高原低氧環境下急性壞死性胰腺炎大鼠胰腺及肝臟損害的研究

·論著·

高原低氧環境下急性壞死性胰腺炎大鼠胰腺及肝臟損害的研究

朱海宏袁冬林吳新民郭亞民葉謝智華葉成杰

【摘要】目的觀察高原低氧環境下急性壞死性胰腺炎(ANP)大鼠胰腺及肝功能損害程度，為臨床更好地診治高原地區重癥急性胰腺炎(SAP)患者提供參考。方法96只SPF級雄性Wistar大鼠分別在海拔1 500、3 300、4 300 m高度進行實驗。采用胰腺被膜下注射牛磺膽酸鈉的方法制備ANP模型，以僅翻動胰腺數次后關腹的大鼠作為假手術組。假手術組在術后6 h處死，ANP組在造模后6、12、24 h分批處死。取血檢測血清淀粉酶活性，取胰腺及肝臟常規行組織病理學檢查，并進行病理評分。結果假手術組大鼠的血清淀粉酶活性無明顯變化，胰腺及肝臟無明顯組織病理改變。同一海拔高度，ANP組各時間點大鼠的血清淀粉酶活性、胰腺及肝臟病理評分均顯著高于假手術組，ANP 12、24 h組大鼠的血清淀粉酶活性、胰腺及肝臟病理評分均顯著高于ANP 6 h組，差異均有統計學意義(P值均<0.05)。海拔3 300、4 300 m高度的ANP各時間點組大鼠的胰腺及肝臟病理評分均顯著高于海拔1 500 m高度的同時間點組大鼠，差異均有統計學意義(P值均<0.05)，但血清淀粉酶活性的差異無統計學意義。結論隨著海拔高度的增加，ANP大鼠的胰腺及肝臟的病理損害呈持續性加重。

【關鍵詞】胰腺炎，急性壞死性；高原；缺氧；大鼠；肝損傷

DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2015.02.008

基金項目：青海省科技廳資助項目(2002-N-122)；青海省科技廳應用基礎資助項目(2014-ZJ-745)

收稿日期：(2014-12-17)

Pancreas and liver damage of acute necrotizing pancreatitis rats under hypoxia plateauZhuHaihong,YuanDonglin,WuXinmin,GuoYanmin,YeXiezhihua,YeChengjie.DepartmentofGeneralSurgery,People′sHospitalofQinghaiProvice,Xining810007,China

Correspondingauthor:WuXinmin,Email:zhuhaihong1214@126.com

Abstract【〗ObjectiveTo investigate the extent of pancreatic and liver function damage of acute necrotizing pancreatitis (ANP) rats under altitude hypoxia environment, and to provide a reference for better diagnosis and treatment of severe acute pancreatitis (SAP) in the plateau region. MethodsNinety-six specific pathogen free (SPF) Wistar male rats were involved in 1 500 meters, 3 300 meters and 4 300 meters altitude. The model of ANP was established by using pancreatic capsule injection of sodium taurocholate (Na-Tc). In the sham operation group, the rats′ belly was opened and closed after only flipping its pancreas several times. Rats in sham group were sacrificed at 6 h, and ANP group were sacrificed at 6, 12, 24 h after modeling. Serum amylase activity was measured, and pancreas and liver tissue were harvested for pathological examination and score. ResultsSerum amylase activity in sham operation group rats was not remarkably changed, and pathological changes of pancreas and liver were not obvious. At same altitude, serum amylase activity, pancreas and liver pathology score of ANP rats at each time point were significantly higher than those in the sham operation group; and serum amylase activity, pancreas and liver pathology scores of ANP 12, 24 h group rats were significantly higher than those of ANP 6h group; and the difference was statistically significant (P<0.05). At 3 300 meters, 4 300 meters altitude, the pancreas and liver pathology scores of ANP rats at each time point were significantly higher than those at 1 500meters altitude, and the differences were statistically significant (P<0.05), but the difference in serum amylase activity was not statistically significant.

作者單位：810007西寧，青海省人民醫院普外科(朱海宏、吳新民、郭亞民、葉謝智華、葉成杰)；青海省格爾木市藥品管理中心(袁冬林)

通信作者：吳新民，Email: zhuhaihong1214@126.com

ConclusionsWith the increase of altitude, pancreatic and liver pathological damage of ANP rats shows continuing aggravation.

【Key words】Pancreatitis, acute necrotizing;Plateau;Anoxia;Rats;Liver injury

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是常見的消化系急癥，多數屬自限性。約15%～30%患者臨床經過兇險，發展為重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP),死亡率極高[1]。急性肝、腎、肺損傷是SAP最常見且嚴重的并發癥, 但其發病機制尚未完全闡明[2]。 高原地區受缺氧、低氣壓等綜合暴露因素影響，更增加了該病的許多不確定因素。為此，本研究在高原地區制備急性壞死性胰腺炎(acute necrotizing pancreatitis, ANP)大鼠模型，檢測大鼠血清淀粉酶水平，觀察大鼠胰腺及肝臟組織病理學的改變，探討高原低氧環境下ANP大鼠的特征，為更好地診治高原地區SAP患者提供參考。

資料與方法

一、實驗動物及ANP模型制備

SPF級健康雄性Wistar大鼠96只，3～4月齡，體質量(200±20)g，由甘肅中醫學院實驗動物中心提供。實驗動物許可證號SCXK2004-0006，編號0000886。大鼠用北京科奧協力飼料有限公司提供的專用飼料喂養，自由攝食和飲水。按數字表法隨機將大鼠置于3個海拔高度，即海拔1 500、3 300、4 300 m進行實驗。每個海拔高度的大鼠再按數字表法隨機分成假手術組及ANP 6、12、24 h組，每組8只。在海拔3 300、4 300 m實驗的大鼠先在該高度適應20 d后再進行實驗。

各組大鼠術前禁食12 h，自由飲水。用22%烏拉坦(4 ml/kg體質量)腹腔注射麻醉。將大鼠仰臥固定于手術臺上，消毒手術域。進入腹腔，分別在胰頭、胰體以及胰尾部多點緩慢注射5%牛黃膽酸鈉，總量為1 ml/kg體質量。假手術組在打開腹腔后僅翻動胰腺數次后關腹。大鼠清醒后自由飲水。保持環境溫度>37℃。假手術組于術后6 h全部處死，ANP各組在相應時間點處死。解剖大鼠，觀察胰腺、肝臟大體病理變化；經腹主動脈采血3 ml注入密封的促凝采血管中靜置1 h，以3 000 r/min低溫離心10 min，收集血清；取部分胰腺和肝臟組織浸泡于10%甲醛液固定備用。

二、檢測指標

1．血清淀粉酶活性測定：應用日立7600全自動生化分析儀測定各組大鼠血清淀粉酶活性。

2．大鼠胰腺及肝臟組織病理學檢查：固定的胰腺及肝臟組織常規石蠟包埋、切片，行HE染色。由兩位病理科醫師采用雙盲法讀片，并采用改良Grewal評分從水腫、壞死、炎癥、出血4個方面對胰腺組織進行評分[3]。參考文獻[4]的標準，在高倍鏡下隨機選取2個視野，觀察肝細胞有無氣球變性、脂肪變性、胞質凝聚、水樣變性和細胞壞死等病變。肝細胞大致正常為0分，病變肝細胞占整個視野的1/4為1 分，占整個視野的2/4為2分，占整個視野的3/4為3分，占整個視野為4分。累計所觀察視野的病變總分，其中肝細胞壞死以2倍評分計算[4]。

三、統計學處理

結　　果

一、血清淀粉酶活性變化

同一海拔高度，ANP各時間點組大鼠的血清淀粉酶活性均顯著高于假手術組，ANP 12、24 h組大鼠的血清淀粉酶活性均顯著高于ANP 6 h組，差異均有統計學意義(P值均<0.05，表1)。但假手術組及ANP各時間點組大鼠的血清淀粉酶活性在不同海拔高度的差異均無統計學意義(P值均>0.05，表1)。

二、胰腺組織病理改變

1．大體觀察：假手術組大鼠胰腺光澤度良好，無水腫，胃腸無擴張，腹腔內無腹水。ANP 6 h組大鼠胰腺呈暗紅色，無光澤，表面水腫，有的大鼠胰腺有出血，有腹水； 12 h組大鼠胰腺水腫、出血明顯，胰腺及網膜組織有少量皂化斑，血性腹水形成； 24 h組大鼠有大量血性腹水，胰腺廣泛出血、壞死，胰腺及網膜組織多處皂化斑，胃腸擴張，明顯充血，腸內滯留大量液體。

2．組織病理學改變：假手術組大鼠胰腺腺泡結構正常，排列緊密；海拔1 500 m高度ANP 24 h組大鼠胰腺的葉間隙、腺泡間隙、細胞間隙均增寬，血管內充血，血管周圍有炎細胞滲出；海拔3 300 m高度ANP 24 h組大鼠胰腺腺泡細胞空泡樣變性，腺小葉結構破壞，大片出血，胰腺實質內可見散在的點片狀壞死，腺泡間大量炎細胞浸潤；海拔4 300 m高度ANP 24 h組大鼠胰腺大片壞死，有的整個小葉壞死，壞死區域腺泡結構消失，細胞玻璃樣變、核溶解消失，胰周脂肪壞死(圖1)。

表1　假手術組和ANP組大鼠不同海拔高度的血清淀粉酶活性變化 ± s)

注：與假手術組比較，aP<0.05；與同海拔高度ANP 6 h組比較，bP<0.05

圖1　假手術組(1A)及海拔1 500(1B)、3 300(1C)、4 300 m(1D)高度ANP 24 h組大鼠的胰腺組織病理表現(HE　×100)

同一海拔高度，ANP各時間點組大鼠的胰腺病理評分均顯著高于假手術組，ANP 12、24 h組大鼠的胰腺病理評分均顯著高于ANP 6 h組；海拔3 300、4 300 m高度的ANP各時間點組大鼠的胰腺病理評分均顯著高于海拔1 500 m高度的同時間點組大鼠，差異均有統計學意義(P值均<0.05，表2)。

三、肝臟組織病理改變

1．大體觀察：假手術組大鼠肝臟外觀無明顯變化。ANP 6 h組大鼠肝臟充血，部分肝臟出血；12 h組大鼠肝臟充血、出血加重；24 h組大鼠肝表面可見散在、可疑的壞死灶。

2．組織病理學改變：假手術組大鼠肝小葉結構清晰，肝細胞形態正常；海拔1 500 m高度ANP 24 h組大鼠肝竇大致正常，肝細胞胞質伊紅染色變淡，范圍略擴張，偶見嗜酸小體，部分肝細胞胞質出現小圓形空泡樣變性(似脂肪變性)；海拔3 300 m高度ANP 24 h組大鼠肝細胞腫脹，個別小葉中央靜脈周圍肝細胞呈缺血樣改變；海拔4 300 m高度ANP 24 h組大鼠肝臟出現壞死灶，灶內可見嗜酸性變肝細胞及腫脹巨噬細胞(圖2)。

同一海拔高度，ANP各時間點組大鼠的肝臟病理評分均顯著高于假手術組，ANP 12、24 h組大鼠的肝臟病理評分均顯著高于ANP 6 h組；海拔3 300、4 300 m高度的ANP各時間點組大鼠的肝臟病理評分均顯著高于海拔1 500 m高度的同時間點組大鼠，差異均有統計學意義(P值均<0.05，表3)。

表2　假手術組和ANP組大鼠胰腺組織的病理評分 ± s)

注：與假手術組比較，aP<0.05；與同海拔高度ANP 6 h組比較，bP<0.05；與海拔1 500 m高度的同組比較，cP<0.05

圖2　假手術組(2A)及海拔1 500(2B)、3 300(2C)、4 300(2D)高度ANP 24 h組大鼠的肝組織病理表現(HE　×400)

組 別海拔1500m海拔3300m海拔4300mF值P值假手術組0.40±0.090.42±0.110.50±0.091.960.175ANP 6h組0.95±0.05a1.27±0.20ac1.39±0.20ac11.270.005 12h組1.94±0.09ab2.34±0.35abc2.85±0.13abc25.17<0.005 24h組2.69±0.32ab3.32±0.31abc3.82±0.99abc27.54<0.005F值204.66140.70701.86P值<0.05<0.05<0.05

注：與假手術組比較，aP<0.05；與同海拔高度ANP 6 h組比較，bP<0.05；與海拔1 500 m高度的同組比較，cP<0.05

討　　論

AP時，在各種致病因子的作用下，胰消化酶原，如彈力蛋白酶、激肽酶、脂肪酶等被激活，可破壞血管壁、擴張血管及增加血管壁通透性，引起出血、血栓形成及微循環障礙，導致胰腺缺血缺氧。微循環的改變是SAP早期重要的病理生理過程，它不僅僅發生于胰腺，而且涉及到眾多器官諸如肝臟、肺臟和腸道等，肝臟的微循環的變化參與了肝組織損傷的發生發展過程[5]。

高原氣候的主要特點是低氣壓、低氧分壓、寒冷、干旱、多風、輻射強和溫差大。在高原，大氣壓和氧分壓隨著海拔高度的增加而逐級降低[6]。高原低氧可激活凝血通路，抑制纖溶酶原活性，使血液呈高凝和低纖溶狀態[7-8]。高原低氧可促使兒茶酚胺及腎素分泌增多，加之血液黏稠、無形失水較多和血液重分布等因素將加劇上述病理生理變化[9-10]。本研究結果顯示，假手術組大鼠血清淀粉酶活性及胰腺組織結構并未隨海拔高度的增高而發生變化。然而AP組大鼠的胰腺損傷卻隨著海拔高度的增高而加重，這與空氣中氧含量的明顯下降有關。

肝臟是人體內最重要的生物轉化器官，其許多功能均需耗氧，缺氧必然影響其正常功能發揮。有研究報道[11]，海拔3 800～4 080 m地區的土生狗或藏系綿羊肝臟的肝細胞呈輕中度腫脹，部分肝細胞見脂肪變性或點狀與小灶性肝細胞壞死，另外部分肝細胞內有膽色素沉著，電鏡下除見肝細胞內結構腫脹與變性外，還可見貯脂細胞脂質有較多脂滴，部分呈空泡樣或空圈化變，且隨海拔的升高愈趨明顯。此外，內毒素還可介導炎性因子的產生，激活凝血系統或使門靜脈強烈收縮，使肝臟血灌流不足，肝細胞嚴重缺氧，肝臟正常代謝和解毒功能發生嚴重障礙[12]。本研究結果顯示，AP組大鼠的肝臟損傷也隨海拔高度的增高而加重。

因此，在高原環境下特別是隨著海拔梯度的升高，人類全身各系統炎癥反應明顯加重。在高原環境下發生的AP尤其是SAP亦更加嚴重，應引起臨床醫師的重視。

參考文獻

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(本文編輯：呂芳萍)

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