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编号:10224305
短链脂肪酸对TPN大鼠小肠粘膜结构及细胞增殖作用的研究
http://www.100md.com 《肠外与肠内营养》 1999年第3期
     作者:李可洲 李幼生 鲍 扬 李 宁 黎介寿

    单位:南京军区南京总医院解放军普通外科研究所,南京 210002

    关键词:短链脂肪酸;TPN;小肠粘膜结构,大鼠

    肠外与肠内营养990308 摘要:目的:探讨短链脂肪酸(SCFAs)对TPN大鼠小肠粘膜的保护作用。 方法:将30只近交系Wister(RT1K)大鼠随机分为假手术对照组、常规TPN组及SCFAs-TPN组,进行为期14天实验,结束后观察小肠粘膜的形态学变化和细胞增殖情况。 结果:常规TPN组大鼠肠粘膜绒毛高度、宽度及隐窝深度较正常对照组均有显著减少,其增殖指数也显著降低; SCFAs-TPN组上述指标明显升高,与对照组基本接近。 结论:短链脂肪酸(SCFAs)能促进TPN大鼠小肠粘膜细胞增殖,维持其正常形态,从而有保护肠粘膜机械屏障的作用。

, 百拇医药     中图分类号:R459.3 文献标识码:A 文章编号:1007-810X(1999)03-0144-04

    完全胃肠外营养(TPN)是临床营养支持的重要手段,但其本身又可导致肠道粘膜结构、吸收功能及免疫功能的抑制等。短链脂肪酸(SCFAs)系未被吸收的膳食纤维在结肠内被细菌发酵的产物,并可被结肠粘膜细胞吸收。有研究表明,它们对结肠和小肠上皮细胞的生长有促进作用[1]。本实验拟探讨SCFAs对长期TPN大鼠小肠粘膜的保护作用。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物与分组 雄性近交系Wistar(RT1K)大鼠(上海中科院实验动物中心提供),体重为200~250 g,随机分为三组(每组各10只):A组为对照组,行假手术,普通饲料,自由饮水;B组为TPN组,给予常规TPN;C组为SCFAs-TPN组,于常规TPN中加入按比例(乙酸钠、丙酸钠、丁酸钠的摩尔比为60∶25∶15)配制的短链脂肪酸,1 000 ml TPN液中分别含乙酸钠36 mmol、丙酸钠15 mmol及丁酸钠9 mmol。
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    1.2 大鼠长期TPN模型 氯胺酮100 mg/kg腹腔麻醉,右颈部弧形切口显露右颈外静脉,插入内径0.8 mm硅胶管至上腔静脉(1.5~2.0 mm),硅胶管引出接保护弹簧及自制旋转输液装置,将大鼠置于代谢笼内观察,假手术组行右颈外静脉结扎。

    1.3 TPN营养液 每1 000 ml TPN液含氮7.5 g,非蛋白供热3 729 kJ,糖∶脂=6∶4,非蛋白热量与氮的比值为493.7 kJ∶1 g,输注速度为200 ml/(kg.d),提供热量765.67 kJ/(kg.d)及氮量1.5 g/(kg.d),详见表1。

    表1 TPN配方 (1 000 ml)

    Tab.1 TPN formula(1 000 ml) 营养素

    TPN
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    SCFAs-TPN

    50%葡萄糖(ml)

    266

    256

    30%脂肪乳(ml)

    118

    118

    10%复方氨基酸(ml)

    536

    536

    10%氯化钠(ml)

    35

, 百拇医药     -

    乙酸钠(mmol)

    36

    丙酸钠(mmol)

    15

    丁酸钠(mmol)

    9

    10%氯化钾(ml)

    15

    15

    10%葡萄糖酸钙(ml)

    10

    10
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    水乐维他(ml)

    10

    10

    维他利匹特(支)

    1

    1

    安达美(ml)

    10

    10

    1.4 标本采集 各组于术后14天实验结束时,氯胺酮麻醉后剖腹取距Treitz韧带20 cm处的空肠5 cm,其中3 cm以10%福马林固定做病理标本,另2 cm用预冷戊二醛保存做透射电镜检查。再取空肠5 cm刮取肠粘膜,制成单细胞悬液行流式细胞仪检测细胞增殖活性。
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    1.5 小肠粘膜形态学检查 常规石蜡包埋切片,HE染色,中性树脂封片。选择绒毛、隐窝形态完整的切片,于光学显微镜下用MPIAS-500多媒体彩色病理图文分析系统,测定绒毛高度、面积及隐窝深度。

    1.6 流式细胞仪检查 取近端空肠纵向剖开,用预冷的复方乳酸钠溶液冲洗干净肠内容物及粘液,用载玻片刮下肠粘膜,加等渗盐水研磨后300目金属筛网过滤而制成单细胞悬液,经PBS漂洗3次,调整细胞浓度为1×109/L,取1 ml 800 r/min离心10 min后,弃上清,加1 ml低渗碘化丙啶溶液对肠粘膜细胞核中的DNA染色,4℃过夜,次日上Epics XL流式细胞仪分析。其结果表示为细胞增殖指数(PI):PI=(S+G2M)/(G0/G1+S+G2M)。

    1.7 电镜检查 将小肠标本切割为1 mm×1 mm的组织块,依次脱水、包埋、超薄切片及双重染色,在透射电镜下观察小肠粘膜细胞的超微结构变化。
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    1.8 统计学分析 结果以均数±标准差表示,以Spss(version 5.0)统计软件t检验;P<0.05为差异显著。

    2 结果

    2.1 小肠粘膜形态学变化 常规TPN组大鼠小肠组织各层均变薄,粘膜明显萎缩,其绒毛高度、宽度及隐窝深度均较对照组明显降低(P<0.01);SCFAs-TPN组绒毛高度、宽度及隐窝深度均较常规TPN组明显升高(P<0.01),其与对照组之间差异不显著(P>0.05),详见表2。

    表2 各实验组绒毛高度、宽度及隐窝深度(μm)

    Tab.2 Mucosol structure(μm) 组 别

    n

    绒毛高度
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    绒毛宽度

    隐窝深度

    对 照

    10

    314.6±24.5

    116.5±13.2

    105.7±12.4

    TPN

    10

    162.8±18.3a

    71.4±14.5a

    73.2±8.2a
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    SCFAs-TPN

    10

    298.1±23.8b

    107.5±16.8b

    98.9±13.6b

    a:与对照组比较,P<0.01; b:与TPN组成比较P<0.01

    2.2 肠粘膜细胞增殖指数变化 常规TPN组细胞增殖指数(PI)较对照组明显降低(P<0.01);SCFAs-TPN组PI较常规TPN组明显升高(P<0.01),并略高于对照组 (P>0.05),详见表3。

    表3 各实验组小肠粘膜上皮细胞增殖指数(%)
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    Tab.3 Proliferative index(%) 组 别

    增殖指数(%)

    对 照

    5.51±2.14

    TPN

    3.76±1.42a

    SCFAs-TPN

    6.45±2.25b

    a:与对照组比较,P<0.01; b:与TPN组比较,P<0.01

    2.3 透射电镜检查结果 对照组肠粘膜上皮细胞呈高柱状,排列规则,微绒毛丰富,胞质内线粒体及内质网丰富、结构完整。TPN组上皮细胞内线粒体减少,较多线粒体肿胀、嵴减少。SCFAs-TPN组胞质内线粒体较常规TPN组丰富,肿胀不明显,嵴无明显变化。
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    3 讨论

    肠外营养时,肠道缺乏食糜的有效刺激,肠蠕动减慢,门静脉血流减少,同时胃肠道激素及胰液、胆汁也减少,因而促进肠粘膜的生长作用减弱;TPN也对肠粘膜有直接的抑制作用。上述多种因素导致肠粘膜萎缩、肠功能下降及通透性增加[2]。因而在TPN过程中对维持肠粘膜的完整性、保护肠粘膜机械屏障具有极其重要的作用。

    近年来,短链脂肪酸(SCFAs)对肠粘膜的保护作用已受到重视。SCFAs为未被吸收的膳食纤维在结肠中被细菌发酵的产物,其中乙酸钠、丙酸钠及丁酸钠约为全部短链脂肪酸总量的83%,而这三种短链脂肪酸又按60:25:15(乙酸钠:丙酸钠:丁酸钠)的摩尔比例分布,它们在结肠中被结肠粘膜吸收并作为结肠上皮细胞的主要供能物质,结肠灌注或腹腔内注射SCFAs,均可促进空肠和回肠上皮细胞的增殖。Koruda等[3]在要素饮食中添加果胶,能明显地促进小肠大部切除后残余肠道(包括空肠、回肠和结肠)的代偿性增生,而果胶不被肠道消化吸收,只有在结肠中才被结肠细菌发酵生成SCFAs。在短肠大鼠短期(7天)应用SCFAs也观察到小肠粘膜重量、DNA、RNA及蛋白含量明显增高[4]
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    本实验采用大鼠长期(14天)TPN模型,观察SCFAs是否具有促进肠粘膜形态维持的作用。由于SCFAs能产生部分热量(乙酸钠14.23 kJ/g、丙酸钠20.92 kJ/g、丁酸钠25.10 kJ/g),故本实验减少该组葡萄糖的供能,使各实验组非蛋白热量完全一致,以避免该因素的影响。本实验的组织形态学观察结果表明,进行长期TPN支持后,小肠绒毛高度、宽度以及隐窝深度均明显减少,在使用SCFAs后这些指标均有明显改善,与对照组基本接近,该组超微结构也明显好于TPN组,粘膜细胞损伤较轻。本实验结果表明,在TPN时加用短链脂肪酸(SCFAs)能有效地防止小肠粘膜的萎缩。

    既往多通过观察病理切片而计数具有分裂潜能的隐窝细胞数,从而间接地了解粘膜生长情况[5]。采用流式细胞仪直接检测肠粘膜细胞所处的细胞周期,由计算机根据处于生长期和静止期细胞的比例,确定整个粘膜的增殖状态(细胞增殖指数,PI),使结果更准确可靠。在本实验中,行常规TPN支持的大鼠肠粘膜细胞增殖指数明显降低,而在SCFAs增强TPN支持的大鼠增殖指数明显上升,并略高于正常饮食的对照组大鼠(P>0.05),表明在TPN过程中细胞增生低下、生长缓慢,是粘膜萎缩的重要原因,而SCFAs则通过促进肠粘膜细胞的增生,从而维持粘膜形态的基本正常。
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    SCFAs促进小肠粘膜细胞增生、维护肠粘膜形态的作用机制尚不十分清楚。TPN支持时,胰液的分泌处于抑制状态,而SCFAs则能增加胰液中胰酶的分泌,胰液对肠道的生长有营养刺激作用,这也可能是SCFAs促进肠粘膜生长的途径之一[6],SCFAs尤其是乙酸盐可扩张肠道血管、增加肠道血流,可能有助于肠粘膜形态的维持[7]。在短肠大鼠行TPN支持时,加用SCFAs后第3天和第7天肠道对葡萄糖的吸收能力均增强,同时葡萄糖转运蛋白-1(SGLT-1)和葡萄糖载体-2(GLUT-2)的mRNA表达也明显升高,基底侧功能性载体表达增强,可能有改善肠上皮细胞的能量供应及代谢状态,也有助于粘膜细胞的增生和粘膜形态的维护[8]。另外, SCFAs能促进胰岛素及肠道前胰高血糖素源性肽类物质的分泌[9],已证实前胰高血糖素源性肽对肠切除后残余肠段上皮细胞的增生起着重要的作用[10]。TPN支持时肠道的营养物质均来自血液,胰高血糖素样肽-2(GLP-2)可增强肠上皮细胞基底侧对葡萄糖的转运,为肠上皮细胞提供了较为充分的代谢底物,因而对肠粘膜形态及功能具有保护作用[11]。SCFAs对激素分泌的调节,可能是其作用的一个重要途径。
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    结论:本实验结果表明,SCFAs能够促进大鼠小肠粘膜细胞增生,减轻TPN所致的肠粘膜萎缩,维护肠粘膜形态。

    资金项目:本课题由江苏省科委资助(BQ96031)

    参考文献:

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    收稿日期:1999-04-05, http://www.100md.com