丁酸鈉對(duì)重癥急性胰腺炎大鼠肺損傷的保護(hù)作用

崔 勇 李 杰

深圳市南山區(qū)蛇口人民醫(yī)院普外科，廣東深圳 518067

丁酸鈉對(duì)重癥急性胰腺炎大鼠肺損傷的保護(hù)作用

崔 勇 李 杰

深圳市南山區(qū)蛇口人民醫(yī)院普外科，廣東深圳 518067

目的 探討丁酸鈉對(duì)大鼠重癥急性胰腺炎（SAP）合并肺損傷的治療作用。 方法 ?；悄懰徕c逆行胰膽管注射制作SAP動(dòng)物模型，30只SD大鼠分成對(duì)照組、SAP組及丁酸鈉（NaB）治療組，檢測(cè)胰腺濕/干重比值、胰腺及肺臟病理改變、肺臟細(xì)胞凋亡情況。 結(jié)果NaB治療組肺組織濕/干重比值下降；NaB治療組胰腺及肺組織病理改變明顯減輕。NaB治療組肺組織細(xì)胞凋亡指數(shù)顯著高于SAP組。 結(jié)論 NaB可以有效誘導(dǎo)SAP大鼠肺組織細(xì)胞發(fā)生凋亡，減輕肺損傷。

丁酸鈉；重癥急性胰腺炎；細(xì)胞凋亡；肺損傷

重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）容易引起全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflamatory response syndrome，SIRS），如果沒(méi)有及時(shí)控制病情可進(jìn)一步發(fā)展成為多器官功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS），救治困難，死亡率高。多器官中肺損傷最常見(jiàn)，30%的SAP患者可發(fā)生明確的急性肺損傷 （acute lung injury，ALI）；嚴(yán)重者可發(fā)生急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）[1-2]。 細(xì)胞凋亡與 SAP 及其引起的肺損傷密切相關(guān)，胰腺腺泡細(xì)胞凋亡可能是急性胰腺炎發(fā)生后對(duì)機(jī)體較為有利的一種反應(yīng)，誘導(dǎo)胰腺或肺細(xì)胞凋亡可以有效減輕局部及全身炎癥反應(yīng)，是治療SAP的有效途徑[3]。 丁酸鈉（sodium butyrate，NaB）能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞和多種非腫瘤細(xì)胞的凋亡，但NaB誘導(dǎo)肺組織細(xì)胞凋亡以及對(duì)SAP并發(fā)的急性肺損傷治療作用方面的研究不多，本研究通過(guò)建立SAP動(dòng)物模型，探討NaB對(duì)大鼠SAP的并發(fā)癥急性肺損傷的治療作用。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康雄性SD大鼠（吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供）30只，體重 200～250 g，隨機(jī)分為對(duì)照組、SAP組、NaB 治療組，每組各10只。實(shí)驗(yàn)前12 h開(kāi)始禁食，自由飲水。

1.2 主要試劑

?；悄懰徕c（Sigma公司），加蒸餾水配制成5%的溶液備用；丁酸鈉（Sigma公司）；TUNEL細(xì)胞凋亡原位檢測(cè)試劑盒（美國(guó)Promega公司）。

1.3 模型制備

參照Aho等[4]的方法制備SAP組動(dòng)物模型，大鼠于術(shù)前12 h禁食，但可以自由飲水。1%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉（0.3 ml/100 g），固定動(dòng)物消毒，取上腹部正中切口，在手術(shù)顯微鏡下操作，4＃頭皮針十二指腸外穿刺并找到乳頭進(jìn)入乳頭1.0 cm，以動(dòng)脈夾夾閉肝門及十二指腸遠(yuǎn)端，注入5%?；悄懰徕c（劑量0.1 ml/100 g），注射完10 min拔出針頭，放開(kāi)動(dòng)脈夾，逐層關(guān)腹。NaB治療組即是制作一組SAP模型（10例），手術(shù)后10 min通過(guò)股靜脈途徑注射NaB 5 mg/kg。對(duì)照組手術(shù)過(guò)程基本同SAP組，但穿刺十二指腸胰膽管內(nèi)注射的是等量生理鹽水。各組動(dòng)物于術(shù)后12 h在麻醉下剖開(kāi)腹腔，觀察腹水情況，觀察胰腺大體病理變化，取胰腺組織用多聚甲醛固定，開(kāi)胸后觀察肺臟，切取右側(cè)肺臟測(cè)定肺組織濕/干重比率，并留取左肺上葉標(biāo)本，以Bouin液固定，供肺組織細(xì)胞凋亡（TUNEL）檢測(cè)。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)及方法

1.4.1 肺組織濕/干重比值測(cè)定 各組大鼠12 h處死后，將稱重的肺臟于160℃烘烤24 h后再次稱重，計(jì)算濕/干重比值。

1.4.2 胰腺及肺組織病理學(xué)觀測(cè) 切取的各組大鼠胰腺及肺組織用多聚甲醛固定，脫水、透明、封片后在光學(xué)顯微鏡下觀察胰腺及肺組織的病理學(xué)改變，參照Kusske等[5]的方法對(duì)胰腺的炎癥輕重程度評(píng)分。參照Osman等[6]的方法，根據(jù)肺實(shí)質(zhì)和空肺泡所占面積的百分比判斷肺的炎癥及損傷的程度。

1.4.3 肺組織細(xì)胞凋亡檢測(cè) TUNEL操作步驟按說(shuō)明書進(jìn)行，每張切片隨機(jī)選擇5～10個(gè)高倍視野，計(jì)數(shù)1000個(gè)肺臟細(xì)胞中的凋亡細(xì)胞，用百分?jǐn)?shù)表示，作為凋亡指數(shù)（apoptosis index，AI）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 肺組織濕/干重比值、TUNEL法檢測(cè)肺組織細(xì)胞凋亡的結(jié)果

大鼠肺組織濕/干重比值在SAP組升高明顯，NaB治療組肺組織濕/干重比值下降，與SAP組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明NaB對(duì)減輕肺組織水腫有一定作用。對(duì)照組肺組織細(xì)胞凋亡很少，SAP組有一定數(shù)量的肺組織細(xì)胞凋亡，NaB治療組模型大鼠的肺組織細(xì)胞凋亡指數(shù)高于SAP組（P<0.05）（表 1）。

表1 各組大鼠肺組織濕/干重比值及細(xì)胞凋亡檢測(cè)結(jié)果的比較（±s，n=10）

表1 各組大鼠肺組織濕/干重比值及細(xì)胞凋亡檢測(cè)結(jié)果的比較（±s，n=10）

與對(duì)照組比較，*P<0.01；與SAP組比較，#P<0.05

組別 肺組織濕/干重比值 肺組織細(xì)胞AI對(duì)照組SAP組NaB治療組4.36±0.11 5.81±0.23*4.65±0.31#0.25±0.13 5.31±0.37*9.63±0.36#

2.2 各組大鼠胰腺及肺組織病理的變化

對(duì)照組胰腺及肺臟未見(jiàn)明顯異常，腹腔內(nèi)無(wú)腹水。SAP組大鼠胰腺組織間質(zhì)水腫，有散在的腺泡壞死灶；胰腺實(shí)質(zhì)內(nèi)見(jiàn)大量出血和壞死，小靜脈擴(kuò)張，部分胰管破壞，紅細(xì)胞沉積；間質(zhì)出血伴有脂肪壞死及大量中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，血管擴(kuò)張。SAP組大鼠肺臟表面有散在出血點(diǎn)，肺泡及間質(zhì)水腫，間質(zhì)內(nèi)紅細(xì)胞及炎性細(xì)胞滲出，有小片狀肺不張。NaB治療組胰腺及肺組織病理改變明顯減輕（表2）。

表2 各組大鼠胰腺及肺組織病理變化的比較（±s，n=10）

表2 各組大鼠胰腺及肺組織病理變化的比較（±s，n=10）

與對(duì)照組比較，*P<0.01；與SAP組比較，△P<0.05

組別 胰腺組織病理學(xué)改變 肺組織病理學(xué)改變對(duì)照組SAP組NaB治療組0.16±0.11 9.52±0.52*6.34±0.46△0.37±0.21 2.61±0.29*0.89±0.24△

3 討論

即使明確診斷后經(jīng)過(guò)及時(shí)治療，仍有一部分患者發(fā)生ALI甚至ARDS，繼而引起MODS，是造成SAP死亡的主要原因[7-8]，說(shuō)明SAP的總體療效仍不令人滿意，原因就是對(duì)SAP的發(fā)病機(jī)制仍未闡明。Kaiser等[9]通過(guò)研究SAP大鼠模型發(fā)現(xiàn)，胰腺組織內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量壞死細(xì)胞，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，但是凋亡細(xì)胞卻很少，同時(shí)發(fā)現(xiàn)輕癥胰腺炎胰腺組織內(nèi)卻發(fā)現(xiàn)較多量的凋亡細(xì)胞，由此可以認(rèn)為細(xì)胞凋亡參與了不同類型胰腺炎的病理過(guò)程，誘導(dǎo)凋亡可能會(huì)減輕胰腺炎的炎癥反應(yīng)[10-11]。

通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞凋亡參與了SAP病變發(fā)生及進(jìn)展的全過(guò)程，在SAP發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用。NaB是一種無(wú)毒的短鏈脂肪酸[12]。NaB可以抑制體內(nèi)外腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞分化，并阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生[13-14]。但NaB誘導(dǎo)肺組織細(xì)胞凋亡以及NaB對(duì)SAP及其并發(fā)的肺損傷保護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)研究較少。本研究結(jié)果顯示，NaB對(duì)SAP大鼠的胰腺及肺臟具有保護(hù)及治療作用，據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可能是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡途徑可減輕胰腺及肺臟的炎癥反應(yīng)及病理?yè)p害，對(duì)肺損傷起到保護(hù)作用，有效改善重癥胰腺炎的預(yù)后。NaB引起細(xì)胞凋亡的機(jī)制可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中過(guò)多蛋白的積累或鈣平衡被破壞，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力失衡以及半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶（caspase）級(jí)聯(lián)活化后激活caspase-12，進(jìn)而剪切caspase-3引發(fā)細(xì)胞凋亡[15]。還需要結(jié)合凋亡基因、細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)的聯(lián)合檢測(cè)，才有可能揭示NaB誘導(dǎo)SAP動(dòng)物模型胰腺及肺組織細(xì)胞凋亡機(jī)制。

雖然上述研究?jī)H限于實(shí)驗(yàn)室水平，但已經(jīng)提高了對(duì)SAP發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)，隨著研究的不斷深入，通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的方式可能有助于提高SAP的診治水平。

[1]馬振華，馬清涌.重癥急性胰腺炎合并肺損傷發(fā)病機(jī)制的研究[J].肝膽外科雜志，2005，13（1）：72-73.

[2]Shimada M，Andoh A，Hata K，et al.IL-6 secretion by human pancreatic periacinar yofibroblasts in response to inflammatory mediators[J].J Immunol，2002，168（2）：861-868.

[3]Fortunato F，Bürgers H，Bergmann F，et al.Impaired autolysosome formation correlates with Lamp-2 depletion：role of apoptosis，autophagy，and necrosis in pancreatitis[J].Gastroenterology，2009，137（1）：350-360.

[4]Aho HJ，Koskensalo SM，Nevalainen TJ，et al.Experimental pancreatitis in the rat.Sodium aurocholate induced acute haemorrhagic pancreatitis[J].Scand J Gastroenterol，1980，15 （4）：411-416.

[5]Kusske AM，Rongione AJ，Ashley SW，et al.Interleukin-10 prevents death in lethal necrotizing pancreatitis in mice[J].Surgery，1996，120（2）：284-288.

[6]Osman MO，Kristensen JU，Jacobsen NO，et al.A monoclonal anti-interleukin 8 antibody （WS-4） inhibits cytokine response and acute lung injury in experimental severe acute necrotising pancreatitis in rabbits[J].Gut，1998，43（2）：232-239.

[7]Lee BJ，Kim CD，Jung SW，et al.Analysis of the factors that affect the mortality rate in severe acute pancreatitis[J].Korean J Gastroenterol，2008，51（1）：25-33.

[8]Nakamura H，Honda H，Tashiro M，et al.Increased expression of 19-kD interacting protein-3-like protein and the relationship to apoptosis in the lung of rats with severe acute pancreatitis[J].Crit Care Med，2003，31（10）：2527-2534.

[9]Kaiser AM，Saluja AK，Lu L，et al.Effects of cycloheximide on pancreatic endonuclease activity，apoptosis，and severity of acute pancreatitis[J].Am J Physiol，1996，271（10）：982-989.

[10]Takeyatna Y.Significance of apoptosis cell death in systemic complications with severe acute pancreatitis[J].J Gastroenterol，2005，40（1）：11-13.

[11]Hahm KB，Kim JH，You BM，et al.Induction of apoptosis with an extract of Artemisia asiatica attenuates the sevenity of caerulein-induced pancreatitis in rats[J].Pancreas，1998，17（2）：153-157.

[12]Cummings JH，Pomare EW，Branch WJ，et al.Short chain fatty acides in human large intestine，portal nepatic and venous blood[J].Gut，1987，28（3）：1221-1227.

[13]Mandal M，Kumar R.Bcl-2 expression regulates sodium butyrate-induced apoptosis in human MCF-7 breast cancer cells[J].Cell Growth Differ，1996，12（7）：311-318.

[14]Xi L，Wu MF，F(xiàn)eng YD，et al.Selective apoptosis in HeLa cells induced by sodium butyrate and its mechanism[J].Zhongguo Yixue Kexueyuan Xuebao，2003，25（4）：401-405.

[15]Curtin M，Glaser K.Histone deacetylase inhibitors： the Abbott experience[J].Curr Med Chem，2003，10（22）：2373-2392.

The protective effect of NaB in rats of severe acute pancreatitis-associated lung injury

CUI Yong LI Jie

General Surgery Department,Shekou People′s Hospital of Nanshan Distirct in Shenzhen City,Guangdong Province,Shenzhen 518067,China

ObjectiveTo investigate the protective effects of sodium butyrate on rats of severe acute pancreatitis-associated lung injury.MethodsThe severe acute pancreatitis models rats were established by retrograde injection of sodium taurochoiate into biliopancreatic duct respectively,30 SD rats were randomly divided into control group,SAP group and NaB treatment group.The wet/dry weight ratio of lung,pancreatic and lung pathological changes,lung cell apoptosis were detected.ResultsThe dry ratio of lung reduced in NaB treatment group.The pathological changes of pancreas and lung alleviated obviously.The lung tissue apoptosis rates in the NaB treatment group were higher than those in the SAP group.ConclusionNaB can contribute to the apoptosis of rat lung tissue,alleviate the activation of neutrophil and lung injury.

Sodium butyrate;Severe acute pancreatitis;Cell apoptosis;Lung injury

R657.5+1

A

1674-4721（2013）08（b）-0007-02

廣東省醫(yī)學(xué)科研基金立項(xiàng)課題（A2010558）

2013-07-08 本文編輯：林利利）