重症急性胰腺炎大鼠肺损伤的病理生理变化及机制

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目的:重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)是一种严重的全身性疾病,具有起病急骤、病情重、并发症多、死亡率居高不下(20-40%)的特点。主要原因是该病早期即可引起肺脏、肾脏、心脏、肝脏等多脏器功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)。其中,急性肺损伤(acute lung injury,ALI)是SAP时最常见的并发症之一,相当一部分患者进展为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS),是SAP患者早期死亡的主要原因之一。本研究通过动物实验,人为诱导建立大鼠重症急性胰腺炎模型,在零干预的情况下,动态观察反映肺损伤的各项指标,探讨重症急性胰腺炎病程不同阶段时肺损伤的程度,为临床提供诊疗参考。方法:健康雄性SD(Sprague-Dawley,SD)大鼠,体重250-300g,随机分为8组,每组30只,即假手术组(sham operation,SO组)和重症急性胰腺炎不同时间点组(SAP1h,3h,6h,9h,12h,18h,24h组)。SAP不同时间点组将3.5%牛磺胆酸钠溶液用微量注射泵按0.1ml/100g以恒速(0.1ml/min)注入胰胆管建立大鼠SAP模型,SO组大鼠进入腹腔后仅翻动十二指肠部数次即关腹。每组大鼠模型制备成功后于1h、3h、6h、9h、12h、18h和24h分批取材:解剖腹腔分离出腹主动脉采血2ml,即刻进行血气分析;解剖胸腔心脏穿刺取血5ml,离心后以备检测血清淀粉酶含量以及血清中蛋白浓度;取胰腺胰头固定部位及肺组织右肺上叶置于10%中性福尔马林液浸泡固定,做石蜡包埋、切片、HE染色及病理学评分备用;取右肺中叶称量组织湿重后锡箔纸包裹,60℃恒温烘烤72h后称量肺组织干重,计算肺组织湿/干重比=(肺湿重-肺干重)/肺干重;取右肺下叶打成肺组织匀浆,用于测定肺髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性;夹闭右肺支气管,于颈前做大鼠气管切开,做支气管插管,自主支气管灌入无菌生理盐水3ml,反复3次,收集灌洗液,离心后以备检测支气管肺泡灌洗液中蛋白含量并计算肺通透性指数=血清蛋白浓度/肺泡灌洗液蛋白浓度。结果:大鼠胰腺的病理学变化及病理学评分:SO组胰腺未见明显病理改变;SAP组胰腺标本存在不同程度的间质水肿、炎细胞浸润及组织出血坏死,且随时间延长各种病理表现呈进行性加重趋势,病理学评分逐渐升高,SAP各时间点组评分明显高于SO组(P<0.05),SAP组内各时间点之间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。大鼠肺组织的病理学变化及组织学评分:SO组肺组织标本未见明显病理改变;SAP组肺组织标本存在不同程度的炎细胞浸润及肺间质、肺泡水肿、出血和坏死,且随时间延长各种病理表现呈加重趋势,病理学评分逐渐升高,SAP各时间点组评分明显高于SO组(P<0.05),SAP组内各时间点之间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。SAP各时间点组大鼠的死亡率及肺损伤的发生率:SAP1h、3h、6h、9h、12h、18h和24h组大鼠的死亡率分别为0%、0%、6.7%、20.0%、40.0%、70.0%和90%;SAP1h肺损伤的发生率为63.3%。血清淀粉酶结果:SO组为(596.9±248.13)U/L,随时间延长,SAP各时间点组血清淀粉酶含量明显增高,SAP各时间点组与SO组比较差异有统计学意义(P<0.05),SAP组内除9h和12h组(P>0.05)外比较差异均有统计学意义(P<0.05)。动脉血血气分析:SAP组模型制成后PaO2进行性下降,除SAP1h组PaO2与SO组(P>0.05)差异无统计学意义外,其余SAP各组与SO组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。PaCO2术后1h、3h、6h、9h和12h呈下降趋势,18h和24h组较前升高,SAP1h组PaCO2与SO组(P>0.05)差异无统计学意义,其余SAP各组与SO组比较差异有统计学意义(P<0.05),SAP1h、3h、6h、9h和12h之间比较差异有统计学意义(P<0.05)。肺组织湿干重比:SO组肺湿/干重比为(3.397±0.22);术后1h、3h、6h、9h、12h、18h和24h组肺湿/干重比呈逐渐增加趋势,除SAP1h组肺湿/干重比与SO组差异无统计学意义(P>0.05)外,其余SAP各组与SO组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。肺通透性指数:SO组肺通透性指数为(112.64±18.50);术后1h、3h、6h、9h、12h、18h和24h组肺通透性指数呈逐渐降低趋势,SAP各时间点组肺通透性指数与SO组比较差异均有统计学意义(P<0.05),SAP组内各时间点之间除18h和24h组(P>0.05)外比较差异均有统计学意义(P<0.05)。肺髓过氧化物酶(MPO)活性:SO组肺组织MPO水平为(7.08±1.34),SAP组1h、3h、6h、9h、12h、18h和24h组肺组织MPO水平持续升高,SAP各时间点组与SO组相比差异均有统计学意义(P<0.05),SAP组内各时间点之间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。相关性分析:胰腺病理评分与肺损伤评分存在正相关(r=0.945,P<0.01),肺组织MPO水平与肺损伤评分存在正相关(r=0.946,P<0.01) ,肺湿干重比与肺损伤评分成正相关(r=0.879,P<0.01),肺通透性指数与肺损伤评分存在负相关(r=﹣0.859,P<0.01)。结论:1本研究中重症急性胰腺炎大鼠1h肺损伤的发生率为63.3%,24h死亡率达到90%,很好的反映了SAP并发症多、死亡率高的特点。2胰腺病理评分与肺损伤评分存在正相关,即肺损伤的程度随SAP病程的延长而逐渐加重。3肺组织MPO水平随SAP病程发展而持续升高,肺组织MPO水平与肺损伤评分存在正相关,说明中性粒细胞过度激活、在肺组织积聚和滞留是APALI的重要特征,组织MPO活性可较准确地反映中性粒细胞的滞留程度,反映组织炎症反应损伤的程度。4肺组织湿干重比及肺通透性指数是反映肺组织水肿、渗出及血管通透性的重要指标,是衡量急性肺损伤的比较灵敏和客观的指标。5动脉血血气分析中PaO2于模型制成后进行性下降,符合ALI的顽固性低氧血症的特点,但ALI早期不能以其作为评价肺损伤程度和调整治疗的客观指标。PaCO2的变化呈现出SAP病程早期呼吸性碱中毒,病程晚期呼吸性酸中毒的病理生理变化。
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