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褪黑素对大鼠肠缺血/再灌注损伤保护作用的实验研究           ★★★ 【字体:
褪黑素对大鼠肠缺血/再灌注损伤保护作用的实验研究
作者:佚名    论文来源:本站原创    点击数:    更新时间:2008-10-3    
作者:周良玉,张钦,康二虎

【关键词】  褪黑素
  [摘  要] 目的:观察褪黑素对大鼠肠缺血/再灌注损伤的保护作用。方法:成年雄性SD大鼠60只分为假手术组(10只)、缺血/再灌注组(10只)、缺血/再灌注+褪黑素20 mg/kg组(15只)。观察肠缺血30 min再灌注60 min后肠黏膜损伤程度,测定血中D乳酸和内毒素水平,并测定小肠组织中丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)水平和诱生型-氧化氮合酶(iNOS)活力。结果:运用褪黑素组肠黏膜损伤程度轻,MDA、NO、iNOS和D乳酸、内毒素均低于缺血/再灌注组和溶媒组,并呈剂量依赖效应。肠黏膜损伤程度与MDA、NO及D乳酸呈正相关。结论:运用褪黑素对大鼠肠缺血/再灌注损伤有保护作用,效应呈剂量依赖性。这种作用的部分原因可能是褪黑素抑制了NO的过度生成。
  [关键词] 褪黑素;缺血/再灌注;肠屏障;一氧化氮
  Experimental Study on the Protective Effects of Melatonin on Intestinal Ischemiareperfusion Injury in Rats
  Abstract:Objective The purpose of this study was to assess the protective effect of melatonin on intestinal ischemiareperfusion (IIR)injury in rats.Methods IIR injury was induced by clamping the superior mesenteric artery in rats for 30 min,follow by relase of the clamp(reperfusion),Melatonin(10 mg/kg,20 mg/kg)or vehicle(control 2% alcohol)was administered twice,5 min prilr to reperfusion and 30 min after the reperfusion period,At 60 min after reperfusion,rats were decapitated.Serum samples were decapitated.Serum samples were taken for hisological examination or the detdrmination of malondialdehyde(MDA),nitric oxide(NO),catalase(CAT)and inducible isoform of nitric oxide synthase(iNOS)activity Plasma Dlactate and endotoxin concentrations were measured for the evalration of intestinal permeability.Results Compared with the shamoperation group,Dlactate,endotoxin and MDA,NO,iNOS were significantly increased,white CAT was decreased in ischemiareperfusion group.Comjpared with ischemiareperfusion group and vehicle administered group,these changes were reverted to some degree by treatment with melatonin in a dosedependent menner.The histopathologic results were consistent with the biochemical markers.Conclusion Melatotin protects effectively intestine from ischemiareperfusion injury,the reason may inhibit the production of nitric oxide,and this effect is exerted in a dosedep endent manner.
  Key words:Melatonin;Ischemiareperfusion;Intestine barrier;Nitric oxide
    肠缺血/再灌注损伤不仅导致肠道局部组织坏死、凋亡,还将引发全身炎性反应失控,对其他器官组织产生广泛影响,严重者会导致多器官功能障碍综合征[1,2]。褪黑素是目前发现最强的体内抗氧化成分,在心、脑、肾等器官缺血/再灌注损伤中有明显保护作用[3]。本文拟建立大鼠肠缺血/再灌注模型,观察褪黑素对肠缺血/再灌注损伤的影响。
  1  材料与方法
  1.1  实验动物与分组 
  雄性SD大鼠60只(兰州医学院实验动物中心提供),体重200 g~250 g,随机分为5组:假手术组10只,仅分离肠系膜上动脉;缺血/再灌注组10只,分离并钳夹肠系膜上动脉,腹腔注射生理盐水;缺血/再灌注+注射溶媒组10只,分离并钳夹肠系膜上动脉,腹腔注射2%无水乙醇,生理盐水;褪黑素不同剂量组,各15只。褪黑素(购自瑞士ALEXIS公司)先以无水乙醇将褪黑素溶解,再加生理盐水稀释,使乙醇浓度<2%,然后按褪黑素10 mg/kg、20 mg/kg等容分别腹腔注射。
  1.2  肠缺血/再灌注模型的制作 
  动物禁食18 h,不禁水。手术室温度维持在27 ℃~28 ℃,称重,麻醉采用戊巴比妥钠30 mg/kg腹腔注射。腹部正中脱毛,消毒铺巾,正中切口进腹,分离肠系膜上动脉,以无创血管夹夹闭肠系膜上动脉根部,30 min后松开血管夹,进行再灌注。在再灌注前5 min,组腹腔注射溶剂,组腹腔注射褪黑素,再灌注30 min后进行第二次腹腔注射。再灌注60 min后立即切取距回盲瓣5 cm的小肠,分别墨4%多聚甲醛固定在水浴下制备1∶10肠匀浆,备测,并经心脏穿刺取血,置-20 ℃冷冻保存。
  1.3  观察指标
  1.3.1  组织匀浆制备及检测 
  在冰浴下将切取的小肠纵行剖开,在冰0.01 mol/L PBS中漂洗,滤纸吸干,准确称取1 g小肠组织,制成10%组织匀浆,低温离心,取上清液,进行内二醛(MDA)、一氧化氮(NO)、诱生型一氧化氮合酶(iNOS)、过滤氧化氢酶(CAT)测定。试剂盒购自南京建成生物工程研究所。
  1.3.2  小肠组织切片行HE染色,光镜下观察组织损伤程度 
  采用Chiu氏6级评分法判断损伤程度:0分为正常黏膜绒毛,1分为绒毛顶端上皮下间隙增大,2分为上皮层与固有层中度分离,3分为绒毛两侧亦有大量分离伴部分绒毛顶端破损,4分为绒毛破损伴固有层毛细血管暴露,5分为固有层破坏、出血、溃疡。
  1.3.3  血D乳酸及内毒素测定 
  血浆D乳酸根据Brandt用SPSS10.0统计学软件包进行单因素方差分析及组间比较,并进行指标间Pearson相关分析。
  2  结果
  2.1  模型建立情况  www.lunwenwang.com 论文网在线
  各组行肠缺血/再灌注模型制作时,夹闭肠系膜上动脉后肠系膜血管搏动消失且肠壁变苍白。开放血管后血管搏动恢复,肠壁出现充血。再灌注60 min后肠壁充血水肿明显。
  2.2  各组实验指标数间比较 
  与缺血/再灌注组相比,注射褪黑素组病理评分及组织中MDA、NO、iNOS均明显降低,差异有显著性(P<0.05)。随着褪黑素浓度增高,病理评分与MDA、NO、iNOS测量值有下降趋势,其中组与组间MDA水平无统计学意义。与假手术组相比,血浆中D乳酸及内毒素各组均明显升高,而褪黑素组D乳酸、内毒素与溶媒组比较呈下降趋势,并有统计学意义(P<0.05)。见表1,表2。表1  实验指标的各组间均数比较(略)表2  实验指标的各组间均数比较(略)
  2.3  各实验指标之间相关性分析  病理学评分与血清D乳酸、NO、iNOS水平呈正相关,而与CAT水平呈负相关。
3  讨论
  肠缺血/再灌注损伤不仅见于肠梗阻、肠系膜动脉栓塞等急腹症,更是严重创伤、烧伤后休克复苏中出现的病理过程,导致肠上皮细胞死亡,肠黏膜膜屏障破坏,肠通透性增加,使内毒素吸收增加及细菌易位,引发或加重全身炎性反应[1,2]。缺血/再灌注时超氧阴离子(O2)、NO生成增加和过氧亚硝基阴离子(ONOO)浓度增高是造成再灌注损伤的重要原因。再灌注时富含黄嘌呤氧化酶的肠上皮细胞将产生大量氧自由基,导致细胞膜破坏,引发一系列级联反应;实验表明过量的NO可造成肠黏膜通透性的增加,其机制是NO与O2结合,形成ONOO,ONOO具有很强的毒性,包括引发脂质过氧化,抑制线粒体酶活性,破坏细胞的结构和功能,导致细胞死亡[6,7],这使得肠屏障受损,肠黏膜通透性增高导致内毒素转位,血中内毒素水平上升。因此,清除并抑制自由基过量生成是防治肠缺血/再灌注损伤的关键。
  褪黑素主要由松果腺分泌,具有调节昼夜节律、调节免疫等作用。近年来发现褪黑素具有很强的抗氧化和清除自由基作用,不仅可直接清除OH、O2等,还可通过增加抗氧成分[3,8]。MDA作为组织过氧化产物的标志,其水平反映组织过氧化的程度。本文发现应用褪黑素组肠组织MDA水平明显降低,而作为细胞内抗氧化成分CAT活力增加,进一步证实褪黑素的抗氧化作用。
  NO参与调节肠黏膜的通透性,本实验中假手术组与对照组NO的水平增高,而褪黑素组NO水平及iNOS活力明显低于对照组,并与肠黏膜损伤程度正相关。血中内毒素水平与对照组比较也明显降低,且呈剂量依赖性。证实褪黑素能减少肠组织缺血/再灌注损伤后NO的过度产生,从而进一步减少ONOO的生成,保护肠组织。Cuzzocrea等[9]在大鼠内脏动脉闭塞再灌注模型中也观察到,褪黑素治疗明显降低了由再灌注损伤升高的血浆和回肠中ONOO水平,还减少了再灌注回肠组织P选择素和粘附因子(ICAM1)的表达,进而减轻中性粒细胞介导的细胞损害,并且提高了大鼠的生存率。褪黑素减少NO的生成,其机制可能是褪黑素抑制了NFkB的活性,阻止iNOS的表达造成直接抑制NOS的活性[10,11]。
  D乳酸是肠道细胞特有的代谢产物,不参与体内的代谢过程,正常情况下血中很难测到,肠黏膜受损,通透性增加,其进入血液循环。动物实验证明,急性肠缺血引起的肠黏膜损伤可使D乳酸浓度升高[12]。也有报道血浆D乳酸的浓度与肠黏膜损伤评分值呈显著相关[13,14]。本实验中褪黑素组D乳酸水平下降,说明褪黑素可能通过减少氧自由基、NO的产生改善肠黏膜屏障的通透性。
  另外,最近发现褪黑素还有抗应激、抗炎、增强免疫及调节性激素、镇痛作用。胃肠道也是其分泌来源,而且也存在其受体,具有调节胃肠蠕动、改善黏膜血流、促进细胞增殖等作用[15,16],说明其在肠缺血/再灌注损伤中不仅仅是通过清除自由基而发挥保护作用,其作用机制有待进一步的研究。
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