不同劑量脂多糖對新生SD大鼠的影響

施展++++++劉穎穎++++++武榮

[摘要] 目的 觀察腹腔注射不同劑量脂多糖（LPS）對新生SD大鼠的影響。 方法 將42只新生SD大鼠按隨機數字表法分為對照組（n=6）以及實驗組（n=12），實驗組分別為1 mg/kg組、2 mg/kg組、3 mg/kg組。實驗組新生SD大鼠按照1、2、3 mg/kg劑量腹腔注射LPS；對照組給予等量生理鹽水。觀察24 h各組的一般情況、測定肺組織濕重/干重（W/D）比值，肺損傷病理評分，觀察肺組織大體病理情況及肺組織病理學改變。 結果 注射LPS 24 h 時，對照組肺結構完整、肺泡腔干凈、肺泡隔無水腫和炎性細胞浸潤，實驗組病理切片可見炎癥細胞浸潤、肺泡壁和肺間質的水腫；各組24 h死亡數分別是0、0、0和4，4組死亡數比較，差異有統計學意義（χ2=7.174，P < 0.05）；實驗組肺組織損傷評分[（1.91±0.10）、（2.80±0.11）、（5.28±0.39）分]、W/D比值[（1.77±0.07）、（2.98±0.26）、（4.77±0.21）]明顯高于對照組[（0.71±0.80）分、（1.49±0.21）]，4組在肺組織損傷評分的兩兩比較，差異均有統計學意義（F=699.761，P < 0.05）。4組在W/D比值的兩兩比較，除了對照組和1 mg/kg組比較差異無統計學意義（P > 0.05），其他各組差異均有統計學意義（F=587.936，P < 0.05）。 結論 給予新生SD大鼠腹腔注射不同劑量LPS（2 mg/kg和3 mg/kg）24 h內均可制作ALI模型。其中2 mg/kg誘導的大鼠肺損傷模型死亡率低，可以大量、快速地建模。

[關鍵詞] 脂多糖；肺損傷；模型；新生鼠

[中圖分類號] R722.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）09（a）-0034-04

[Abstract] Objective To observe the effect of newborn SD rats by intraperitoneal injection in different doses of lipopolysaccharide （LPS）. Methods 42 newborn Sprague-Dawley （SD） rats were divided into the control group （n=6） and the experiment groups （n=12） according to the random number table method. The experiment groups were divided 1 mg/kg group， 2mg/kg group and 3mg/kg group； the experiment groups intraperitoneal injection of 1 mg/kg， 2 mg/kg and 3 mg/kg LPS respectively； the control group were received the same volume saline injection. The general situation， wet weight/dry （W/D） weight ratio of lung， lung injury score and pathological changes of lung tissue at 24 hours in each group were observed. Results 24 hours after LPS injection， the control group lung structure was intact， alveolar cavity was clean， no edema and inflammatory cell infiltration were exist， the experiment group lung inflammatoty cell infiltration and interstitial edema were found； The mortality of groups at 24h were 0， 0， 0， 4； There was significant differences in mortality between the control group and the experiment group （χ2= 7.174， P < 0.05）； At experiment groups， the lung injury score [（1.91±0.10）， （2.80±0.11）， （5.28±0.39）]， the W/D ratios of lung tissue [（1.77±0.07）， （2.98±0.26）， （4.77±0.21）] were significantly higher than those in the control group [（0.71±0.80）， （1.49±0.21）]. There was significant differences in the lung injury score between the control group and the experiment groups （F=699.761， P < 0.05）. There was significant differences in the W/D ratios of lung tissue between the control group and the experiment groups （F=587.936， P < 0.05）， except for the control group and 1 mg/kg group （P > 0.05）. Conclusion It can be successfully established ALI model of newborn SD rats by intraperitoneal injection of different doses of LPS （2 mg/kg and 3 mg/kg） in 24h . 2 mg/kg induced ALI model is with low mortality， it can be used to large and rapid establish ALI model.

[Key words] Lipopolysaccharide； Lung injury； Animal model； Newborn rat

急性肺損傷（acute lung injury，ALI）是各種致傷因素導致的肺泡上皮細胞及毛細血管內皮細胞損傷，造成彌漫性肺間質及肺泡水腫，導致急性低氧性呼吸功能不全，流行病學調查顯示ALI是臨床常見危重癥，病死率較高[1]。脂多糖（Lipolysaccharide，LPS）是革蘭陰性菌（G-）細胞壁上的一種結構成分，革蘭陰性桿菌感染致急性肺損傷，主要是由于LPS活化炎性細胞釋放大量炎癥因子所致[2]。

根據文獻報道[3]，LPS引起肺功能改變在4 h達到頂峰，組織學切片顯示主要的特征是炎癥細胞浸潤和肺泡隔增厚，在2 h顯現，并在24 h達到峰值。因此造模時間最好限制在24 h內，此階段是肺損傷炎癥階段的高峰期，而在此之后大多數ALI動物模型肺部炎癥基本消退。

許多研究者已經使用LPS成功誘導不同時間點的鼠ALI模型[4-6]，但LPS誘導的新生大鼠24 h ALI模型尚未見報道。本研究通過對新生SD大鼠腹腔注射不同劑量LPS，觀察其對新生SD大鼠的影響，探討在24 h內LPS誘導新生大鼠ALI的合適劑量。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

健康清潔級SD大鼠42只，日齡10 d，體重（18±2）g，雌雄各半。由安徽醫科大學實驗動物中心提供，動物許可證號：scxk（皖）2011-002。在光照-黑暗各交替12 h，相同溫度、濕度條件下，由母鼠自由喂養。

1.2 分組及處理

按隨機數字表法分為對照組（n=6）和實驗組（n=12）。后者進一步分為1、2、3 mg/kg的亞組。實驗組分別給予1、2、3 mg/kg不同劑量的LPS，最后定容為0.2 mL腹腔注射；對照組給予等容量的生理鹽水腹腔注射。

1.3 藥品

LPS（EcoliO55B5）購自美國sigma公司。

1.4 動物樣品收集

于24 h時觀察成活率并處死，立即打開胸腔，取右肺上葉做組織學檢查。本實驗中動物處置方法符合動物倫理學標準。

1.5 肺組織病理觀察

1.5.1 大體觀察 按照文獻方法分為5級[7]：Ⅰ級，正常肺；Ⅱ級，肺較飽滿，有水腫；Ⅲ級，點狀肺出血，整個肺可見針尖或綠豆大小的出血；Ⅳ級，局灶性肺出血，肺表面有總面積小于2葉的小灶或小片狀出血；Ⅴ級，彌散性肺出血，肺表面可見總面積達2葉以上的斑塊狀或大片狀暗紅色出血。

1.5.2 組織學檢查 取右肺上葉組織，經固定、脫水、包埋、切片、HE染色后，光鏡下觀察。主要依據炎癥細胞浸潤、肺泡水腫、肺間質水腫、肺泡出血、透明膜形成、肺不張等的程度累計總分，按程度的“無、輕、中、重”分別計“0、1、2、3分”。每只動物分別切取4張切片，每張切片觀察不重疊的10個視野，分別記錄病理學評分的值[8]。4張切片的平均值即代表該大鼠的病理學評分。

1.6 肺組織濕重/干重（W/D）比值測定

取右肺上葉稱濕重（W）后，放置80℃恒溫烤箱進行48 h烘烤，再稱干重（D），計算濕/干重（W/D）比值。

1.7 統計學方法

采用SPSS 17.0對所有數據進行統計學分析，計量資料以均數±標準差（x±s）表示。計數資料采用χ2檢驗或Fisher精確概率，多組間計量資料比較采用One-way ANOVA分析，方差齊時，兩兩比較使用LSD檢驗，方差不齊時，用Tamhane′s T檢驗進行組間比較。以P ﹤ 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 呼吸頻率及死亡率的變化

動物致傷后出現活動減少、精神萎靡、呼吸急促或呼吸困難等表現，隨著LPS劑量增大，呼吸困難程度加重。致傷后6 h，部分動物口鼻偶見血性泡沫。24 h時對照組和1、2 mg/kg組全部成活；3 mg/kg組死亡4只，死亡率為33.3%。4組比較，死亡率差異有統計學意義（P < 0.05）

2.2 肺組織大體病理改變

對照組動物肺外觀色澤粉紅，無明顯異常改變。LPS致傷后，肺體積增大，臟層胸膜張力較高，色澤暗紅，可見包膜下點、片狀出血，切面疏松，有黃色或淡紅色液體溢出。LPS劑量越大，新生大鼠肺水腫等病變越重。1 mg/kg組肺大體觀察屬Ⅱ級；2 mg/kg組肺大體觀察屬Ⅱ～Ⅲ級；3 mg/kg組肺大體觀察屬Ⅲ～Ⅳ級，當LPS=3 mg/kg 時，易見出血等改變。

2.3 組織學檢查

對照組動物肺組織HE染色光鏡下可見肺結構完整，肺泡腔干凈，肺泡隔無水腫和炎性細胞浸潤，肺泡壁無增厚；LPS致傷后，主要病變為炎癥細胞大量向肺泡腔內滲出；肺間質、肺泡水腫，肺泡隔增厚；肺泡腔及肺間質內紅細胞浸潤、粉紅色液體滲出。當LPS 1、2 mg/kg時，可見炎性細胞滲出逐漸增多、肺泡間隔水腫且逐漸增厚，LPS 1、2 mg/kg組肺組織損傷評分比較，對照組較高（P < 0.05）；當LPS 3 mg/kg時，炎細胞浸潤、水腫以及出血等病變均加重，LPS 3 mg/kg組肺組織損傷評分比對照組顯著增高（P < 0.05），見圖1、表1。

2.4 肺組織W/D比值的變化

腹腔注射LPS可使新生SD大鼠肺組織W/D比值增加，且肺組織W/D比值隨著劑量的增大而增加；LPS=3 mg/kg時，肺組織W/D值顯著高于低劑量組。見表1。

3 討論

急性肺損傷是由多種炎癥介質及效應細胞共同參與的，并呈級聯放大的瀑布樣炎癥繼發性損傷與繼發性彌漫性肺實質損傷。為更好地模擬臨床疾病的病理過程以及為進一步研究疾病的病理機制，建立相應的動物模型是非常必要的。ALI的致病因素很多，根據不同誘因，可以復制出不同動物模型。模型動物的可選擇種類也相當廣泛，包括大鼠、小鼠、兔、犬、豬、綿羊、山羊及靈長類動物等[9]。與其他一些物種相比（如豬、羊），鼠類對LPS高度抵抗，這樣大劑量的LPS也必然引起肺部反應[10]。目前誘導成年和新生大鼠肺損傷模型的方法有很多種，如LPS、長期暴露在高氧環境、機械通氣、油酸靜脈注射、銅綠假單胞菌、病毒感染、硫脲、吸入海水和博來霉素導致ALI等[11]。炎癥是急性肺損傷重要的發病機制[12]。G-所致敗血癥是引發新生兒ALI和死亡的重要原因之一，因此，建立LPS致急性肺損傷模型，為進一步研究打下基礎，也對臨床ALI防治具有重要意義[13-14]。

本研究結果顯示，LPS組可見肺體積增大，可見包膜下大小不等的點、片狀出血，切面呈紅色肝樣變；光鏡下主要表現為間質及肺泡腔有廣泛出血、水腫、滲出、大量炎性細胞浸潤，肺間質和肺泡隔增厚。與相關的研究結果一致[15-16]。肺W/D反映了肺水腫的情況，在本實驗中，LPS組肺W/D隨劑量的增加逐漸增加，表明肺水腫情況逐漸加重。這也反映了肺血管通透性的改變，表明血管通透性增加，這與肺損傷分子機制中肺間質及肺泡水腫等一致。

在探討脂多糖致大鼠急性肺損傷模型取材時間中，實驗結果提示選擇尾靜脈注射10 mg/kg脂多糖在6 h時可成功復制大鼠急性肺損傷模型[17]。大鼠尾靜脈注射5 mg/kg在2 h時可成功復制大鼠的ALI模型[18]。氣管內滴注LPS 8 mg/kg，12 h后亦可建立大鼠ALI模型[19]。氣管內灌注LPS 0.5 mL/kg（20 μg/mL）能成功地建立ALI動物模型[20]。何征宇等[21]采用小劑量LPS對小鼠進行連續腹腔注射的方法，成功制作了LPS誘導的小鼠ALI和肺纖維化的動物模型。

本研究發現，梯度劑量LPS可以引發程度不同的新生大鼠ALI。1 mg/kg組炎細胞浸潤范圍小，無水腫和出血等病變，肺損傷較小，24 h死亡率為0，在24 h內未達到肺損傷的標準，因此不適合作為研究24 h內新生大鼠ALI模型的劑量；3 mg/kg病理顯示肺損傷較嚴重，可見水腫、炎細胞浸潤以及出血等病變，肺水含量顯著高于低劑量組，24 h死亡率為33.3%，由于死亡率較高，因此也不適合作為研究24 h內新生大鼠ALI模型的劑量；2 mg/kg組肺損傷程度適中，24 h的死亡率為0，適合作為研究24 h內新生大鼠ALI模型的劑量。

綜上所述，選用不同劑量LPS（2 mg/kg和3 mg/kg）對新生SD大鼠腹腔注射，在24 h內均可制作ALI模型。其中2 mg/kg劑量誘導的大鼠肺損傷模型死亡率低，可以大量、快速地建模。

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