葛 緬, 池信錦, 劉德昭, 蔡 珺, 黑子清

(中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院麻醉科, 廣東 廣州 510630)

1000-4718(2012)04-0723-04

2011-10-27

2012-02-09

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No. 30801080；No. 30972858)

△通訊作者 Tel：020-85252297； E-mail：heiziqing@sina.com

大鼠自體原位肝移植模型中腸道羥自由基、丙二醛和總抗氧化能力的變化*

葛 緬, 池信錦, 劉德昭, 蔡 珺, 黑子清△

(中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院麻醉科, 廣東 廣州 510630)

目的建立SD大鼠自體原位肝移植模型，觀察自體模擬肝移植后不同時(shí)期腸道黏膜病理學(xué)變化及腸組織的羥自由基(·OH)、丙二醛(MDA)和總抗氧化能力(T-AOC)的變化。方法SD大鼠36只，隨機(jī)分為假手術(shù)組(S組)和模型組(M組)，模型組根據(jù)肝臟再灌注時(shí)間，再分為再灌注2 h模型組(M1組)、再灌注4 h模型組(M2組)、再灌注8 h模型組(M3組)、再灌注16 h模型組(M4組)和再灌注24 h模型組(M5組)5個(gè)亞組。對(duì)照組在麻醉后只進(jìn)行開(kāi)腹和血管的分離，不進(jìn)行肝臟的阻斷和灌注；模型組則進(jìn)行自體肝移植手術(shù)。分別在肝臟再灌注后2、4、8、16、24 h取腸組織，觀察其病理形態(tài)學(xué)變化及·OH、MDA和T-AOC的變化。結(jié)果(1)與S組相比，M組大鼠腸黏膜在肝臟再灌注后出現(xiàn)明顯的病理學(xué)損傷，可見(jiàn)上皮下間隙的擴(kuò)大，甚至出現(xiàn)絨毛上皮和固有層分離，再灌注8 h時(shí)最為顯著，再灌注24 h開(kāi)始修復(fù)；(2)與S組相比，M2、M3和M4組·OH水平明顯升高(P<0.05)，M1、M2、M3組MDA含量明顯升高(P<0.05)，M1、M2、M3和M4組T-AOC明顯降低(P<0.05)。結(jié)論自體原位肝移植可使大鼠腸黏膜·OH和MDA含量增加，T-AOC下降，腸道出現(xiàn)可逆性病理?yè)p傷。

肝移植； 缺血再灌注損傷； 羥自由基； 丙二醛； 總抗氧化能力

肝移植手術(shù)圍術(shù)期由于血流動(dòng)力學(xué)的急劇變化以及門(mén)靜脈淤血等因素均可能導(dǎo)致胃腸黏膜缺血缺氧損傷。黑子清等[1]在模擬肝移植術(shù)中阻斷豬門(mén)靜脈和下腔靜脈的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，門(mén)靜脈和下腔靜脈阻斷后腸黏膜出現(xiàn)程度不一的病理學(xué)損害，證實(shí)肝移植中存在腸缺血再灌注損傷。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于肝移植動(dòng)物早期腸道損傷的報(bào)道極少，大多研究的是術(shù)后某個(gè)時(shí)點(diǎn)的改變[2-3]。腸缺血再灌注損傷是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程，了解不同時(shí)期腸道損傷的特點(diǎn)對(duì)我們?cè)诓煌瑫r(shí)期采取不同手段進(jìn)行干預(yù)有指導(dǎo)價(jià)值。本研究將通過(guò)復(fù)制SD大鼠自體原位肝移植模型，觀察肝臟再灌注后不同時(shí)期腸道黏膜病理學(xué)變化及羥自由基(hydroxyl radical，·OH)、丙二醛(malondialdehyde，MDA)和總抗氧化能力(total antioxidant capacity，T-AOC)的變化規(guī)律。

材 料 和 方 法

1儀器和試劑

LD4-2型低速離心機(jī)(北京醫(yī)用離心機(jī)廠)，漩渦混勻器(江蘇金壇市醫(yī)療儀器廠)，DKB-600型電熱恒溫水浴箱(上海儀恒實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，Model-680酶聯(lián)儀和分光光度計(jì)均購(gòu)自Bio-Rad。BCA法蛋白含量檢測(cè)試劑盒、·OH 、MDA和T-AOC試劑盒均為南京凱基生物科技發(fā)展有限公司。

2動(dòng)物與分組

健康SPF 級(jí)SD 雄性大鼠36 只，重220～280 g，購(gòu)自廣東省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。隨機(jī)均分為假手術(shù)組(S組，n=6)和模型組(M組)，模型組根據(jù)肝臟再灌注時(shí)間不同再分為5個(gè)亞組：再灌注2 h模型組(M1組，n=6)、再灌注4 h模型組(M2組，n=6)、再灌注8 h模型組(M3組，n=6)、再灌注16 h模型組(M4組，n=6)和再灌注24 h模型組(M5組，n=6)。對(duì)照組在麻醉后只進(jìn)行開(kāi)腹和血管的分離，不進(jìn)行肝臟的阻斷和灌注。模型組則進(jìn)行自體肝移植手術(shù)，分別在肝臟再灌注后2、4、8、16、24 h時(shí)取材。

3自體原位肝移植動(dòng)物模型的建立[4-5]

大鼠常規(guī)禁食12 h, 自由飲水。給予乙醚吸入麻醉后,將大鼠固定在自制的手術(shù)臺(tái)上。 腹部備皮、消毒，采用腹部正中切口入腹，暴露胸骨柄及劍突后，使用自制拉鉤拉開(kāi)腹壁。進(jìn)入腹腔后逆時(shí)針?lè)较蛴坞x肝臟，先切斷左三角韌帶，結(jié)扎、切斷左膈靜脈。然后向左翻轉(zhuǎn)肝臟，并使用大小合適的濕紗布保護(hù)肝臟。進(jìn)一步打開(kāi)右側(cè)后腹膜，在下腔靜脈深面游離肝裸區(qū)，解剖出肝上下腔靜脈。游離出右腎上腺靜脈，給予結(jié)扎。在恢復(fù)肝臟解剖位置后進(jìn)一步游離肝下下腔靜脈。暴露第一肝門(mén)后，剪開(kāi)肝十二指腸韌帶，從脾靜脈和腸系膜下靜脈匯合處向上游離門(mén)靜脈到肝門(mén)部，并將門(mén)靜脈壁鞘膜分離干凈。因?yàn)楦蝿?dòng)脈和膽管關(guān)系緊密，將兩者一起進(jìn)行游離。在進(jìn)行阻斷前，經(jīng)尾靜脈注射肝素生理鹽水1 mL，然后在肝動(dòng)脈、脾靜脈和腸系膜上靜脈匯合處夾上微血管夾，使用4 號(hào)針頭刺入門(mén)靜脈，然后推注肝素鹽水(25 kU/L) 3 mL，從而使肝內(nèi)血液進(jìn)入體循環(huán)，固定針頭。開(kāi)始冷灌注前，分別在肝上下腔靜脈和肝下下腔靜脈夾上微血管夾；并且在肝下下腔靜脈血管夾稍上方靜脈壁剪開(kāi)大約1 mm 作為灌注液的流出道。使用靜脈輸液泵以2 mL/min 的速度經(jīng)門(mén)靜脈穿刺處緩慢持續(xù)灌注0～4 ℃肝素醋酸林格氏液(12.5 kU/L)20 mL，灌注的同時(shí)給予冰生理鹽水澆注肝臟表面以降溫，當(dāng)肝臟顏色全部變?yōu)橥咙S色表示灌注完成。在灌注完畢后拔出穿刺針，分別使用9-0 Prolene線及8-0 Prolene 線修補(bǔ)門(mén)靜脈穿刺點(diǎn)和肝下下腔靜脈流出道，在檢查確認(rèn)修補(bǔ)成功后，分別松開(kāi)各處微血管夾，結(jié)束無(wú)肝期(20 min±1 min)，同時(shí)給予溫?zé)嵘睇}水澆注肝臟進(jìn)行快速?gòu)?fù)溫。仔細(xì)止血后，腹腔內(nèi)使用慶大霉素(8×105U/L)生理鹽水1 mL，最后行連續(xù)全層縫合腹壁切口。使用臺(tái)燈照射至大鼠蘇醒，自由飲水。

4腸組織病理檢查方法及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

肝臟再灌注后，于各個(gè)時(shí)點(diǎn)在距離回腸末端5 cm處取0.5～1 cm小腸，用40 g/L多聚甲醛固定，常規(guī)石蠟包埋、切片(片厚3 μm)，HE染色，用于小腸黏膜光鏡病理觀察。腸黏膜病理變化采用Chiu’s評(píng)分法[6]進(jìn)行評(píng)分，0 分：正常黏膜絨毛結(jié)構(gòu)；1 分：上皮下間隙增大，通常在絨毛的尖端，常伴隨有毛細(xì)血管淤血；2分：上皮下間隙擴(kuò)張伴隨上皮層同固有層的中度分離；3 分：絨毛兩側(cè)上皮層大量地同固有層分離，部分絨毛頂端破損；4 分：絨毛破損伴隨固有層毛細(xì)血管暴露，可能觀察到固有層的細(xì)胞成分增多；5 分：固有層破壞和不完整，出血和潰瘍。

5腸組織勻漿和蛋白濃度測(cè)定

距回腸末端5 cm開(kāi)始取大鼠約5 cm小腸，予生理鹽水沖洗腸腔，濾紙吸干后置于-80 ℃冰箱中儲(chǔ)存。檢測(cè)前將大鼠小腸標(biāo)本由-80 ℃冰箱中取出置于冰上，解融后予冰冷的生理鹽水沖洗腸腔，以濾紙吸干后取小腸組織約150 mg，制作小腸組織勻漿。以BCA法測(cè)定組織總蛋白濃度。

6腸組織·OH、MDA和T-AOC的測(cè)定

檢測(cè)使用南京凱基生物科技發(fā)展有限公司的試劑盒，具體操作按說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行。

7統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

1一般資料

各組之間SD大鼠的質(zhì)量以及模型組各亞組之間的無(wú)肝期長(zhǎng)短相似(P>0.05)，見(jiàn)表1。

表1SD大鼠體重、無(wú)肝期時(shí)間和小腸組織Chiu’s評(píng)分變化

GroupWeight(g)Anhepaticphase(min)Chiu’sscoreS238.13±10.32-0.33±0.52M1229.36±11.0919.60±0.660.67±0.52△◇☆M2217.25±15.9919.88±0.641.33±0.52★△◇M3235.65±12.5820.00±0.342.50±0.84★▲#☆M4233.23±17.2320.13±0.452.33±0.82★▲#☆M5229.79±14.6820.13±0.641.50±0.55★▲△◇

★P<0.05vsS group;▲P<0.05vsM1 group;#P<0.05vsM2 group;△P<0.05vsM3 group;◇P<0.05vsM4 group;☆P<0.05vsM5 group. S:sham; M1:2 h after reperfusion; M2:4 h after reperfusion; M3: 8 h after reperfusion; M4: 16 h after reperfusion; M5: 24 h after reperfusion.

2腸黏膜光鏡病理變化

S組大多數(shù)黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，排列整齊；少部分出現(xiàn)組織稍充血水腫，未見(jiàn)壞死，見(jiàn)圖1 S。M1組多表現(xiàn)為上皮下間隙的擴(kuò)大，部分黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，排列整齊，見(jiàn)圖1 M1。M2組1/3表現(xiàn)為絨毛結(jié)構(gòu)破壞，絨毛上皮和固有層的中度分離，2/3僅表現(xiàn)為上皮下間隙的擴(kuò)大，見(jiàn)圖1 M2；M5組兩種表現(xiàn)各占50%，見(jiàn)圖1 M5。M3和M4組大多出現(xiàn)絨毛兩側(cè)上皮層大量地同固有層分離，部分絨毛頂端破損；少部分僅表現(xiàn)為絨毛上皮和固有層的中度分離，見(jiàn)圖1 M3和M4。Chiu’s小腸組織損傷評(píng)分中S組最低，M3組最高，兩者評(píng)分有顯著差異(P<0.01)；與S組及M1組相比， M3、M4組的Chiu’s評(píng)分均明顯增高(P<0.05)，見(jiàn)表1。

3腸組織·OH水平變化

與S組相比，M2、M3和M4組的小腸組織·OH水平明顯升高(P<0.05)；分別與M1、 M5組相比，M2、M3和M4組的·OH水平均明顯升高(P<0.05)，其中M3組·OH水平比M4組升高更為明顯(P<0.05)；而M2和M3組之間無(wú)明顯差異(P>0.05)；S、M1和M5組之間無(wú)明顯差異(P>0.05),見(jiàn)表2。

Figure 1. Histological analysis of small intestinal mucosa after HE staining (×100). S: sham operation group; M1:2 h after reperfusion; M2:4 h after reperfusion; M3:8 h after reperfusion; M4:16 h after reperfusion; M5:24 h after reperfusion.

圖1各組腸黏膜變化

表2各組SD大鼠小腸組織·OH、MDA和T-AOC的變化

Group·OH(103U/gprotein)MDA(μmol/gprotein)T-AOC(103U/gprotein)S177.50±18.431.51±0.192.00±0.41M1188.90±20.02#△◇2.73±1.04★#1.36±0.23★☆M2377.82±56.76★▲◇☆5.12±1.06★▲△◇☆1.23±0.25★☆M3410.31±76.77★▲◇☆3.30±0.73★#1.21±0.26★◇☆M4298.41±20.20★▲#△☆2.34±0.87#1.56±0.14★△M5187.77±54.33#△◇2.53±1.00#1.74±0.29▲#△

★P<0.05vsS group;▲P<0.05vsM1 group;#P<0.05vsM2 group;△P<0.05vsM3 group;◇P<0.05vsM4 group;☆P<0.05vsM5 group.

4腸組織MDA含量變化

與S組相比，M1、M2和M3組的小腸組織MDA含量明顯升高(P<0.05)，其中M2組較模型組各組升高更明顯(P<0.05)；其余各組之間比較無(wú)明顯差異(P>0.05),見(jiàn)表2。

5腸組織T-AOC變化

同時(shí)與S組相比，M1、M2、 M3和M4組的小腸組織T-AOC明顯降低(P<0.05)；M3組比M4、M5組小腸組織T-AOC明顯降低；M4和M5組T-AOC逐漸恢復(fù)；與M1、M2和M3組相比，M5組的小腸組織T-AOC明顯升高(P<0.05),見(jiàn)表2。

討 論

小腸絨毛的微動(dòng)脈、微靜脈和毛細(xì)血管在腸絨毛的頂端呈弓形的發(fā)夾狀，同時(shí)它們之間還存在著氧的短路交換和距母支較遠(yuǎn)等特點(diǎn)，常導(dǎo)致絨毛頂部供血供氧較差，在缺血缺氧時(shí)更易引起損傷[7-8]。無(wú)肝前期的出血、低血壓，無(wú)肝期門(mén)靜脈和腔靜脈阻斷、回心血量驟減，以及新肝期的出血、心功能抑制等均會(huì)導(dǎo)致循環(huán)波動(dòng)，反射性交感神經(jīng)興奮，腸道血流顯著減少，繼發(fā)性腸道缺血等。特別在無(wú)肝期由于阻斷肝門(mén)部血流導(dǎo)致門(mén)脈系統(tǒng)所屬靜脈回流受阻，廣泛的腸系膜靜脈淤血，從而減慢小腸壁血流，導(dǎo)致腸黏膜發(fā)生淤血性缺血缺氧[9-10]。因此，肝移植過(guò)程存在引起腸缺血/再灌注的因素。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于肝移植術(shù)后早期腸道損傷研究觀察的多數(shù)是術(shù)后某個(gè)時(shí)點(diǎn)的改變。Chen等[2]研究表明，行原位肝移植的大鼠術(shù)后24 h小腸的運(yùn)動(dòng)功能、屏障功能及吸收功能均明顯降低，認(rèn)為該變化可能與小腸組織誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase， iNOS)表達(dá)增強(qiáng)及血漿內(nèi)毒素水平增高相關(guān)。但是肝移植圍術(shù)期腸道損傷是一個(gè)漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程，動(dòng)態(tài)觀察肝移植術(shù)后各時(shí)點(diǎn)腸道病理學(xué)更能準(zhǔn)確反映腸道損傷規(guī)律；對(duì)此，我們觀察了肝移植不同時(shí)點(diǎn)，根據(jù)病理評(píng)分判斷損傷程度，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)自體原位肝移植大鼠腸道在肝臟再灌注后2 h就出現(xiàn)病理學(xué)損傷，此時(shí)損傷較輕，在再灌注4 h開(kāi)始損傷逐漸嚴(yán)重，在肝臟再灌注8 h時(shí)病理評(píng)分最高，損傷最嚴(yán)重；再灌注16 h和24 h病理評(píng)分逐漸降低，雖仍存在較明顯的病理學(xué)改變，但較前面時(shí)點(diǎn)腸道病理學(xué)損傷明顯減輕；研究結(jié)果說(shuō)明正常大鼠肝臟移植術(shù)后不同時(shí)點(diǎn)腸道損傷表現(xiàn)為早期損傷加重和后期逐漸恢復(fù)的特點(diǎn)，表明腸道有較強(qiáng)的自我修復(fù)能力。

目前的研究證明[11]，氧化應(yīng)激引發(fā)的自由基損傷是造成缺血再灌注損傷的重要機(jī)制之一。缺血再灌注產(chǎn)生大量的氧自由基，·OH是其中重要的氧自由基，檢測(cè)·OH可以反映氧自由基的生成情況。Niwa等[12]研究表明機(jī)體具有較強(qiáng)的抗氧化損傷能力，這種能力來(lái)自于體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)，包括抗氧化酶和抗氧化物質(zhì);而自由基的增多可以使機(jī)體T-AOC降低，T-AOC不僅可以精確地反映機(jī)體的抗氧化狀態(tài)，還可以間接評(píng)價(jià)氧自由基的活性。MDA是不飽和脂肪酸過(guò)氧化分解的終產(chǎn)物，其含量的高低不僅可以直接反映體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的強(qiáng)度和速率，還可以間接反應(yīng)組織或細(xì)胞損傷的嚴(yán)重程度，常被作為判斷缺血-再灌注損傷的重要依據(jù)。宇汝勝等[13]研究發(fā)現(xiàn)大鼠行肝移植術(shù)后1 h小腸組織MDA明顯升高，證實(shí)缺血再灌注損傷、氧自由基與移植后胃腸動(dòng)力損害可能密切相關(guān)。而本實(shí)驗(yàn)中在肝臟再灌注后4 h、8 h腸道MDA含量、·OH水平明顯升高，其中·OH的增高更持續(xù)到術(shù)后16h，然后開(kāi)始逐漸恢復(fù)；在肝臟再灌注后2 h腸道T-AOC開(kāi)始出現(xiàn)明顯下降，到再灌注后8h下降最為嚴(yán)重；這些改變與光鏡觀察到的腸黏膜損傷程度結(jié)果一致，證明了肝移植術(shù)后腸道損傷與脂質(zhì)過(guò)氧化密切相關(guān)。

綜上所述，SD大鼠經(jīng)歷自體原位肝移植會(huì)引起腸道損傷，該損傷呈現(xiàn)可逆性特點(diǎn)，其改變可能與腸道自由基增多和抗氧化能力下降有關(guān)，但其損傷的具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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Changesofhydroxylradical,malondialdehydeandtotalantioxidantcapa-cityinintestinesafterorthotopicliverautotransplantationinrats

GE Mian, CHI Xin-jin,LIU De-zhao, CAI Jun, HEI Zi-qing

(DepartmentofAnesthesiology,TheThirdAffiliatedHospital,SunYat-senUniversity,Guangzhou510630,China.E-mail:heiziqing@sina.com)

AIM: To explore the pathological changes of small intestines after orthotopic liver autotransplantation in rats and to analyze the correlation between these changes and the levels of hydroxy radical (·OH),malondialdehyde(MDA)and total antioxidant capacity(T-AOC).METHODSThirty-six Sprague-Dawley rats were randomly divided into sham operation group (group S,n=6) and model group (group M). According to the period after liver reperfusion, the rats in group M were divided into 5 sub-groups: 2 h after reperfusion (group M1,n=6), 4 h after reperfusion (group M2,n=6), 8 h after reperfusion (group M3,n=6), 16 h after reperfusion (group M4,n=6), and 24 h after reperfusion (group M5,n=6). After anesthesia, the rats in group S involved laparotomy and vascular dissection without hepatic vascular exclusion and perfusion. The rats in other groups

orthotopic liver autotransplantation. The intestinal tissues starting from 5 cm to terminal ileum were removed 2 h, 4 h, 8 h, 16 h and 24 h after reperfusion. The morphological changes of intestinal epithelial basement membrane were observed under optical microscope. The levels of ·OH, MDA and T-AOC were detected.RESULTS(1) In model groups, the morphological damages in the intestines were significant compared to group S, especially 8 h after reperfusion. The intestines showed massive epithelial lifting down the sides of villi and a few tips being denuded. The repair of pathological damage in the intestines 24 h after reperfusion was observed. (2) Compared to group S, the levels of ·OH in the intestines significantly increased in group M2, M3 and M4 (P<0.05). The levels of MDA in the intestines significantly increased in group M1, M2 and M3 (P<0.05). The levels of T-AOC significantly decreased in group M1, M2, M3 and M4 (P<0.05).CONCLUSIONOrthotopic liver autotransplantation increases the levels of ·OH and MDA, diminishes T-AOC and induces reversible pathological changes in intestines.

Liver transplantation; Ischemia-reperfusion injury; Hydroxyl radical; Malondialdehyde; Total antioxidant capacity

R363

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2012.04.025