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压疮(PressureUlcer,PU)是临床常见的并发症之一,其形成是多因素参与的复杂过程。缺血再灌注损伤机制被认为是压疮发生的重要机制,该机制在心、脑等组织器官的研究中较为深入,可为压疮研究借鉴。本研究试图通过早期压疮动物模型初步探讨缺血再灌注损伤相关机制与细胞凋亡在早期压疮形成中的作用。全文主要包括以下两部分:第一部分,通过预实验建立早期压疮动物模型;第二部分,在成功建模的基础上探讨缺血再灌注损伤引起的代谢变化和细胞凋亡在早期压疮形成中的作用。
目的:(1)通过文献研究结合压疮发生背景建立符合实验目的的早期压疮动物模型,并摸索该模型的最适压强值:(2)通过检测受压肌组织中MPO、MDA含量,三种ATP酶活性,兰尼定受体-1mRNA(RyR1mRNA)及凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax表达的变化.探讨缺血再灌注损伤引起的代谢变化与细胞凋亡在早期压疮形成中的作用及其关系的研究,以期为早期压疮的干预研究提供可参考的分子靶点。
方法:第一部分:48只SD雄性大鼠随机均分为6组,每组各8只,均行10%水合氯醛麻醉后对照组不予以压力;实验组A-E组采用特制压力装置对大鼠股薄肌处进行施压。A组予以100mmHg(13.73kPa)压强;B组予以150mmHg(19.97kPa)压强;C组予以170mmHg(22.47kPa)压强;D组予以220mmHg(28.71kPa)压强;E组予以270mmHg(34.96kPa)压强。五组均经历同等时间的缺血-再灌注循环(即3个循环的I/R,I=缺血2h,R=再灌注0.5h)。实验终点,肉眼观察大鼠受压部位皮肤颜色和形态变化,采集受压组织中心标本后所有大鼠给予安乐死。通过肉眼观察结果,光镜下皮肤、肌肉组织病理学变化分析,并用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测受压肌组织中髓过氧化物酶(MPO)含量的变化以检验模型并找寻该模型的最适压强值。
第二部分:在第一部分实验基础上,将36只SD大鼠随机均分为三组各12只,均行10%水合氯醛麻醉后,利用最适压强值170mmHg(22.47kPa),对照组不予以压力;实验A、B两组给予大鼠股薄肌处同一压强170mmHg但不同压力循环施压。A组予以3个缺血-再灌注循环(3I/R,I=缺血2.0h,R=再灌注0.5h),B组给予5个I/R。各组动物于相应的实验终点,采集受压组织中心标本后所有大鼠给予安乐死。通过常规石蜡切片、HE染色、酶联免疫吸附测定(ELISA)、比色法、real-timeRT-PCR、SP法免疫组织化学染色、TUNEL技术分别检测各组肌组织中髓过氧化物酶(MPO)和丙二醛(MDA)的含量,三种ATP酶的活性,兰尼定受体-1mRNA(RyR1mRNA)的表达,凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax的表达及细胞凋亡指数,并分析各指标之间的相关性。
结果:第一部分(1)肉眼观察结合光镜观察结果:A组与对照组相比,皮肤肉眼观察并无差别,但光镜下皮下结缔组织和肌组织有轻度炎性反应;随着压强的增加,C组皮肤在经历170mmHg压力后,肉眼观察局部出现持续非苍白性发红现象,同时其皮下结缔组织和肌组织炎性反应较重,与临床典型的Ⅰ期压疮相似。(2)MPO含量检测结果:各实验组与对照组MPO含量分别两两比较,差异均有统计学意义(P<0.01);各组分别与其他组进行MPO含量比较,除了B、C组之间差异无统计学意义(P>0.05),其余各组间差异均有统计学意义(P<0.01)。第二部分(1)MPO和MDA含量检测结果:实验A、B两组与对照组比较,二者含量显著增加,差异具有统计学意义(P<0.01);随着压力循环增加,B组含量较A组显著增加,其差异具有统计学意义(P<0.01)。(2)三种ATP酶活性检测结果:随着受压循环的增加,三组总ATP酶活性、Ca2+Mg2+-ATP酶活性、Na+K+-ATP酶活性均呈下降趋势,其组间差异具有统计学意义(P<0.01)。(3)RyR1mRNA表达:随着受压循环的增加,实验A组RyR1mRNA的表达较对照组下调,实验B组与A组比较,表达下调,差异具有统计学意义(P<0.05)。(4)凋亡指数(AI):总的来说,实验组AI较对照组显著增高,差异具有统计学意义(P<0.01);且随着压力循环的增加,B组较A组AI显著增高,差异具有统计学意义(P<0.01)。(5)Bax、Bcl-2蛋白表达:Bax蛋白在对照组几乎不表达,随着压力循环增加,其表达显著增加,差异具有统计学意义(P<0.01)。Bcl-2蛋白在对照组少量表达,随着受压循环增加,A组较对照组表达明显增多,而B组其表达显著减少,差异具有统计学意义(P<0.01)。(6)Bcl-2/Bax比值变化结果:对照组中Bcl-2/Bax比值远大于A组和B组,其差异具有统计学意义(P<0.01);随着压力循环增加,比值呈下降趋势,差异具有统计学意义(P<0.01)。(7)相关分析结果:MPO与MDA含量呈显著正相关关系(P<0.01),相关系数r为0.895;总ATP酶活力与MDA含量呈显著负相关关系,相关系数r为-0.918(P<0.01):总ATP酶活力与RyR1mRNA表达呈显著正相关关系,相关系数r为0.713(P<0.01);RyR1mRNA表达与MDA含量呈显著负相关关系,相关系数r为-0.702(P<0.01)。Bcl-2/Bax比值与AI及Bax分别呈显著的负相关关系(P<0.01),相关系数r分别为-0.640、-0.621;MDA含量与细胞凋亡指数(AI)呈显著正相关关系(P<0.01),相关系数r为0.916:MPO含量与AI呈显著正相关关系(P<0.01),相关系数r为0.922。
结论:(1)早期压疮动物模型建立成功;170mmHg作用下能产生与临床相似的Ⅰ期压疮表现,可将其作为该模型的最适压强值。(2)缺血再灌注损伤引起的能量代谢障碍可能是促使早期压疮发生的首要因素;氧自由基过氧化损伤可能是加重早期压疮发展的核心病理环节;各种病理因素导致的钙超载及其所触发的一系列代谢改变可能是促使早期压疮不可逆发展的共同通路。(3)早期压疮形成初始即存在细胞凋亡现象,Bcl-2家族参与了早期压疮肌细胞凋亡的调控。这可能与缺血再灌注引起的炎性损伤、过氧化损伤有关。