張 利，劉 春，魏麗喬，陳曉麗，許并社

（1.太原理工大學(xué) 新材料界面科學(xué)與工程教育部重點實驗室，材料科學(xué)與工程學(xué)院，太原030024；2.山西醫(yī)科大學(xué)，太原030001）

隨著現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用體內(nèi)植入物已廣泛應(yīng)用，且范圍日漸擴大，大大提高了醫(yī)療水平。導(dǎo)尿管使用相當(dāng)普遍，大約25%的住院病人需要留置導(dǎo)尿管，同時又有相當(dāng)一部分病人需長期留置導(dǎo)尿管［1］。

留置導(dǎo)尿管所發(fā)生的導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染（CAUTIs）是一種常見的醫(yī)院內(nèi)感染。導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染約占醫(yī)院內(nèi)感染的40%［2－3］，其發(fā)生率稍低于呼吸道感染的醫(yī)源性感染［4］。留置導(dǎo)尿管的病人中有30%的病人因?qū)蚬芟嚓P(guān)性尿路感染而出現(xiàn)泌尿生殖系統(tǒng)或全身癥狀，有4%的患者發(fā)生菌血癥，死亡率可高達30%，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和生命安全［5］。

然而，以往對于導(dǎo)尿管抗菌性能的研究并不理想［6］。本研究旨在制備新型抗感染導(dǎo)尿管，使其具有較強的抗菌性能，且作用持久，合成工藝簡單，具有較強的臨床實用價值。

1 材料和方法

1.1 抗菌導(dǎo)尿管的制備

以自制O-羧甲基殼聚糖－納米銀復(fù)合抗菌劑為有效抗菌成分，將復(fù)合抗菌劑與天然膠乳共混制備抗菌天然膠乳。將導(dǎo)尿管置50℃蒸餾水中浸泡10 min，清洗，用400目的砂紙打磨，用去離子水和無水乙醇清洗，室溫晾干。將處理好的導(dǎo)尿管置于制備的共混型抗菌膠乳中浸泡5min，慢慢提拉出，間隔2min，重復(fù)浸漬提拉2～3次。室溫晾干，得到具有均勻抗菌膠乳涂層的導(dǎo)尿管［7］。

1.2 抑菌環(huán)試驗

選取大腸桿菌（ATCC11229）和金黃色葡萄球菌（ATCC6538）（由山西醫(yī)科大學(xué)微免教研室提供），依照衛(wèi)生部《消毒技術(shù)規(guī)范》2.1.8.2抑菌環(huán)試驗方法，對樣品進行抗（抑）菌試驗。

在瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)皿上打孔，直徑約0.6cm，去掉瓊脂。用接種針將105個／mL營養(yǎng)肉湯大腸桿菌和金黃色葡萄球菌菌懸液分別均勻地涂到培養(yǎng)基上，再把長1cm的抗菌導(dǎo)管直立于瓊脂培養(yǎng)基的孔腔中，同時用普通導(dǎo)管（青島世運醫(yī)療器械）做對照。將培養(yǎng)皿置于37℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)24h，測量抑菌圈直徑。

將制備的導(dǎo)尿管剪成1cm長的小段，浸泡于尿液中，置于37℃恒溫箱內(nèi)，每天更換尿液，于放置后1，3，7，14，21，28d，分別進行抑菌環(huán)試驗，測定其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能。

1.3 動物實驗

實驗動物采用雄性家兔40只，月齡3～4月，體重2.0～3.5kg，由山西醫(yī)科大學(xué)動物中心提供。根據(jù)留置導(dǎo)尿管的不同時間，將家兔按照隨機分為1周組、2周組、3周組、4周組，每組雄性家兔各10只；將每組隨機分為抗菌導(dǎo)尿管組和普通導(dǎo)尿管組，每組各5只。

按0.1mL／kg劑量肌注速眠新Ⅱ注射液，麻醉家兔，消毒尿道外口；插管；在家兔尿道外口導(dǎo)尿管兩側(cè)行“U”字縫合，縫線貫穿導(dǎo)尿管壁，進行固定；每日對家兔尿道外口消毒2次；留置導(dǎo)尿管，分別于第1周、第2周、第3周和第4周采血2mL，進行酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）實驗；之后以空氣栓塞法處死實驗動物，完整剝離尿道，用體積分?jǐn)?shù)為4%中性甲醛溶液固定。進行蘇木素－伊紅（HE）染色實驗。

1.4 HE染色

常規(guī)石蠟切片，進行HE染色，觀察炎性細胞浸潤情況。光鏡下觀察尿道組織病理切片。鏡下可見：尿道黏膜上皮細胞排列規(guī)整，胞核呈深藍色，胞漿及纖維組織顯示為淡紅色；中性粒細胞核呈桿狀或分葉；單核細胞體積較大，胞漿豐富，呈藍色，細胞大小不一；淋巴細胞胞核很大，圓形藍染，胞質(zhì)極少；漿細胞較小，核偏于細胞一側(cè)，呈圓形，染色質(zhì)粗，沿核膜排列成車輪狀，胞質(zhì)藍染。

1.5 ELISA

采用ELISA法檢測血液中的腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白介素10（IL-10）（北京博奧森）的含量。按試劑盒說明書操作，酶標(biāo)儀（ELX800，美國寶特）讀值，波長450nm。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

數(shù)據(jù)采用均值標(biāo)準(zhǔn)差（ˉx±s）表示，并進行設(shè)計方差分析和t檢驗，認(rèn)為P＜0.05有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 體外抗菌性能

從體外抑菌環(huán)試驗可見，制備的抗菌導(dǎo)尿管對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有較好的抗菌性能，而且對金黃色葡萄球菌的抗菌性能優(yōu)于大腸桿菌，而普通導(dǎo)尿管則未見抗菌性能。見圖1表1所示。

表1 抗菌導(dǎo)尿管和普通導(dǎo)尿管體外

抗菌作用的比較（n＝20）

從體外抗菌持續(xù)時間觀察可以看出，抗菌導(dǎo)尿管對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌產(chǎn)生抗菌作用，到4周時仍能保持一定的抗菌能力。但隨著時間的推移，抗菌作用逐漸減弱。這可能和抗菌材料在尿液中逐漸消耗有關(guān)（見表2）。

表2 抗菌導(dǎo)管不同時間的抗菌性能（n＝5）

2.2 尿道黏膜HE染色

留置導(dǎo)尿管1周時，抗菌導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達3～5層，排列整齊，間質(zhì)內(nèi)血管擴張、充血，可見個別淋巴細胞浸潤；普通導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞2～3層，排列整齊，間質(zhì)內(nèi)可見較多慢性炎細胞浸潤（見圖2）。

留置導(dǎo)尿管2周時，抗菌導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達3～5層，排列整齊，間質(zhì)內(nèi)可見少量的以漿細胞為主的炎細胞浸潤；普通導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達1～3層，排列整齊，間質(zhì)內(nèi)可見多量慢性炎細胞浸潤，少量炎癥細胞向上侵入到尿路上皮底層（見圖3）。

留置導(dǎo)尿管3周時，抗菌導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達3～5層，排列較整齊，間質(zhì)內(nèi)可見少量以淋巴細胞、漿細胞為主的炎細胞浸潤。普通導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達3～5層，排列較整齊，間質(zhì)內(nèi)可見較多量慢性炎細胞浸潤（見圖4）。

留置導(dǎo)尿管4周時，抗菌導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達3～5層，排列較整齊，間質(zhì)內(nèi)可見較多的慢性炎細胞浸潤。普通導(dǎo)尿管組尿路上皮細胞達5～8層，排列齊性較差，間質(zhì)內(nèi)可見大量以淋巴細胞、漿細胞為主的慢性炎細胞浸潤，少數(shù)炎癥細胞向上侵入尿路上皮中表層（見圖5）。

2.3 留置導(dǎo)尿管不同時間點兔血清IL-10和TNF-α的變化

隨著時間的推移，兩組家兔尿道黏膜IL-10表達的密度值均逐漸降低（P＜0.01）；不同時間段內(nèi)，抗菌導(dǎo)管組IL-10的表達均高于對照組（P＜0.01）?？咕鷮?dǎo)尿管組在第4周時的表達與普通導(dǎo)尿管組第1周的表達差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。如圖6所示。

圖6 留置導(dǎo)尿管不同時間點兔血清IL-10的變化

隨著時間的推移，兩組家兔血清TNF－α表達的密度值均逐漸升高（P＜0.01）；不同時間段內(nèi)，抗菌導(dǎo)管組IL-10的表達均低于對照組（P＜0.01）?？咕鷮?dǎo)尿管組在第4周時的表達與普通導(dǎo)尿管組第1周的表達差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。如圖7所示。

圖7 留置導(dǎo)尿管不同時間點兔血清TNF－α的變化

2.4 留置導(dǎo)尿管引起的相關(guān)性炎癥

留置導(dǎo)尿管打破了機體正常的免疫機制［8］。尿道通?？梢宰鳛橐环N防御微生物入侵的屏障，正常情況下，機體能夠阻止或最小化細菌和上皮細胞的相互作用。當(dāng)微生物進入尿道，約99.9%可以通過尿液而排出，殘余的部分被多核白細胞和膀胱黏膜的抗菌性能破壞分解。導(dǎo)尿管妨礙了微生物的有效清除，從而誘發(fā)了感染。任何一種導(dǎo)尿管都增加了導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染的機會，增加了發(fā)生菌尿癥的危險性。留置導(dǎo)尿管的病人在留置期間細菌會進入尿道，會促使導(dǎo)尿管和尿道黏膜之間形成一層生物膜，這為外界細菌入侵和繁殖提供了良好的環(huán)境。本研究自制的抗菌導(dǎo)尿管在第4周時，仍具有抗菌性，有效地延緩了細菌生物膜的形成。

炎癥反應(yīng)是臨床常見的一個病理過程，是指具有血管系統(tǒng)的活體組織對損傷因子的防御反應(yīng)。發(fā)生炎癥反應(yīng)的重要原因，可能是某些因素打破了抗炎癥反應(yīng)的細胞因子和促炎癥發(fā)生的細胞因子之間的平衡。前者主要包括IL-10和IL-6，由活化的T細胞分泌，可以抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生；后者主要包括TNF-α和IL-8等，由活化的巨噬細胞分泌，可以促進炎癥反應(yīng)的發(fā)生［9－10］。

留置導(dǎo)尿管后，炎癥反應(yīng)就逐漸地啟動，炎癥在始動因素的作用下產(chǎn)生細胞因子，一方面由活化的巨噬細胞分泌TNF－α等促炎癥細胞因子，它可以引起血管內(nèi)皮細胞和白細胞的黏附，趨化白細胞向炎癥部位聚集，有利于炎性細胞殺傷病源微生物，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致組織損傷。另一方面分泌抗炎性細胞因子IL-10等，它在免疫抑制和內(nèi)毒素的耐受中起重要作用，抑制活化的巨噬細胞分泌促炎性細胞因子如TNF－α和IL-8等，它可以抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)展，促進組織修復(fù)和再生，較促炎性細胞因子反應(yīng)延遲［10-12］。

研究結(jié)果顯示，家兔在留置導(dǎo)尿管不同時間（分別為1周、2周、3周、4周）內(nèi)，血清IL-10的表達不同，隨著時間的改變，其數(shù)值逐漸降低，表明抗炎癥反應(yīng)的能力逐漸下降。但各時間段內(nèi)，抗菌導(dǎo)尿管組的IL-10仍高于普通導(dǎo)尿管組，持續(xù)4周時，仍具有一定的抗炎癥反應(yīng)的能力（P＜0.05）。IL-10的升高有助于機體修復(fù)炎癥反應(yīng)。

家兔在留置導(dǎo)尿管不同時間（分別為1周、2周、3周、4周）內(nèi)，血清TNF－α的表達不同，隨著時間的改變，其數(shù)值逐漸升高，表明炎癥反應(yīng)越來越明顯。但各時間段內(nèi)，抗菌導(dǎo)尿管組的TNF-α均低于普通導(dǎo)尿管組，持續(xù)4周時，仍較普通導(dǎo)尿管組低，說明炎癥反應(yīng)的強度較低，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析均具有統(tǒng)計學(xué)意義。

尿道黏膜中的抗炎因子IL-10和促炎癥因子TNF-α，也顯示同樣的變化趨勢，說明了炎癥反應(yīng)的輕重程度。在導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染中，抗菌導(dǎo)尿管發(fā)揮著重要的作用，且抗菌作用較為持久，在留置4周時，仍具有一定的抗菌效果，遠遠超出普通導(dǎo)尿管的抗菌性能。

3 結(jié)論

本研究采用自制的抗菌膠乳涂層制備的抗菌導(dǎo)尿管具有良好的抗菌性能，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有較強的抗菌能力，且抗菌性能持久。在動物實驗中，抗菌導(dǎo)尿管組顯示了良好的感染性能，與普通導(dǎo)尿管組相比，炎癥反應(yīng)輕微。無論在體外實驗還是在動物實驗中，抗菌導(dǎo)尿管在第4周時仍持有較好的抗菌性能。

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