方偉偉,成德雷,呂維富*,朱 楠,陳曉明,劉開才
(1.安徽醫(yī)科大學附屬省立醫(yī)院影像科,安徽 合肥 230001;2.安徽省五河縣人民醫(yī)院影像科,安徽 蚌埠 233300;3.安徽醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院消化科,安徽 合肥 230601)
巴德-吉亞利綜合征(Budd-Chiari syndrome, BCS)是肝靜脈(hepatic vein, HV)和/或其開口以上的下腔靜脈(inferior vena cava, IVC)阻塞,導致門靜脈(portal vein, PV)和/或IVC高壓的臨床癥候群[1],根據阻塞部位可分為HV阻塞型、IVC阻塞型和混合型[2],西方國家以HV阻塞型BCS較常見,而亞洲國家則以IVC阻塞型為主[3-4]。目前有關BCS的相關基礎研究及動物模型造模研究相對較少[5-7]。本研究通過部分結扎大鼠肝后段IVC建立IVC阻塞型BCS模型,旨在為BCS研究提供實驗基礎。
1.1實驗對象 健康成年雄性SD大鼠36只[購于安徽省立醫(yī)院實驗動物中心,許可證號:SCXK(蘇)2005-0001],體質量185~235 g。普通飼料喂養(yǎng)。飼養(yǎng)環(huán)境:室溫15℃~25℃,濕度50%~60%,保持飼養(yǎng)室良好通風及潔凈。采用隨機數字法將其均分為模型組和對照組,每組18只。本研究經安徽醫(yī)科大學動物倫理委員會批準。
1.2模型制備 術前實驗鼠停飼1日(不停水)。以10%水合氯醛(0.3 ml/100 g體質量)腹腔注射麻醉動物,腹部備皮后保定于實驗臺,常規(guī)消毒、鋪巾。取劍突下腹部正中切口,逐層進腹后分離鐮狀韌帶,下壓肝臟暴露肝后段IVC,游離IVC,將3F微導管(泰爾茂)平行緊貼IVC,并以0號線環(huán)繞扎緊后抽出微導管,關腹前給予青霉素每只20 U腹腔灌洗,再逐層縫合,術后連續(xù)5天肌肉注射青霉素每只20 U。對照組暴露而不結扎IVC,其余步驟同模型組。術前和術后處死前每日稱取大鼠體質量。
1.3肝功能指標檢測 于術后第28天以眼眶后靜脈叢采血法取1~2 ml靜脈血,檢測肝功能指標,包括谷丙轉氨酶(alanine transaminase, ALT)、谷草轉氨酶(aspartate aminotransferase, AST)、谷氨酰轉移酶(glutamyltransferase, GGT)、白蛋白(albumin, ALB)、總膽紅素(total bilirubin, TBIL)、直接膽紅素(direct bilirubin, DBIL)及堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)。
1.4影像學檢查
1.4.1超聲檢查 術后第84天,停飼8 h后對大鼠進行腹部超聲檢查,記錄肝臟和脾臟大小、形態(tài)、內部回聲,觀察HV、PV和IVC是否通暢、有無狹窄、有無肝內和/或肝外側支形成。
1.4.2DSA檢查 術后第85天,暴露大鼠任意一側下肢股靜脈,置入21G留置針,行DSA,觀察IVC阻塞段及側支靜脈形成情況。
1.5病理檢查 DSA后第2天,采用上述同樣方法麻醉大鼠,開腹取大鼠肝臟、脾臟樣本,采用游標卡尺測量脾臟長徑、寬度及厚度,并用電子分析天平(Mettler Toledo PL403)稱重。取肝左葉約1 mm×1 mm×1 mm組織塊固定于2.5%戊二酸磷酸鹽緩沖液,以透射電鏡(JEM-1230型)觀察肝細胞的細胞膜、細胞核、粗面內質網、光面內質網及線粒體等結構。取適量肝臟及脾臟固定于4%甲醛溶液,經石蠟包埋、切片,行常規(guī)HE染色,光學顯微鏡(Nikon 80i)觀察肝臟、脾臟形態(tài)學改變。
1.6統(tǒng)計學分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。采用獨立樣本t檢驗或t'檢驗比較2組大鼠體質量、脾臟質量,以及脾臟長徑、寬度、厚度和肝功能指標;對2組組內術前和術后第7天、第21天大鼠體質量進行方差齊性檢驗,采用重復測量設計資料的方差分析進行比較。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1建模情況 模型組大鼠術中死亡1只,術后分別于第7天及第11天因感染死亡2只,余15只成功建模,建模成功率83.33%(15/18)。模型組大鼠生長緩慢,毛色灰暗無光澤;術后第3天9只出現對疼痛反應減低;術后第4天均出現活動減少、食欲減退、對外界刺激反應遲緩;術后第12~21天均出現體質量增加,
表1 模型組與對照組大鼠不同時間點的體質量比較(g,±s,n=15)
表1 模型組與對照組大鼠不同時間點的體質量比較(g,±s,n=15)
組別術前術后第7天術后第21天處死時模型組206.56±15.56207.73±15.54226.93±15.79290.40±28.88對照組209.11±11.49212.27±12.71215.93±13.30333.13±14.61t值0.830.764.2626.15P值0.580.390.048<0.01
圖1 大鼠腹部超聲 A.對照組大鼠肝臟體積不大,肝內回聲均勻,肝周未見液性暗區(qū),IVC未見明顯狹窄; B.模型組大鼠脾臟周圍可見液性暗區(qū)(箭),脾臟腫大; C.箭示狹窄端IVC; D.肝內靜脈形成交通支,血流豐富 (liver:肝臟;spleen:脾臟;IVC:下腔靜脈)
腹部膨隆、腹壁緊張,于術后第15天隨機抽取其中6只行腹腔穿刺,可抽出淡黃色液體;術后第28天開始大鼠腹部膨隆、腹壁緊張緩解,體質量降低。術后第86天處死時,大鼠腹腔內均可見淡黃色積液,3只可見明顯胃腸道淤血、脹氣擴張,7只可見腹壁淺靜脈及腹腔側壁靜脈紆曲增粗。
對照組大鼠術中死亡1只,術后第6天死于感染1只,術后第10天不明原因死亡1只,余15只存活,死亡率16.67%(3/18)。15只大鼠術后前3天均對疼痛反應減低,后活動如常、飲食正常,反應機警,體質量呈逐漸增加趨勢,未出現BCS相關癥狀。
2.2體質量變化 2組組內不同時間點大鼠體質量差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05);2組術前、術后第7天大鼠體質量差異無統(tǒng)計學意義,術后第21天模型組大鼠體質量高于對照組,處死時對照組大鼠體質量高于模型組,見表1。
2.3肝功能情況 術后第28天,模型組大鼠ALT、AST、ALP、GGT、TBIL較對照組升高(P均<0.05);而DBIL和ALB差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05),見表2。
2.4超聲表現 模型組:肝、脾腫大,肝臟實質回聲增粗,肝、脾周圍和腸間隙可見明顯液性暗區(qū);肝內靜脈淤血擴張并可見豐富肝內交通支;IVC阻塞,遠端管腔不同程度擴張;12只結扎處IVC變窄,余3只結扎處IVC完全閉塞;IVC內有高回聲血栓形成,血流充盈缺損,嚴重者腔內未見血流充盈;IVC周圍可見新的側支血管。對照組:肝、脾不大,內部回聲均勻,腹腔未見液性暗區(qū);肝內靜脈無明顯擴張、無交通支,IVC未見狹窄或擴張,血流通暢。見圖1。
2.5DSA表現 模型組:IVC結扎處管腔明顯變窄,狹窄段管徑均<0.8 mm(狹窄率>80%),對比劑線性通過,其遠端管腔擴張,并可見腰升靜脈開放,IVC血流通過側支循環(huán)匯入上腔靜脈,同時胸腹腔內側壁曲張靜脈可顯影。對照組:IVC未見明顯狹窄,回心血流通暢。見圖2。
2.6病理學表現 大體病理:模型組大鼠肝臟呈暗紫色,以肝臟邊緣較為明顯,肝臟淤血腫大,被膜緊張,表面呈粟粒樣改變,觸之質韌,其中6只大鼠肝臟與膈肌粘連;對照組肝臟呈暗紅色,表面光滑,質地柔軟,其中3只大鼠肝臟與膈肌粘連。模型組和對照組脾臟長徑分別為(36.80±2.90)mm和(30.60±1.96)mm(t=5.61,P<0.01),寬度分別為(7.00±0.76)mm和(6.47±0.91)mm(t=1.74,P=0.93),厚度分別為(3.93±0.70)mm和(3.73±0.80)mm(t=0.73,P=0.47),脾臟質量分別為(0.68±0.10)g和 (0.37±0.27)g(t=9.15,P<0.01)。
表2 模型組與對照組大鼠術后第28天時肝功能情況(±s,n=15)
表2 模型組與對照組大鼠術后第28天時肝功能情況(±s,n=15)
組別ALT(U/L)AST(U/L)GGT(U/L)ALB(g/L)TBIL(μmol/L)DBIL(μmol/L)ALP(U/L)模型組112.58±14.96287.00±34.361.80±0.4734.48±3.512.45±0.351.59±0.63234.83±64.76對照組41.47±5.49130.40±19.091.25±0.4033.15±2.021.17±0.521.25±0.7163.93±18.00t值17.0915.033.311.237.321.299.80P值<0.01<0.010.030.23<0.010.21<0.01
圖2 DSA表現 A.對照組,箭示大鼠膈下IVC,管腔未見明顯狹窄及擴張; B.模型組,黑箭示膈下IVC明顯狹窄,狹窄段管腔直徑約0.8 mm,白箭示腰升靜脈開放并匯入上腔靜脈 圖3 模型組病理圖 A.肝細胞排列紊亂,正常肝細胞索消失,肝小葉中央靜脈及其周圍肝血竇擴張,其內可見大量紅細胞淤積(HE,×200); B.肝小葉中央靜脈周圍肝細胞廣泛脂肪樣變性(HE,×400)
光鏡下見模型組肝細胞索紊亂,肝細胞腫脹、脂肪樣變性;較嚴重區(qū)域肝小葉結構消失,肝細胞壞死,炎性細胞浸潤,中央靜脈及肝血竇擴張、淤血,匯管區(qū)纖維增生和輕度纖維化,尚無纖維間隔包繞形成假小葉(圖3);脾臟見脾竇輕度擴張,竇內皮細胞增生,脾小體萎縮;對照組肝細胞呈多面形,細胞核大而圓,核仁清晰;胞質豐富、呈粉紅色;肝細胞相互連接成肝細胞索;脾臟未見異常。
透射電鏡見模型組肝細胞局限性水腫,肝細胞內細胞器減少,線粒體嵴斷裂或空泡變性,肝細胞胞質內大量脂滴堆積,粗面及光面內質網擴張,周圍線粒體減少,肝細胞核膜裂隙增寬;對照組大鼠肝細胞形態(tài)正常,內有豐富的線粒體、高爾基體,核膜清晰。
IVC阻塞型是亞洲國家最常見的BCS分型。既往汪海軍等[6]采用外科手術縮窄家兔HV主干制備BCS動物模型;王春喜等[8]利用介入技術制備HV阻塞型BCS動物模型,對設備、技術要求高,成本亦高,不能高度模擬IVC阻塞型,且選擇性阻塞HV可導致相應肝葉缺血壞死、萎縮,其余肝葉代償性增大,不能很好地模擬BCS的自然病程發(fā)展過程。
本研究借鑒Akiyoshi等[9]的方法制備IVC阻塞型BCS,建模成功率83.33%。術中選用3F微導管代替玻璃棒,可避免完全結扎IVC造成的急性肝功能衰竭,且微導管柔順性較好,還可避免術中造成氣胸或肝臟損傷。此法制備IVC阻塞型BCS模型成本低,所需器械、試劑及藥品易于獲得;大鼠為常用實驗動物,易獲得、造價低,且易飼養(yǎng),管理方便;其肝臟解剖結構與人類相似度較高,動物模型模擬性強;術中操作簡單,便于推廣及大批量造模,所獲模型可高度模擬我國多發(fā)型BCS疾病類型。
建模后第12天始,模型組大鼠體質量逐漸增加,腹部穿刺抽出淡黃色液體,提示腹腔積液形成:PV壓力升高時,腹腔內臟血管床靜水壓升高,組織液回收減少而漏入腹腔,從而形成腹腔積液。建模后第28天始模型組大鼠腹腔積液逐漸減少,與肝內交通支及周圍側支靜脈形成有關:腹部超聲證實肝內靜脈出現廣泛交通支,下腔靜脈DSA發(fā)現腰升靜脈開放,病理見腹壁及腹腔內側壁淺靜脈縱行紆曲、擴張,與BCS患者腹部靜脈曲張形成原因類似,均為IVC阻塞后導致IVC高壓癥候群。建模后模型組大鼠食欲減低,與胃腸道血流回心受阻、胃腸道淤血有關。出現大量腹腔積液時,上述癥狀加重,導致模型組大鼠生長緩慢。
術后第28天,模型組大鼠ALT、AST、ALP、GGT及TBIL較對照組升高,提示長期肝臟淤血造成肝細胞損傷,肝、脾大體標本及電鏡觀察均可見相關表現。部分結扎IVC后,HV回心血流受阻,淤血從肝小葉中心靜脈開始一直擴展到肝血竇,長期肝臟血流回流不暢可致肝內PV、HV和肝動脈血液循環(huán)失衡,造成肝細胞缺氧和養(yǎng)料供給障礙,進而發(fā)生非炎性壞死,炎性細胞浸潤,匯管區(qū)纖維增生并形成纖維分隔。
我國多數BCS患者主要以腹腔積液、胸腹壁靜脈曲張和肝脾腫大等癥狀就診[10]。本研究所制動物模型均存在腹腔積液、胸腹壁靜脈曲張和肝脾腫大等PV及IVC高壓癥候群,與BCS臨床表現相似;影像學檢查顯示大鼠IVC及HV血液回流受阻,IVC管徑狹窄甚至閉塞,同時見側支循環(huán)開放,與臨床IVC阻塞型BCS相類[11]。
綜上所述,部分結扎大鼠肝后段IVC所建立的IVC阻塞型BCS動物模型可較好地模擬IVC阻塞型BCS患者的臨床表現及病理生理改變。