修回日期: 2011-09-15
接受日期: 2011-09-22
在线出版日期: 2011-09-28
目的: 探讨模拟失重对乙酸诱导的大鼠实验性胃溃疡愈合的影响及可能机制.
方法: 32只SD大鼠随机分为4组, 即尾部悬吊7 d组、尾部悬吊14 d组和相应的同步对照组.采用乙酸烧灼法制备大鼠慢性胃溃疡模型, 造模后第3天悬吊组大鼠采用尾悬吊法建立模拟失重动物模型.游标卡尺检测胃溃疡面积, 电镜下观察再生黏膜结构, 放免法检测胃液EGF含量, 观察大鼠胃溃疡愈合分期.
结果: 与对照7 d组相比, 悬吊7 d组大鼠溃疡面积明显增大(6.0 mm2±1.7 mm2vs 2.2 mm2±0.7 mm2, t = 5.661, P<0.01), 溃疡分期明显降低(χ2 = 12.771, P<0.01); 与对照14 d组相比, 悬吊14 d组溃疡面积明显增大(3.0 mm2±1.2 mm2vs 1.1 mm2±0.4 mm2, t = 4.233, P<0.01), 胃液EGF含量明显增高(0.155 ng/mL±0.052 ng/mL vs 0.103 ng/mL±0.019 ng/mL, t = 2.635, P<0.05); 与悬吊7 d组比较, 悬吊14 d组溃疡面积明显减小(3.0 mm2±1.2 mm2vs 6.0 mm2±1.7 mm2, t = 3.805, P<0.01), 胃液EGF含量明显降低(0.155 ng/mL±0.052 ng/mL vs 0.434 ng/mL±0.137 ng/mL, t = 5.657, P<0.01), 溃疡分期明显降低(χ2 = 12.953, P<0.01). 与对照7 d组、14 d组相比, 悬吊7 d组、14 d组再生黏膜结构的恢复差, 组织学成熟度降低.
结论: 模拟失重可降低再生黏膜结构, 延迟溃疡愈合, 胃液EGF含量可出现代偿性增加.
引文著录: 张雯, 李静, 韩全利, 陈英, 唐合兰, 杜斌, 杨春敏. 模拟失重对大鼠实验性胃溃疡愈合的影响. 世界华人消化杂志 2011; 19(27): 2863-2868
Revised: September 15, 2011
Accepted: September 22, 2011
Published online: September 28, 2011
AIM: To investigate the effect of simulated weightlessness on the healing of acetic acid-induced experimental gastric ulcer in rats and to explore the potential mechanisms involved.
METHODS: Thirty-two SD rats were randomly and equally divided into four groups: 7 d tail suspension group, 7 d control group,14 d tail suspension, and 14 d control group. Gastric ulcer was induced in rats with acetic acid. Tail suspension was used to simulate the weightlessness condition 3 days after ulcer induction. The gastric ulcer area was measured with a vernier caliper. The ultrastructure of regenerative mucosa was observed by electronic microscopy. Epidermal growth factor (EGF) level in gastric juice was determined by radioimmunoassay (RIA). The staging of ulcer healing was performed.
RESULTS: Compared to the 7 d control group, the ulcer area significantly increased (6.0 mm2 ± 1.7 mm2 vs 2.2 mm2 ± 0.7 mm2, t = 5.661, P < 0.01) and the stage of ulcer significantly decreased (χ2 = 12.771, P < 0.01) in the 7d suspension group. Compared to the 14 d control group, the ulcer area and EGF level increased (3.0 mm2 ± 1.2 mm2 vs 1.1 mm2 ± 0.4 mm2, t = 4.233, P < 0.01; 0.155 ng/mL ± 0.052 ng/mL vs 0.103 ng/mL ± 0.019 ng/mL, t = 2.635, P < 0.05) in the 14 d suspension group. Compared to the 7 d suspension group, the ulcer area, EGF level and stage of ulcer significantly decreased (3.0 mm2 ± 1.2 mm2 vs 6.0 mm2 ± 1.7 mm2, t = 3.805, P < 0.01; 0.155 ng/mL ± 0.052 ng/mL vs 0.434 ng/mL ± 0.137 ng/mL, t = 5.657, P < 0.01; χ2 = 12.953, P < 0.01) in the 14 d suspension group. The ultrastructural restoration and histological maturity of healed ulcer in the 7 d and 14 d suspension groups were inferior to those in the 7 d and 14 d control groups.
CONCLUSION: Simulated weightlessness may depress the structure of regenerative gastric mucosa, delay the healing of ulcer, and increase EGF level in gastric juice.
- Citation: Zhang W, Li J, Han QL, Chen Y, Tang HL, Du B, Yang CM. Effect of simulated weightlessness on the healing of experimental gastric ulcer in rats. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2011; 19(27): 2863-2868
- URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v19/i27/2863.htm
- DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v19.i27.2863
失重是航天航空活动中持续作用的重要环境因素, 一直以来大部分的研究都集中于失重或模拟失重对骨骼、肌肉、心血管、呼吸、神经、免疫等[1-3]系统的影响. 随着研究范围的推广, 有关模拟失重与消化系统的研究也日渐增多[4-6], 但针对失重对消化性溃疡(peptic ulcer, PU)影响的研究却一直很少. 因此, 本实验通过尾悬吊法建立大鼠模拟失重模型, 观察大鼠实验性胃溃疡(gastric ulcer, GU)的愈合情况, 探讨模拟失重对溃疡愈合造成的影响及其可能机制, 为航天员胃肠疾病的防治提供理论依据.
健康♂Sprague-Dawley大鼠32只, SPF级, 体质量200-230 g, 购自北京维通利华实验动物技术有限公司, 许可证号: SCXK (京)2006-0009. 模拟失重模型专用鼠笼(由航天医学工程研究所提供), 动物手术器械, 游标卡尺, ECLTPSE801日本尼康生物显微镜; EGF放射免疫分析盒购自南京建成生物工程研究所; 戊巴比妥钠, sigma公司, 生产批号P3761; 庆大霉素, 广州白云山天心制药股份有限公司, 批号101130; 100%乙酸, 国药集团化学试剂有限公司, 生产批号T2c100331; 160g/L甲醛溶液, 北京益利精细化学品有限公司, 生产批号201010 27; 9 g/L氯化钠注射液, 湖南康元制药有限公司, 生产批号10070902B 05; 碘伏消毒液, 北京四环卫生药械厂有限公司, 生产批号20100801.
1.2.1 分组: SD大鼠32只, 随机分为模拟失重 7 d组、14 d组和相应的同步对照组, 每组8只. 大鼠适应性饲养1 w后开始实验, 每组大鼠均单笼饲养, 自由饮食及水, 动物室室温维持在23±2 ℃, 12 h循环光照.
1.2.2 大鼠慢性胃溃疡模型制备: 参照 Okabe方法[7]造模, 大鼠造模前24 h禁食不禁水, 2%戊巴比妥钠2.3 mL/kg腹腔麻醉.腹部剃毛、消毒, 于剑突下腹正中线打开腹腔, 手术切口长约2 cm, 暴露出胃, 将内径约5 mm, 长约30 mm的硅胶管紧贴在胃前壁浆膜面胃小弯角切迹下方约5 mm处(避开血管), 向管内注入100%的冰醋酸0.1 mL, 1 min后迅速吸去残存的冰醋酸, 用生理盐水冲洗受冰醋酸侵蚀的胃壁, 将大网膜缝在冰醋酸涂抹处表面, 缝合腹壁.
1.2.3 大鼠模拟失重模型制备: 造模后第3天悬吊组大鼠开始尾部悬吊. 参照陈杰等[8]的方法采用尾悬吊法建立模拟失重模型. 每只吊笼内1只大鼠, 尾部悬于笼顶, 使大鼠前肢踏于笼底的塑料棒上, 后肢悬空, 身体纵轴与水平面成30度, 自由采食和饮水. 对照组除不悬吊外, 其他条件与模拟失重组相同.
1.2.4 标本处理: 溃疡面积的测定: 悬吊组大鼠分别悬吊 7 d和 14 d后, 禁食 24 h, 2%戊巴比妥钠2.3 mL/kg腹腔麻醉, 剖开腹壁, 结扎贲门、幽门, 注入2%福尔马林溶液10 mL, 取出全胃, 拭去表面附着物, 置8 g/L甲醛溶液中. 30 min后, 沿大弯剪开展平, 生理盐水冲去胃内容物.用游标卡尺(精确度0.02 mm)测量通过溃疡中心的最大纵径和横径, 分别记为D1、D2.根据公式, 溃疡面积S = π×(D1/2)×(D2/2), π取3.14, 计算溃疡面积. 以溃疡瘢痕平行于胃长轴方向的最长径为中心取材, 沿溃疡周围切下约1 cm×1 cm胃组织, 若无溃疡, 则在相同部位(胃小弯角切迹下方约5 mm处)切取同样大小的胃组织, 40 g/L甲醛溶液固定, 按照常规梯度酒精脱水, 二甲苯透明, 石蜡包埋, 5 μm厚度连续切片, HE染色, 光镜观察并摄片.
1.2.5 胃液EGF含量的测定: 收集胃液, 低温离心机4 ℃ 12 000 r/min 离心15 min, 留取上清胃液, 置EP管中, 于-20 ℃冰箱内保存, 采用放免法测定EGF含量, 具体操作步骤按放免试剂盒说明书进行.
1.2.6 溃疡分期的评价: 根据内镜下溃疡分期, 从重到轻分为三期, 每期又分为两期, 分别用A1、A2; Hl、H2; S1、S2来代表. (1)急性期(A期): A1期: 溃疡表面坏死, 覆盖较厚的白苔或黄白谷, 周边明显充血、水肿. A2期: 溃疡表面坏死, 覆盖的苔变薄, 周边仍有较明显的充血、水肿; (2)愈合期(H期): Hl期: 溃疡表面无坏死, 白苔消失或变得很薄, 仍有糜烂, 溃疡周围的充血、水肿减轻或基本消失, 并可见再生的上皮. H2期: 糜烂消失, 溃疡周边轻度充血或充血、水肿消失, 可见明显的再生上皮及轻度的黏膜集中; (3)瘢痕期(S期): S1期: 亦称红色瘢痕期, 此时溃疡已愈合, 形成红色瘫痕, 周边无充血、水肿, 可见再生上皮及黏膜集中象. S2期: 亦称叫白色瘢痕期, 此时溃疡部位形成白色瘢痕, 黏膜集中象明显.
统计学处理 实验数据采用SPSS13.0统计软件分析处理, 计量资料以mean±SD表示.计量资料组间比较采用t检验, 计数资料行(χ2检验.以P<0.05为差异有统计学意义.
悬吊组大鼠食欲减低、消化不良、活动减少、四肢无力、被毛蓬松; 对照组大鼠于溃疡造模术后第1-3天亦出现食欲下降、活动减少、被毛蓬松, 但术后第3-4天症状逐渐缓解, 饮食活动量增加, 被毛恢复光泽. 悬吊 7 d、14 d 结束后, 悬吊组大鼠较对照组体重明显减轻, 后肢无力明显, 腹部切口愈合减慢, 打开腹腔可见组织粘连明显, 胃肠胀气, 浆膜面充血水肿, 胃肠道内残留较多食物残渣及粪便; 对照组也可见类似表现, 但较悬吊组为轻.
与对照7 d组比较, 悬吊7 d组溃疡面积明显增大(6.0±1.7 mm2vs 2.2±0.7 mm2, t = 5.661, P<0.01); 与对照14 d组比较, 悬吊14 d组溃疡面积明显增大(3.0±1.2 mm2vs 1.1±0.4 mm2, t = 4.233, P<0.01); 与悬吊7 d组比较, 悬吊14 d组溃疡面积明显减小(3.0±1.2 mm2vs 6.0±1.7 mm2, t = 3.805, P<0.01),但仍较对照7 d组大(表1).
与对照7 d组、14 d组比较, 悬吊7 d组、14 d组再生黏膜结构差, 再生黏膜内腺体数量少, 腺体囊状扩张明显, 新生血管少, 炎症细胞浸润程度严重, 说明悬吊组再生黏膜组织学成熟度较对照组明显降低(图1)
与对照14 d组比较, 悬吊14 d组EGF含量明显增高(0.155±0.052 ng/mL vs 0.103±0.019 ng/mL, t = 2.635, P<0.05); 与悬吊7 d组比较, 悬吊14 d组EGF含量明显降低(0.155±0.052 ng/mL vs 0.434±0.137 ng/mL, t = 5.657, P<0.01)(表1).
在宇宙飞行环境中, 微重力可引起机体发生诸多变化, 如体液的改变、空间运动病、肌肉萎缩、骨质去矿化、社会心理影响、免疫失调[9].在消化系统方面, 已有的资料表明, 失重或模拟失重能使胃动力下降[10], 胃排空延缓, 胃肠道蠕动缓慢, 菌群移位产生内毒素血症[11], 黏膜屏障发生障碍,胃肠道通透性增加[12]等.消化性溃疡是典型的心身疾病, 发病率高, 与环境改变、压力、心理因素等有明显的关系[13,14].航天飞行中的人体处于一种应激环境[15], 有发生溃疡的危险, 而关于失重与消化性溃疡愈合方面的研究很少. 目前主要有四种动物实验性慢性胃溃疡模型, 其中大鼠乙酸诱导的溃疡模型不但复制方法简单可靠, 而且在病理特征和愈合过程上与人类溃疡极其相似, 愈合的溃疡可自然的复发. 因而被广泛使用, 发展成用来观察溃疡愈合过程、筛选抗溃疡药以及更好的评价各种抗炎药对胃十二指肠黏膜的不良反应的实验模型[16].
本实验研究显示, 悬吊组大鼠溃疡面积明显大于相应对照组, 溃疡愈合分期及再生黏膜组织学成熟度亦较对照组明显降低, 说明模拟失重使大鼠溃疡愈合延迟, 并且随着模拟失重时间的延长, 可能使溃疡愈合的延迟化加重.溃疡愈合是一个程序性的修复过程, 包括炎症反应、细胞增殖、肉芽组织形成和血管形成. 失重使全身血流重新分布, 消化道黏膜供血减少, 溃疡周围的血流量减少, 不利于黏膜下肉芽组织的形成和微血管的再生, 影响氧和营养物质的提供, 降低溃疡修复的速度. 此外, 失重作为一种应激可以引起多种细胞因子的增高, 胃高酸分泌性的改变[17], 导致细胞因子过渡表达, 使溃疡愈合延迟.
胃黏膜损伤的修复是多种细胞和分子相互作用的复杂过程, EGF在损伤修复过程中起着重要作用. EGF是一种53个氨基酸的多肽, 主要由唾液腺、肾脏、十二指肠Brunner's腺、胰腺和泌乳腺合成分泌. EGF能促进黏膜 DNA、 RNA合成和胃黏膜上皮细胞增殖, 增加胃黏膜黏液糖蛋白的合成和分泌, 增加胃黏膜血流量, 是胃、十二指肠黏膜损伤愈合过程中起着重要作用的保护性因子. 正常情况下EGF呈低水平表达, 在抑制胃酸分泌和保证胃肠道黏膜完整性方面起重要作用. 给予灌注外源性EGF后可预防实验性胃溃疡的发生或促进溃疡愈合, 腹膜内或者灌胃给予EGF溶液后, 溃疡评分明显地减少[18]. 口服EGF、重组人EGF能促进大鼠十二指肠、胃溃疡溃疡愈合[19,20]. 本实验研究结果显示, 在溃疡形成后的初始阶段, 不论是悬吊组还是对照组, 7 d组大鼠胃液EGF含量均较14 d组高, 考虑可能是机体对胃黏膜损伤的适应性反应, 随着溃疡的逐渐修复其含量逐渐下降, 而悬吊14组EGF的含量明显高于对照14 d组, 考虑可能是胃黏膜在模拟失重这种应激状态下机体的产生的一种自我保护作用, EGF代偿性增加, 加速溃疡愈合. 国内外许多实验研究有着类似报道, 胃溃疡患者胃液EGF含量较正常胃黏膜组明显降低, 当溃疡愈合时, 其胃液EGF含量亦明显增高, EGF与胃溃疡愈合、黏膜组织修复密切相关[21]. 溃疡形成后48-72小时溃疡底部的肉芽组织开始形成, 中间反应基因如EGF 在6 h-2 d被激活[22]. 大鼠急性溃疡自愈过程中胃液EGF含量明显增高[23]. 胃黏膜细胞受损伤后, EGF 及其受体表达均增强[24]. 愈合期GU患者胃液中EGF含量明显高于活动期GU患者, EGF可能通过聚集在溃疡部位的渗出液而促进溃疡愈合[25]. 当上皮细胞更新时, EGFR表达增加, 促进了胃黏膜上皮细胞的增殖, 而当创伤被修复或上皮细胞的更新完成后, 其表达明显降低, 当溃疡表面得以初步修复后, EGFR的表达通过一定的机制回落到正常生理状态时的水平[26]. 本实验中, 悬吊14 d组EGF含量较悬吊7 d组明显降低, 提示悬吊时间延长EGF代偿性作用减弱, EGF的代偿性升高不足以抵抗模拟失重所造成的损伤, 悬吊组溃疡愈合仍较对照组慢. 此外, 也有可能是因为失重使胃动力下降, 胃排空延缓, 胃液蓄积, 使胃液中EGF浓度升高.
总之, 通过本实验的研究表明, 失重可抑制溃疡愈合, 使溃疡愈合明显延缓, 其作用机制可能是多方面的, 机体可能代偿性增加EGF减缓失重应激, 但这种代偿并不能完全抵抗失重对溃疡愈合的损伤作用. 失重多长时间EGF的代偿功能出现下降, 有关这一方面的研究还需进一步深入. EGF能够抑制胃酸分泌、促进胃上皮细胞的分裂、维持胃黏膜的完整性以及促进胃肠黏膜增殖、发育和修复[27]. 加用促进血清EGF和胃黏膜EGF的表达的药物, 能增强胃黏膜保护作用, 提高溃疡愈合[28-30]. 本实验结果对失重条件下胃黏膜的保护、溃疡病的防治及减少溃疡复发具有重要的实际意义, 为航天员消化性溃疡病的防治提供理论依据.
失重作为航天环境中的重要因素, 对人体的各个生理系统都有明显的影响, 一直以来大部分的研究都集中于骨骼、肌肉、心血管、呼吸, 神经、免疫等系统.人体在失重应激状态下, 有发生溃疡的危险, 而有关失重或模拟失重对消化性溃疡方面的研究甚少.
袁红霞, 教授, 天津中医药大学消化科; 张国梁,主任医师, 天津市第一中心医院消化内科
EGF在维持胃肠道黏膜的完整性和促进黏膜增殖修复中起重要作用, 溃疡愈合初期EGF含量可代偿性增加促进溃疡愈合.
研究模拟失重对大鼠实验性胃溃疡影响的特点并探讨其机制, 国内外尚未见类似报道.
以往未见对失重或模拟失重状态下胃溃疡愈合的研究.本研究结果提示尾吊模拟失重能延迟溃疡愈合.
本研究为进一步探讨失重和模拟失重对消化性溃疡影响奠定基础, 为航天员消化性溃疡病的防治提供理论基础
该论文采用乙酸烧灼法制备大鼠慢性胃溃疡模型, 发现失重条件下胃黏膜的保护、溃疡病的防治及减少溃疡复发具有重要的实际意义, 论文立体新颖、行文流畅, 统计方法得当, 结论可信并具有指导价值.
编辑:曹丽鸥 电编:何基才
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