高海拔地區內毒素致綿羊多臟器功能障礙綜合征的病理學改變

萬東君，牛廷獻，王春雨，付學鋒，楊艷麗，羅曉紅

(1.蘭州軍區蘭州總醫院干部病房;2.實驗動物科;3.內分泌科;4.病理科，蘭州 730050)

高海拔地區內毒素致綿羊多臟器功能障礙綜合征的病理學改變

萬東君1，牛廷獻2，王春雨3，付學鋒1，楊艷麗4，羅曉紅3

(1.蘭州軍區蘭州總醫院干部病房;2.實驗動物科;3.內分泌科;4.病理科，蘭州 730050)

目的 研究高海拔地區內毒素致綿羊多臟器功能障礙綜合征(MODS)的病理學變化特征。方法將16只綿羊隨機分為2組，中度海拔組和高海拔組，按相同的劑量靜脈給予內毒素(6 μg/kg)制作MODS模型，24 h后麻醉處死綿羊，觀察主要臟器的病理學變化。結果 中度海拔和高海拔MODS組綿羊肺臟、肝臟、脾臟、腸粘膜均出現明顯炎性改變，高海拔MODS組綿羊肺臟、肝臟病理學評分明顯高于中度海拔MODS組。結論 高海拔地區MODS的病理損傷較中度海拔明顯加重。

多臟器功能障礙綜合征;內毒素;高海拔地區;綿羊;病理學;肺;肝

多臟器功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)常繼發于嚴重感染、休克、外傷等疾病，發病兇險，死亡率高，一直是臨床危重病研究的重要課題。近幾年我們通過臨床觀察發現，隨海拔高度升高，以缺氧為主的環境暴露因素逐漸參與了平原普遍認知的原發性打擊因素，不同地程度改變了MODS的發病過程，其臨床癥征、診斷標準參數、治療方略和預后與平原發生了變化或顯著變化，形成了高海拔地區具有特征性的MODS［1－4］。本實驗在兩個不同的海拔梯度以內毒素建立綿羊MODS模型，并對主要臟器進行病理分析對比，了解高海拔地區綿羊MODS模型的病理特點，為進一步防治研究奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 實驗動物和試劑

16只1年齡綿羊(蘭州軍區蘭州總醫院動物實驗科提供)，雌雄各半，體重2 kg左右，全價飼料飼養。麻醉藥物為速眠新Ⅱ號(軍事醫學科學院軍事獸醫研究提供)，內毒素(LPS，血清型為 O127:B8，批號為64H4010，美國Sigma公司)。

1.2 實驗儀器

全自動生化分析儀:Beckman公司;全自動血球分析儀:日本 Sysmex公司，KX－21N;全自動生物組織脫水機:湖北宏業醫用儀器有限公司，TS－12N;輪轉切片機:德國徠卡，RM2135。

1.3 動物分組及模型制作

16只綿羊分為2組，每組8只，第一組為中度海拔組，在蘭州(海拔1500 m)實施模型制作，第二組為高海拔組，在夏河(海拔 3 200 m)進行模型制作。模型制作方法:速眠新Ⅱ號(1.5mL/kg)肌內注射麻醉后，每組隨機抽出3只作為對照組，余5只綿羊經前肢橈靜脈泵入 LPS(6 μg/kg，30 min內泵完)，制作MODS模型，對照組給予等量生理鹽水靜脈泵滴入。24 h后，麻醉動物，頸靜脈采血，檢測血常規、肝腎功，頸動脈采血測血氣。采血后處死動物，解剖觀察肺、肝、脾、心、腎、胃腸等主要臟器，并取部分組織用10%甲醛固定，常規組織切片，HE染色，顯微鏡下觀察。

1.4 MODS的判定

各組動物的血細胞計數、血氣、肝腎功等化驗結果，參照胡森等［5］提出的動物 MODS的診斷標準，在注射LPS后出現2個或2個以上器官或系統功能障礙判定為MODS。

1.5 病理改變的半定量分析

所有切片均由病理學專業人員進行觀察評估。肺組織病理學檢查，按修正后彌漫性肺泡損傷(DAD)系統進行評分［6］。根據肺泡內纖維素滲出、肺泡內出血、肺間質水腫、肺泡內中性粒細胞聚集、肺間質內中性粒細胞聚集5個參考因素，按正常、輕、中、重評 0、1、2、3 分，所有各項參數評分之和為DAD評分。肝損傷程度的組織學評分標準按照參考文獻［7］，盲法累計評分。

1.6 統計學方法

實驗數據采用SPSS 13.0統計軟件分析，組間比較采用one－way ANOVA比較。

2 結果

2.1 各組綿羊主要臟器外觀比較

模型組綿羊注射內毒素后出現呼吸急促、心率增快，腹脹、尿頻，活動能力下降，進食、飲水減少。病理解剖發現，與對照組比較，MODS模型綿羊組的肺臟肉眼標本變化顯著，中度海拔組模型綿羊肺臟點片狀充血、水腫。肺泡水腫、擴張明顯;腸腔脹氣。高海拔組 MODS模型綿羊，肺臟呈斑片狀實變，充血、水腫，大量肺泡液(伴血性分泌物)從氣管、支氣管斷面流出;腸腔脹氣更加顯著，膨呈鼓狀。心臟、肝臟、腎臟、脾臟等實體標本肉眼觀察，兩個海拔梯度組與對照組變化不明顯。

2.2 各組主要臟器病理學改變

MODS模型組綿羊，損傷最為明顯的依次為肺臟、肝臟、脾臟、腸粘膜，而心臟、腎臟損傷程度輕微。中度海拔MODS組綿羊肺臟，光鏡下可見肺泡結構基本完整，灶性肺泡腔擴張，肺泡間隔增寬，有中性粒細胞浸潤;肝臟小葉結構清晰，肝細胞濁腫，點狀壞死，輕度匯管區靜脈擴張;脾竇充血、淤血;腸粘膜組織間中性粒細胞浸潤。高海拔MODS組:肺泡壁結構模糊，部分肺泡壁塌陷，肺泡腔消失，病變區有大量的中性粒細胞浸潤、蛋白液和紅細胞滲出;肝臟小葉結構完整，匯管區靜脈擴張，匯管區炎細胞、淋巴細胞浸潤;脾竇廣泛充血、淤血;腸粘膜水腫，粘膜間質炎細胞浸潤。對照組各臟器組織未見明顯異常改變(圖1，見彩插1)。以組織改變最為明顯的肺臟、肝臟，進行半定量評分，高海拔MODS組肺臟、肝臟評分顯著高于中度海拔MODS組，結果參見表1。

3 討論

隨著海拔的增高，高原的低氧、低氣壓環境因素的暴露，促使MODS發生發展十分急驟，因而尋找建立合適的動物模型，了解高海拔地區MODS的演變規律，病理變化特點，對高海拔地區MODS早期診斷、早期治療具有特殊重要性。利用內毒素建立MODS模型的單因素、可控性、簡便性的優點，我們曾以大鼠、兔、綿羊為實驗動物制作MODS模型，但由于大鼠對內毒素敏感性差，而兔對內毒素過于敏感，最終選擇綿羊，其病理生理變化與人相近。前期在中度海拔地區(1 500 m)以綿羊制作MODS模型，臟器功能障礙發生以肺功、肝功、腸道功能減退、白細胞減少最為顯著［8］，本次試驗在兩個海拔高度下對比病理分析，亦證實肺臟、肝臟、腸粘膜的病理改變顯著，尤以海拔3 200 m的模型最明顯。靜滴內毒素24 h后，肺臟出現充血、水腫，肺泡腔內淤血，肝臟匯管區炎性細胞浸潤，腸粘膜水腫。肺臟及肝臟的病理學評分顯示，在相同內毒素劑量誘導下，高海拔地區模型動物的病理損傷較中度海拔地區的損傷更為嚴重，提示低氧環境因素對于MODS的病情發展具有重要推動作用。

表1 兩組MODS綿羊肺、肝病理學評分Tab.1 Pathological scores of the lung and liver tissues in the two MODS groups

盡管目前對于高海拔地區MODS的詳細發病機制仍然不清楚，推測低氧應激促進炎癥反應鏈活躍可能是重要的發病環節之一。當海拔上升到1 500～1 760 m，PaO2就比平原下降了近 20mmHg，接近氧解離曲線“S”陡區，容易引起氧合氧離的劇烈波動［9］;在3 000 m以上的海拔高度機體已明顯承受到低氧的刺激，使組織細胞處于應激狀態，任何輕微的打擊都可迅速誘發MODS［10］。在低氧環境暴露下中性粒細胞功能改變與高原 MODS發病關系研究中發現:急慢性缺氧時，中性粒細胞偽足長度都顯著大于常氧對照組，尤其是急性缺氧暴露下更明顯，表明急性缺氧促進了中性粒細胞趨化能力［11］。NF－kB作為調控細胞因子、黏附分子和炎癥反應的重要轉錄因子，在高原地區嚴重燙傷延遲復蘇大鼠肺組織中 NF－kB活性較中度高原顯著增強［12］。在高海拔地區，由于低氧應激因素的存在，MODS模型表現出病理損傷較中度海拔地區嚴重，然而在主要的損傷器官中，肺損傷尤其明顯，可能原因是在LPS誘導的MODS病理演變過程中，早期大量炎癥介質釋放，肺泡－毛細管膜對過度炎癥反應較為敏感。明確的發病機制仍需進一步研究。

［1］羅曉紅，萬東君，高煒，等.高海拔地區腦出血合并多器官功能障礙綜合征的特點［J］.中國危重病急救醫學，2006，18(5):309－310.

［2］劉惠萍，張世范，劉傳蘭，等.高原地區ARDS/MODS早期診斷治療的經驗體會［J］.西北國防醫學雜志，2008，29(5):321－323.

［3］張世范，張德海，高煒，等.高原地區全身炎癥反應綜合征與急性高原病發病機制的初步探討［J］.中國現代醫學雜志，2006，16(2):183－187.

［4］張世范，吳天一.全身炎癥反應綜合征與急性高原反應綜合征的關聯性研究和思考［J］.西北國防醫學雜志，2007，28(2):81－83.

［5］胡森，盛志勇，周寶桐，等.雙相遲發多器官功能不全綜合征(MODS)動物模型的研究［J］.中華創傷雜志，1996，12:102－106.

［6］Quintel M，Heine M，Hirsch LRB，et al.Effects of partial liquid ventilation(PLV)on lung injury in a model of acute respiratory failure:a histologic and morphometric analysis［J］.Crit Care Med，1998，26:833－842.

［7］吳海軍，肖恩華，尚全良，等.同種異體骨髓基質細胞直接穿刺肝內移植治療急性肝損傷的病理改變［J］.國際醫學放射學雜志，2008，31(5):321－325.

［8］王春雨，凡春玲，羅曉紅，等.內毒素致多臟器功能障礙綜合征綿羊模型的建立［J］.中國比較醫學雜志，2011，21(8):49－52.

［9］劉傳蘭，葉光陽，耿智隆，等.蘭州地區(1517 m)118例健康人中心動脈血氣分析［J］.西北國防醫學雜志，2001，22(4):318－320.

［10］張世范，劉毅，高煒，等.高海拔地區多臟器功能障礙評分系統診斷的標準［J］.中華急診醫學雜志，2006，15(4):366－369.

［11］周其全，張世范.中性粒細胞過渡激活在急性高原病伴多臟器功能障礙中的作用及其機制［J］.臨床軍醫雜志，2009，37(3):308－311.

［12］劉 毅，樊 軍.NF－kB在高原地區嚴重燙傷延遲復蘇大鼠肺組織中的表達及其意義［J］.西北國防醫學雜志，2010，31(5):321－323.

Pathological Characteristics of a Sheep Model of Multiple Organ Dysfunction Syndrome at High Altitude Induced by Lipopolysaccharide

WAN Dong－jun1，NIU Ting－xian2，WANG Chun－yu3，FU Xue－feng1，YANG Yan－li4，LUO Xiao－hong3
(1.VIP ward;2.Department of Animal Experiment;3.Department of Endocrynology;4.Department of Pathology，Lanzhou General Hospital of PLA，Lanzhou 730050，China)

Objective To establish a sheep model of multiple organ dysfunction syndrome(MODS)at high altitudes induced by lipopolysaccharide(LPS)and observe the pathological characteristics of organs.Methods Sixteen 1－year old sheep(male∶female=1∶1)were randomly divided into moderate altitude group(1500 m)and high altitude group(3200 m).The MODS models were generated by intravenous infusion of LPS at a dose of 6 μg/kg.After 24 hours，the sheep were anesthetized，and samples of the lung，liver，heart，spleen，kidney and intestine tissues were taken and fixed in 10% formalin for histopathological examination.Results The lung，liver，spleen and intestinal tissues had significant inflammatory changes in both MODS groups，and especially，the pathology scores of the lung and liver at high altitude MODS group were significantly higher than those in the moderate altitude MODS group.Conclusions Pathological damages of MODS at high altitude are more aggravated than those at moderate altitude.

Multiple organ dysfunction syndrome;Lipopolysaccharide;High altitude;Sheep;Histopathology;Lung;Liver.

R33

A

1671－7856(2012)08－0040－03

10.3969/j.issn.1671.7856.2012.008.009

2012－06－12

注：A-B為對照組肺臟、肝臟（HE）；C-D為中度海拔MODS組肺臟、肝臟（HE）；E-F為高海拔MODS組肺臟、肝臟（HE）
圖1 兩組綿羊臟器組織病理學改變
Note: A: The lung of a control sheep; B: The liver of a control sheep; C: The lung of a MODS sheep at moderate altitude;D: The liver of a MODS sheep at moderate altitude; E: The lung of a MODS sheep at high altitude; F: The liver of a MODS sheep at high altitude
Fig.1 Histopathological changes in the sheep of each group(HE staining).

甘肅省自然科學基金(No.1010RJZA052)。

萬東君(1972－)，男，副主任醫師。

羅曉紅(1963－)，女，主任醫師，主要研究方向:高海拔地區多臟器功能障礙的綜合防治研究。