代麗麗,湯維,尤悅,吳宏林,彭光華,陳朝輝,周雪華,耿爽,林笑含
(杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院 耳鼻咽喉科,浙江 杭州 310015)
咽喉反流?。╨aryngopharyngeal reflux disease,LPRD)是耳鼻咽喉科的常見病,因咽喉部受胃內(nèi)容物反流侵襲,臨床常表現(xiàn)為:咽干、咽痛、咽喉部異物感、咽喉部痰多、頻繁清嗓、聲音嘶啞、發(fā)聲疲勞、喉痙攣、慢性咳嗽、窒息感及吞咽困難等[1-2]。近10%的耳鼻喉科門診患者存在LPRD[3]。其中,近55%的聲嘶患者存在LPRD[4]。體外實(shí)驗(yàn)是研究LPRD發(fā)生機(jī)制和探討療效的關(guān)鍵。因此,建立LPRD動(dòng)物模型具有重要意義。目前,關(guān)于LPRD的動(dòng)物模型以新西蘭兔為主,多以食管內(nèi)支架為基礎(chǔ)建立模型,但各有優(yōu)缺點(diǎn)。本研究在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)過改進(jìn),建立方便易行的LPRD動(dòng)物模型,旨在為臨床提供參考。
選取2021年1月-2021年5月采用球囊擴(kuò)張食管下括約?。╨ower esophageal sphincter,LES)及食管上括約?。╱pper esophageal sphincter,UES)來制造的,生理狀態(tài)相似的健康普通級(jí)新西蘭兔LPRD模型32 只,以隨機(jī)數(shù)表法對(duì)其進(jìn)行編號(hào),并將實(shí)驗(yàn)兔分為實(shí)驗(yàn)A 組(n=11)、實(shí)驗(yàn)B 組(n=11)和對(duì)照組(n=10)。實(shí)驗(yàn)兔均為雄性,年齡5個(gè)月,體重2.5~3.0 kg。實(shí)驗(yàn)A組采用球囊擴(kuò)張UES和LES;實(shí)驗(yàn)B組以食管內(nèi)支架為基礎(chǔ)擴(kuò)張UES,聯(lián)合球囊擴(kuò)張LES[5-6];對(duì)照組在UES及LES處置入食管球囊,但不行食管球囊擴(kuò)張。所有實(shí)驗(yàn)兔在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d,再行建模操作。比較3 組實(shí)驗(yàn)兔喉咽部喉鏡下反流體征評(píng)分量表(reflux finding score,RFS)的評(píng)分,監(jiān)測(cè)3組實(shí)驗(yàn)兔的喉咽部pH,并記錄組織病理學(xué)變化[5-6]。本研究經(jīng)杭州師范大學(xué)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn),嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用指南及福利原則。
球囊擴(kuò)張導(dǎo)管(南京微創(chuàng),型號(hào):BDC-10/55-7/18,直徑10.0 mm,長(zhǎng)度55.0 mm),壓力泵(南京微創(chuàng),長(zhǎng)度1 800.0 mm),金屬支架(南京微創(chuàng),型號(hào):MTNDA-S-8/50-2.7/1800,直徑8.0 mm,長(zhǎng)度5.0 cm),推送器[南京微創(chuàng),內(nèi)鏡逆行胰膽管造影術(shù)(endoscopic retrograde cholangiopancreatography,ERCP)置入器,直徑2.7 mm,長(zhǎng)度1 800.0 mm,導(dǎo)絲:直徑0.89 mm(0.035 in)],咽喉反流監(jiān)測(cè)使用Digitrapper?反流測(cè)試系統(tǒng)(Medtronic,美國(guó)),內(nèi)鏡系統(tǒng)及鼻竇內(nèi)鏡(歐亞,直徑4.0 mm,長(zhǎng)度175.0 mm)。實(shí)驗(yàn)兔購(gòu)于余姚市泗門鎮(zhèn)建飛實(shí)驗(yàn)兔養(yǎng)殖場(chǎng)[動(dòng)物許可證號(hào):SCXK(浙)2021-0004]。
術(shù)前分別禁飲禁食8 h。實(shí)驗(yàn)兔麻醉給予30 mg/kg 3%濃度的戊巴比妥鈉耳緣靜脈注射,麻醉后實(shí)驗(yàn)兔仰臥于手術(shù)臺(tái)上,固定頭部及四肢,以直角開口器撐開兔嘴。
1.3.1 食管球囊擴(kuò)張LES經(jīng)鼻胃管置入球囊至胃內(nèi),鼻胃管及球囊插入食管內(nèi)的長(zhǎng)度(以門齒為基準(zhǔn))約35 cm。其中,新西蘭兔門齒距賁門的距離為22 cm,未擴(kuò)張的球囊長(zhǎng)度約6 cm,球囊前導(dǎo)絲約4 cm,鼻胃管內(nèi)可見胃液反流。固定球囊,退出胃管約10 cm,然后將一定量的蒸餾水(約6 mL)注入球囊內(nèi)以擴(kuò)張球囊,向外拉球囊和鼻胃管,直至球囊的近端卡在胃賁門處無(wú)法向外拉。將球囊內(nèi)蒸餾水抽干,固定鼻胃管,向外拉出球囊使其中點(diǎn)位于胃食管交界處。緩慢注入蒸餾水,使囊內(nèi)壓力加至10 psi(1 psi=6.895 kPa),維持5 min,充分?jǐn)U張LES,中間休息3 min再重復(fù)擴(kuò)張球囊一次,共擴(kuò)張2次。見圖1。
圖1 球囊擴(kuò)張LESFig.1 Balloon dilation of LES
1.3.2 食管球囊擴(kuò)張UES經(jīng)鼻胃管將球囊置入食管內(nèi),鼻胃管及球囊插入食管內(nèi)的長(zhǎng)度(以門齒為基準(zhǔn))約20 cm(門齒到環(huán)咽肌的長(zhǎng)度約10 cm),固定球囊,向外拉鼻胃管約10 cm,在內(nèi)鏡直視下確定球囊位于環(huán)狀軟骨以下位置,向球囊內(nèi)緩慢注入蒸餾水,使球囊內(nèi)壓力增加至10 psi,維持5 min,使UES 充分?jǐn)U張,中間間隔3 min,共重復(fù)2 次。見圖2。
圖2 球囊擴(kuò)張UESFig.2 Balloon dilation of UES
1.3.3 食管上段置入金屬支架經(jīng)鼻胃管將置入系統(tǒng)的導(dǎo)絲置入距離門齒約20 cm處的食管內(nèi)。在內(nèi)鏡直視下,通過置入系統(tǒng),將金屬支架釋放在食管內(nèi),彈開后,呈空心圓柱狀的支架可提供支撐力支撐UES。在兩側(cè)臼齒中間的軟腭處,固定支架頂端的絲線,防止支架位置變動(dòng)以及絲線被實(shí)驗(yàn)兔咬斷。24 h后剪斷絲線并撤除。見圖3。
圖3 支架擴(kuò)張UESFig.3 Stent dilation of UES
手術(shù)中密切監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)兔呼吸及心跳狀況,如遇呼吸困難等情況,立即中止實(shí)驗(yàn)。為預(yù)防術(shù)后感染,術(shù)后30 min內(nèi),對(duì)實(shí)驗(yàn)兔肌肉注射40萬(wàn)u青霉素鈉注射液。術(shù)后實(shí)驗(yàn)兔給予含5%糖鹽水飼養(yǎng),禁食24 h后,給予標(biāo)準(zhǔn)飼料飼養(yǎng)。
1.5.1 一般狀態(tài)術(shù)后定期觀察3組實(shí)驗(yàn)兔的一般狀態(tài),包括:體重、食欲和死亡情況等,比較3組實(shí)驗(yàn)兔之間的差異。
1.5.2 新西蘭兔上消化道2 h pH 監(jiān)測(cè)采用pH監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)所有實(shí)驗(yàn)兔術(shù)后第2 和4 周的24 h 上消化道pH值。①電極放置:采用鹽酸羥甲唑啉(5 mL∶1.25 mg)收縮實(shí)驗(yàn)兔鼻黏膜血管,并用2%利多卡因膠漿行鼻黏膜表面麻醉,在pH 為4.0 和7.0 的緩沖液中校準(zhǔn)電極,將電極從鼻腔經(jīng)鼻咽部插入口咽部;在內(nèi)鏡直視下,將電極插入至食道入口下方,此時(shí),探頭與前鼻孔距離為11.0~12.0 cm;為防止電極移動(dòng),使用絲線縫合,電極固定于前鼻孔和鼻背部,在實(shí)驗(yàn)兔背部安裝無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射器,將電極線越過實(shí)驗(yàn)兔頭頂與發(fā)射器連接,給實(shí)驗(yàn)兔穿上特制的衣服,防止實(shí)驗(yàn)設(shè)備脫落;記錄2 h 內(nèi)的實(shí)驗(yàn)兔喉咽部pH 值(圖4);②pH監(jiān)測(cè)結(jié)果的獲取[7]:實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,使用儀器配套的分析軟件(AccuView pH-Z)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,當(dāng)pH值達(dá)到直立位<5.5和臥位<5.0時(shí),視為1次反流事件[5];記錄2 h內(nèi)咽喉反流的次數(shù)、反流時(shí)間占比和最長(zhǎng)反流時(shí)間。建模成功的標(biāo)準(zhǔn)為:直立位2 h內(nèi),反流事件>1次[8](圖5)。
圖4 pH監(jiān)測(cè)示意圖Fig.4 Schematic diagram of pH monitoring
圖5 pH監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Fig.5 pH monitoring system
1.5.3 喉鏡檢查和RFS分別于建模前3天和建模后4周,對(duì)實(shí)驗(yàn)兔采用喉鏡檢查并拍照,參照RFS對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分。評(píng)分系統(tǒng)包括:聲門下、聲帶及喉彌漫性水腫、紅斑或充血、肉芽腫、后聯(lián)合增生、喉內(nèi)黏稠黏液附著和喉室消失等[9]。
1.5.4 病理檢查手術(shù)4 周后采用戊巴比妥鈉(100 mg/kg)過量麻醉并處死所有實(shí)驗(yàn)兔,取UES 和聲帶等組織,采用10%甲醛溶液固定,石蠟切片后行HE染色,在光鏡下觀察組織病理學(xué)改變。
選用SPSS 22.0 軟件分析數(shù)據(jù),符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,組間比較采用方差分析,組內(nèi)前后比較采用t檢驗(yàn);不符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)(四分位數(shù))[M(P25,P75)]表示,組間比較及組內(nèi)前后比較均采用Kruskal-WallisH秩和檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率表示,采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
實(shí)驗(yàn)A 組11 只實(shí)驗(yàn)兔建模成功9 只,建模失敗1只,建模死亡1只,死于喉梗阻。實(shí)驗(yàn)B組11只實(shí)驗(yàn)兔建模成功8 只,建模失敗2 只,建模死亡1 只,死于肺部感染。對(duì)照組10只實(shí)驗(yàn)兔建模成功0只,建模失敗10只,建模無(wú)死亡。實(shí)驗(yàn)A組和實(shí)驗(yàn)B組的建模成功率及死亡率比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
實(shí)驗(yàn)A 組建模前3 天RFS 為(2.90±1.37)分,建模后4周為(8.60±2.32)分;實(shí)驗(yàn)B組建模前3天RFS為(3.10±1.20)分,建模后4周為(8.40±1.84)分;對(duì)照組建模前3天RFS評(píng)分為(2.40±1.35)分,建模后4周為(2.60±1.17)分。實(shí)驗(yàn)A組與實(shí)驗(yàn)B組組內(nèi)建模前后RFS 比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。對(duì)照組建模前后無(wú)明顯差異。見圖6。
圖6 3組新西蘭兔術(shù)前及術(shù)后喉鏡圖像Fig.6 Preoperative and postoperative laryngoscopy images of three groups of New Zealand rabbits
2.3.1 實(shí)驗(yàn)A 組和實(shí)驗(yàn)B 組建模前后建模成功的實(shí)驗(yàn)A 組,建模前3 天、建模后2 和4 周的酸反流事件數(shù)(次)分別為0.00(0.00,0.00)、4.00(4.00,6.00)和4.00(2.75,5.00)次;建模成功的實(shí)驗(yàn)A組,建模前3 天、建模后2 和4 周的酸反流時(shí)間百分率(%)分別為0.00(0.00,0.00)%、17.50(15.40,19.00)%和16.45(13.30,19.90)%;建模成功的實(shí)驗(yàn)A 組,建模前3 天、建模后2 和4 周的最長(zhǎng)反流時(shí)間(s) 分別為0.00 (0.00,0.00)、27.00 (18.00,33.00)和20.00(17.75,24.75)s。建模成功的實(shí)驗(yàn)B 組,建模前3 天、建模后2 和4 周的酸反流事件數(shù)(次)分別為0.00(0.00,0.00)、4.00(2.75,5.00)和4.00(2.00,5.00)次;建模成功的實(shí)驗(yàn)B 組,建模前3天、建模后2和4周的酸反流時(shí)間百分率(%)分別為 0.00 (0.00, 0.00)% 、 17.50 (12.93,19.15)%和26.50(20.40,28.25)%;建模成功的實(shí)驗(yàn)B 組,建模前3 天、建模后2 和4 周的最長(zhǎng)反流時(shí)間(s) 分別為0.00 (0.00,0.00)、25.50 (20.75,32.75)和23.00(15.50,27.00)s。實(shí)驗(yàn)A 組和實(shí)驗(yàn)B 組酸反流事件數(shù)(次)、酸反流時(shí)間百分率(%)及最長(zhǎng)反流時(shí)間在建模前3 天、建模后2 和4 周組內(nèi)比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
2.3.2 對(duì)照組建模前后對(duì)照組建模前3天、建模后2和4周的酸反流事件數(shù)(次)分別為0.00(0.00,0.00)、1.00(1.00,1.75)和1.00(0.25,1.75)次;建模前3 天、建模后2 和4 周的酸反流時(shí)間百分率(%) 分別為0.00 (0.00,0.00)%、0.20 (0.10,2.75)%和0.80(0.28,1.50)%;建模前3 天、建模后2 和4 周的最長(zhǎng)反流時(shí)間(s)分別為0.00(0.00,0.00)、2.50 (2.00,4.75) 和4.50 (3.00,7.00) s。對(duì)照組酸反流事件數(shù)(次)、酸反流時(shí)間百分率(%)及最長(zhǎng)反流時(shí)間在建模前3 天、建模后2 和4 周組內(nèi)比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
2.3.3 3 組實(shí)驗(yàn)兔比較建模后2 和4 周,實(shí)驗(yàn)A組和實(shí)驗(yàn)B組酸反流事件數(shù)、最長(zhǎng)反流時(shí)間和酸反流時(shí)間百分率較對(duì)照組均有提高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。實(shí)驗(yàn)A 組和實(shí)驗(yàn)B 組比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見附表。
附表 3組實(shí)驗(yàn)兔建模后2和4周觀察指標(biāo)比較 M(P25,P75)Attached table Comparison of observation indexes 2 and 4 weeks after the establishment of the model among the three groups of experimental rabbits M(P25,P75)
對(duì)照組喉咽部及食管上端黏膜未見明顯炎癥。實(shí)驗(yàn)組食管及喉咽部黏膜均可見慢性炎癥,喉咽部黏膜可見大量淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤(rùn),伴腺體增生和間質(zhì)水腫;食管黏膜表現(xiàn)為淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),局部鱗狀上皮可見角化不全。見圖7。
圖7 3組病理特點(diǎn)Fig.7 Pathological features in three groups
對(duì)于LPRD發(fā)生機(jī)制的研究及治療方法療效的探討,體外實(shí)驗(yàn)必不可少。因此,建立LPRD 動(dòng)物模型,尤其是如何簡(jiǎn)便、安全地建立動(dòng)物模型,是體外實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),具有重要意義[10]。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇上,豬[11]和狗[12]因其咽喉黏膜上皮組織與人類最為相似,被認(rèn)為是最佳的建模動(dòng)物[13]。但存在建模周期長(zhǎng)、購(gòu)買價(jià)格貴、養(yǎng)育成本高和基因庫(kù)相對(duì)不完善等問題。這使得新西蘭兔[14-15]及大鼠[16-17]成為了應(yīng)用最為廣泛的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。但是,鼠的咽喉黏膜與人非角化復(fù)層鱗狀上皮不同,其角化上皮能抵抗一定的反流物,而兔的咽喉黏膜與人體組織相近,且對(duì)反流抗性弱,更易建模,具有良好的經(jīng)濟(jì)性。因此,兔成為建立LPRD動(dòng)物模型的首選。目前,常見的建模方法基本都參照胃食管反流病動(dòng)物模型的建模方式[18-19],包括:外源性和內(nèi)源性。外源性方法是指:在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物咽喉部涂抹一種或多種外源性物質(zhì),包括:胃酸、胃蛋白酶和膽鹽等,模仿人咽喉反流物,刺激咽喉部上皮組織,使其產(chǎn)生炎癥及潰瘍,最終引起LPRD[20]。這種方法操作簡(jiǎn)單易行,對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的刺激性小,成活率高,劣勢(shì)在于人咽喉反流物較為復(fù)雜,單一或者多種(胃酸、胃蛋白酶和膽鹽等)外源物質(zhì)不能完全模擬人咽喉反流物及LPRD的發(fā)生過程。而內(nèi)源性方法則是通過咽喉手術(shù),人為改變實(shí)驗(yàn)兔的胃腸道解剖結(jié)構(gòu),使反流屏障被破壞,從而達(dá)到加強(qiáng)動(dòng)物自身胃腸內(nèi)容物的反流效果,包括:賁門肌松弛術(shù)、賁門置管術(shù)、幽門縮窄術(shù)[21]、鼻飼管置管術(shù)[15]、LES 球囊擴(kuò)張和UES 支架植入[5]等。內(nèi)源性方法的優(yōu)點(diǎn)在于:更加擬合LPRD的病理生理過程,可從發(fā)生機(jī)制上說明問題;缺點(diǎn)在于:手術(shù)及麻醉風(fēng)險(xiǎn)較大,對(duì)于術(shù)者要求高,動(dòng)物成活率較外源性方法低。有研究[22-24]通過大鼠模型發(fā)現(xiàn),減少大鼠睡眠時(shí)間和給予高脂飲食可誘發(fā)LPRD,該研究從病因?qū)W的角度對(duì)LPRD 動(dòng)物模型進(jìn)行探索,研究意義大,但建模時(shí)間過長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)中混雜因素過多。
LPRD 相關(guān)機(jī)制的研究極少。胡穎[25]在新西蘭兔模型的研究中發(fā)現(xiàn),LPRD 的食道和喉上皮細(xì)胞間隙擴(kuò)大,且在大鼠模型上發(fā)現(xiàn)claudin-3 表達(dá)水平明顯降低。FENG 等[11]用巴馬小型豬建立LPRD 模型,也證實(shí)了喉上皮細(xì)胞間隙擴(kuò)大,并認(rèn)為橋粒明顯減少。這兩項(xiàng)研究均可證明喉咽黏膜屏障被破壞。針對(duì)產(chǎn)生損傷的機(jī)制,有研究[26]基于新西蘭兔模型發(fā)現(xiàn):白細(xì)胞介素-8 和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子可能與咽喉反流和喉癌的發(fā)病機(jī)制有關(guān),但LPRD的相關(guān)機(jī)制仍需進(jìn)一步開展。
本實(shí)驗(yàn)借鑒了LES 球囊擴(kuò)張和UES 支架置入法,并予以改進(jìn)。但原方法中UES金屬支架固定困難,易脫落到胃中,難以保證UES擴(kuò)張效果,且支架難以取出,金屬支架多次使用后還會(huì)出現(xiàn)金屬絲變形,可能損傷血管導(dǎo)致大出血,也可能破壞食管組織導(dǎo)致穿孔。因此,本研究通過球囊擴(kuò)張UES,對(duì)UES解剖結(jié)構(gòu)造成破壞。但在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn):利用球囊對(duì)UES進(jìn)行擴(kuò)張易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)兔窒息,需在喉鏡直視下操作,避免球囊導(dǎo)管擴(kuò)張后堵塞聲門。另外,本研究還發(fā)現(xiàn),在進(jìn)行LES球囊擴(kuò)張后,直接上拉球囊進(jìn)行UES球囊擴(kuò)張,易引起喉痙攣及誤吸,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)兔在手術(shù)過程中死亡;而在LES 球囊擴(kuò)張后先從食管退出球囊,再重新插入食管,進(jìn)行UES球囊擴(kuò)張,可有效避免誤吸及喉痙攣,降低死亡發(fā)生率。
本研究顯示,有效擴(kuò)張新西蘭兔LES及UES可使實(shí)驗(yàn)兔形成LPRD;建模后pH值監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)兔各項(xiàng)反流指標(biāo)均明顯提高;組織病理學(xué)檢查顯示:實(shí)驗(yàn)組新西蘭兔喉咽部及食道黏膜淋巴細(xì)胞廣泛浸潤(rùn),提示黏膜發(fā)生不同程度慢性炎癥。這表明:通過有效擴(kuò)張實(shí)驗(yàn)兔LES 及UES,可以建立LPRD 實(shí)驗(yàn)兔模型。本研究有效地?cái)U(kuò)張了新西蘭兔LES及UES,且建模成功率高,符合LPRD病理生理過程,適用于體外研究,相較于LES球囊擴(kuò)張聯(lián)合UES支架固定,操作相對(duì)簡(jiǎn)便,術(shù)后死亡率更低。
綜上所述,本研究通過擴(kuò)張LES和UES,成功建立了LPRD 兔模型,經(jīng)pH 監(jiān)測(cè)、RFS 評(píng)分及病理檢查,驗(yàn)證了模型的有效性,與LES球囊擴(kuò)張和UES支架固定法相比較,成功率和死亡率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但本研究的建模方法具有一定的局限性:實(shí)驗(yàn)過程中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物并發(fā)了較嚴(yán)重的胃食管反流。而臨床中的LPRD患者常不伴有胃食管反流,本模型也無(wú)法對(duì)此做出解釋[27]。目前,本研究團(tuán)隊(duì)致力于一種新型LPRD 檢測(cè)試劑的開發(fā),已在本模型上應(yīng)用,并取得了較好的檢測(cè)效果,為進(jìn)一步開展臨床試驗(yàn)及深入的分子機(jī)制研究奠定了基礎(chǔ),具有實(shí)用性。