高原地区不同海拔下大鼠SAP相关肾损伤变化的研究

doi:10.11569/wcjd.v25.i30.2702

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2017-10-28 (publication date) through 2024-04-25

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本文章的期刊信息

出版物名称

世界华人消化杂志

ISSN

1009-3079

本文章的出版商

Baishideng Publishing Group Inc, 7041 Koll Center Parkway, Suite 160, Pleasanton, CA 94566, USA

基础研究 Open Access

世界华人消化杂志. 2017-10-28; 25(30): 2702-2707
在线出版日期: 2017-10-28. doi: 10.11569/wcjd.v25.i30.2702

高原地区不同海拔下大鼠SAP相关肾损伤变化的研究

贺贝贝, 郭亚民, 朱海宏, 杨效, 白云燕

贺贝贝, 郭亚民, 朱海宏, 杨效, 白云燕, 青海省人民医院普外科青海省西宁市 810007

贺贝贝, 住院医师, 主要从事肝胆胰腺外科方向的研究.

作者贡献分布: 所有作者共同完成此篇稿件.

基金项目: 青海省科技厅科技创新能力促进资助项目, No. 2014-ZJ-745.

通讯作者: 朱海宏, 教授, 主任医师, 810007, 青海省西宁市城东区共和路2号, 青海省人民医院普外科. 670801793@qq.com

电话: 0971-8068853

收稿日期: 2017-08-03
修回日期: 2017-08-21
接受日期: 2017-09-10
在线出版日期: 2017-10-28

摘要

目的

研究高原地区不同海拔下大鼠重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP)相关肾损伤的变化情况.

方法

在不同海拔不同时间点通过胰腺被膜下推注4.5%牛磺胆酸钠建立大鼠SAP模型, 对照组(F组)开腹后轻触胰腺建立对照组模型. 分别于相应时间点采大鼠腹主动脉血、胰腺组织, 检测血淀粉酶(amylase, AMY)、尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)、肌酐(creatinine, Cr)值, 显微镜下观察胰腺组织HE染色切片, 给胰腺组织评分, 进行统计学分析.

结果

血清AMY、Cr、BUN值的变化: 各SAP组血清AMY、Cr、BUN值在同一海拔不同时间点比较, 差异有统计学意义(P<0.05), 各SAP组与F组血清AMY、Cr、BUN值比较, 差异有统计学意义(P<0.05), SAP各组血清AMY、Cr、BUN值在不同海拔下同一时间点比较, 差异有统计学意义(P<0.05), 不同海拔的F组血清AMY、Cr、BUN值比较, 差异有统计学意义(P<0.05); 胰腺组织病理评分: 各SAP组胰腺组织评分在同一海拔不同时间相比较, 差异有统计学意义(P<0.05), 随着海拔的逐渐升高, 组织病理评分在相同时间点比较, 差异有统计学意义(P<0.05).

结论

高原低氧环境加重胰腺炎合并肾损伤疾病的发生发展过程.

关键词: 高原; 不同海拔; 重症急性胰腺炎; 肾损伤

核心提要: 通过建立不同海拔下大鼠重症急性胰腺炎模型, 对比胰腺炎相关肾损伤的变化情况, 进行统计学分析, 从而得出结论: 高原低氧环境加重胰腺炎合并肾损伤疾病的发生发展过程.

引文著录: 贺贝贝, 郭亚民, 朱海宏, 杨效, 白云燕. 高原地区不同海拔下大鼠SAP相关肾损伤变化的研究. 世界华人消化杂志 2017; 25(30): 2702-2707

Severe acute pancreatitis-related renal injury in rats at different altitudes

Bei-Bei He, Ya-Min Guo, Hai-Hong Zhu, Xiao Yang, Yun-Yan Bai

Bei-Bei He, Ya-Min Guo, Hai-Hong Zhu, Xiao Yang, Yun-Yan Bai, Department of General Surgery, Qinghai Provincial People's Hospital, Xining 810007, Qinghai Province, China

Supported by: Science and Technology Innovation Capability Promotion Project of Science and Technology Department of Qinghai Province, No. 2014-ZJ-745.

Correspondence to: Hai-Hong Zhu, Professor, Chief Physician, Department of General Surgery, Qinghai Provincial People's Hospital, 2 Gonghe Road, Chengdong District, Xining 810007, Qinghai Province, China. 670801793@qq.com

Received: August 3, 2017
Revised: August 21, 2017
Accepted: September 10, 2017
Published online: October 28, 2017

Abstract

AIM

To compare severe acute pancreatitis (SAP)-induced renal injury in rats at different altitudes.

METHODS

SAP was induced in rats by injecting 4.5% sodium taurocholate into the pancreas at different time points. Control rats underwent a sham operation (touching the pancreas only after opening the abdominal cavity). Blood samples were collected from the abdominal aorta at different time points to determine serum levels of amylase (AMY), creatinine (Cr), and blood urea nitrogen (BUN). Pancreas tissues were collected and stained with HE to perform histopathological analysis.

RESULTS

The levels of serum AMY, Cr, and BUN were significantly higher in the SAP group than in the control group (P < 0.05). The levels of serum AMY, Cr, and BUN in the SAP group differed significantly at the same time point at different altitudes (P < 0.05) or at different time points at the same altitude (P < 0.05). There was a significant difference in pancreatic histopathological score between the two groups (P < 0.05). The histopathological score in the SAP group differed significantly at the same time point at different altitudes (P < 0.05) or at different time points at the same altitude (P < 0.05).

CONCLUSION

The development and progression of renal injury are aggravated at high altitudes.

Key Words: High altitude; Different altitudes; Severe acute pancreatitis; Renal injury

Citation: He BB, Guo YM, Zhu HH, Yang X, Bai YY. Severe acute pancreatitis-related renal injury in rats at different altitudes. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2017; 25(30): 2702-2707
URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v25/i30/2702.htm
DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v25.i30.2702

0 引言

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)为临床上常见的急腹症之一, 病情进展为重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP)时, 合并肺、肾、肝等脏器功能损害而危及生命[1], 其中肾脏损伤仅次于肺脏[2]. 其发病机制仍未完全释明, 但公认的是由胆道病变、暴饮暴食、胰管阻塞、手术与创伤、内分泌代谢紊乱、感染、药物等各种病因引起"胰腺自身被胰酶消化理论"的病情发展过程. 高原地区的最大特点是低压、氧含量低, 这种环境条件对机体的脏器功能和物质代谢产生各种各样的影响, 氧气稀薄, 血氧含量降低, 而肾脏是对血氧含量特别敏感的脏器之一[3]. 高原地区居民特殊的饮食习惯, 致胰腺炎的发病率增高, 一旦发生胰腺炎, 更易合并脏器损伤, 尤其是肾损伤的发生[4].

1 材料和方法

1.1 材料

动物模型制备: 选定SPF级、体质量约150 g±30 g的Wister ♂大鼠300只, 由西安交通大学医学院实验室提供, 造模前适应性饲养20 d. 将其随机分为西安(A)组(海拔400 m)、西宁(N)组(2000 m)、兴海(X)组(3000 m)、温泉(W)组(4000 m), 每组75只, 再随机分为5个小组, 每组15只: 分别为1、6、12、24 h、以及假手术组(F组、12 h). 术前禁食6 h, 22%乌拉坦按5 mL/kg对大鼠实施腹腔注射麻醉, 仰卧位固定; 腹部皮肤碘伏消毒. 取正中切口打开腹腔, 找出胰腺, 实验组胰腺被膜下注射4.5%牛黄胆酸钠造模[5], 关闭腹腔, 假手术组仅翻动胰腺以作参照. 仪器: 组织包埋机及轮转切片机(德国LEICA公司)、光学显微镜(OLYMPUS)、离心机(北京东方仪器厂)、全自动生化分析仪(日本Sysnmex株式会社). 4.5%牛磺胆酸钠(Sigma公司), 22%乌拉坦(青大医学院生理研究室提供), 苏木素-伊红染色剂(南京建成生物公司).

1.2 方法

将实验大鼠在相应时间点再次打开腹腔, 取大鼠腹主动脉血, 离心机离心后取上清液备用; 胰腺组织锡纸包裹后液氮罐保存. 显微镜下观察胰腺组织HE染色切片, 并给胰腺组织评分.

生化检测与胰腺组织HE染色评分, 全自动生化仪检测大鼠血清血淀粉酶(amylase, AMY)、尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)、肌酐(creatinine, Cr)值; 胰腺组织HE染色, 显微镜下观察胰腺组织变化, 并用改良Grewal评分评估胰腺炎严重程度.

统计学处理 用SPSS19.0软件进行统计学数据分析; 实验数据用mean±SD的方式表示. 组间及组内的比较用单因素方差分析(one-way ANOVA), 同时用S-N-K行多个样本两两比较. 检验水准取α = 0.05.

2 结果

2.1 各SAP组血清AMY值的比较

各SAP组AMY值在同一海拔不同时间点比较, 随着时间越长, 血清AMY值渐增, 差异有统计学意义(P<0.05); 各SAP组与F组血AMY值比较差异明显, 差异有统计学意义(P<0.05); SAP各组在不同海拔下同一时间点比较, 血清AMY随海拔的升高, 差异有统计学意义(P<0.05); 不同海拔的F组血清AMY值比较, 差异无统计学意义(P>0.05, 表1).

表1 不同海拔不同时间各组大鼠血AMY检测结果比较(mean±SD, U/L).

分组	F组		1 h组		6 h组		12 h组		24 h组		F值	P值
分组	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	F值	P值
A组	10	327.5± 95.1	13	613.3± 147.1^g	12	1110.0±193.9^gⁱ	12	1384.2± 196.7^gⁱ^k	14	1706.6± 151.0^gⁱ^k^l	143.17	<0.05
N组	10	333.3± 97.7	13	656.1± 143.8^a^g	12	1217.3± 146.7^a^gⁱ	12	1647.6± 159.0^a^gⁱ^k	11	1854.5± 222.5^a^gⁱ^k^l	180.74	<0.05
X组	10	330.0±104.6	13	801.7± 126.9^a^c^g	14	1437.2± 139.1^a^c^gⁱ	11	1791.8± 123.6^a^c^gⁱ^k	10	2320.6± 222.0^a^c^gⁱ^k^l	302.42	<0.05
W组	10	336.5± 94.3	12	892.8± 138.0^a^c^e^g	12	1641.4± 135.4^a^c^e^gⁱ	10	2089.1± 190.8^a^c^e^gⁱ^k	8	2706.6± 208.3^a^c^e^gⁱ^k^l	285.57	<0.05
F值		0.02		1084		28.38		32.68		45.37
P值		1.00		<0.05		<0.05		<0.05		<0.05

^aP<0.05 vs A组;

^cP<0.05 vs N组;

^eP<0.05 vs X组;

^gP<0.05 vs F组;

ⁱP<0.05 vs 1 h组;

^kP<0.05 vs 6 h组;

^lP<0.05 vs 12 h组; AMY: 血淀粉酶; A组: 西安(海拔400 m); N组: 西宁(海拔2000 m); X组: 兴海(海拔3000 m); W组: 温泉(海拔4000 m).

2.2 血清Cr、BUN值变化

各SAP组血Cr、BUN值在同一海拔各时间点相比较, 随着时间点的变化, Cr、BUN值逐渐变高, 差异有统计学意义(P<0.05); SAP各组与F组血Cr、BUN值比较, 差异有统计学意义(P<0.05); 随着海拔的不断升高, 血Cr、BUN值在各SAP组所对应时间点也逐渐升高, 差异有统计学意义(P<0.05); 血Cr、BUN值在不同海拔F组比较, 差异无统计学意义(P>0.05, 表2, 3).

表2 不同海拔不同时间各组大鼠血Cr检测结果(mean±SD, mmol/L).

分组	F组		1 h组		6 h组		12 h组		24 h组		F值	P值
分组	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	F值	P值
A组	10	20.20±2.74	13	24.69± 4.89^g	12	28.58± 8.00^gⁱ	12	30.75± 7.21^gⁱ^k	14	35.94± 7.37^gⁱ^k^l	10.26	<0.05
N组	10	24.40±5.66	13	36.15±7.80^a^g	12	40.08±10.00^a^gⁱ	12	46.58±11.11^a^gⁱ^k	11	56.27± 14.33^a^gⁱ^k^l	14.40	<0.05
X组	10	25.20±5.07	13	48.85±10.42^a^c^g	14	58.53± 11.27^a^c^gⁱ	11	67.27± 11.07^a^c^gⁱ^k	10	82.40± 14.59^a^c^gⁱ^k^l	38.90	<0.05
W组	10	25.90±6.91	12	56.42± 12.94^a^c^e^g	12	63.33± 14.87^a^c^e^gⁱ	10	73.70± 13.95^a^c^e^gⁱ^k	8	86.88± 13.01^a^c^e^gⁱ^k^l	30.06	<0.05
F值		2.30		27.89		25.41		36.07		42.09
P值		009		<0.05		<0.05		<0.05		<0.05

^aP<0.05 vs A组;

^cP<0.05 vs N组;

^eP<0.05 vs X组;

^gP<0.05 vs F组;

ⁱP<0.05 vs 1 h组;

^kP<0.05 vs 6 h组;

^lP<0.05 vs 12 h组; Cr: 肌酐; A组: 西安(海拔400 m); N组: 西宁(海拔2000 m); X组: 兴海(海拔3000 m); W组: 温泉(海拔4000 m).

表3 不同海拔不同时间各组大鼠血BUN检测结果(mean±SD, mmol/L).

分组	F组		1 h组		6 h组		12 h组		24 h组		F值	P值
分组	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	F值	P值
A组	10	4.17±0.59	13	5.10±0.98^g	12	6.17±0.89^gⁱ	12	6.84±0.89^gⁱ^k	14	7.36±0.95^gⁱ^k^l	25.36	<0.05
N组	10	4.26±0.81	13	5.54±0.90^a^g	12	6.34±0.93^a^gⁱ	12	7.37±1.00^a^gⁱ^k	11	7.83±1.18^a^gⁱ^k^l	23.25	<0.05
X组	10	4.30±0.52	13	6.17±1.10^a^c^g	14	7.09±1.00^a^c^gⁱ	11	7.75±1.54^a^c^gⁱ^k	10	8.55±1.53^a^c^gⁱ^k^l	22.64	<0.05
W组	10	4.42±0.88	12	6.81±0.86^a^c^e^g	12	7.78±1.86^a^c^e^gⁱ	10	8.60±1.34^a^c^e^gⁱ^k	8	9.53±1.82^a^c^e^gⁱ^k^l	18.39	<0.05
F值		0.20		7.47		4.39		4.90		4.95
P值		0.90		<0.05		<0.05		<0.05		<0.05

^aP<0.05 vs A组;

^cP<0.05 vs N组;

^eP<0.05 vs X组;

^gP<0.05 vs F组;

ⁱP<0.05 vs 1 h组;

^kP<0.05 vs 6 h组;

^lP<0.05 vs 12 h组; BUN: 尿素氮; A组: 西安(海拔400 m); N组: 西宁(海拔2000 m); X组: 兴海(海拔3000 m); W组: 温泉(海拔4000 m).

2.3 胰腺组织病理评分

胰腺组织评分在同一海拔各SAP组不同时间相比较, 随着时间的变化, 评分逐渐递增, 差异有统计学意义(P<0.05); 随着海拔的逐渐升高, 组织病理评分在相同时间点逐渐升高, 差异有统计学意义(P<0.05); 由于假手术组不符合正态分布, 故未用单因素方差分析进行比较(表4).

表4 不同海拔不同时间各组大鼠胰腺HE病理评分(mean±SD).

分组	1 h组		6 h组		12 h组		24 h组		F值	P值
分组	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	n	mean±SD	F值	P值
A组	13	3.12±0.78	12	4.45±1.01ⁱ	12	7.66±0.98ⁱ^k	14	9.00±0.94ⁱ^k^l	114.32	<0.05
N组	13	3.35±0.52^a	12	5.13±0.71^aⁱ	12	8.13±0.77^aⁱ^k	11	9.50±0.67^aⁱ^k^l	208.83	<0.05
X组	13	3.54±0.56^a^c	14	5.93±0.75^a^cⁱ	11	8.45±0.99^a^cⁱ^k	10	10.55±0.96^a^cⁱ^k^l	162.22	<0.05
W组	12	3.75±0.54^a^c^e	12	6.25±0.97^a^c^eⁱ	10	8.95±0.64^a^c^eⁱ^k	8	11.06±0.94^a^c^eⁱ^k^l	200.71	<0.05
F值		2.90		12.27		4.28		12.00
P值		<0.05		<0.05		<0.05		<0.05

^aP<0.05 vs A组;

^cP<0.05 vs N组;

^eP<0.05 vs X组;

ⁱP<0.05 vs 1 h组;

^kP<0.05 vs 6 h组;

^lP<0.05 vs 12 h组; A组: 西安(海拔400 m); N组: 西宁(海拔2000 m); X组: 兴海(海拔3000 m); W组: 温泉(海拔4000 m).

2.4 胰腺组织显微镜下观

F组胰腺组织结构齐整, 腺泡细胞排列规律. 1 h组腺泡细胞轻微肿胀, 少数胰腺小叶间隙轻微增宽; 6 h组可见显著变宽的小叶间隙、细胞间隙, 细胞肿大, 炎性细胞渗出; 12 h组个别腺泡细胞见空泡样变化, 小叶结构受损, 实质内点状坏死; 24 h组胰腺实质片状坏死, 部分组织整个小叶完全坏死, 无腺泡结构, 细胞玻璃样变, 核碎裂伴溶解, 胰周组织积液伴坏死(图1).

图1 各组大鼠胰腺显微镜下病理变化. A: 正常胰腺细胞(10×20); B: 胰岛正常组织(10×40); C: 小叶间隙变宽(10×20); D: 胰岛组织出血(10×40); E: 小叶间隙显著增宽(10×40); F: 片状坏死、结构消失, 大量炎性细胞浸润(10×40).

3 讨论

随着人民生活质量的提高, 饮食习惯的改变, 胰腺炎的发病率有逐渐增高的趋势[6], 成为临床常见的一种主要急腹症. 高原地区海拔高, 空气中氧含量低, 高原上生活的居民主食牛羊肉, 好饮酒, 胰腺炎的发病率高[7]. 高原地区地方偏僻, 医疗资源比较落后, 胰腺炎患者往往得不到及时、全方面、专业的治疗, 病期延误, 易合并脏器功能损害[8], 这已成为临床关注的一个重要问题. 虽然经过国内外学者多年研究取得了很大进展, 但胰腺炎的具体发病机制仍未明确阐明[9], 是科研工作者需要攻克的一大难题.

最新SAP诊治指南[10]将AP按严重程度分级分为三类, 其中轻症急性胰腺炎占AP的多数, 仅伴有腹痛、恶心、呕吐等临床症状, 无脏器功能损害, 大多数患者可治愈, 只有极少数患者可发展为SAP[11]. 中重症急性胰腺炎早期死亡率低, 伴有一过性脏器功能损害, 如后期组织坏死并感染, 则死亡率增加[12]. SAP伴有脏器功能损害, 病程发展迅速, 患者病死率高, 需要重症监护, 如病情控制差, 组织坏死感染, 则病死率更高.

SAP合并多脏器功能衰竭时, 肺脏是最易受累的脏器, 其次是肾脏, 这时血生化检查见BUN、Cr明显升高. 根据改良Marshall评分系统[13], 评分≥2分可定义为脏器功能衰竭. 肾脏的皮-髓质交界处和髓质肾小管由于其结构和特殊的功能, 对氧供给不足十分敏感, 易受损伤[14]. SAP时, 机体处于极度应激状态, 有效血容量锐减, 激活肾素-血管紧张素系统, 肾血流量减少, 氧供给不足. 另外, 高原地区的自然条件差, 氧气稀薄, 氧含量低, 更易导致肾脏损伤.

通过对实验数据的统计学分析可以看出: 在同一海拔, 随着SAP病情的不断发展, 实验组大鼠血Cr、BUN的值在不断升高, 呈递增趋势, 说明肾脏功能损害的程度逐渐在加重; 在相同的时间阶段, 随着海拔的不断增高, 氧含量逐渐减低, 实验大鼠血Cr、BUN的值逐渐增高, 说明高原低氧环境可以加重SAP并发肾损伤的疾病发展过程.

因此我们可以看出, 随着SAP病情的不断发展, 肾脏损伤的病情在不断加重; 随着海拔的不断增高, 对肾功能损害逐渐加重. 故高原低氧环境对SAP合并肾脏损伤是一个很不利的环镜, 对我们在高原地区治疗SAP的临床工作有一定的指导意义.

背景资料

高原地区的最大特点是低压、氧含量低, 这种环境条件对机体的脏器功能和物质代谢产生各种各样的影响, 氧气稀薄, 血氧含量降低, 而肾脏是对血氧含量特别敏感的脏器之一. 高原上生活的居民主食牛羊肉, 好饮酒, 胰腺炎的发病率高, 一旦发生胰腺炎, 更易合并脏器损伤, 尤其是肾损伤的发生. 高原地区地方偏远, 医疗资源比较落后, 胰腺炎患者往往得不到及时、全面、专业的治疗, 病期延误, 易合并脏器功能损害, 这已成为临床关注的一个重要问题.

研发前沿

本文主要研究高原地区不同海拔下重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP)相关肾损伤的变化, 揭示高原低氧环境对胰腺炎相关肾损伤影响. 胰腺炎相关肾损伤的发病机制仍未完全阐明, 其中有血流动力学的异常、炎症介质、细胞免疫因子或毒素的应激等重要因素, 这仍是一大需要攻克的难题.