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编号:10232810
小肠缺血再灌注损伤时自由基清除剂及MDA变化的实验研究
http://www.100md.com 《中国微循环》 1999年第4期
     作者:华鲁纯 孟淑美 杨 俭

    单位:华鲁纯 200040 上海市,上海医科大学华山医院外科教研室;孟淑美 杨 俭 上海医科大学病理生理学教研室

    关键词:自由基;缺血再灌注损伤;小肠

    中国微循环990404

    【摘要】 目的 通过建立兔小肠缺血再灌注模型,观察自由基在小肠缺血再灌注损伤时的变化。方法 完全阻断和开放兔肠系膜上动脉,分别测定各时段血液中丙二醛(MDA)含量及过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性,观察肠组织形态学上的变化。结果 MDA含量随缺血和再灌注时间的延长而逐渐增高,且与小肠的损伤程度呈正相关;CAT、SOD、GSH-PX活性随缺血和再灌注时间的延长而逐渐降低。结论 小肠缺血后再灌注产生大量的自由基和MDA,后者是造成组织损伤的主要原因之一。
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    Experimental Study on the Changes of Free Radical Scavengers and MDA in Ischemia-reperfution Injury of Animals Small Intestine

    Hua Luchun,Meng Shumei,Yang Jian.

    Dept.of Surgery,Huashan Hospital,Shanghai Medical University,200040

    【Abstract】 Objective To investigate the changes of free radical in ischemia-reperfution injury of small intestine.Methods The model of small intestine ischemia reperfution injury was made in Newzealand white rabbits.The level of malondialdehyde (MDA) and the activities of free radical scavengers,including catalase (CAT),superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-PX) in blood were determined before ischemia,30min and 60min after complete occlusion of superior mesentery artery as well as 30 min and 60 min after reperfution respectively.The changes of intestine were observed in histomorphology.Results The level of MDA was gradually increased after ischemia and reperfution,while the activities of CAT,SOD,GSH-PX were gradually decreased.The positive relationship was found between the degree of intestine injury and the level of MDA.Conclusion The free radicals and MDA were produced by ischemia-reperfution.The increase of MDA was one of the main reasons causing intestinal injury.
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    【Key words】 Free radical Ischemia-reperfution injury Small intestine

    在腹部外伤、失血性休克、肠系膜上动脉急性栓塞等病理情况下,常有小肠的缺血性损伤。由于早期诊断较困难,常可发展成为不可逆损伤。有时即使迅速手术或采取其他措施解除缺血因素,也可因继发性血管痉挛及缺血再灌注损伤,使小肠受损进一步加重,导致病情恶化。本实验通过夹闭和开放兔肠系膜上动脉的方法,建立小肠缺血-再灌注模型,观察血液中脂质过氧化产物及与自由基代谢关系密切的有关酶的活力变化及肠组织形态学上的变化,以进一步探讨自由基在小肠缺血再灌注损伤中的作用,为临床上正确有效的治疗提供理论依据。

    材料与方法

    1 动物模型的建立

    新西兰大白兔16只(上海医科大学动物房提供),体重2.2~2.8kg,雌雄兼有。随机分成两组: ① 实验组10只,20%乌拉坦静脉麻醉(5ml/kg),气管插管,颈动脉插管,自耳缘静脉注入0.3%肝素溶液(3ml/kg),打开腹腔,用动脉夹夹闭肠系膜上动脉,夹闭60min后松夹恢复血流。分别于夹闭前、夹闭30min、60min和恢复血流后30min、60min自颈总动脉取血2ml,制备血浆。并在再灌注60min时取中段小肠全层,做组织切片。② 对照组6只,除不作肠系膜上动脉夹闭外,其余步骤同实验组。
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    2 检测方法

    2.1 丙二醛(MDA): 采用硫代巴比妥酸法测定血浆MDA含量,按试剂盒说明操作,结果以μmol/L表示MDA的含量。

    2.2 过氧化氢酶(CAT): 采用分光光度法测定血浆CAT活性,按试剂盒说明操作,结果以U/gHb表示CAT的活性。

    2.3 超氧化物歧化酶(SOD): 采用黄嘌呤氧化酶细胞色素C法测定血浆SOD活性,按试剂盒说明操作,结果以NU/ml表示SOD的活性。

    2.4 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX): 采用化学比色法测定血浆GSH-PX的活性,按试剂盒说明操作,结果以mmol/L表示GSH-PX的活性。

    2.5 HE染色光镜观察,采用改良Chills方法评分[7],观察肠组织的损伤程度与血浆MDA、SOD、CAT、GSH-PX的相关关系。
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    上述试剂盒均购自南京聚力生物医学工程研究所。

    Chills评分标准: 粘膜的损伤按绒毛的变化分成0~5分,腺体的变化分成0~4分,二者相加为积分值。

    0分: 正常绒毛和腺体;1分: 部分绒毛顶部上皮下Gruenhagens腔开始形成;2分: 上皮下Gruenhagens腔形成,腺体轻度受损;3分: 上皮下间隙扩大,毛细血管充血;4: 上皮与固有层中度分离,腺体受损;5: 部分顶部绒毛脱落;6分: 绒毛脱落明显,毛细血管扩张;7分: 固有层绒毛脱落,腺体受损明显;8分: 固有层开始消化、分解;9分: 出血、溃疡。

    3 统计学处理

    数据以均数+标准差(±s)表示,显著性检验应用配对t检验。两种指标间的相关性用直线回归分析法。
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    结 果

    1 血浆MDA含量的变化

    对照组各个时间点自身比较差异均无显著性。实验组结果见表1。MDA含量随缺血和再灌注的时间延长而逐渐增高。缺血30min与缺血前及缺血60min比无显著差异(P>0.05);缺血60min较缺血前明显增高(P<0.01);再灌注30min和60min分别较缺血前、缺血30min和60min时显著增加(P<0.01),再灌注60min较再灌注30min也明显增加(P<0.05)。

    表1 小肠缺血及再灌注时血浆中自由基的变化

    缺 血 前

    缺血30min

    缺血60min

    再灌注30min
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    再灌注60min

    MDA(μmol/l)

    CAT(U/gHb)

    SOD(NU/ml)

    GSH-PX(mmol/L)

    3.646±0.330

    8.152±0.623

    143.54±15.97

    0.362±0.053

    3.898±0.306

    7.922±0.576
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    136.62±20.09

    0.339±0.044

    4.080±0.325*

    7.713±0.562

    136.77±12.57

    0.334±0.062

    5.070±0.321

    7.599±0.527

    133.16±13.54

    0.265±0.057
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    5.548±0.579

    7.471±0.516*

    126.35±15.96*

    0.201±0.050

    注: # 与其它四个时间点比较P<0.05;*与缺血前比较P<0.05。

    2 血浆CAT活性的变化

    对照组各个时间点自身比较差异均无显著性。实验组结果见表1。CAT活性随缺血和再灌注的时间延长而逐渐降低。但仅再灌注60min较缺血前比差异有显著性(P<0.05),其他各时间点比均无显著差异(P>0.05)。

    3 血浆SOD活性的变化
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    对照组各个时间点自身比较差异均无显著性。实验组结果见表1。SOD活性随缺血和再灌注的时间延长而逐渐降低。但仅再灌注60min较缺血前比差异有显著性(P<0.05),其他各时间点比均无显著差异(P>0.05)。

    4 血浆GSH-PX活性的变化

    对照组各个时间点自身比较差异均无显著性。实验组结果见表1。GSH-PX活性随缺血和再灌注的时间延长而逐渐降低。但缺血30min和60min与缺血前比差异无显著性(P>0.05),前二者相比亦无显著差异(P>0.05);再灌注30min和60min与缺血前比有显著差异(P<0.01),与缺血30min和60min相比亦有显著差异(P<0.05,P<0.01);再灌注60min较30min血浆GSH-PX活性也有明显降低(P<0.05)。

    5 小肠光镜观察: 见再灌注60min时小肠损伤的积分较高,其值与血浆MDA的变化呈正相关(相关方程r=0.874,P<0.05,见图1),但与CAT、SOD、GSH-PX的变化无显著相关关系(P>0.05)。
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    图1 再灌注60min血浆MDA含量与chill,s积分值关系

    讨 论

    在小肠缺血再灌注过程中,可通过多种途径产生大量自由基。自由基的来源主要通过: ① 黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶(XOD),产生大量。② 活化的中性粒细胞发生“呼吸爆发”,耗氧量增加,释放大量。③ 线粒体内“单价泄漏”(univalent leak)增多也是自由基生成的途径。自由基由于其本身的高活性,可以与细胞膜及细胞器膜的不饱和脂肪酸作用,使其发生脂质过氧化反应,产生脂质自由基(R.)、脂氧自由基(RO.)、脂质过氧自由基(ROO.),引起膜系统的广泛性损伤。因此测定脂质过氧化物的最终代谢产物之一——血浆MDA的含量,不仅可以反应缺血-再灌注时自由基的生成,同时也可以作为脂质过氧化作用的一个指标,反映自由基对细胞膜损伤的严重程度[1]。本实验结果显示,在肠系膜上动脉夹闭及开放后,缺血和再灌注各时点血浆中MDA含量逐渐升高,且MDA越高肠组织学损伤越严重,呈明显正相关。此结果说明缺血再灌注后MDA的升高,可能是小肠组织损伤的原因之一。再灌注虽然对恢复局部血供、清除有毒代谢产物等有益,但再灌注过程中产生的氧自由基及脂质过氧化物对组织细胞也有较大的毒性和损伤作用。
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    在正常生物体内存在着清除自由基的各种酶,其中SOD、CAT、GSH-PX起着最重要的作用。本实验结果显示,这些酶的活性随着缺血和再灌注时间的延长而逐渐降低。但其下降的程度有所不同,其中以GSH-PX的下降最为明显。这主要由于动物的细胞内CAT和GSH-PX的分布不一样,CAT主要存在于过氧化体中,GSH-PX则主要存在于胞浆和线粒体的基质中,它们在清除H2O2起着协同作用[2]。而红细胞中所产生的H2O2主要依靠GSH-PX来清除,因此血浆中GSH-PX的下降相对较明显。SOD是一种重要的金属酶,能清除生物氧化所产生的O2而对细胞起到保护作用。再灌注时一方面由于其清除自由基后酶的活性降低,另一方面血流恢复后又可使各种酶被稀释,所以在缺血-再灌注过程中,自由基清除剂(酶)的活性逐渐下降,导致体内活性氧(自由基)堆积,MDA的升高。

    脏器的缺血再灌注损伤是一个十分复杂的病理过程,其损伤是双相性的[3]。小肠缺血缺氧可造成细胞能量代谢障碍,毒性和酸性代谢产物堆积,溶酶体酶释放,亚细胞结构破坏,组织细胞损伤。再灌注时虽然恢复局部血供,对损伤组织的修复和清除有毒物质有利,但由于氧自由基的大量产生,在再灌注后短时间内仍可使局部组织的损伤进一步加重,也就是再灌注损伤,甚至可导致远处组织、器官的损伤[4,5]
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    近年来,涉及肠系膜上动脉的外科疾病的发生率有增高的趋势[6]。如急性血管闭塞、肠系膜上动脉血栓形成或来源于心脏的栓子栓塞,由于发病急,侧支循环尚未建立,易导致小肠缺血性坏死。另外休克、败血症等使肠道血液灌流不足,引起缺血坏死。这些疾病常常发生于年老体弱者,其脏器功能和对疾病的抵抗力都在不同程度的衰退,因此临床治疗上难度加大。本实验的结果提示,对于这类病人,即使时间较短的缺血后也应想到有继发小肠缺血-再灌注损伤的可能。在恢复血流前可试用抗自由基的措施或药物,如XOD抑制剂、SOD、CAT、GSH-PX等,这将为临床治愈这类疾病提供良好的契机。

    参考文献

    1 金惠铭.微循环与休克.上海医科大学出版社.1993,71~73

    2 赵世民.医学自由基的基础与临床.山东大学出版社.1993,75~76

, 百拇医药     3 邓美海,陈双,区庆嘉,等.氧自由基在腹主动脉阻断所致内脏缺血再灌注损伤中的作用.中国老年学杂志.1998,18(6):354

    4 Grace PA.Ischemia-reperfusion injury.British J.Surg.1994,81(5):639

    5 王迪浔,金惠铭.病理生理学.人民卫生出版社.1994,366

    6 Demetriades D,Theodorou D,Murray J,et al.Mortallity and prognostic factors in penetrating injuries of the aorta.J Trauma.1996,40(5):761

    7 Chiu Chujeng,Alice H.McArdle,Rea Brown,et al.Intestinal Mucosal Lesion in Low-Flow States.Arch Surg.1970,101:478

    收稿: 1999-09-30, http://www.100md.com