康麗麗,唐艷萍,王 瑞,劉思邈,弓艷霞
應(yīng)激對(duì)反流性食管炎模型大鼠免疫功能的影響
康麗麗,唐艷萍,王瑞,劉思邈,弓艷霞
目的:觀察應(yīng)激對(duì)反流性食管炎(RE)模型大鼠食管黏膜免疫功能的影響,探討應(yīng)激對(duì)RE的作用及可能機(jī)制。方法:健康雄性Wistar大鼠,隨機(jī)分為對(duì)照組、應(yīng)激組、模型組、應(yīng)激模型組,每組15只。采用改良部分賁門(mén)肌切開(kāi)術(shù)加外置幽門(mén)部分結(jié)扎術(shù)制備大鼠RE模型。造模后7 d,應(yīng)激組和應(yīng)激模型組采用束縛水浸方法行應(yīng)激實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,觀察各組食管下段黏膜病理改變,并檢測(cè)單位面積內(nèi)肥大細(xì)胞(MC)數(shù)量、脫顆粒率及黏膜SIgA、血清IgA水平。結(jié)果:與對(duì)照組比較,模型組大鼠食管下段黏膜肉眼觀察及病理表現(xiàn)積分均增加,MC數(shù)量[(14.25±1.26)個(gè)]及脫顆粒率[(31.07±7.53)%]均升高,黏膜SIgA[(44.86±8.13)mg/L]、血清IgA[(13.64±4.19)×10-2g/L]水平均下降(P<0.01);與模型組相比,應(yīng)激模型組食管下段黏膜肉眼觀察及病理表現(xiàn)積分升高(P<0.05),MC數(shù)量[(24.91±1.93)個(gè)]及脫顆粒率[(48.60±5.22)%]升高,黏膜SIgA[(31.61±7.29]mg/ L)、血清IgA[(5.73±4.04)×10-2g/L]水平下降(P<0.01)。結(jié)論:應(yīng)激加重RE模型大鼠食管黏膜損傷,其機(jī)制可能包括影響機(jī)體免疫功能。
反流性食管炎;束縛水浸應(yīng)激;肥大細(xì)胞;免疫球蛋白A;大鼠
反流性食管炎(reflux esophagitis,RE)是食管抗反流防御機(jī)制減弱和反流物對(duì)食管黏膜攻擊共同作用的結(jié)果,但確切機(jī)制至今尚未完全闡明。在臨床研究工作中發(fā)現(xiàn),不少患者除典型的反酸、燒心等消化道癥狀外,尚合并焦慮、緊張、抑郁等情緒障礙。這些不良心理應(yīng)激會(huì)使患者的消化道癥狀加重或復(fù)發(fā),部分患者單純使用抑酸藥和/或促動(dòng)力藥療效不佳,而聯(lián)合抗焦慮抑郁等情緒障礙的藥物及心理疏導(dǎo)療法往往事半功倍,提示精神心理應(yīng)激在RE的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中可能發(fā)揮重要作用[1-2]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察應(yīng)激對(duì)RE模型大鼠免疫功能的影響,探討應(yīng)激在RE發(fā)生發(fā)展中的作用及可能的相關(guān)機(jī)制。
1.1動(dòng)物及分組健康雄性Wistar大鼠60只,體質(zhì)量250~280 g(購(gòu)于北京維通利華動(dòng)物實(shí)驗(yàn)有限責(zé)任公司)。恒溫(25℃左右)環(huán)境飼養(yǎng),每天光照和黑暗各12 h交替,自由進(jìn)食水。適應(yīng)環(huán)境7 d,按數(shù)字隨機(jī)表法隨機(jī)分為對(duì)照組、應(yīng)激組、模型組、應(yīng)激模型組,每組15只。
1.2模型制備
1.2.1造模方法采用改良部分賁門(mén)肌切開(kāi)術(shù)加外置幽門(mén)部分結(jié)扎術(shù)[3]制備大鼠RE模型,操作步驟如下:大鼠術(shù)前禁食不禁水24 h,10%水合氯醛按3 mL/ kg腹腔注射進(jìn)行麻醉后,腹正中切開(kāi)約25 mm,在食管胃交界處,將賁門(mén)肌縱行切開(kāi)5 mm,分離至黏膜層,以使賁門(mén)松弛壓力減低,增加胃反流。分離前縫扎胃左動(dòng)脈分支(橫過(guò)胃食管交界處),以預(yù)防賁門(mén)肌切開(kāi)出血。后行幽門(mén)半結(jié)扎:將金屬棒(直徑0.4 cm)與幽門(mén)一起結(jié)扎,注意避開(kāi)血管,最后將金屬棒抽出。關(guān)腹前腹腔注入慶大霉素2萬(wàn)U預(yù)防腹腔感染,縫合后予碘伏消毒創(chuàng)口。手術(shù)過(guò)程嚴(yán)格無(wú)菌操作。術(shù)后禁食24 h,可飲糖鹽水,而后半量飼料(15 g/d)3 d,之后全量飼料(30 g/d)。
1.2.2應(yīng)激方法采用束縛水浸方法[4]進(jìn)行應(yīng)激實(shí)驗(yàn),大鼠禁食不禁水24 h,乙醚輕度麻醉,捆綁四肢,力度均等固定在鼠板上。浸入(20±1)℃水槽內(nèi),水面浸至劍突部位,持續(xù)4 h后取出大鼠,立即剖腹觀察實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。
1.3檢測(cè)指標(biāo)
1.3.1食管黏膜大體標(biāo)本觀察分別處死大鼠,切取下段食管并縱行剖開(kāi),用生理鹽水清洗食管,觀察大體變化。采用1999年12月中華醫(yī)學(xué)會(huì)消化內(nèi)鏡學(xué)會(huì)頒布RE診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)[5]。
1.3.2食管黏膜病理學(xué)觀察自食管下段截取2 cm左右,縱行剖開(kāi),生理鹽水清洗后,10%福爾馬林中固定,石蠟包埋,常規(guī)蘇木精-伊紅(HE)染色及光鏡(BX60型Olympus)觀察。采用1999年12月中華醫(yī)學(xué)會(huì)消化內(nèi)鏡學(xué)會(huì)頒布RE診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病理分級(jí)[5]。
1.3.3食管黏膜肥大細(xì)胞(mast cell,MC)的測(cè)定自食管下段截取食管黏膜組織2塊,常規(guī)石蠟包埋、切片、HE染色。另取切片行甲苯胺藍(lán)改良法染色(MC染色液購(gòu)自上海酶聯(lián)生物科技有限公司),計(jì)數(shù)并觀察MC數(shù)量及形態(tài)。計(jì)數(shù)方法:每張切片隨機(jī)選取3個(gè)視野,置于Olympus BH2顯微鏡高倍鏡(×400)下觀察,取3個(gè)視野的平均值,計(jì)數(shù)每張切片MC數(shù)量,并計(jì)算MC的脫顆粒率。
1.3.4血清免疫球蛋白A(immunoglobulin A,IgA)測(cè)定取0.05 mL血清,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)采用免疫投射比濁法測(cè)定其中IgA的含量(IgA ELISA試劑盒購(gòu)自上海研輝生物科技有限公司)。
1.3.5食管黏膜表面分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A,SIgA)測(cè)定游離食管,用2 mL生理鹽水反復(fù)沖洗3次后吸出,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)采用放射免疫法測(cè)定SIgA含量(試劑盒由北京北方生物技術(shù)研究所提供)。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理以SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。按照P<0.05(P<0.01)作為檢驗(yàn)水準(zhǔn),組間差異用q檢驗(yàn)。
2.1大鼠一般情況對(duì)照組大鼠被毛緊密貼身,色白光澤,兩眼有神,活動(dòng)敏捷,食量較多,大便呈顆粒狀。造模大鼠術(shù)后均有不同程度的行動(dòng)遲緩、精神減弱、對(duì)外界刺激淡漠、被毛松散、毛色光澤減弱、飲水量及食量下降,體重下降等,多數(shù)大鼠嘴邊可見(jiàn)反流物流出,出現(xiàn)便溏及拉尾現(xiàn)象。應(yīng)激實(shí)驗(yàn)大鼠捆綁初期可見(jiàn)其掙扎、嘶叫、反抗、呼吸急促、心跳加快,實(shí)驗(yàn)中逐漸由興奮進(jìn)入抑制,呼吸相對(duì)平穩(wěn),體溫減低,對(duì)外界刺激感覺(jué)降低,可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物四肢出現(xiàn)輕度瘀血和缺血表現(xiàn)。應(yīng)激組死亡1只,模型組死亡2只,應(yīng)激模型組死亡3只,死亡原因?yàn)橹舷ⅰ⒂拈T(mén)梗阻、炎癥、腸梗阻等,造模成功率90%(54/60)。
2.2食管下段黏膜大體觀察對(duì)照組大鼠食管下段黏膜紅潤(rùn)、光滑,無(wú)損傷;應(yīng)激組黏膜呈紅色,可見(jiàn)點(diǎn)片狀糜爛、粗糙、充血,部分嚴(yán)重者有潰瘍形成;模型組黏膜呈紅色,可見(jiàn)點(diǎn)片狀糜爛、粗糙、充血,嚴(yán)重者可見(jiàn)潰瘍,部分有增生白斑;應(yīng)激模型組黏膜明顯充血水腫,病變廣泛,黏膜糜爛、粗糙,部分黏膜上附血痂,拭去血跡后見(jiàn)潰瘍、糜爛形成。見(jiàn)表1。
表1 各組食管黏膜肉眼表現(xiàn)分級(jí)比較
2.3食管下段黏膜光鏡下觀察對(duì)照組光鏡下偶見(jiàn)上皮細(xì)胞層內(nèi)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。應(yīng)激組可見(jiàn)斑塊狀、彌漫性黏膜充血,基底層細(xì)胞增生;鱗狀上皮黏膜固有層乳頭伸長(zhǎng),延向上皮質(zhì);固有層可見(jiàn)水腫及少量嗜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn),部分黏膜可見(jiàn)潰瘍或糜爛。模型組鱗狀上皮細(xì)胞水腫,基底層細(xì)胞增生;鱗狀上皮黏膜固有層乳頭延長(zhǎng)至上皮表層下;固有層可見(jiàn)水腫及較多嗜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn),部分黏膜可見(jiàn)潰瘍或糜爛。應(yīng)激模型組黏膜壞死、水腫明顯,部分可見(jiàn)脫落、潰瘍,潰瘍可深至黏膜肌層,呈火山口樣改變;固有層可見(jiàn)水腫及較多嗜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。病理分級(jí)積分:輕度為1分,中度為2分,重度為3分,正常則為0分。
與對(duì)照組比較,模型組大鼠食管黏膜肉眼觀察及光鏡下病理表現(xiàn)分級(jí)積分均升高,說(shuō)明造模使食管黏膜出現(xiàn)炎癥損傷,證實(shí)造模成功;與模型組相比,應(yīng)激模型組食管黏膜肉眼觀察及光鏡下病理分級(jí)積分明顯升高,表明應(yīng)激可造成或加重食管黏膜損傷。見(jiàn)表2。
表2 各組食管黏膜病理分級(jí)比較
2.4MC數(shù)量及脫顆粒率測(cè)定與對(duì)照組比較,各組大鼠食管單位黏膜MC數(shù)量及脫顆粒率升高;與模型組相比,應(yīng)激組和應(yīng)激模型組MC數(shù)量及脫顆粒率明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表3,圖1~4。
表3 各組大鼠食管單位黏膜MC數(shù)量及脫顆粒率(±s,%)
表3 各組大鼠食管單位黏膜MC數(shù)量及脫顆粒率(±s,%)
注:與對(duì)照組比較,aP<0.01;與模型組比較,bP<0.05,cP<0.01
組別對(duì)照組應(yīng)激組模型組應(yīng)激模型組n 15 14 13 12 MC總數(shù)(個(gè))5.31±1.52 16.77±1.91a、b14.25±1.26a24.91±1.93a、c脫顆粒率(%)13.50±5.52 36.85±6.35a、b31.07±7.53a48.60±5.22a、c
圖1 對(duì)照組甲苯胺藍(lán)染色顯示的肥大細(xì)胞顆粒呈藍(lán)紫色,細(xì)胞大小不一,呈圓形、卵圓形等(×400倍)
圖2 應(yīng)激組肥大細(xì)胞數(shù)量增多,多沿血管分布。胞質(zhì)內(nèi)充滿嗜堿性藍(lán)紫色顆粒,顆粒多而密集(×400倍)
圖3 模型組肥大細(xì)胞數(shù)量增多,形態(tài)大小不一,胞質(zhì)內(nèi)嗜堿性藍(lán)紫色顆粒多而密集(×400倍)
圖4 應(yīng)激模型組肥大細(xì)胞未脫顆粒者細(xì)胞完整,胞質(zhì)均勻,胞膜清晰,脫顆粒者則胞膜破潰,顆粒涌出胞膜,細(xì)胞形狀不規(guī)則(×400倍)
2.5血清中的IgA測(cè)定與對(duì)照組比較,各組大鼠血清IgA水平下降;與模型組比較,應(yīng)激組和應(yīng)激模型組血清IgA水平均下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表4。
2.6食管黏膜表面SIgA測(cè)定與對(duì)照組比較,各組大鼠食管黏膜SIgA水平下降;與模型組比較,應(yīng)激組和應(yīng)激模型組黏膜SIgA水平均下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表5。
表4 各組大鼠血清IgA水平(±s,g/L)
表4 各組大鼠血清IgA水平(±s,g/L)
注:與對(duì)照組比較,aP<0.01;與模型組比較,bP<0.05,cP<0.01
組別對(duì)照組應(yīng)激組模型組應(yīng)激模型組n 15 14 13 12 IgA(×10-2) 18.01±6.27 10.17±4.11a、b13.64±4.19a5.73±4.04a、c
表5 各組大鼠黏膜SIgA水平(±s,mg/L)
表5 各組大鼠黏膜SIgA水平(±s,mg/L)
注:與對(duì)照組比較,aP<0.01;與模型組比較,bP<0.05,cP<0.01
組別對(duì)照組應(yīng)激組模型組應(yīng)激模型組n 15 14 13 12 SIgA 52.27±10.14 38.94±6.11a、b 44.86±8.13a31.61±7.29a、c
應(yīng)激是機(jī)體對(duì)內(nèi)外環(huán)境中各種刺激因素的一種不協(xié)調(diào)反應(yīng)。研究表明,應(yīng)激可通過(guò)神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA)軸和交感-腎上腺髓質(zhì)(sympathetic-adrenal medulla axis,SAM)軸調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答,應(yīng)激時(shí)HPA軸和SAM軸均處于激活狀態(tài),使糖皮質(zhì)激素分泌增多,β2腎上腺素能受體興奮,通過(guò)各種機(jī)制,最終誘導(dǎo)免疫抑制[6]。胃腸道是人體外周最大的免疫器官,肥大細(xì)胞(mast cell,MC)是消化道重要的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞,廣泛分布于消化道,部分MC與神經(jīng)纖維伴行[7],這一聯(lián)系為中樞神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道的雙向信息傳遞提供了生理媒介。各種應(yīng)激因素包括心理應(yīng)激可通過(guò)腦腸軸誘發(fā)MC活化脫顆粒釋放多種生物活性介質(zhì)如TNF-α,IL-1b、組胺、血管活性腸肽、5-HT等,使胃腸道內(nèi)臟敏感性增強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)功能改變、黏膜通透性增加,甚至導(dǎo)致炎癥反應(yīng)發(fā)生[8]。
研究報(bào)道,急性應(yīng)激可造成腸黏膜屏障破壞與腸道MC脫顆粒釋放炎性介質(zhì)有關(guān)[9];老年RE患者食管下段黏膜炎癥程度與MC數(shù)量、脫顆粒率增加正相關(guān)[10],本研究結(jié)果表明,應(yīng)激導(dǎo)致正常大鼠食管黏膜損害,加重RE大鼠黏膜炎癥,同時(shí)使食管黏膜MC數(shù)量及脫顆粒率均增加,MC活化程度升高。表明應(yīng)激可誘發(fā)或加重食管炎,其機(jī)制可能與應(yīng)激誘導(dǎo)MC功能活化有關(guān)。Zhong等[11]研究也顯示,與MC缺陷大鼠相比,慢性束縛應(yīng)激使正常大鼠MC數(shù)量及其活化程度升高,MC類(lèi)蛋白酶和蛋白酶激活受體PAR2增加,緊密連接蛋白表達(dá)下降,細(xì)胞間隙增寬。說(shuō)明MC在應(yīng)激誘導(dǎo)的食管上皮功能障礙中發(fā)揮重要角色。
人體IgA主要來(lái)源于腸黏膜固有層的漿細(xì)胞,分為血清型IgA及分泌型SIgA,主要以SIgA執(zhí)行黏膜免疫功能。SIgA通過(guò)黏附病原微生物、過(guò)敏原等有害物質(zhì),降低或抑制其對(duì)黏膜的毒性作用,防止機(jī)體變態(tài)炎癥反應(yīng)的發(fā)生,維持腸黏膜穩(wěn)態(tài),在保持消化道上皮完整性和維持消化道正常功能方面起重要的作用[12]。研究顯示,應(yīng)激性潰瘍血清中IgA、胃液中SIgA均明顯減少[6],考試應(yīng)激時(shí)唾液SIgA水平降低[13],顯示應(yīng)激可造成機(jī)體局部及全身免疫功能下降。本研究結(jié)果表明,應(yīng)激和造模均可使大鼠血清IgA及食管黏膜SIgA水平降低,且應(yīng)激模型組血清IgA和食管黏膜SIgA水平下降最顯著,食管黏膜炎癥最重。表明應(yīng)激導(dǎo)致機(jī)體免疫功能尤其是黏膜免疫功能下降是食管炎發(fā)生的重要機(jī)制。
我們的研究還觀察到模型組大鼠的黏膜損傷程度高于應(yīng)激組,但免疫功能的影響則應(yīng)激組較模型組明顯。考慮可能的原因?yàn)椋海?)應(yīng)激主要通過(guò)免疫機(jī)制影響食管的防御機(jī)制,造成黏膜屏障、運(yùn)動(dòng)功能損害等,而模型組同時(shí)加重了反流物對(duì)黏膜的直接攻擊作用。(2)本實(shí)驗(yàn)采用束縛水浸方法制作應(yīng)激模型,該模型心理應(yīng)激因素突出,軀體應(yīng)激因素小,而模型組則軀體應(yīng)激因素更明顯,不同的應(yīng)激方式可能造成免疫應(yīng)答反應(yīng)不同。有研究報(bào)道,心理應(yīng)激組大鼠與高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組相比,胃排空率、腦腸肽下降更明顯[14]。本研究初步探討了應(yīng)激在RE中的作用及其相關(guān)的免疫機(jī)制,但研究指標(biāo)較局限,應(yīng)激是否還與其他免疫因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素水平相關(guān)、具體的作用途徑及其相互之間的聯(lián)系尚不明確,仍待今后進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)。
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(收稿:2015-03-10修回:2015-08-10)
(責(zé)任編輯張淑坤)
Impact of Stress on Immune Function of Reflux Esophagitis Rat Model
KANG Li-li,TANG Yan-ping, WANG Rui,et al.Department of Gastroenterology,Tianjin Nankai Hospital,Tianjin(300100),China
Objective To observe the changes of esophageal mucosa and immunologic function of reflux esophageal rat model under stress and to investigate the role of stress on reflux esophagitis and its possible mech?anism.MethodsHealthy male wistar rats were randomly divided into 4 groups,control group,stress group, model group and stress and modeling group,15 rats in each group.Reflux esophagitis rat model was established by the method of improved part cardiac muscle incision and part outlay-pyloric ligation.Seven days after model?ing,both stress group and stress and modeling group underwent water immersion-restraint stress.After the text, each group’s esophageal mucosa samples and microscopic observation were compared,the number of mast cells (MC)in the unit area of esophageal mucosa,the rate of mast cell degranulation,the level of Secretory immunoglob?ulin A(SIgA)on esophageal mucosa and Immune globulin A(IgA)in serum were detected.ResultsAs com?pared with the control group,model group lower esophageal mucosa of rats macroscopic observation and patho?logical manifestations of integral increased,the MC number(14.25±1.26)and degranulation rate[(31.07±7.53)%] increased,while the level of SIgA on esophageal mucosa[(44.86±8.13)mg/L]and IgA in serum[(13.64±4.19]× 10-2g/L)decreased(P<0.01).Compared with model group,esophageal mucosa macroscopic observation and pathological manifestations of integral(P<0.05),the number of MC(24.91±1.93),the rate of mast cell degranu? lation[(48.60±5.22)%]increased significantly in stress and modeling group,while SIgA on esophageal mucosa[(31.61±7.29)mg/L]and IgA in serum[(5.73±4.04)×10-2g/L]decreased(P<0.01).ConclusionStress can aggravate RE model esophageal mucosa injury in rats,the mechanism may include the affect of organism immune function.
Reflux esophagitis;water immersion-restraint stress;mast cell;immunoglobulin A;rats
Q95-33;R655.4
A
1007-6948(2015)05-0475-05
10.3969/j.issn.1007-6948.2015.05.011
天津市衛(wèi)生局科技基金(2011KZ50)
天津市南開(kāi)醫(yī)院消化科(天津 300100)
唐艷萍,E-mail:cb1699@sina.com