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编号:10253084
早期肠道内营养对内毒素及细胞因子的影响
http://www.100md.com 《中国普外基础与临床杂志》 1999年第2期
     作者:康 焰 毛海香 熊先泽 罗传兴 吴言涛

    单位:康 焰 罗传兴 华西医科大学附属第一医院加强医疗科(成都 610041);毛海香 熊先泽 吴言涛 普外科

    关键词:多器官功能不全综合征;内毒素;肠内营养;肠内选择性抑菌;肿瘤坏死因子

    中国普外基础与临床杂志990203 摘要 为了解早期肠道内营养和肠道选择性抑菌对内毒素移位和细胞因子的影响及其在降低多器官功能不全综合征(MODS)发生中的作用,在失血性休克再灌注动物模型基础上,对早期肠内营养组(EN组,n=12)、选择性肠道清洁组(SDD组,n=12)以及对照组(CON组,n=12)兔门静脉和体循环血中内毒素及TNFα水平进行了测定,并同时观察了3组动物的死亡及发生MODS的情况。结果:EN组多器官衰竭发生率及死亡率明显低于SDD组和CON组;EN组门静脉及体循环血中内毒素和TNFα水平均较SDD组及CON组低;SDD组在术后第5天其门静脉及体循环血中内毒素和TNFα仍处在较高水平,其MODS发生率及死亡率与CON组无明显差异。本实验结果提示:缺血再灌注损伤时可发生内毒素移位,引起内毒素血症,引发MODS;肠道选择性抑菌(SDD)对内毒素移位的抑制作用不明显,不能有效地抑制MODS的发生及降低死亡率;早期建立肠道内营养是防止肠道内毒素移位,从而降低MODS发生的有效措施。
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    THE EFFECTS OF EARLY ENTERAL NUTRITION ON THE LIPOPOLYSACCHRIDE AND CYTOKINES

    Kang Yan, Mao Haixiang, Xiong Xianze, et al.

    ICU, First Affiliated Hospital, West China University of Medical Sciences, Chengdu 610041

    Abstract To study the effects of early enteral nutrition and selective decontamination of digestive tract on the lipopolysacchride (LPS) translocation and cytokines and the developing of multiple organ dysfunction syndrome (MODS). Thirty six rabbits were divided into 3 groups: ①control group (CON group, n=12), the rabbits were bled to shock state (MAP was 5.33 kPa) for 1 hour and then were resuscitated by with replacement of the lost blood and 2 volume of the equilibrium liquid, ②selective decontamination of digestive tract (SDD group, n=12), the procedure was the same as the CON group but the rabbit was fed with the antibiotics 3 days before the experiment and all through the experiment, ③early enteral nutrition group (EN group, n=12), treatment was the same as CON group. After resuscitation the feeding tube was placed into the stomach for enteral nutrition. On the 1st, 3rd, 5th and 7th day the blood samples were taken for testing the LPS, TNFα and the organs' function. Results: The MODS incidence, the levels of LPS and TNFα of the EN group were obviously lower than those in SDD and CON groups; the levels of the LPS and TNFα of the SDD group remained high in the 5th day. SDD group had a higher incidence of the MODS and mortality than that of the EN group. Conclusion: Ischemia-reperfusion damage can produce the LPS translocation, which causes the development of MODS. SDD can't decrease the LPS translocation so that the incidence of MODS and mortality remain high. Early EN can inhibit LPS translocation and reduce the development of MODS.
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    Key words Multiple organ dysfunction syndrome Lipopolysacchride Tumor necrosis factor Enteral nutrition Selective decontamination of digestive tract

    多器官功能不全综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)已成为临床尤其是危重患者死亡的主要原因。机体内源性介质引起的严重全身炎症性反应是MODS发生、发展的共同途径,感染是引起炎症介质释放的最主要因素〔1〕。应激状态下,肠道细菌及其毒素发生移位,刺激了多种细胞因子(cytokines)的释放,导致机体细胞损伤,从而引发MODS〔2〕。肠道内营养(enteral nutrition, EN)和肠道选择性抑菌(selective decontamination of digestive tract, SDD)能阻止肠道细菌移位。这些措施对内毒素(lipopolysacchride,LPS)及细胞因子有何影响,能否降低MODS的发生率以及死亡率尚存分歧〔3〕。本实验通过失血性休克动物模型对SDD及早期EN对LPS和细胞因子的影响进行研究,为预防和治疗MODS探索新的措施。
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    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组

    选用成年健康日本大耳白兔36只,体重1.8~2.5kg。实验前3~5天转入动物实验室喂养以适应实验环境。随机分为以下3组。

    1.1.1 对照组(CON组,n=12) 术前禁食12小时,称重后给予戊巴比妥30mg/kg腹腔内麻醉,颈部及腹部备皮后行颈动脉、颈静脉和股动脉插管。经股动脉放血造成失血性休克(平均动脉压MAP=5.33 kPa,维持1小时),然后回输失血和1倍失血量的平衡液进行复苏。每天行密切观察,必要时给予支持治疗。

    1.1.2 早期肠内营养组(EN组,n=12) 动物处理同CON组。复苏后即行胃造瘘,经造瘘管给予肠内营养支持(选用华瑞制药有限公司的肠内营养制剂百普素,50g/kg.d至实验结束)。
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    1.1.3 选择性肠道清洁组(SDD组,n=12) 动物处理同CON组。术前3天开始,每天管饲三联抗生素混合液(多粘菌素E 15mg+硫酸妥布霉素6mg+5Fc 100mg) 3ml,每天2次至实验结束。

    1.2 观察指标及方法

    各组分别于实验后1 、3、5及7天,各时相取3只动物,在局麻下剖腹,无菌采集主动脉、门静脉及中心静脉血进行如下指标的观察与测定。

    1.2.1 各器官功能指标观察 经颈动脉插管测量血压,并采血作血气分析、肝肾功、血常规、血糖和电解质检查。

    1.2.2 门静脉血及体循环血中内毒素水平测定 采用偶氮显色法鲎试验定量检测。

    1.2.3 TNFα测定 采用细胞毒测定法进行TNFα测定。
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    1.3 统计学处理

    计量资料用±s表示,所有数据采用PEMS统计软件分析。

    2 结果

    2.1 多器官衰竭发生情况

    各组动物多器官衰竭情况见表1。根据胡森等〔4〕的实验动物器官衰竭标准,3组动物多器官衰竭总发生率为52.8%,总死亡率为41.7%;EN组多器官衰竭发生率及死亡率明显低于SDD组及CON组,SDD组的器官衰竭及死亡率与CON组无明显差异。

    表1 各组动物多器官衰竭的发生率与死亡率(%) 组别

    n
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    多器官衰竭发生率

    死亡率

    EN组

    12

    33.3( 4/12)*

    25.0( 3/12)*

    SDD组

    12

    58.3( 7/12)

    50.0( 6/12)

    CON组

    12
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    66.7( 8/12)

    50.0( 6/12)

    合计

    36

    52.8(19/36)

    41.7(15/36)

    与CON组及SDD组比较,*P<0.05

    2.2 门静脉及体循环血中内毒素水平

    各组动物门静脉及体循环血中内毒素测定结果见表2。由表2可见,CON组门静脉血内毒素高峰在术后3天出现,5天以后明显下降,7天继续下降;EN组和SDD组术后3天内毒素水平明显低于CON组,以后EN组持续下降,而SDD组在5天达到高峰,接近CON组5天水平。提示SDD延迟了内毒素的移位,但并不能有效改善门静脉内毒素血症。
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    表2 各组术后不同时相门静脉及体循环血中内毒素水平(EU/ml,±s) 组别

    n

    门静脉血

    体循环血

    1d

    3d

    5d

    7d

    1d

    3d

    5d
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    7d

    EN组

    12

    0.626±0.045*

    0.586±0.043*

    0.465±0.026*

    0.479±0.009*

    0.323±0.016

    0.726±0.021*

    0.572±0.082*
, 百拇医药
    0.258±0.054*

    SDD组

    12

    0.557±0.039

    0.542±0.050*

    0.875±0.039

    0.517±0.017*

    0.285±0.019

    0.681±0.001*

    0.836±0.023*#
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    0.337±0.046*

    CON组

    12

    0.815±0.036

    1.588±0.072

    0.933±0.034

    0.738±0.025

    0.351±0.036

    0.933±0.072

    1.172±0.034

    0.518±0.031
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    与CON组比较,*P<0.05;与术后1天门静脉血中水平比较,△P<0.05;与EN组比较,#P<0.05

    3组体循环血中内毒素水平在术后1天均低于门静脉血内毒素的水平,SDD组及CON组的峰值延迟在第5天出现,于第7天迅速下降。EN组与SDD组各时相的水平均低于CON组,SDD组第5天的水平明显高于EN组。

    2.3 TNFα变化情况

    3组TNFα水平均在术后第3天达高峰,以后开始下降,其变化趋势与门静脉血中内毒素基本一致。SDD组在术后1天TNFα显著升高,其余时相SDD组及EN组的水平均低于CON组,SDD组在第5天TNFα仍停留在较高水平(表3)。

    表3 各组术后不同时相TNFα水平(IU/ml,±s) 组别
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    n

    1d

    3d

    5d

    7d

    EN组

    12

    32.3±11.0*

    42.0±9.9*

    37.0±3.0*

    20.6±2.1*

    SDD组
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    12

    42.7±6.8*

    47.8±6.2

    41.0±4.5

    27.8±4.6*

    CON组

    12

    39.3±2.1

    53.6±4.2

    43.6±4.5

    33.0±7.4

, 百拇医药     与CON组比较,*P<0.05;与EN组比较,△P<0.05

    3 讨论

    3.1 缺血再灌注与肠粘膜屏障损伤

    正常肠道中,细菌在复制过程中外膜碎片不断脱落,肠内游离内毒素处于高水平,由于肠粘膜屏障的作用,这些内毒素被限制在肠腔内,并不释放入体循环。当机体在缺血、创伤、烧伤、应用血管活性药物或受到电离辐射时,常常可引起肠壁损伤而发生严重的内毒素移位〔5~6〕

    本实验结果显示,机体在遭受缺血再灌注损伤后24小时即有内毒素水平的显著升高,这一方面是由于肠上皮缺血,其屏障作用受到削弱,内毒素发生移位;另一方面也由于肝血流减少,网状内皮系统功能抑制,使肝脏对内毒素的解毒作用下降所致。CON组门静脉血中内毒素水平在术后3天达到高峰,可能是由于术后早期肠粘膜损伤最重,迅速导致其屏障功能衰竭、通透性增高的原因,5天后随着休克症状的改善,内毒素水平开始下降,提示肠粘膜屏障功能开始恢复。
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    3.2 内毒素血症与器官功能衰竭

    内毒素的脂多糖成分是G-细菌感染中引起感染性休克的始动因素〔7〕,其作用于机体细胞产生的内源性炎性介质是导致循环休克、炎症反应及器官损伤的原因。此外,它还能刺激单核巨噬细胞、吞噬细胞释放细胞因子而介导一系列的全身炎性反应,引起多器官损伤〔8〕

    本实验发现,CON组门、体循环血中内毒素水平较高,其多器官衰竭发生率也较高(66.7%);而EN组之门、体循环血中内毒素水平均明显低于CON组,其器官衰竭发生率也远低于CON组(33.3%),死亡率也低。SDD组因其门静脉血中内毒素水平在术后第5天有一较高峰值(0.875±0.039 EU/ml),明显高于EN组同时相的水平(0.465±0.026 EU/ml),而与CON组同时相值相当(0.933±0.034 EU/ml),故其多器官衰竭发生率(58.3%)也明显高于EN组而同CON组相当,提示内毒素水平与器官功能衰竭有密切的关系。
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    内毒素刺激单核巨噬细胞释放TNFα,TNFα是引起G-菌败血症休克和脓毒性器官损伤的主要介质〔9〕,可以引起广泛的血管内皮损伤、细菌移位及促凝血状态。就引起血管通透性增加而言,胃肠道可能是TNFα早期的靶器官〔10〕,TNFα的血管毒性效应促进了内毒素和细菌移位,在MODS发生早期起重要作用。

    本实验发现,CON组门静脉血中内毒素水平在术后第3天达到高峰,此时其TNFα也达到最高值43.6±4.5 IU/ml,第5天仍维持在较高水平,而此3~5天正是器官功能剧烈变化的时期,提示TNFα水平与脏器功能损害有时间上的一致性。

    3.3 选择性肠道清洁与内毒素移位

    针对肠道G-需氧菌采取的SDD可能有助于肠源性感染的控制〔11〕。肠道内毒素池(endotoxin pool)的变化与G-杆菌细菌量的变化密切相关。因此,选择性抑制G-菌有助于缩小内毒素池的容量,减少其过量吸收以阻断内源性内毒素血症的发展〔12〕
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    本实验显示,SDD组内毒素水平虽在实验早期明显低于CON组,但术后5天却有升高,并与CON组术后5天的水平接近,这可能是因SDD虽能有效地减少G-菌的生长和内毒素池容量,但对肠粘膜屏障缺乏直接的保护,不能阻止内毒素的继续移位。在进行SDD时,我们虽注意了保护肠道内有定殖抵抗作用的厌氧菌,但长时间的SDD不可避免地会影响和挠乱肠道内微生态平衡,削弱肠粘膜屏障功能,使内毒素移位增加。SDD组的多器官衰竭发生率与死亡率与CON组差异不大,可能与其较高的内毒素水平有关。故在MODS的发生、发展上,内毒素移位具有重要意义〔13〕

    3.4 早期肠内营养与肠道细菌移位

    近年来逐渐认识到,早期肠内营养是保护肠粘膜的重要措施,长时间的胃肠外营养和饥饿会使肠壁变薄、肠粘膜萎缩、绒毛变低及小肠细胞分裂下降,从而使粘膜屏障功能受损。早期建立肠内营养可由于食物对胃肠粘膜的刺激,供给了肠道本身需要的特殊营养物质,刺激胰酶及对小肠有营养作用的胃肠激素的分泌,以维护肠粘膜正常的结构及屏障功能〔14〕
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    本实验发现,EN组不论在门、体静脉血中内毒素水平、TNFα水平及器官衰竭发生率和死亡率上均明显低于CON和SDD组,提示EN在肠粘膜屏障功能的保护上有重要意义。因此,我们认为早期进行EN,在保护肠粘膜屏障,减少肠道细菌尤其是内毒素移位,降低和阻止MODS的发生、发展上是一个很有价值的治疗措施。

    参 考 文 献

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    3 Manson WJ, Dijkema H, Klasen HJ. Alteration of wound colonization by selective intestinal decontamination in thermally injured mice. Burns, 1990; 16(3)∶166
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    4 胡 森,盛志勇,薛丽波等. 创伤后多系统器官衰竭(MSOF)动物模型的实验研究. 中华整形烧伤外科杂志, 1992; 8(1)∶2

    5 Saba TM. RES systemic host defense after surgery and traumatic sh-ock. Circ Shock, 1975; 2(1)∶91

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    (1998-09-01收稿,1999-01-06修回), 百拇医药