陸 璐,馮小明,王紅義,牛廷獻(xiàn),萬東君,王春雨,羅曉紅
(蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院 1.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)科,2.內(nèi)分泌科,3.干部病房,蘭州 730050)
多臟器功能障礙綜合征(MODS)是嚴(yán)重感染、休克或創(chuàng)傷后導(dǎo)致的嚴(yán)重并發(fā)癥,病死率高達(dá)60%~98%[1]。它具有發(fā)病急、進(jìn)展快、病死率高的特點(diǎn),是 ICU患者最重要的死亡原因[2]。血必凈(XBJ)具有拮抗內(nèi)毒素、抗炎、改善免疫功能、保護(hù)組織細(xì)胞的作用[3]。目前已發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子有30多種,其中介導(dǎo)MODS炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子通常被稱為炎性細(xì)胞因子,根據(jù)其功能可以分為兩大類,即促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子。TNF-α和 IL-1是炎癥反應(yīng)出現(xiàn)最早且最為重要的促炎細(xì)胞因子,而IL-4和IL-10是很重要的抗炎細(xì)胞因子。本研究利用 LPS建立大鼠 MODS模型,以探討 XBJ對(duì)MODS炎性因子的影響。
90只SPF級(jí)Wistar大鼠(北京實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(京)2009-0017;實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用許可證號(hào):SYXK(軍)2009-022);全價(jià)飼料飼養(yǎng),飼料合格證號(hào):SCXK(京)2009-0017,雌雄各半,體重(200±20)g,隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組和XBJ組,每組30只。
采用大鼠固定器將其固定好,尾靜脈以15 μg/(kg·bw)注射內(nèi)毒素(LPS)(血清型為:O127﹕ B8,批號(hào)為 64H4010,美國(guó) Sigma公司)構(gòu)建 MODS模型。
XBJ組在造模前 24 h以 10 mL/(kg·bw)的劑量腹腔注射XBJ(天津紅日藥業(yè)股份有限公司,國(guó)藥準(zhǔn)字:Z20040033),對(duì)照組與模型組以等劑量的葡萄糖腹腔注射。實(shí)驗(yàn)時(shí),采用大鼠固定器將其固定好,對(duì)模型組與 XBJ組通過尾靜脈注射 LPS構(gòu)建MODS大鼠動(dòng)物模型。XBJ組以2次/d腹腔注射XBJ,每次 10 mL/(kg·bw),連續(xù)注射 3d,同時(shí)對(duì)照組與模型組以等劑量的葡萄糖腹腔注射。在整個(gè)試驗(yàn)期間,每隔2 h觀察大鼠的體征變化。
分別于 LPS 注射后 0 h、6 h、12 h、24 h、48 h 和72 h,每組每個(gè)時(shí)間點(diǎn)各取5只大鼠,乙醚全身麻醉后,經(jīng)心臟采血,分離血清,-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>
TNF-α、IL-4、IL-1α 和 IL-10 ELISA 檢測(cè)試劑盒均由達(dá)科為生物公司生產(chǎn)。其具體檢測(cè)方法見試劑盒操作說明書。
參照胡森等[4]提出的動(dòng)物發(fā)生 MODS時(shí)各個(gè)器官功能障礙分期診斷標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。在注射LPS后出現(xiàn)2個(gè)或2個(gè)以上器官或系統(tǒng)功能障礙判定為 MODS。
數(shù)據(jù)以均數(shù) ±標(biāo)準(zhǔn)差表示,利用 SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,兩組之間比較采用 t檢驗(yàn),組內(nèi)比較采用方差分析。
模型組經(jīng)尾靜脈注射LPS 6 h后,大鼠出現(xiàn)躁動(dòng),口唇紫紺,呼吸急促,心率加快,體溫升高,部分口鼻由粉紅色泡沫狀液體溢出,同時(shí)所有大鼠開始扎堆。12~24 h,大鼠變化為蜷縮少動(dòng),被毛豎立,呼吸窘迫,紫紺加重,食欲下降,尿液呈深褐色,糞便稀。48~72 h逐漸恢復(fù)趨于正常。瀕死的大鼠呼吸減慢,心率緩慢,對(duì)刺激反應(yīng)減弱。XBJ干預(yù)組大鼠在6 h出現(xiàn)同樣癥狀,但是其癥狀要稍微緩和一點(diǎn),且口鼻沒有溢出粉紅色泡沫狀液體,并且在12 h后開始緩慢恢復(fù),24 h后個(gè)別大鼠開始有飲食跡象,48 h干預(yù)組大鼠基本恢復(fù)正常。
對(duì)照組:沒有出現(xiàn)死亡。模型組:6 h后,4只大鼠心衰死亡,12 h后又有5只死亡,24 h后最后2只也相繼死亡,所剩大鼠在48 h后開始慢慢恢復(fù),72 h后基本恢復(fù)正常。XBJ干預(yù)組:6 h后,3只大鼠因呼吸窘迫、心衰死亡,12 h后又有3只死亡,所剩大鼠24 h后開始逐漸恢復(fù)正常。對(duì)照組、模型組和XBJ干預(yù)組的死亡率分別為:0、37%和20%。結(jié)果表明:XBJ能緩解LPS對(duì)大鼠 MODS模型的臟器的損傷,有效緩解動(dòng)物的體征表現(xiàn),同時(shí)降低死亡率。
TNF-α、IL-1α ELISA 檢測(cè)結(jié)果見表 1。TNF-α在注射LPS后表達(dá)水平開始升高,模型組在6~24 h的表達(dá)水平與對(duì)照組相比有明顯的升高,在12~24 h與0 h相比有明顯的升高(P<0.05),XBJ組的TNF-α表達(dá)水平相對(duì)模型組較高且與對(duì)照組相比有明顯的升高(P<0.05),并在6~24 h時(shí)有非常顯著的升高(P<0.01),只有在24 h時(shí)與0 h以及對(duì)照組相比有顯著的升高(P <0.05),在 12h TNF-α 的表達(dá)量和0 h相比有顯著的升高(P<0.05)。模型組IL-1α的表達(dá)水平普遍高于對(duì)照組,并在12~24 h與0 h以及對(duì)照組相比有明顯的升高(P<0.05),XBJ組IL-1α的表達(dá)水平與0 h以及對(duì)照組相比普遍降低,并在0~6 h其表達(dá)水平明顯低于相應(yīng)的對(duì)照組,且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。值得一提的是XBJ在此實(shí)驗(yàn)中明顯的促進(jìn)了 TNF-α的表達(dá),但在有效抑制了IL-1α的表達(dá)。
表1 血清TNF-α、IL-1α ELISA檢測(cè)結(jié)果(±s)Tab.1 The results of TNF-α、IL-1α of serum by ELISA
表1 血清TNF-α、IL-1α ELISA檢測(cè)結(jié)果(±s)Tab.1 The results of TNF-α、IL-1α of serum by ELISA
注:* 與0 h相比 p < 0.05,**與0 h相比 p < 0.01;△與對(duì)照組相比 p < 0.05,△△與對(duì)照組相比 p < 0.01。Note:*vs 0 h p < 0.05,**vs 0 h p < 0.01.△vs control group p < 0.05,△△vs control group p < 0.01.
0.47 ± 0.13 0.51 ±0.12 0.48 ±0.16 0.41 ±0.14對(duì)照組(control) 0.29 ±0.07 0.25 ±0.06 0.33 ±0.08 0.27 ±0.06 0.24 ±0.07 0.23 ±0.05 TNF-α 模型組(model) 0.32 ±0.06 0.46 ±0.14△ 0.61 ±0.12*△ 0.53 ±0.17*△ 0.49 ±0.15 0.37 ±0.13 XBJ組(XBJ) 0.67 ±0.18△ 0.95 ±0.19*△△ 0.98 ±0.21*△△ 0.74 ±0.12△△ 0.63 ±0.13△ 0.58 ±0.16△對(duì)照組(control) 0.57 ±0.13 0.61 ±0.25 0.56 ±0.23 0.62 ±0.17 0.55 ±0.21 0.53 ±0.14 IL-1α 模型組(model) 0.67 ±0.21 0.76 ±0.13 0.71 ±0.22*△ 0.88 ±0.24*△ 0.71 ±0.26 0.64 ±0.19 XBJ組(XBJ) 0.36 ±0.12△ 0.45 ±0.18△
表2 血清IL-4、IL-10 ELISA檢測(cè)結(jié)果(±s)Tab.2 The results of IL-4、IL-10 of serum by ELISA
表2 血清IL-4、IL-10 ELISA檢測(cè)結(jié)果(±s)Tab.2 The results of IL-4、IL-10 of serum by ELISA
注:*與0 h相比 p < 0.05,**與0 h相比 p < 0.01;△與對(duì)照組相比 p < 0.05,△△與對(duì)照組相比 p < 0.01。Note:*vs 0 h p < 0.05,**vs 0 h p < 0.01.△vs control group p < 0.05,△△vs control group p < 0.01.
對(duì)照組(control) 0.25 ±0.11 0.23 ±0.08 0.27 ±0.12 0.29 ±0.07 0.22 ±0.06 0.25 ±0.09 IL-4 模型組(model) 0.31 ±0.06 0.48 ±0.13*△ 0.51 ±0.17*△ 0.46 ±0.08△ 0.38 ±0.13 0.36 ±0.07 XBJ組(XBJ) 0.36 ±0.15 0.41 ±0.06△ 0.45 ±0.08△ 0.39 ±0.13 0.32 ±0.06 0.35 ±0.11對(duì)照組(control) 0.44 ±0.13 0.42 ±0.15 0.45 ±0.08 0.48 ±0.14 0.43 ±0.12 0.46 ±0.17 IL-10 模型組(model) 0.50 ±0.17 0.81 ±0.21*△ 0.73 ±0.12*△ 0.67 ±0.16△ 0.66 ±0.18△ 0.52 ±0.13 XBJ組(XBJ) 0.56 ±0.08 0.68 ±0.17△0.57 ± 0.18 0.59 ±0.13 0.48 ±0.11 0.46 ±0.06
IL-4、IL-10 ELISA 檢測(cè)結(jié)果見表 2。模型組 IL-4的表達(dá)水平在6 h之后表達(dá)水平開始上升,并且在6~12 h與0 h和對(duì)照組相比有明顯的升高(P<0.05),在24 h的表達(dá)水平與對(duì)照組相比有明顯的升高(P<0.05);XBJ組在6~12 h與對(duì)照組相比表達(dá)量明顯升高具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),在其他各時(shí)點(diǎn)的表達(dá)水平相對(duì)于0h和對(duì)照組變化較小,沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。模型組 IL-10相對(duì)于對(duì)照組其表達(dá)水平較高,在6~12 h與0 h和對(duì)照組相比有明顯的升高,在24~48 h與對(duì)照組相比有明顯的升高(P <0.05),在 72 h開始降低;XBJ組 IL-10的表達(dá)水平除了在6h時(shí)與對(duì)照組相比有明顯的升高之外,與0 h和對(duì)照組相比變化不明顯,沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P >0.05)。
在Wistar大鼠尾靜脈注射LPS后出現(xiàn)心跳加速、呼吸急促,6 h后個(gè)別大鼠因臟器的嚴(yán)重?fù)p傷而死亡,存活下來的大鼠在72 h后逐漸改善。其中模型組的死亡率要高于XBJ組,由此可以看出XBJ可以緩解由LPS所致的大鼠多臟器的損傷。
細(xì)胞因子是一個(gè)超家族,參與MODS的細(xì)胞因子很多,可形成細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò),其相互作用產(chǎn)生細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)效應(yīng),炎性反應(yīng)一旦失去控制,組織器官受損發(fā)展為 MODS[5-7]。TNF被認(rèn)為是最重要的促炎因子,循環(huán)中高滴度TNF與猛烈的炎性反應(yīng)及SIRS/MODS的發(fā)生密切相關(guān)。在炎性反應(yīng)過程中,這些因子最初由吞噬細(xì)胞/內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)在其細(xì)胞膜上,然后由于血流剪切力或酶的作用而釋入循環(huán)中,它們的作用主要與炎性反應(yīng)的進(jìn)一步擴(kuò)大和吞噬細(xì)胞由血流經(jīng)血管內(nèi)皮向組織中游走并因而可能造成的組織損傷有關(guān)[6,7]。為此,大量的研究集中于拮抗和清除MODS患者體內(nèi)炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子,而臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確顯示這些療法的局限和無效。本研究用 XBJ注射液在治療動(dòng)物MODS模型過程中對(duì)其體內(nèi)細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)的作用。XBJ注射液具有活血化瘀、扶正固本、清熱解毒、菌毒并治等功效。在各臟器損傷的治療中發(fā)揮了拮抗內(nèi)毒素、清除氧自由基[8-10]、保護(hù)血管內(nèi)皮[11,12]、抗炎性介質(zhì)[13-16]、調(diào)節(jié)免疫功能[17,18]等作用。對(duì)肺損傷的治療機(jī)制:血必凈通過抑制中性粒細(xì)胞在肺內(nèi)集聚、過度活化、呼吸爆發(fā),減少氧自由基,從而對(duì)急性肺損傷起到一定的保護(hù)作用。血必凈注射液能夠有效改善慢性肺心病心功能不全患者的血液流變性,提高 PaO2、降低 PaCO2,改善呼吸狀態(tài),改善心臟收縮功能[19]。當(dāng)機(jī)體在 SIRS狀態(tài)下炎癥介質(zhì)過量釋放和炎癥細(xì)胞過度激活,并通過內(nèi)毒素、細(xì)胞因子、缺血再灌注損傷與微循環(huán)障礙等各種途徑引發(fā)MODS。血必凈注射液通過大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及臨床驗(yàn)證,均證明能夠有效地拮抗內(nèi)毒素,抑制腫瘤壞死因子的失控性釋放,清除體內(nèi)炎癥介質(zhì)[20-22];同時(shí)因其活血化瘀的作用,能改善微循環(huán),增加血流量,減少血小板的黏附聚集,降低急性炎癥時(shí)毛細(xì)血管的通透性,減少炎癥滲出,改善局部的血液循環(huán),促進(jìn)炎癥的吸收,從而促進(jìn)病變部位的修復(fù)和痊愈。
MODS不僅有炎癥介質(zhì)過度釋放,而且伴有內(nèi)源性抗炎介質(zhì)的釋放異常[23]。本實(shí)驗(yàn)大鼠經(jīng)注射LPS 后,血清中 TNF-α、IL-1α 和 IL-4、IL-10 值均有不同程度的升高,并且其變化規(guī)律也是在6 h開始上升,在12~24 h基本達(dá)到最高點(diǎn),然后開始降低;XBJ干預(yù)組 IL-1α、IL-4 和 IL-10 的值明顯低于模型組,變化的幅度及恢復(fù)的時(shí)間均小于模型組,這說明 XBJ可有效的抑制 IL-1α、IL-4 和 IL-10 抗、促炎因子的驟變,對(duì)抗、促炎因子起平衡調(diào)節(jié)作用,這與動(dòng)物的體征變化結(jié)果相吻合。TNF-α和 IL-1是炎癥反應(yīng)出現(xiàn)最早且最為重要的促炎細(xì)胞因子,TNF-α是單核巨噬細(xì)胞在內(nèi)毒素、炎癥介質(zhì)等的作用下生成的一種多肽,主要參與機(jī)體炎癥過程和免疫過程[24],TNF-α 在免疫應(yīng)答效應(yīng)階段,能夠活化巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞,增強(qiáng)其吞噬、殺傷等活性,通過與T淋巴細(xì)胞表面受體結(jié)合調(diào)節(jié) TNF-α介導(dǎo)的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),從而活化T淋巴細(xì)胞并促進(jìn)大量促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。本研究結(jié)果顯示LPS可刺激TNF-α、IL-10 等促、抗炎細(xì)胞因子在 6 ~24 h 大量集中釋放,此后在72 h開始回落。IL-4是由單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞產(chǎn)生和釋放的抗炎細(xì)胞因子,能夠抑制LPS誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生[25]。雖然 IL-4可抑制 TNF-α、IL-1 等炎癥介質(zhì)的合成[26],在本實(shí)驗(yàn)中因?yàn)?IL-4的表達(dá)量相對(duì)較低,所以在抑制 TNF-α、IL-1α的表達(dá)上并不明顯。本研究顯示 IL-10的表達(dá)水平在LPS的刺激下持續(xù)顯著增高,但是XBJ可有效的抑制其增高。IL-10作為抗炎細(xì)胞因子中很重要的一員,主要由巨噬細(xì)胞及白細(xì)胞介素分泌,能下調(diào)Th1型細(xì)胞因子的表達(dá),是一種強(qiáng)有力免疫抑制因子和協(xié)調(diào)刺激分子。與其他細(xì)胞因子不同的是,IL-10除了能一定程度地促進(jìn)細(xì)胞毒性T細(xì)胞誘導(dǎo)、增強(qiáng)B細(xì)胞增殖分化外,其主要生物學(xué)活性是起免疫抑制作用,它能抑制Th1細(xì)胞的增殖及IL-2、IL-3、IFN-α、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子等細(xì)胞因子的合成,故其免疫調(diào)節(jié)作用依靶細(xì)胞不同而表現(xiàn)出雙向性。在本研究中 XBJ明顯促進(jìn)了TNF-α 的表達(dá),抑制 IL-1α 和 IL-4、IL-10 的表達(dá),這可能正是XBJ對(duì)炎性因子所起到的微觀平衡調(diào)節(jié)作用。
細(xì)胞因子的作用是一把雙刃劍,高表達(dá)有利于病毒清除,同時(shí)也可導(dǎo)致持續(xù)的炎性反應(yīng)。MODS病理過程中,促炎、抗炎因子起著不同的作用。兩者相互制約,相互轉(zhuǎn)化,對(duì)立平衡。鐘起誠認(rèn)為,中醫(yī)的陰陽平衡包括現(xiàn)代免疫學(xué)的功能亢進(jìn)與缺陷、致炎與抗炎、吞噬與被吞噬、抑制與抗抑制的過程[27]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的免疫學(xué)中的免疫應(yīng)答機(jī)制、免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)功能,也是說明通過機(jī)體的細(xì)胞、體液的反映過程,使機(jī)體相對(duì)的平衡。如果平衡失調(diào)均會(huì)產(chǎn)生疾病,在疾病過程中免疫系統(tǒng)的變化,似乎也與陰陽的變化頗相吻合。在MODS發(fā)生發(fā)展中,免疫病理損傷貫穿始終,如果促炎細(xì)胞因子與抗炎細(xì)胞因子之間彼此取得平衡,則內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定得以保持。否則,將出現(xiàn)過度抗炎性反應(yīng),當(dāng)炎性反應(yīng)占主導(dǎo)時(shí),則發(fā)生組織細(xì)胞損傷、器官功能障礙,當(dāng)抗炎性反應(yīng)過強(qiáng)時(shí),則出現(xiàn)免疫功能抑制。本研究中XBJ在炎性因子的免疫調(diào)節(jié)中起到平衡調(diào)節(jié)的作用,從而有效的緩解和保護(hù)MODS對(duì)大鼠多臟器的損傷。
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