泡間隔增厚。Ⅷ組 3、7 d紅細胞滲出明顯減少,14 d肺泡數量減少不明顯,肺泡間隔無明顯增厚。Ⅶ組 3、7 d肺泡腔出血略有減輕,14 d肺泡間隔增厚較V組略有減輕。

電鏡觀察：Ⅴ組 3 d肺泡Ⅱ型上皮細胞胞膜完整、胞質內板層小體出現(xiàn)排空現(xiàn)象、線粒體腫脹明顯,肺泡I型細胞染色質分布不均、線粒體腫脹;7 d細胞超微結構改變較 3 d更為明顯,Ⅱ型上皮細胞核染色質松弛、板層小體排空現(xiàn)象增加、線粒體腫脹更加明顯,呈氣球樣變;14 d各種細胞仍有線粒體腫脹,肺泡Ⅱ型上皮細胞異染色質增加、出現(xiàn)核邊集、板層小體基本排空,肺間質可見大量膠原纖維。Ⅷ組 3、7 d各類細胞線粒體腫脹明顯減輕,肺泡Ⅱ型上皮細胞板層小體排空明顯減輕,未見肺泡Ⅱ型上皮細胞凋亡或死亡現(xiàn)象;14 d肺間質膠原纖維未見明顯增加。Ⅶ組各類細胞在各時間點的變化較Ⅴ組略輕。

2.2 各組大鼠血漿8-異前列腺素F2a檢測結果見表1。由表 1可見,Ⅴ組血漿 8-異前列腺素F2a水平從第 3天即開始升高,第 14天最高;Ⅷ組各時點血漿8-異前列腺素F2a水平較Ⅴ組明顯降低,但仍高于Ⅰ組;Ⅶ組血漿8-異前列腺素F2a含量較Ⅴ組降低不明顯。

表1 不同時間點各組大鼠血漿8-異前列腺素F2a水平比較(μg/L,±s)

表1 不同時間點各組大鼠血漿8-異前列腺素F2a水平比較(μg/L,±s)

注：與Ⅰ組同一時間點相比,＊P＜0.05;與同組前一時間點相比,△P＜0.05;與Ⅴ組同一時間點相比,#P＜0.05

3 討論

目前,高氧肺損傷的發(fā)病機制尚未闡明,更缺乏有效的干預措施。研究表明,正常情況下,機體內有氧自由基產生,同時也有抗氧自由基的防護系統(tǒng),這兩者處于平衡狀態(tài)。在高氧環(huán)境中,這種平衡被打破[1],氧自由基大量產生,在某些氧化應激產物,如8-異前列腺素F2a及炎癥細胞因子(如TNF-α等)作用下,細胞膜的完整性遭到破壞,細胞能量代謝發(fā)生障礙,細胞器功能受限,細胞水腫,出現(xiàn)凋亡或壞死[2];同時肺組織表面活性蛋白等產生顯著減少,而且細胞的再生和恢復緩慢,最終肺的功能受到影響。本研究結果亦顯示,Ⅴ組細胞結構破壞明顯。在高氧性肺損傷發(fā)病過程中,存在以下幾個重要環(huán)節(jié)：①由氧自由基介導的炎癥反應,產生大量的炎癥介質和趨化因子;②炎癥介質和趨化因子對組織細胞的破壞;③能量消耗,細胞功能障礙。若能阻斷這三個環(huán)節(jié),則可有效消除或減輕肺部炎癥反應及肺組織損傷。

8-異前列腺素 F2a作為活性氧作用于多不飽和脂肪酸和脂類的終產物,在機體、血、尿等體液和組織中極其穩(wěn)定,不受食物和藥物等因素的影響,檢測樣本可長期保存而不影響檢測結果,其水平可以特異、準確反映體內氧化應激導致的脂質過氧化損傷作用[3,4]。本研究結果顯示,Ⅴ組自第 3天起,血漿8-異前列腺素 F2a的水平持續(xù)高于各空氣組,第14天達高峰。說明高氧情況下機體的過氧化代謝增強,這與某些研究顯示的反映高氧肺損傷脂質過氧化的指標MDA變化情況相一致[5]。

谷氨酰胺雖然不是一種必需氨基酸,但因為它與機體的多種重要代謝反應息息相關,所以被認為是條件性必需氨基酸。人體在各種創(chuàng)傷、感染等應激狀態(tài)下,谷氨酰胺的需要量大大增加。近年的研究顯示,谷氨酰胺可以減輕膿毒血癥、內毒素血癥引起的肺損傷,作用機理是谷氨酰胺可以增加熱休克蛋白70(HSP70)的表達,并且可以減少一氧化氮(NO)及NF-κB等炎性細胞因子的產生[6]。此外,谷氨酰胺可以弱化細胞死亡和誘生型一氧化氮合酶的表達[7],增加細胞外和紋狀體中 γ-氨基丁酸的含量[8]。由此推測,谷氨酰胺可能通過對抗氧自由基、減少炎癥細胞因子的產生及釋放,并通過提供有效的能源而促進細胞功能恢復,預防慢性肺損傷的發(fā)生。

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