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编号:10212677
精氨酸对肠粘膜屏障功能的影响
http://www.100md.com 《华夏医学》 2000年第2期
     作者:房林 薛崇德 周以明

    单位:房林(上海铁道大学医学院附属铁路医院外科 上海市 200072);薛崇德 周以明(上海医科大学附属儿科医院小儿外科)

    关键词:精氨酸;肠梗阻;肠粘膜屏障;细菌移位

    华夏医学000202 摘要 目的:了解精氨酸对肠粘膜屏障功能的影响。方法:雄性SD大鼠30只,随机分为三组。精氨酸组予精氨酸0.25g腹腔注射,假手术组和肠梗阻组予生理盐水作对照,1次/d,共5d。再手术将肠梗阻组、精氨酸组大鼠结扎回肠,造成单纯性机械性肠梗阻模型,假手术组仅作剖腹探查。术后24h处死大鼠采集标本。结果:①细菌移位率和移位数水平肠梗阻组和假手术组相比明显升高,精氨酸组和肠梗阻组相比明显减少。②血浆内毒素水平肠梗阻组明显高于假手术组,精氨酸组与肠梗阻组相比下降。③病理结果显示假手术组肠粘膜基本正常;肠梗阻组粘膜上皮脱落,绒毛坏死,粘膜下水肿,炎症细胞浸润;精氨酸组肠粘膜结构明显改善。结论:肠梗阻可造成肠粘膜屏障功能损害,精氨酸可改善肠粘膜屏障功能,减少细菌移位。
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    中图分类号 R969.4;R574.2

    Effects of Arginine on the Function of Intestinal Barrier

    Fang Lin

    (Department of Surgery,Shanghai Railway Hospital,Shanghai Railway University,Shanghai 200072)

    Xue Chongde,Zhou Yiming

    (Department of pediatric surgery,children's hospital,Shanghai Medical University)

    Abstract Objective:To study the effects of Arginine on the function of intestinal barrier in rats.Methods:Thirty Sprague-Dawley rats were divided into three groups randomisely.Arginine 0.25g was given for each rat for five days in Arginine group.Normal saline 1ml/day was injected intra-abdominally each rat for five days in intestinal abstruction group and shamoperated group.Then an ileal ligation was performed in Arginine group and intestinal obstruction group.In sham-operated group,a laparotomy was given without ligating the ileum.Twenty-four hours later,rats were sacrificed and the mesenteric lymph node(MLN),liver,blood and ileum were harvested.Results:1.Bacterial translocation rates in sham-operated,intestinal obstruction and Arginine group were 15%,70% and 30% respectively.The rates in intestinal obstruction group were higher than that in sham-operated group(P<0.01).The rates in Arginine group were lower than that in intestinal obstruction group (P<0.05).2.Endotoxin levels in sham-operated,intestinal obstruction and Arginine group were 0.056±0.003Eu/ml,0.373±0.064Eu/ml and 0.130±0.002Eu/ml respectively.Intestinal obstruction group was higher than that of any other groups and has statistic significance.3.Pathological results:showed that intestinal mucosa in sham-operated group was normal.But in intestinal obstruction group,villous necrosis were observed.Epithelial separation and edema can also be seen.In Arginine group,slight epithelial separation and edema were found,but villous necrosis was not observed.Conclusion:1.The mechanical intestinal obstruction may injure the function of intestinal barrier.2.Arginine can decrease the bacterial translocation and the level of endotoxin,and therefore protect intestinal barrier.
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    Key words Arginine;intestinal barrier;bacterial translocation;intestinal obstruction

    临床上许多疾病可引起肠粘膜屏障破坏,肠道内细菌进入肠外组织,引起内源性感染,对患者的预后有重要影响。精氨酸可促进伤口愈合,增强机体局部和全身免疫力,促进下丘脑释放生长激素。本实验目的通过对精氨酸在大鼠肠梗阻模型的应用,探索改善肠粘膜屏障功能的可能药物。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物的模型设计与制作 健康雄性Sprague-Dawley鼠30只,体重200~250g,购于上海医科大学实验动物部,购前处于无特殊病原菌(SPF)条件下饲养。30只大鼠随机分为假手术组、肠梗阻组、精氨酸组,每组10只。精氨酸组予精氨酸注射液(上海信谊药厂)0.25g腹腔注射,假手术组和肠梗阻组予等量生理盐水作对照,1次/d,共5d,最后1次在术前2h。
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    大鼠术前正常饮食及饮水,术前手术室常规乳酸空气消毒。盐酸氯胺酮麻醉。腹部及心前区剪毛后,消毒铺巾,中下腹正中线切口进腹。肠梗阻组、精氨酸组术中在距盲肠5cm处结扎末端回肠,制成单纯性完全性机械性肠梗阻模型,关腹。假手术组进腹后外置肠管2min,再回纳肠管关腹。术中严格无菌操作,麻醉清醒后送回动物房继续同术前饲养24h。再按脊椎脱臼法处死,按后述方法采取标本。

    1.2 细菌移位 鼠处死后立即消毒胸腹部皮肤,无菌下心脏穿刺采血2ml,1ml留作血浆内毒素检测,1ml置于50ml牛肉汤培养基中增菌。打开腹腔,无菌操作取出肝右叶,肠系膜淋巴结(MLN)分别放入密闭无菌容器称重,匀浆器内匀浆,再放入50ml牛肉汤培养基中增菌。37℃培养24h后,分别取0.01ml接种琼脂平板和麦康凯平板培养,菌落计数,按常规方法鉴定细菌种类。

    1.3 血浆内毒素测定 采用鲎试剂的合成基质偶氮法。鲎试剂盒(定量)购于上海临床医学检验中心。
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    1.4 梗阻肠管病理组织学检查 在距梗阻处约5cm处近端回肠,取材2cm肠管,放入CARNOY液4℃固定12h,然后经脱水,加入透明剂,石蜡包埋,HE染色,光学显微镜下观察肠粘膜组织学变化。

    1.5 统计学处理 计量资料以均数±标准差表示,采用方差分析作统计学处理,率采用卡方检验。显著性差异定为0.05。

    2 结果

    2.1 细菌移位的发生率 假手术组有3例发生细菌移位,均为肠系膜淋巴结。肠梗阻组10例均发生肠系膜淋巴结细菌移位(MLN),其中4例伴肝脏细菌移位。精氨酸治疗组5例发生肠系膜淋巴结细菌移位,1例伴肝脏细菌移位。所有血液培养均为阴性。肠梗阻组细菌移位率比假手术组明显升高(P<0.01),精氨酸组移位率较肠梗阻组减少(P<0.05)。移位细菌主要为大肠杆菌(表1)。

    表1 细菌移位发生率(%) 组别
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    例数

    MLN

    肝脏

    总细菌移位率

    假手术组

    10

    30

    0

    15

    肠梗阻组

    10

    100

    40

, http://www.100md.com     70*※

    精氨酸组

    10

    50

    10

    30

    注:*与假手术组比较P<0.01 ※与精氨酸组比较P<0.05

    2.2 肠系膜淋巴结移位细菌数水平 肠梗阻组和假手术组相比,细菌移位数明显增多(P<0.05);精氨酸组和肠梗阻组相比移位数减少(P<0.05),见表2。

    表2 MLN移位细菌数水平和血浆内毒素水平 组别

    MLN移位细菌数水平(CFU/g)
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    内毒素(Eu/ml)

    假手术组

    874.67±426.51

    0.056±0.003

    肠梗阻组

    1541.87±522.51*

    0.373±0.064#※

    精氨酸组

    956.67±531.19

    0.130±0.002

    注:*与假手术组和精氨酸组比较P<0.05
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    #与假手术组比较P<0.01,※与精氨酸组比较P<0.05

    2.3 血浆内毒素水平 肠梗阻组内毒素水平明显高于假手术组(P<0.01)。精氨酸组内毒素水平较肠梗阻组明显降低(P<0.05),见表2。

    2.4 梗阻近端回肠组织学变化 假手术组末端回肠粘膜结构基本正常,未见上皮脱落,绒毛坏死。肠梗阻组梗阻近端回肠病变明显,可见肠粘膜上皮脱落,上皮下水肿,炎症细胞浸润,部分绒毛坏死,固有膜部分分离。精氨酸组肠粘膜上皮偶见脱落,上皮下水肿,炎症细胞浸润,但未见绒毛坏死。

    3 讨论

    肠粘膜屏障在抵御肠道内细菌移位过程中具有重要作用。临床上许多疾病可引起肠粘膜屏障破坏,肠道内细菌进入肠外组织,引起内源性感染。肠粘膜屏障功能的维持有赖于:①机械屏障,任何原因造成粘膜萎缩、缺血、坏死和脱落,都可以引起细菌入侵,其中内毒素可增加肠粘膜对细菌和大分子物质的通透性,增加细菌移位。②肠粘膜免疫屏障,肠道是人体最大的免疫器官之一,肠粘膜固有层浆细胞产生的IgA进入肠腔而变成分泌型IgA,它能抑制细菌复制,溶解细菌,封闭细菌附着到上皮细胞的受体,这些都能阻止细菌通过完整的肠壁。肠道淋巴样系统由具有分化功能并能产生局部免疫的淋巴细胞亚群所组成,抗原刺激产生的肠淋巴母细胞离开肠道,经肠系膜淋巴结到达胸导管、脾脏,然后再选择性地回到肠道,成为成熟的T、B淋巴细胞,参与免疫调节。肠道Peyer结中的巨噬细胞也参与免疫调节。任何原因造成免疫功能受损,均可引起肠粘膜免疫屏障功能减弱[1,2]
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    肠梗阻肠粘膜屏障损害可能与肠内细菌微生态平衡紊乱有关。梗阻后的肠蠕动障碍,有利于肠道内条件致病菌过量生长及容易粘附于肠粘膜及定植,损害肠粘膜,进而发生细菌移位。Sagar PM等认为肠梗阻患者肠粘膜屏障损害与患者一般情况较差、肠粘膜上皮受损有关[3]。本实验结扎大鼠小肠肠管,造成单纯性肠梗阻模型,病理示肠梗阻组梗阻近端回肠病变明显,可见肠粘膜上皮脱落,上皮下水肿,炎症细胞浸润,部分绒毛坏死,固有膜部分分离。提示肠梗阻可以引起肠粘膜结构受损,屏障功能减弱。肠梗阻也可引起机体免疫力下降,包括T、B淋巴细胞和巨噬细胞功能受损,分泌型IgA消耗增加。本实验肠梗阻组结果10例大鼠MLN均发生了细菌移位,4例肝脏发生细菌移位。而假手术组仅3例发生MLN细菌移位,未发生肝脏细菌移位,两组之间差异有统计学意义,说明肠梗阻造成肠粘膜屏障损害进一步引起细菌移位。本实验肠梗阻组血浆内毒素含量也明显高于假手术组,内毒素增高源于肠梗阻,但高水平内毒素又可作用于肠壁,导致肠粘膜屏障紧密连接破坏和通透性增高,肠粘膜屏障损害。内毒素增加也可损害机体免疫功能,引起肠粘膜免疫屏障功能减退。
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    精氨酸作为一种氨基酸有许多作用,食物中加入精氨酸可减少创伤引起的氮排出[4],促进伤口愈合。精氨酸可增加胸腺重量及胸腺淋巴细胞数[5],它可促进细胞毒性T淋巴细胞活化,同时也可促进自然杀伤细胞活化和表达IL-2受体。它还可促进下丘脑释放生长激素,生长激素对肠粘膜有营养作用,予生长激素可减少肠粘膜萎缩,生长激素可加速受损肠粘膜的修复,维持肠粘膜的结构和功能,增强机体局部和全身免疫力[6,7]。精氨酸还是体内合成一氧化氮的前体,Gianotti L等研究认为,精氨酸通过增强吞噬细胞活性而起作用,吞噬细胞活性增加与一氧化氮生成有关,因为予N-L-硝基精氨酸可阻止精氨酸的减少细菌移位作用[6,8]。本实验病理示精氨酸组肠粘膜损害程度较肠梗阻组减轻,上皮脱落减少,绒毛坏死改善,提示精氨酸可能通过增加对肠道上皮的营养,改善肠粘膜屏障功能,减少细菌移位。精氨酸组血浆内毒素含量也明显低于肠梗阻组,精氨酸通过降低内毒素,来减轻内毒素对肠壁作用,减少肠粘膜屏障紧密连接破坏和降低通透性,减少肠粘膜屏障损害,同时也减少内毒素对机体免疫功能的损害,这可能为精氨酸通过增强吞噬细胞活性,增加对内毒素清除有关。精氨酸本身或通过生长激素来改善机体的免疫功能,也改善了肠粘膜免疫屏障功能,减少了细菌移位。
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    综上所述,肠梗阻可引起肠粘膜屏障损害,精氨酸可能通过改善肠粘膜屏障功能,减少细菌移位,为改善肠粘膜屏障功能的可能药物。

    参考文献

    1,Thompson JS.The intestinal response to critical illness.Am J Gastroentero,1995,90(2):190~200

    2,Aranow JS,Fink MP.Determinants of intestinal barrier failure in critical illness.Br J Anaesth,1996,77:71~81

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    4,Oca JD,Bettonica C,Cuadrado S,et al.Effect of oral supplementation of ornithine-α-ketoglutarate on the intestinal barrier after orthotopic small bowel transplantation.Transplantation,1997,63(5):636~639

    5,Gianotti L,Alexamder JW,Plyes T,et al.Arginine-supplemented diets improve survival in gut-derived sepsis and peritonitis by modulating bacterial clearance-the role of nitric oxide.Ann Surg,1993,217(6):644~645

    6,Bethesda.Use of human recombinant growth hormone and human recombinant insulin-like growth factor-1 in patients with human immunodeficiency virus infection..Horm Res,1996,46:215~221
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    7,Murphy WJ,Rui H,Longo DL.Effects of growth hormone and prolactin immune development and function.Life Science,1995,57(1):1~13

    8,Adawi D,Kasravi FB,Molin G,et al.Effect of Lactobacillus supplementation with and without arginine on liver damage and bacterial translocation in an acute liver injury model in the rat.Hepantology,1997,25(3):642~647

    (收稿日期:2000-02-01), 百拇医药