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编号:10284821
TPN加n-3脂肪酸、1,6二磷酸果糖及谷氨酰胺对小肠移植大鼠的作用*
http://www.100md.com 《肠外与肠内营养》 1999年第2期
     作者:伍晓汀 黎介寿 李 宁 吴 波

    单位:伍晓汀 第二军医大学(现在华西医科大学附属第一医院普外科,成都,610041);黎介寿 李 宁 吴 波 南京军区南京总医院(南京,2100002)

    关键词:营养支持;n-3脂肪酸;1,6二磷酸果糖;谷氨酰胺;小肠移植,大鼠

    肠外与肠内营养990210 摘要 目的:探讨TPN加用n-3脂肪酸、1,6二磷酸果糖及谷氨酰胺对小肠移植大鼠特殊营养支持的作用及可能机理。 方法:196只近交系Wistar大鼠分别作为供、受体行全小肠异位移植,术前和术后应用n-3脂肪酸灌胃和TPN中加入1,6二磷酸果糖、谷氨酰胺静脉输注10天,测量体重变化及应用图像分析观察小肠粘膜结构改变。 结果:补充外源性n-3脂肪酸、1,6二磷酸果糖和谷氨酰胺后体重丢失减少,移植小肠绒毛高度、宽度、表面积、隐窝深度和粘膜厚度显著增加。 结论:添加n-3脂肪酸、1,6二磷酸果糖和谷氨酰胺的营养支持可减少体重丢失,显著改善移植小肠的粘膜结构。
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    中图法分类号 R459.3

    Effects of nutritional support combined with n-3 fatty acids,fructose-1,6-diphosphate and glutamine on small bowel transplanted rats and glutamine on small bowel transplanted rats

    Wu Xiaoting,Li Jieshou,Li Ning et al

    Second Military Medical University(Shanghai,200433)

    Abstract Objectives:To investigate the effects and possible mechanism of n-3 fatty acids(n-3 FA),fructose-1,6-diphosphate(FDP) and Glutamine(Gln) on small bowel transplanted rats. Methods:196 inbred strain Wistar rats underwent heterotopic small bowel transplantation(SBT) as donors and recipients respectively.n-3 FA,FDP and Gln were given via gastrogavage as well as venous infusion within total parenteral nutrition(TPN) solution for 10 days before and after surgery.Measurement of body weight was performed and image cytometry was used for analysing the changes of small bowel mucosal structure. Results:The loss of body weight was decreased,and the villous height,width,surface area,crypt depth and mucosal thickness were significantly increased after the supplement of exogenous n-3 FA,FDP and Gln. Conclusions:n-3 FA,FDP and Gln specific nutritional support had potential utility of maintaining nitrogen balance and could significantly improve the mucosal structure of small bowel graft.
, 百拇医药
    Key words Nutritional support n-3 FA FDP Gln SBT Rat

    小肠移植(small bowel transplantation, SBT)后的移植小肠结构和吸收功能不能迅速恢复或达不到自体小肠的水平是阻碍SBT成功的重要原因。长期的传统全肠外营养(total parenteral nutrition,TPN)由于禁食,缺乏肠内食物对肠粘膜的有效刺激,减少了胰液、胆汁及胃肠激素的释放,或营养液配方中缺乏对肠粘膜细胞特殊的营养物质等原因,可导致肠粘膜萎缩和吸收功能障碍。

    谷氨酰胺(glutamine,Gln)是肠粘膜细胞的主要能源物质。同时也是重要的代谢底物,无论是在生理状态或应激状态下都对小肠有重要的营养作用。n-3脂肪酸(n-3 fatty acids,n-3 FA)具有改善细胞介导的免疫功能,减轻急、慢性炎症反应等作用。1,6二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate,FDP)被认为是一种供能底物和能量合成促进剂,能够减轻组织损伤,保护应激时能量消耗较大的肠道、脑和心脏等脏器的功能。
, 百拇医药
    本研究在大鼠异位SBT模型施行TPN并加用组织特需营养素n-3 FA、FDP和Gln进行特殊营养支持,确定SBT大鼠术后需补充的热量和氮量,观察它们对移植小肠结构的作用,探讨其营养支持的可能机制,以期为临床防治移植小肠粘膜萎缩提供新的理论与实验依据。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物 近交系雄性Wistar大鼠196只,体重180~310 g(中国科学院上海实验动物中心),生长曲线满意,移植配对时体重相近。

    1.2 实验分组和模型 随机将大鼠分为5组,每组10只:①非必需氨基酸(NEAA)对照组;②n-3 FA组;③FDP组;④Gln组和⑤n-3 FA+FDP+Gln组。术前禁食10 h,氯胺酮100 mg/kg腹腔内注射麻醉,用改进的方法施行异位全小肠移植术,供肠腹主动脉与受体腹主动脉端-侧吻合,门静脉与受体左肾切除后的肾静脉套管吻合,移植小肠两端在左侧腹壁行皮肤粘膜造口。
, 百拇医药
    1.3 特殊营养支持 n-3 FA组与n-3 FA+FDP+Gln组的供、受体术前10天开始接受n-3 FA(步鱼油,n-3 FA≥25%,Sigma,USA)灌胃,1 ml/d,术后不再给予。所有受体大鼠经右颈内静脉置入硅胶管(外径0.8 mm,内径0.4 mm),连接于自制的旋转输液装置,大鼠在持续输液状态下能够自由活动,术后置于代谢笼内单独喂养,允许饮水。

    给予TPN营养支持,5组提供等热量(836.8 kJ/kg.d-1),等氮量(1.4 g/kg.d-1)。热氮量比值103∶1,糖脂供能比值2∶1。电解质和维生素用安达美(Addemel)、10%氯化钠、10%氯化钾和水乐维他(Soluvita)补充。FDP(Foscama,Italy)用量为1 g/(kg.d),Gln组营养液含2%Gln(味の素,Japan)。丙氨酸(L-alanine)、甘氨酸(glycine)、脯氨酸(L-proline)和丝氨酸(L-serine)这四种非必需氨基酸(nonessential amino acids,NEAA)加入不用Gln各组(NEAA组、n-3 FA组和FDP组)的营养液内,各组营养液的含氮量和热量均相等。腔静脉置管当天输入半量,第2天起给予全量,以2.5 ml/h速度用微量输液泵(浙江医科大学医学仪器厂)持续24 h均匀输入,至术后第10天(表1)。每天称体重。
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    表1 TPN营养液及灌胃配方(100 ml)

    Tab. 1 TPN and intragastric formula(100 ml) 成 分

    NEAA

    n-3 FA

    FDP

    Gln

    Gln+n-3 FA+FDP

    50%Glucose(ml)

    35

    34

    34
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    35

    35

    30%Intralipid(ml)

    11

    11

    11

    11

    11

    10%复方氨基酸(ml)

    30

    30

    30

    30
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    30

    Glutamine(g)

    0

    0

    0

    2(20 ml)

    2(20 ml)

    NEAA(g)

    2(20 ml)

    2(20 ml)

    2(20 ml)

    0

    0
, 百拇医药
    n-3 FA(fish oil)(ml)

    0

    1

    0

    0

    1

    FDP(g)

    0

    0

    0.25(6 ml)

    0

    0.25(6 ml)

    Soluvita(ml)
, 百拇医药
    1

    1

    1

    1

    1

    Addemel(ml)

    1

    1

    1

    1

    1

    10%potassium chloride(ml)

    1
, 百拇医药
    1

    1

    1

    1

    10%sodium chloride(ml)

    1

    1

    1

    1

    1

    NPC(kJ)

    437.75

    437.75
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    437.75

    437.75

    437.75

    (kcal)

    103

    103

    103

    103

    103

    总氨基酸(g)

    5

    5

    5
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    5

    5

    总氮量(mg)

    1 000

    1 000

    1 000

    1 000

    1 000

    糖脂供能比

    2∶1

    2∶1

    2∶1

    2∶1
, 百拇医药
    2∶1

    1.4 标本收集 ①基准(baseline)标本的收集:供体大鼠(donor)手术时,在距Treitz韧带5 cm下方切断空肠,恒定取Treitz韧带下方及切断线之间5 cm空肠段为基准标本,留作光镜观察粘膜结构包括绒毛高度(villous height,VH)、宽度(villous width,VW)、绒毛表面积(villous surface area,VSA)、隐窝深度(crypt depth,CD)和粘膜厚度(mucosal thickness,MT)。②移植小肠标本的收集:受体大鼠(recipient)接受特殊营养支持10天后,氯胺酮100 mg/kg肌内注射麻醉,剖腹取移植小肠近端空肠段5 cm为移植小肠标本,光镜观察粘膜结构改变。

    1.5 图像分析(image cytometry,ICM) 应用MPIAS-500多媒体高清晰度病理图文分析系统(同济千屏影像工程公司)在光镜下放大10倍,参照Frankel等〔1〕的方法观察粘膜,每只大鼠检查20个绒毛和隐窝,测定20次粘膜厚度,取其均数计算VH、VW、VSA、CD和MT。VSA即绒毛圆柱体的凸面表面积,计算公式为VSA=2πrh,r为半径(绒毛宽度的一半),h为绒毛高度。
, 百拇医药
    1.6 统计学分析 特殊营养支持前后的结果比较用配对资料的t检验,不同处理组间样本均数差值的变化采用q检验(Newman-Keuls法)两两比较,全部数据资料输入计算机,应用Statistica 5.0软件统计分析。数据结果用±s表示,P<0.05表示差异有显著意义。

    2 结果

    2.1 体重 实验前各组大鼠体重无显著差别,SBT及TPN特殊营养支持后体重均有下降,其中NEAA对照组下降(23.15±13.85) g,FDP组下降(22.5±3.98) g,n-3 FA组下降(15.61±8.64) g,Gln组下降(21.56±6.33) g,n-3 FA+FDP+Gln组下降(14.60±8.01) g,各组间体重差异无显著性意义。

    2.2 ICM分析 ① VH:与移植前(baseline)相比,n-3 FA+FDP+Gln组移植小肠VH接近术前,减少不明显,其余各组则都有明显减少(表2)。实验各组移植小肠绒毛显著高于NEAA对照组。② VW:与baseline相比,Gln组和n-3 FA+FDP+Gln组变化较小,减少不明显,其余各组则都有明显减少(表2)。实验各组移植小肠VW均显著高于NEAA对照组,差异有显著性意义。
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    表2 SBT及TPN特殊营养支持前后10天各组移植小肠粘膜指标变化

    Tab. 2 Graft mucosal parameters before and after SBT 分 组

    粘膜指标

    特殊营养支持前

    (baseline)

    特殊营养支持后

    NEAA

    VH(μm)

    282.88±24.87

    170.30±16.58△△
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    VW(μm)

    117.04±7.59

    76.47±10.14△△

    CD(μm)

    109.67±13.87

    76.17±7.14△△

    MT(μm)

    396.26±47.55

    262.58±25.84△△

    VSA(mm2)

, 百拇医药     0.10±0.01

    0.04±0.01△△

    FDP

    VH(μm)

    299.93±30.46

    262.32±44.95

    VW(μm)

    116.93±21.39

    90.86±14.96△△

    CD(μm)

    108.14±6.33
, 百拇医药
    88.04±8.02△△

    MT(μm)

    429.20±54.93

    402.21±79.26

    VSA(mm2)

    0.11±0.02

    0.07±0.02△△

    n-3 FA

    VH(μm)

    300.00±31.89

    270.64±32.49△△
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    VW(μm)

    110.24±15.58

    99.16±9.08

    CD(μm)

    107.92±6.01

    103.96±6.85

    MT(μm)

    403.68±37.64

    373.64±37.69△△

    VSA(mm2)

    0.10±0.01
, 百拇医药
    0.08±0.01△△

    Gln

    VH(μm)

    293.10±30.71

    279.24±22.22△△

    VW(μm)

    107.30±12.05

    104.28±13.35

    CD(μm)

    112.47±7.64

    97.73±3.99△△
, 百拇医药
    MT(μm)

    409.57±40.39

    388.54±38.49△△

    VSA(mm2)

    0.10±0.01

    0.09±0.01

    n-3 FA+

    VH(μm)

    310.61±34.71

    298.49±33.32

    FDP+Gln
, 百拇医药
    VW(μm)

    112.94±10.72

    108.14±11.57

    CD(μm)

    120.07±23.44

    112.19±20.21△△

    MT(μm)

    423.68±45.89

    406.93±44.48△△

    VSA(mm2)

    0.11±0.02
, 百拇医药
    0.10±0.02△△

    与特殊营养支持前比较,△P<0.05,△△P<0.01。

    ③ CD:对比baseline,除n-3 FA组与术前基本相似、减少不明显外,其余各组均明显减少(表2)。实验各组移植小肠CD均显著高于NEAA组。④ MT:除FDP组大致接近术前外,其余各组移植小肠MT与baseline相比均有明显减少(表2)。实验各组移植小肠MT比NEAA对照组明显减少,差异具有显著性意义。⑤ VSA:移植前后相比,除Gln组减少不明显外,其余各组移植小肠VSA都明显减少(表2)。实验各组VSA的减少均明显低于对照组,差异有显著性意义。

    3 讨论

    为了区别营养物质的作用和移植免疫反应的影响,本文选用近交系Wistar大鼠作为小肠移植的供体和受体。这种大鼠具有纯合性,是完全一致的纯合子后代,任意两个体之间的基因型都相吻合,具有同基因性。因此,研究结果不受移植免疫因素影响,可以真正反映特殊营养物质的作用。
, 百拇医药
    SBT和TPN特殊营养支持10天后,所有大鼠的体重均有下降,其中以NEAA对照组最为明显,而实验组下降相对较少。尽管不具有显著性差异,但可推测n-3 FA、FDP和Gln仍具有潜在的抑制分解和改善合成代谢的作用,与Frankel等〔1〕报道的实验结果相一致。TPN提供的氮量(1.4 g/kg.d-1)和热量(836.8 kJ/kg.d-1)配方基本能满足大鼠SBT术后的需要。由于在创伤后和感染时,能量的需求可增加100%~200%。因此,在动物能耐受情况下,SBT术后的供氮量和供热量还可相应增加。另外,在术前接受1 ml/d,步鱼油(fish oil,FO)灌胃的受体和供体都未发生腹泻,大鼠都能良好地耐受,较之术后补充似更能保证充分吸收利用,如应用以FO为原料的n-3 FA脂肪乳剂(omega venous),也可加入TPN中经静脉输注。

    与SBT术前小肠粘膜相比,实验组和对照组移植小肠粘膜的VH、VW、VSA、CD和MT都有减少。这是SBT术后移植小肠粘膜萎缩的结果,与过去的研究报道一致。实验组在TPN中补充Gln、FDP和口服n-3 FA特殊营养支持后,移植小肠的VH、VW、VSA和MT又均较对照组有显著的改善。
, 百拇医药
    Gln改善移植小肠结构可能的机制有:①在正常情况尤其是在应激状态下,Gln是肠粘膜上皮细胞的条件必需氨基酸,又是这种细胞复制等生命活动的主要能源物质,也是该细胞合成多种生物大分子如核酸和蛋白质的重要氮源和碳源〔2,3〕;②Gln促进肠粘膜淋巴组织分泌sIgA,降低肠道细菌对粘膜的附着和定植,减少细菌和内毒素的易位;③Gln可通过限制产生细胞因子和中性多形核细胞浸润的炎症反应,从而减轻了因中性多形核细胞沿趋化梯度迁移引起的细胞间紧密连接通透性,因而有保护肠的粘膜结构和屏障功能。④Gln通过补充能量和改善代谢作用而维持细胞器结构和功能的完整,保护粘膜细胞的超微结构免于受损。

    FDP和n-3 FA改善移植小肠粘膜结构的机制尚未阐明,目前还缺乏相关的研究,推测可能也与增加供能、对缺血和再灌注损伤具有保护作用以及能够改善代谢和调节免疫等因素有关〔4~8〕

    总之,大鼠SBT术后,经TPN可以提供维持代谢所需的基本能量与氮量,在TPN中加入FDP和Gln及补充n-3 FA特殊营养支持具有潜在的改善氮平衡,降低代谢率,减少体重丢失的作用,移植小肠的粘膜结构包括VH、VW、VAS、CD和MT都有明显改善。本研究结果为解决移植小肠粘膜萎缩难题提供了新的途径。
, 百拇医药
    * 国家教委回国人员科研启动基金资助[教外司留(1997)436号]

    参考文献

    1 Frankel WL,Zhang W,Afonso J et al.Glutamine enhencement of structure and function in transplanted small intestine in the rat.JPEN,1992,17:47

    2 Souba WW,Herskowitz K,Salloum RM et al.Gut glutamine metabolism.JPEN,1990,14:45S

    3 Souba WW,Smith RJ,Wilmore DW.Glutamine meta-bolism by the intestinal tract.JPEN,1985,9:608
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    4 Trimarchi GR,Arcadi FA,Imperatore C et al.Effects of fructose-1,6-bisphosphate on microsphere-induced cerebral ischmia in the rat.Life Sciences,1997,61:661

    5 Bickler PE,Kelleher JA.Fructose-1,6-bisphosphate stabilizes brain intracellular calcium during hypoxia in rats.Stroke,1992,23:1617

    6 Pricktt JD,Robinson DR,Steinberg AD.Dietary enrichemnt with the polyunsaturated fatty acid eicosapentanoic acid prevents proteinuria and prolongs survival in NZBXNZWF1 mice.J Clin Invest,1981,68:556
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    7 Kelley VE,Kirkman RL,Bastos M et al.Enhancement of immunosuppression by substitution of fish oil for olive oil as a vehiche for cyclosporine.Transplantation,1989,48:98

    8 Haw MP,Linnebjerg H,Chavali SR et al.The effect of dietary polyunsaturated fatty acids(PUFA) on acute rejection and cardiac allograft blood flow in rats.Transplantation,1995,60:570

    (1998-04-10收稿,1999-01-10修回), 百拇医药