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研究背景和目的:梗阻性黄疸是常见的肝胆外科疾病,由肝外胆管或肝内胆管阻塞所致,可导致肝脏急性损伤、全身炎性反应、多器官功能障碍综合症等一系列并发症,显著提高了患者并发症发生率和死亡率[1]。尽管梗阻性黄疸肝损伤的发病机制尚未完全清楚,许多研究表明氧化应激在梗阻性黄疸肝损伤发生发展过程中有着重要的作用,抑制氧自由基的产生或通过生化反应清除氧自由基可以有效减轻肝损伤[2-3]。生理情况下体内自由基不断产生,也不断被清除,使之维持在一个正常生理水平上,自由基的产生与清除失衡会导致氧化应激。有研究发现氢气能够选择性地清除羟自由基和亚硝酸阴离子(氧化损伤中最重要介质),而对毒性作用较弱、且具有信号传导功能的过氧化氢和一氧化氮无效。研究人员已在多种动物模型上验证了呼吸氢气对脑、心脏、肝脏以及小肠移植的缺血再灌注损伤都有保护作用。但是通过呼吸道吸入氢气的方法很不方便而且存在安全隐患,于是我们将氢气通过高压溶解于生理盐水中(简称氢生理盐水),同样这种氢生理盐水在脑缺血再灌注损伤动物模型中有很好的保护作用而且可以抑制Caspase依赖的细胞凋亡。介于氢生理盐水独特的选择性抗氧化性质和梗阻性黄疸肝损伤机制,本课题以梗阻性黄疸肝损伤大鼠模型,拟验证氢生理盐水对梗阻性黄疸肝损伤的保护作用,并初步探讨其作用的可能机制。研究方法1.运用氢微电极,在体动态监测注射氢生理盐水后大鼠肝脏、肾脏的氢浓度改变。2.通过胆总管双重结扎建立梗阻性黄疸大鼠模型,每天观测大鼠生存情况及体重变化,10天后收集血浆及肝脏标本。3.运用自动生化分析仪检测肝功能。4. HE染色、免疫组化观察肝脏形态学改变及炎症细胞浸润。5.透射电镜观察肝细胞凋亡和线粒体损伤。6.比色法检测肝组织中MDA、SOD、CAT含量,观察肝组织氧化反应程度。7. ELISA法检测肝组织中TNF-α、IL-1β、IL-6、HMGB1及血浆中HMGB1活性,比色法检测肝组织MPO活性,基质显色法检测血浆内毒素水平,观察肝组织和血浆中炎性反应程度。8. Western blot和免疫组化检测肝组织中JNK、ERK1/2磷酸化程度。9.差速离心法分离肝细胞线粒体及胞浆。10.比色法检测线粒体中MDA、GSH、GSSH含量,观察线粒体氧化反应程度。11.荧光分光光度计检测线粒体肿胀度、膜电位及ATP变化,Clark氧电极法检测线粒体呼吸功能,观察线粒体损伤情况。12. Western blot检测肝组织中Bax、Bcl-2表达,基质显色法检测肝组织caspase-3、caspase-9活性,结合TUNEL法,观察肝细胞凋亡情况。结果(一)经腹腔注射氢生理盐水后,大鼠肝脏、肾脏内氢浓度5分钟后达高峰,随后慢慢降低,约40分钟后恢复至正常水平。(二)氢生理盐水能明显减轻BDL诱导的肝损伤1.氢生理盐水组血浆转氨酶(ALT、AST)水平较生理盐水对照组明显下降。2. HE、免疫组化检测显示氢生理盐水对损伤后肝脏形态结构有明显保护作用,中性粒细胞浸润明显减少。(三)氢生理盐水能有效抑制梗阻性黄疸肝组织氧化应激及炎性反应1.氢生理盐水组肝组织MDA水平较生理盐水对照组明显下降,而SOD、CAT含量明显升高。2.氢生理盐水组较对照组肝组织中MPO、TNF-α、IL-1β、IL-6、HMGB1活性及血浆中HMGB1、内毒素水平显著降低,氢生理盐水能明显抑制肝组织中JNK和ERK1/2蛋白表达。(四)氢生理盐水能明显减轻BDL诱导的肝细胞线粒体损伤和氧化反应1.氢生理盐水组线粒体中MDA、GSSH水平较生理盐水对照组明显下降,而GSH含量显著升高。2.给予氢生理盐水后线粒体肿胀度明显下降,膜电位显著上升,ATP含量增加,氢生理盐水能显著提高线粒体呼吸控制率及磷氧比,改善线粒体呼吸功能。(五)氢生理盐水能阻断线粒体途径发挥抗凋亡作用1.电镜及TUNEL染色显示氢生理盐水组肝细胞凋亡明显少于对照组。2.氢生理盐水组较对照组Bcl-2表达明显增加,Bax表达明显减少。3.氢生理盐水组较对照组caspase-3、caspase-9活性明显降低。结论本课题以梗阻性黄疸大鼠肝损伤模型为研究对象,验证氢生理盐水对梗阻性黄疸肝细胞损伤的保护作用并初步探讨其作用的可能机制,得到以下结论:一、腹腔注射氢生理盐水可以明显提高大鼠肝、肾组织内氢浓度二、氢生理盐水能明显减轻BDL诱导的肝损伤三、氢生理盐水能有效抑制梗阻性黄疸肝组织氧化应激及炎性反应四、氢生理盐水能明显减轻BDL诱导的肝细胞线粒体损伤及氧化反应五、氢生理盐水通过阻断线粒体途径发挥抗凋亡作用本研究发现氢生理盐水不仅能通过抑制肝组织氧化应激和全身炎性反应减轻梗阻性黄疸肝损伤,还可以减轻BDL诱导的肝细胞线粒体损伤和氧化反应,并通过阻断线粒体途径发挥抗凋亡作用。