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编号:10238072
腹膜透析液对小鼠腹膜间皮超微结构的影响△
http://www.100md.com 《中国医学科学院学报》 1999年第3期
     作者:李继承 钟海玲 张凯 陈一芳 徐萍 丁伟勇

    单位:李继承 钟海玲 陈一芳 徐萍 丁伟勇 (浙江大学医学院 淋巴学研究室,杭州 310031);张凯 (杭州市红十字会医院)

    关键词:腹膜透析;腹膜淋巴孔;间皮细胞;超微结构

    腹膜透析液对小鼠腹膜间皮超微结构的影响 摘要 目的 应用美国Baxter腹膜透析液和国产乳酸盐、醋酸盐腹膜透析液进行持续性不卧床腹膜透析动物实验,以观察和比较不同类型透析液对正常小鼠腹膜间皮的损伤作用。方法 分别将3种透析液注入各组小鼠腹膜腔内,在透析第10天、第21天和停药后第10天取膈腹膜,作电镜观察。结果 注入透析液后第10天,乳酸盐组和醋酸盐组腹膜间皮发生病理变化并随着透析时间延长而进行性加重,出现微绒毛脱落和粘连、间皮细胞皱缩和纤维蛋白性粘连。Baxter组间皮细胞的病理变化表现轻微。注入透析液后第21天,乳酸盐组和醋酸盐组的腹膜淋巴孔直径分别为(6.96±2.46)和(6.98±2.16) μm,明显大于对照组(1.47±0.88) μm(P<0.01);淋巴孔的分布密度与对照组比较差异亦有显著性(P<0.01),而Baxter组的淋巴孔直径及分布密度均无明显变化。停止注射透析液后第10天,Baxter组间皮细胞恢复正常;乳酸盐组和醋酸盐组均有不同程度恢复,但淋巴孔仍呈病理改变。结论 乳酸盐和醋酸盐腹膜透析液易引起腹膜间皮细胞纤维化,导致硬化性腹膜炎的发生。
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    中图号 R692.05

    Effect of Dialysates on Ultrastructure of Mouse Peritoneal Mesothelium

    Li Jicheng Zhong Hailing Zhang Kai Chen Yifang Xu Ping,et al

    (Department of Lymphology,Zhejiang University Medical School,Hangzhou 310031)

    Objective To observe the effect of various peritoneal dialysates on the ultrastructure of the peritoneal mesothelium.Methods Continuous ambulatory peritoneal dialysis mice model was made by injecting domestic lactate,acetate,and American Baxter dialysates intraperitoneally.The diaphragmatic peritoneum of the mice was taken at 10th day and 21th day respectively after injection.Results After 10 day experiment,the mesothelial ultrastructure of Baxter group was normal,but some pathological changes occurred in the peritoneal mesothelium of both domestic lactate and acetate groups.And the injury of the peritoneal mesothelium was progressing with times,e.g.adhesion and exfoliation of the microvilli,shrinkage of the mesothelial cells and even fibrous adhesion.The extent of effects on the mesothelial cells varied in three groups,the least is Baxter group.After 21 day experiments,the diameters of the stomata were (6.96±2.46) μm and (6.98±2.16) μm in both domestic lactate and acetate dialysates groups respectively,which were much greater than those in physiological condition (1.47±0.88) μm (P<0.01).The distribution density of the lymphatic stomata were significantly increased in acetate and lactate dialysate groups compared with the control group (P<0.01).But little effects on the lymphatic stomata were showed after using Baxter dialysate.After discontinuing experiment for 10 days,the impairment of the peritoneal mesothelium recovered in Baxter group and improved to varying degrees in both domestic dialysate groups.The lymphatic stomata were still abnormal in both domestic dialysate groups.Conclusions Our findings indicate that lactate and acetate dialysates are more like to elicit peritoneal fibrosis and the increase of distribution density and the enlargement of the lymphatic stomata can significantly enhance their absorption effects and increase their reabsorption quantity of dialysate from the peritoneal cavity during peritoneal dialysis.These changes of the lymphatic stomata and their lymphatic reabsorption are thought to be associated with deterioration of peritoneal function,and to cause ultrafiltration failure in the patients on long-term continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD) therapy.
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    Key words peritoneal dialysis; lymphatic stomata; mesothelial cell; ultrastructure

    持续性不卧床腹膜透析(continuous ambulatory peritoneal dialysis,CAPD)是治疗老年终末期肾衰和糖尿病肾病尿毒症的首选方法。在腹膜透析期间,由于腹膜透析液的长期刺激,可引起腹膜间皮超微结构的改变,进而导致硬化性腹膜炎的发生和腹膜失超滤。然而,不同的腹膜透析液及相同的腹膜透析液在不同的透析间期对腹膜间皮的影响,以及停止腹膜透析的间期,损伤的腹膜间皮的恢复和再生的情况,也未完全阐明。为此,本实验将不同类型的腹膜透析液注射到小鼠腹膜腔内,观察透析期间和停药后腹膜间皮的超微结构变化,旨在为临床实施CAPD、防治硬化性腹膜炎、避免腹膜失超滤提供形态学依据。

    1 材料和方法

    动物 取健康NIH小鼠80只,体重18.5~22.0 g,雄雌不拘。随机分为4组:对照组、Baxter组、乳酸盐组和醋酸盐组,每组20只小鼠。
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    给药方法 分别将Baxter透析液(美国Baxter公司生产,葡萄糖浓度为15 g/L)、乳酸盐透析液和醋酸盐透析液(后两种透析液均由上海长征厂生产,葡萄糖浓度为15 g/L)注入各组小鼠腹膜腔内,2次/d(间隔8 h),1 ml/次。对照组为空白对照。在透析第10天、第21天和停药后第10天,每组分别随机处死5只小鼠,取膈腹膜。

    扫描电镜制样 把腹膜样品切成3 mm×3 mm,依次以2.5%的戊二醛和1%的锇酸进行双固定,2%单宁酸导电处理,梯度乙醇脱水,CO2临界点干燥(仪器型号:Hitachi HCP-2型),喷镀金膜,Hitach S-520扫描电镜观察,加速电压20 kV。

    电子计算机图象处理

    计算机图象处理系统组成:采用电镜与计算机联机数字图象处理系统。该系统由摄像机、A/D、IBM PC/AT和64级灰度/256种伪彩色的高分辨率多扫描彩色显示器(包括VGA适配卡)及应用软件组成。
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    系统的主要技术指标:(1) 灵敏度:0.25LUX;(2) 图象分辨率:512 bits×512 bits×8 bits(正常状态)和256 bits×256 bits×8 bits(增强采样状态);(3) 图象采集时间:20 s/帧,显示图象为64级灰度或256种伪彩色。

    统计学处理 采用秩和检验,数据以xx1.gif (881 bytes)±s表示,P<0.01表示差异有显著性。

    2 结果

    在扫描电镜下,正常小鼠腹膜间皮表面有密集的微绒毛,间皮细胞中央有核处凸向腹膜腔。间皮细胞周边微绒毛的分布比中央区长且密集,以致勾划出梭形或多边形的间皮细胞轮廓。在高倍扫描电镜下,可见微绒毛表面覆盖一薄层细胞衣,相邻微绒毛的细胞衣因有细丝相连接而形成微绒毛网格。正常小鼠腹膜间皮细胞有两种形态,扁平形和立方形。前者细胞平坦,相邻细胞紧密相连;后者细胞胞体突向腹膜腔,细胞轮廓明显。腹膜淋巴孔仅位于立方形间皮细胞之间。从立方形间皮细胞边缘发出数个指状胞质突起,并与相邻细胞连接,构成淋巴孔。淋巴孔是腹膜下毛细淋巴管在腹膜面上的开口,为圆形或椭圆形,并呈簇状分布(图1)。t209-1.gif (11396 bytes)
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    图1 正常小鼠腹膜淋巴孔

    Fig 1 Normal mouse peritoneal lymphatic stomata ×2000

    注射透析液后第10天,Baxter组腹膜间皮未见异常改变。乳酸盐组和醋酸盐组间皮微绒毛有轻度倒伏、扭曲和少量脱落,严重区域可见间皮细胞裸露(图2,3),但腹膜淋巴孔无异常改变。第21天,Baxter组腹膜间皮微绒毛出现局部倒伏、扭曲,偶见少量微绒毛脱落、粘连和间皮细胞损伤(图4)。乳酸盐组和醋酸盐组腹膜间皮微绒毛大片扭曲、倒伏,形成团块状粘连,且局部微绒毛大片脱落致间皮裸露。其中乳酸盐组间皮细胞呈中等度皱缩和变形,相邻细胞形成纤维蛋白性粘连(图5);醋酸盐组间皮细胞严重皱缩、剥脱,间皮下结缔组织裸露,部分呈纤维蛋白性粘连(图6)。Baxter组腹膜淋巴孔形态和大小正常;乳酸盐组和醋酸盐组淋巴孔均有不同程度损伤,并由于间皮细胞皱缩和纤维性粘连的牵拉,淋巴孔呈不规则改变,孔径增大(图7,8)。经扫描电镜与计算机联机数字图象处理系统对4组120个腹膜淋巴孔(每组30个)测试和统计分析(秩和检验),表明Baxter组腹膜淋巴孔直径为(1.58±0.95) μm,与对照组比较P>0.05;乳酸盐组和醋酸盐组分别为(6.96±2.46)和(6.98±2.16) μm,显著大于对照组的(1.47±0.88) μm,P<0.01。透析后第21天,Baxter组、乳酸盐组和醋酸盐组的腹膜淋巴孔分布密度每0.1平方毫米分别是(163.33±102.15)、(283.40±130.72)和(424.29±118.11),与对照组142.76±82.31比较Baxter组淋巴孔的密度差别无显著意义(P>0.05),乳酸盐组和醋酸盐组的差别则有显著意义(P<0.01)。停止给药后第10天,Baxter组微绒毛恢复正常。乳酸盐组和醋酸盐组微绒毛逐渐恢复,团块状粘连消失,微绒毛从裸露的间皮细胞表面开始生长;局部间皮细胞仍有轻度皱缩,但细胞间粘连基本消失;腹膜淋巴孔仍呈明显病理改变。t209-2.gif (11000 bytes)
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    图2 注射乳酸盐透析液第10天间皮细胞的病理变化

    Fig 2 Ten days after injecting lactate dialysate the pathological changes of the mesothelial cells ×2000t210-1.gif (11574 bytes)

    图3 注射醋酸盐透析液第10天间皮细胞的病理变化

    Fig 3 Ten days after injecting acetate dialysate the pathological chan- ges of the mesothelial cells ×2 000t210-2.gif (11371 bytes)
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    图4 注射Baxter透析液第21天局部间皮细胞的病理变化

    Fig 4 Twenty-one days after injecting Baxter dialysate the pathological changes of the mesothelial cells ×2 000t211-1.gif (8961 bytes)

    图5 注射乳酸盐透析液第21天间皮细胞的病理变化

    Fig 5 Twenty-one days after injecting lactate dialysate the pathological changes of mesothelial cells ×2 000t211-2.gif (9457 bytes)
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    图6 注射醋酸盐透析液第21天间皮细胞的病理变化

    Fig 6 Twenty-one days after injecting acetate dialysate the pathological changes of the mesothelial cells ×2000t211-3.gif (10186 bytes)

    图7 注射乳酸盐透析液第21天腹膜淋巴孔开大

    Fig 7 Twenty-one days after injecting lactate dialysate the size of lymphatic stomata (S) was larger ×2000t211-4.gif (11826 bytes)
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    图8 注射醋酸盐透析液第21天腹膜淋巴孔开大

    Fig 8 Twenty-one days after injecting acetate dialysate the size of lymphatic stomata (S) was larger ×2 000

    3 讨论

    CAPD利用人体天然透析膜——腹膜进行透析,因此不同的透析液或相同透析液所含透析成分和酸碱度等不同均能影响腹膜的生理功能,并进而影响透析的疗效。笔者以往的研究已经发现,腹膜间皮表面有许多微绒毛,它们的游离面有许多细丝并构成细胞衣,可与相邻微绒毛细丝连接形成微绒毛网格[1]。Andrews等[2]发现,间皮细胞衣上带负电荷的氨基多糖有强烈的亲水作用。故微绒毛网格和氨基多糖使腹膜表面的浆液不易流失。细胞衣、微绒毛和微绒毛网格内的浆液形成一个“润滑垫”,保护间皮免遭损伤。李继承等[3]研究腹膜透析与腹膜超微结构的关系后认为,长期CAPD可损伤间皮的“润滑垫”,导致硬化性腹膜炎的发生。但也有学者认为,硬化性腹膜炎的发生与CAPD的持续时间无关[4]。本实验对3种不同的腹膜透析液引起小鼠腹膜损伤及恢复过程进行系列观察,发现随着腹膜透析时间的延长,腹膜微绒毛和间皮均有不同程度的病理改变,与Schneble等[4]和Lindic等[5]对CAPD患者腹膜活检扫描电镜所见相同。许多研究结果表明,腹膜腔内的物质可以被腹膜淋巴引流系统迅速吸收[6]。腹膜淋巴引流系统包括腹膜淋巴孔、淋巴引流单位和腹膜下淋巴管,其中腹膜淋巴孔起主要作用。长期CAPD,由于腹膜淋巴孔的重吸收作用,使腹膜纯超滤显著降低[7]。CAPD的纯超滤为跨腹膜微血管超滤减去淋巴孔的淋巴重吸收。腹膜微血管的超滤主要发生在每次留置腹膜透析液的最初1小时,而腹膜淋巴孔的吸收则是持续的,所以影响CAPD纯超滤的首要因素是经腹膜淋巴孔的重吸收[8]。本实验发现,连续注入腹膜透析液21天,乳酸盐组和醋酸盐组腹膜淋巴孔均有显著改变。由于间皮细胞皱缩及纤维蛋白性粘连,使淋巴孔受牵拉,孔径明显大于对照组(P<0.01),同时使淋巴孔开放数目增多、分布密度增高,这可能导致淋巴孔对腹膜透析液转归的增多。停止注药后第10天,乳酸盐组与醋酸盐组尽管间皮微绒毛已有恢复,但细胞间粘连仍存在,间皮细胞的皱缩未解除,故淋巴孔仍处于病理状态。笔者认为,腹膜淋巴孔的增大和分布密度增高加速了腹膜腔淋巴重吸收的速率,这可能是长期CAPD时纯超率降低的主要原因。本实验发现,不同的腹膜透析液对间皮的损伤不一样:Baxter透析液对间皮损伤最轻,乳酸盐和醋酸盐透析液则较严重,其中以醋酸盐透析液为甚,这与后两者对腹膜的生物不相容性有关。提示在长期CAPD中,Baxter腹膜透析液对维持腹膜的正常功能及延长腹膜使用寿命有重要的临床意义。
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    △浙江省分析测试基金资助

    李继承为通讯作者

    参考文献

    1 李继承,俞寿民.间皮细胞微绒毛的超微结构与功能.科技通报,1989,5:44~48

    2 Andrews PM,Porter KR.The ultrastructural morphology and possible functional significance of meso-

    thelial microvilli.Anat Rec,1973,177: 409~426

    3 李继承,俞寿民.腹膜超微结构与腹膜透析.浙江医科大学学报,1992,22:233~236
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    4 Schneble F,Bonzel KE,Waldherr R,et al.Peritoneal morphology in children treated by continuous ambulatory peritoneal dialysis.Pediatr Nephrol,1992,6:542~546

    5 Lindic J,Psenicnik M,Bren A,et al.The morphology of parietal peritoneum: a scanning electron micrograph study.Adv Perit Dial,1993,9: 36~38

    6 Li JC,Yu SM.Study on the ultrastructure of the peritoneal stomata in humans.Acta Anat,1991,141: 26~30
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    7 Mactier RA,Khanna R,Twardowski Z,et al.Contribution of lymphatic absorption to loss of ultra-

    filtration and solute clearance in CAPD.J Clin Invest,1987,80: 1311~1316

    8 Li JC,Zhang K,Chen YF.Effect of dialysates on the peritoneal stomata and its lymphatic reabsorption.J Jap Soci Dial Ther,1997,30:559

    (1997-10-15收稿), 百拇医药