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研究背景及目的脓毒症(sepsis,SEP)是创伤、大手术后严重感染常见的并发症,进一步发展可导致脓毒性休克和多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS),是临床危重病症最常见的死亡原因。SEP所涉及的发病机制相当复杂,其中氧化应激损伤在SEP肝损伤中起着重要作用。在高原环境下,缺氧会造成肝脏损伤,同时缺氧作为持续性的刺激因素,使机体处于预激状态和全身系统器官的功能变化,使高原环境下的SEP病情发展更加凶险,造成肝脏严重损伤。如何纠正高原SEP肝脏的缺氧状态,减轻氧化应激反应对肝脏的损伤,对治疗高原SEP所致的肝损伤具有重要意义。缺氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor, HIF-1)为HIF家族中最重要的成员之一,参与机体内许多与低氧反应相关基因的调节,调控包括血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor ,VEGF)在内的上百种基因。近年来对SEP的研究发现,SEP会造成HIF-1α明显升高,而HIF-1α与氧化应激造成的组织细胞的损伤存在密切关系。缺氧通过诱导过多的活性氧(Reactive oxygen species ,ROS)造成机体的氧化应激损伤,而过多的ROS产生与HIF-1α表达水平升高有关,且HIF-1α的表达升高还会促进炎症因子TNF-α、IL-1、IL-4、IL-6和IL-12的释放,提示HIF-1α的表达升高会促进脓毒症病程的发展。高压氧(Hyperbaric oxygenation,HBO)临床应用广泛,是一种能迅速改善组织细胞缺氧的有效手段,对纠正SEP的缺血缺氧状态有很好的改善作用。我们旨在通过建立模拟高原缺氧条件下SEP大鼠模型,并予以高压氧干预,从组织、细胞及分子水平探讨其对模拟高原缺氧条件下SEP所致肝损伤的发生机制及其HBO的保护作用。方法健康雄性Sprague-Dawley大鼠96只,随机选取80只,在低压氧舱中模拟海拔5000m高原环境,分别建立缺氧3d、28d模型,随机分为:3d、28d高原对照组,3d、28d高原SEP组,3d、28d高原SEP+HBO干预组,3d、28d高原SEP+头孢吡肟(CEF)干预组,3d、28d高原SEP+HBO+CEF联合干预组,每组8只。除3d、28d高原对照组进行假手术处理外,其余各高原组均行盲肠结扎穿孔术(CLP)建立SEP大鼠模型,CLP后按处理不同行HBO(2ATA)或(和)CEF(50mg/kg,腹腔注射)处理。剩余16只大鼠,在平原条件下随机分为平原对照组和平原SEP组,每组8只。各组均在建模24h后心脏予取血并处死,分别取肝组织测定丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性并检测血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平,光镜下观察肝脏组织学变化,采用免疫组化法及实时荧光定量PCR法检测各组肝组织HIF-1α、VEGF蛋白及mRNA的表达情况。结果1. 3d、28d高原SEP组大鼠在36h时生存数量明显低于平原SEP组(P<0.05)。2.与平原对照组比较,3d、28d高原对照组中ALT、MDA水平明显升高(P<0.05);与平原SEP组比较,3d、28d高原SEP组中ALT、AST、MDA水平明显升高(P<0.05),SOD活性明显下降(P<0.05),尤其以3d高原SEP组中ALT、AST、MDA水平升高更为明显(P<0.05);与相同时间点的高原SEP组比较,3d、28d高原SEP+CEF组、高原SEP+HBO+CEF组中ALT、AST、MDA水平下降明显(P<0.05),SOD活性上升明显(P<0.05);与3d高原SEP+CEF组比较,3d高原SEP+CEF+HBO组中ALT、AST、MDA水平下降明显(P<0.05),SOD活性明上升显(P<0.05),但仍高于正常水平。3. 3d、28d高原SEP组标本中,除有散在的空泡样肝细胞变性,还可见大量的炎性细胞浸润。与相同时间点的高原SEP组比较,3d、28d高原SEP+HBO组中炎性细胞浸润面积改变不明显,3d、28d高原SEP+CEF组、高原SEP+HBO+CEF组中炎性细胞浸润面积明显减小(P<0.05);与3d高原SEP+CEF组比较,3d高原SEP+CEF+HBO组中炎性细胞浸润面积明显减小(P<0.05)。4.与平原对照组相比,3d、28d高原对照组中HIF-1α、VEGFmRNA和蛋白水平明显升高(P<0.05),以3d高原对照组升高更为明显(P<0.05);与平原SEP组比较,3d、28d高原SEP组中HIF-1α、VEGFmRNA和蛋白水平明显升高(P<0.05),尤其以3d高原SEP组升高更为明显(P<0.05);与相同时间点的高原SEP组比较,3d、28d高原SEP+CEF组、高原SEP+HBO+CEF组中HIF-1α、VEGFmRNA和蛋白水平下降明显(P<0.05);与3d高原SEP+CEF组比较,高原SEP+CEF+HBO组中HIF-1α、VEGFmRNA和蛋白水平下降明显(P<0.05),但仍高于正常水平。结论1.模拟高原缺氧条件下SEP发病急骤,更加凶险。2.模拟高原缺氧条件下SEP大鼠造成的氧化应激肝损伤比平原情况下更为严重,且急性缺氧条件下SEP大鼠肝功能损伤程度更高。HBO+CEF联合治疗组可以明显改善肝功能和减轻氧化应激肝损伤程度,其疗效优于单独使用CEF治疗组。3.模拟高原缺氧条件下SEP大鼠肝组织HIF-1α、VEGFmRNA和蛋白表达水平增高,HBO+CEF联合治疗组可以显著下调HIF-1α、VEGF mRNA和蛋白表达水平,其下降程度高于单独使用CEF治疗组。4.HBO单独治疗模拟高原缺氧条件下SEP大鼠,对改善肝功能和氧化应激肝损伤程度没有明显的治疗作用,说明HBO单独治疗SEP虽无显效,但可以作为SEP的一个辅助治疗手段。综上所述模拟高原缺氧条件下SEP大鼠比平原状态下发病急骤,更加凶险。肝功能指标ALT、AST水平显著升高,氧化应激指标MDA水平显著升高,SOD活性显著下降以及肝组织中HIF-1α及下游因子VEGFmRNA和蛋白水平显著升高,尤其在3d高原组中表现更为明显,提示急性缺氧条件下SEP大鼠肝损伤更为严重。HBO单独治疗对模拟高原缺氧下SEP大鼠的肝功能和肝脏的氧化应激损伤程度无明显改善,但HBO+CEF联合治疗可以显著改善肝功能和减轻肝脏氧化应激损伤程度,减轻肝脏的炎症损伤,其疗效优于单独使用CEF治疗组,其机制可能与HBO下调HIF-1α表达水平有关。