谷氨酰胺對(duì)高氧肺損傷的干預(yù)效果觀察

劉秀香,郭金將,趙國英,羅 瑤

(濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院,山東濱州 256603)

目前,對(duì)于高氧肺損傷尚缺乏有效的防治措施。雖然臨床上有應(yīng)用糖皮質(zhì)激素、抗氧化劑治療等防治高氧肺損傷的報(bào)道,但這些方法僅能部分減輕肺損傷的程度,并不能完全阻止肺損傷的發(fā)生、發(fā)展,且激素等藥物本身具有較多不良反應(yīng),臨床應(yīng)用需非常慎重。對(duì)機(jī)體來說,谷氨酰胺是一種條件性必需氨基酸。2009年 6月 1日 ～2010年 11月 21日,我們應(yīng)用谷氨酰胺對(duì)高氧肺損傷的發(fā)生環(huán)節(jié)進(jìn)行干預(yù),觀察干預(yù)效果,以探討高氧肺損傷安全、有效的防治方法。

1 材料與方法

1.1 材料 將240只孕21 d(足月為22～23 d)的新生SD大鼠隨機(jī)分為空氣組(Ⅰ組)、空氣+生理鹽水(NS)組(Ⅱ組)、空氣+小劑量谷氨酰胺組(Ⅲ組)、空氣+大劑量谷氨酰胺組(Ⅳ組)及高氧模型組(Ⅴ組)、高氧+NS組(Ⅵ組)、高氧+小劑量谷氨酰胺組(Ⅶ組)、高氧+大劑量谷氨酰胺組(Ⅷ組)共8個(gè)組,各 30只。根據(jù)大鼠處死時(shí)間,每組又隨機(jī)分為 3、7、14 d各 3個(gè)亞組。

1.2 方法

1.2.1 模型的建立 將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組大鼠在普通空氣中飼養(yǎng);Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ組大鼠置于同一室的高濃度氧(＞95%)箱中飼養(yǎng),箱內(nèi)放置鈉石灰以吸收大鼠呼出的CO2,使CO2濃度低于0.5%。Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ、Ⅷ組大鼠以灌胃方式給予谷氨酰胺(大劑量組每天給予谷氨酰胺0.75 g/g,小劑量組谷氨酰胺給予大劑量組的 1/3,給藥時(shí)間為生后第 1～7天),Ⅱ、Ⅵ組給予相應(yīng)劑量的NS。每日清晨開箱1次,更換飼料、水、墊料,同時(shí)將空氣組與高氧組的代母鼠互換以防止代母鼠氧中毒。

1.2.2 血標(biāo)本采集及8-異前列腺素F2a檢測 各組動(dòng)物在相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)斷頭取血并處死,采集的血液置于EDTA抗凝管中,3 000 r/m in離心10 min,留取血漿,-80℃保存,同批酶聯(lián)免疫法檢測血漿8-異前列腺素 F2a。取大鼠左側(cè)肺組織浸入 4%的甲醛中固定,24 h后石蠟包埋、切片、HE染色,光鏡下觀察。取大鼠右側(cè)肺組織并置入 2.5%戊二醛中固定,電鏡下觀察。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件。數(shù)據(jù)比較用單因素方差分析。P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠肺組織病理學(xué)變化 光鏡觀察：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組各時(shí)間點(diǎn)大鼠肺泡結(jié)構(gòu)清晰、大小均勻一致。Ⅴ組 3 d可見肺泡腔內(nèi)有紅細(xì)胞和炎癥細(xì)胞滲出;7 d肺泡腔仍有紅細(xì)胞滲出,肺泡腔變大,肺泡壁變薄,有肺大皰形成;14 d肺泡大小不等,數(shù)量減少,肺泡間隔增厚。Ⅷ組 3、7 d紅細(xì)胞滲出明顯減少,14 d肺泡數(shù)量減少不明顯,肺泡間隔無明顯增厚。Ⅶ組 3、7 d肺泡腔出血略有減輕,14 d肺泡間隔增厚較V組略有減輕。

電鏡觀察：Ⅴ組 3 d肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞胞膜完整、胞質(zhì)內(nèi)板層小體出現(xiàn)排空現(xiàn)象、線粒體腫脹明顯,肺泡I型細(xì)胞染色質(zhì)分布不均、線粒體腫脹;7 d細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變較 3 d更為明顯,Ⅱ型上皮細(xì)胞核染色質(zhì)松弛、板層小體排空現(xiàn)象增加、線粒體腫脹更加明顯,呈氣球樣變;14 d各種細(xì)胞仍有線粒體腫脹,肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞異染色質(zhì)增加、出現(xiàn)核邊集、板層小體基本排空,肺間質(zhì)可見大量膠原纖維。Ⅷ組 3、7 d各類細(xì)胞線粒體腫脹明顯減輕,肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞板層小體排空明顯減輕,未見肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞凋亡或死亡現(xiàn)象;14 d肺間質(zhì)膠原纖維未見明顯增加。Ⅶ組各類細(xì)胞在各時(shí)間點(diǎn)的變化較Ⅴ組略輕。

2.2 各組大鼠血漿8-異前列腺素F2a檢測結(jié)果見表1。由表 1可見,Ⅴ組血漿 8-異前列腺素F2a水平從第 3天即開始升高,第 14天最高;Ⅷ組各時(shí)點(diǎn)血漿8-異前列腺素F2a水平較Ⅴ組明顯降低,但仍高于Ⅰ組;Ⅶ組血漿8-異前列腺素F2a含量較Ⅴ組降低不明顯。

表1 不同時(shí)間點(diǎn)各組大鼠血漿8-異前列腺素F2a水平比較(μg/L,±s)

表1 不同時(shí)間點(diǎn)各組大鼠血漿8-異前列腺素F2a水平比較(μg/L,±s)

注：與Ⅰ組同一時(shí)間點(diǎn)相比,＊P＜0.05;與同組前一時(shí)間點(diǎn)相比,△P＜0.05;與Ⅴ組同一時(shí)間點(diǎn)相比,#P＜0.05

3 討論

目前,高氧肺損傷的發(fā)病機(jī)制尚未闡明,更缺乏有效的干預(yù)措施。研究表明,正常情況下,機(jī)體內(nèi)有氧自由基產(chǎn)生,同時(shí)也有抗氧自由基的防護(hù)系統(tǒng),這兩者處于平衡狀態(tài)。在高氧環(huán)境中,這種平衡被打破[1],氧自由基大量產(chǎn)生,在某些氧化應(yīng)激產(chǎn)物,如8-異前列腺素F2a及炎癥細(xì)胞因子(如TNF-α等)作用下,細(xì)胞膜的完整性遭到破壞,細(xì)胞能量代謝發(fā)生障礙,細(xì)胞器功能受限,細(xì)胞水腫,出現(xiàn)凋亡或壞死[2];同時(shí)肺組織表面活性蛋白等產(chǎn)生顯著減少,而且細(xì)胞的再生和恢復(fù)緩慢,最終肺的功能受到影響。本研究結(jié)果亦顯示,Ⅴ組細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞明顯。在高氧性肺損傷發(fā)病過程中,存在以下幾個(gè)重要環(huán)節(jié)：①由氧自由基介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),產(chǎn)生大量的炎癥介質(zhì)和趨化因子;②炎癥介質(zhì)和趨化因子對(duì)組織細(xì)胞的破壞;③能量消耗,細(xì)胞功能障礙。若能阻斷這三個(gè)環(huán)節(jié),則可有效消除或減輕肺部炎癥反應(yīng)及肺組織損傷。

8-異前列腺素 F2a作為活性氧作用于多不飽和脂肪酸和脂類的終產(chǎn)物,在機(jī)體、血、尿等體液和組織中極其穩(wěn)定,不受食物和藥物等因素的影響,檢測樣本可長期保存而不影響檢測結(jié)果,其水平可以特異、準(zhǔn)確反映體內(nèi)氧化應(yīng)激導(dǎo)致的脂質(zhì)過氧化損傷作用[3,4]。本研究結(jié)果顯示,Ⅴ組自第 3天起,血漿8-異前列腺素 F2a的水平持續(xù)高于各空氣組,第14天達(dá)高峰。說明高氧情況下機(jī)體的過氧化代謝增強(qiáng),這與某些研究顯示的反映高氧肺損傷脂質(zhì)過氧化的指標(biāo)MDA變化情況相一致[5]。

谷氨酰胺雖然不是一種必需氨基酸,但因?yàn)樗c機(jī)體的多種重要代謝反應(yīng)息息相關(guān),所以被認(rèn)為是條件性必需氨基酸。人體在各種創(chuàng)傷、感染等應(yīng)激狀態(tài)下,谷氨酰胺的需要量大大增加。近年的研究顯示,谷氨酰胺可以減輕膿毒血癥、內(nèi)毒素血癥引起的肺損傷,作用機(jī)理是谷氨酰胺可以增加熱休克蛋白70(HSP70)的表達(dá),并且可以減少一氧化氮(NO)及NF-κB等炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[6]。此外,谷氨酰胺可以弱化細(xì)胞死亡和誘生型一氧化氮合酶的表達(dá)[7],增加細(xì)胞外和紋狀體中 γ-氨基丁酸的含量[8]。由此推測,谷氨酰胺可能通過對(duì)抗氧自由基、減少炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生及釋放,并通過提供有效的能源而促進(jìn)細(xì)胞功能恢復(fù),預(yù)防慢性肺損傷的發(fā)生。

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