腹内高压对肠黏膜屏障功能损伤的实验研究

刘成义 党彤

摘要：目的：研究不同程度腹内高压对大鼠肠黏膜屏障功能的影响及可能机制。方法：将45只成年雄性SD大鼠随机分为对照组、腹内压10mmHg组和20mmHg组，每组15只，检测肠粘膜组织匀浆中丙二酸（MDA）、还原型谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD），光镜下观察肠组织病理形态学变化，以上各组设有相应对照组，对照组不充入氮气。结果：1.腹内压（IAP）为10mmHg和20mmHg组大鼠肠道转运功能减弱。2.两组气腹组肠粘膜SOD、GSH水平及MDA含量与相应对照组比较无显著差异（P>0.05）。3.在光镜下看，对照组术后肠道黏膜未见明显损害。IAP10mmHg组肠粘膜绒毛上皮细胞结构完整，排列整齐，小肠黏膜上皮下间隙偶尔增大提示小肠绒毛毛细血管充血，IAP20mmHg组观察到不同程度的肠黏膜上皮细胞改变，小肠粘膜淤血，黏膜上皮水肿，上皮下细胞间隙扩张，部分肠黏膜绒毛顶端上皮细胞变性、坏死、微绒毛脱落，部分绒毛顶端破损，一些腺体显示不清。结论：1.腹内压为10mmHg和20mmHg的N2气腹可导致大鼠肠道转运功能明显减弱。2.N2气腹压升高所致肠粘膜氧化应激可能是肠粘膜屏障功能损伤的机制之一。

关键词：气腹;腹内压;肠蠕动功能;肠粘膜屏障;氧化应激

【中图分类号】R57  【文献标识码】A  【文章编号】1673-9026（2020）09-047-02

腹腔室隔综合征（ACS），广义地定义为增加腹内压（IAP）增高导致的器官功能障碍。是多种内外科危重疾病的并发症，其危害性近年来逐渐被人们认识和重视[1-2]。我们已发现，腹内高压（IAH）可导致肠道血流量大幅度降低、产生大量的氧自由基，在这个过程中可能会损伤肠粘膜屏障损，脂质过氧化作用可能起主要作用，尽早干预对于改善患者预后有重要意义。

本研究的目的在于观察腹腔高压状态下氧化应激对肠道的损害作用。该试验着重于腹内高压时肠粘膜对抗氧化剂的易感性和肠细胞的氧化损伤。通过对肠粘膜氧化还原相关酶的检测及病理形态学的观察，揭示对肠道氧化还原的影响，为临床防治相关疾病提供实验依据。

目前对肠粘膜屏障功能损伤的检测方法比较多，丙二酸（MDA）是脂质过氧化反应的终产物，测试MDA的量常常可反映机体内脂质过氧化的程度，间接反映细胞损伤程度;还原型谷胱甘肽（GSH）是机体内最重要的非酶性抗氧化物，具有清除自由基的作用，量的多少是衡量机体抗氧化能力大小的重要因素;而超氧化物歧化酶（SOD）活力的高低间接反应了机体清除氧自由基的能力。

在上述研究的基础上，我们建立不同压力的气腹模型，观察小肠粘膜MDA、GSH、SOD水平的变化，比较10mmHg和20mmHg的N2气腹对小肠粘膜损伤的影响并探讨其发生的可能机制。

1.材料和方法  主要试剂与仪器

1.1主要实验试剂

丙二醛（malondialdehyde，MDA）、还原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）酶活性检测试剂盒购自南京建成生物公司。

1.2实验仪器

紫外分光光度计（LAMB DABIO20，美国）;

酶标仪（MK3，Thermo ElECIRON Corpcration，美国）;

2 实验动物

健康成年雄性SD（Sprague-Dawley）大鼠45只（购于广西医科大学动物实验中心），体质量为250-320g。

3 实验设计

3.1动物模型的建立

采用氮气气腹[3]动物术前禁食12h，自由饮水。按照0.35 mL/kg体质量腹腔内注射10%水合氯醛注射液进行动物麻醉。麻醉后仰面固定，腹壁备皮，头皮针通过腹肌穿刺入左腹腔，荷包缝合结扎腹壁穿刺孔，外接气体注入装置充入氮气，维持一定的压力值以制作大鼠IAH模型。

3.2分组

依据腹内压力不同將实验动物随机分为腹内压10 mmHg组和20 mmHg组两气腹组各按维持气腹第1、2、4小时分为3组，每组5只SD大鼠对照组（假手术组）不充氮气，解除气腹后立即处死大鼠。

4统计学分析

定量检测数据用均数土标准差（）表示，应用统计软件SPSS13.0。三组数据间的比较釆用单因素方差分析分析，多个样本均数间的两两比较采用t检验。两组间比较采用检验，p<0.05为差异有显著性统计学意义。

5结果

1肠道蠕动功能的变化

在IAP20mmHg组大鼠肠道转运功能明显减弱，其中正常对照组和IAP10mmHg组浓度高峰位于下段空肠，组浓度高峰位于中上段空肠。

2空肠黏膜改变情况

在光镜下看，对照组术后肠道黏膜未见明显损害，显示正常柱状上皮。实验组在IAH后表现从上皮水肿到不同程度退变的结构改变，以及绒毛剥脱和萎陷。损害程度与IAH压力和维持的时间相关。IAH10mmHg组肠粘膜绒毛上皮细胞结构完整，排列整齐，小肠黏膜上皮下间隙偶尔增大提示小肠绒毛毛细血管充血，IAP20mmHg组观察到不同程度的肠粘膜上皮细胞改变，小肠粘膜淤血，粘膜上皮水肿，上皮下细胞间隙扩张，部分肠黏膜绒毛顶端上皮细胞变性、坏死、自绒毛脱落，部分绒毛顶端破损，一些腺体显示不清。与IAH维持的时间相关。IAP20mmHg 1小时组标本显示柱状上皮不规则变形，胞装基底空泡形;IAP20mmHg 2小时组表皮细胞上浮并在绒毛顶端脱落;IAP20mmHg 4小时组显示绒毛广泛脱落、萎陷，续毛上部的肠上皮细胞上浮，与统毛分离。

3腹内压对肠黏膜组织中氧化应激指标的影响

两组气腹组肠粘膜SOD、GSH水平及MDA含量与相应对照组比较差异不显著（P>0.05）。结果表明，不同压力大小及作用时间没有改变氧化还原物质MDA、GSH及氧化还原相关酶SOD的活性。见表2-1，2-2，2-3。

討论

近年来，临床ICU医生认为腹内压已成为评估患者腹部问题的一项预后参数。在临床上当IAP达到一定的水平时，症状将会出现，如少尿，肺动脉高压，缺氧，心输出量减少，低血压和酸中毒。腹腔内高压（IAH）定义为在标准测压中记录到的IAP数值持续≧12mmHg。腹腔室间隔综合征是指IAP数值逐渐稳定上升并且>20mmHg伴或不伴有腹腔灌注压，<60mmHg，同时合并有新的器官功能障碍和衰竭[5]。目前的研究主要旨在阐述IAH和ACS状态下机体病理生理改变。

胃肠道内微生态环境失衡，胃和结肠内条件致病菌大量繁殖，并向小肠内迁移，经破损的肠粘膜屏障侵入循环系统细菌内毒素易位[6]，进而导致脓毒血症[7]。

胃肠道是与外界相通的器官，生理情况下由于胃和小肠独特的生理环境，使其保持相对无菌状态，而结肠内含有大量的细菌和内毒素。Border等[8]认为，胃肠道粘膜屏障破损，经久不愈，所以在消化系统中的细菌和毒素持续侵入循环血内，激活全身白细胞系统，特别是单核巨噬细胞系统，持续释放大量的细胞因子和炎症介质，导致全身炎症反应综合征（SIRS），最终发展为多器官功能障碍综合征（MODS）。

腹内压升高，胃肠道反应最为敏感，是最早受损的器官。我们以往研究表明，IAH可导致呼吸、循环功能的紊乱，并显著降低肠粘膜血流量。程君涛等[9]指出增加腹内压增高引起的小肠血流量显着降低，20mmHg和30mmHg肠黏膜血流量较正常对照组减少44%和80%。

N2气腹中肠粘膜屏障功能的变化

当腹腔高压时，往往导致肠粘膜缺血缺氧损害，肠孺动功能障碍，严重者可出现中毒性肠麻痹。既往多釆用碳素墨汁活性炭灌胃的方法进行研究。本实验利用分光光度计结合肠道比例法进行大鼠肠蠕动功能研究。本实验表明肠道转运功能的变化在IAP20mmHg组大鼠肠道转运功能明显减弱，在IAP10mmHg组改变不明显，提示IAP20mmHg可以导致肠蠕动功能障碍。

氧自由基的生成其中主要为MDA，故检测肠粘膜组织中MDA含量，可反应肠道脂质过氧化损伤[10]间接反映出机体细胞受氧自由基攻击的严重程度。谷胱甘肽（GSH）是体内抗氧化防御系统的主要组成部分，能拮抗外源性毒素，氧自由基损伤，调节机体免疫功能，抑制细胞调亡，以维持细胞蛋白的结构和功能。

正常状态下，体内抗氧化性物质和氧化性物质通过各种酶和蛋白质的精密基因表达调控，保持氧化还原状态处于动态平衡[11]。抗氧化酶系统在活性氧清除的过程中起了极其重要的作用。我们研究表明两组气腹组肠粘膜SOD、GSH水平均与相应对照组略有减少，MDA有增加，但无统计学意义（P>0.05）。提示通过氧化应激可以造成肠黏膜的损害，但不是唯一，除上述氧化还原应激指标外，IAH还可能通过其他机制造成肠粘膜组织结构的损害。近年研究表明[12]，缺血再灌注损伤也可能导致ACS。预计在此类型的损伤是可逆的变化，但在高温的IAP，组织可能不可逆的损坏。

结论

1.腹内压为10mmHg和20mmHg的N2气腹可导致SD大鼠肠道转运功能明显减弱。

2.N2气腹压升高所致肠粘膜氧化应激可能是肠粘膜屏障功能损伤的机制之一

参考文献

1.Loftus IM Thompson MM.The abdominal compartment syndrome following aortic surgery[J].Eur J Vasc Endovasc Surg，2003，25（2）：97-109.

2.Kron IL，Harman PK，Nolan SP.The measurement of intra-abdominal pressure as a criterion for abdominal re - exploration [J]. Ann Surg，1984，199（1）：28-30

3.Cirocchi R，Barillaro，Boselli C.The abdominal compartment syndrome and the important of decompressive re-laparotomy，G Chir，2010，Nov-Dec：31（11-12）：560-74

4.Malbrain ML，Deeren D，De Potter JJ.Intra-abdominal hypertension in the critically ill：it is time to pay attention[J].Curr Opin Crit Care，2005，11（2）

5.Serpytis M，Ivaskevicius J.Intra-abdominal hypertension and multiple organ dysfunction syndromes[J].Medicina（Kaunas），2005，41（11）：903-909.

6.Akhobadze Q，Chkhaaidze M，Kanjaradze D，et al. Identification，management and complications of intra-abdominal hypertension and abdominal compartments syndrome in neonatal intensive care unit（a single centre retrospective analysis）.Georgian Med News 2011 Mar;（192）：58-64.

7.Kendrick JE，Leath CA，Melton SM，et al.Use of fascial prosthesis for hemorrhage[J].Obstet Gynecol，2006，107（2）：493-496.

8.Schactrupp A，Toen Ch，Hoer J，et al.A 24-h pneumoperitoneum leads to multiple ogan impairment in aporcine model J Surg Res 2002;106：37.

9.Schactrupp A，Graf J，Tons C，et al.Intravascular volume depletion in a 24-hour porine model of intra-abdominal hypertension J Trauma 2003，55：734.

10.Schachtrupp A，Lawong G，Afif M，et al.Fluid resuscitation preserves cardiac output but can not prevent organ damage in aporcine model during 24h of intra-abdominal hypertension.Shock 2005;24：153-158.

11.Malbrain ML，Cheatham ML，Kirkpatrick A， et al.Results from the international conference of experts on intra- abdominal hypertension and abdominal compartment syndrome. L. Defintions. Intensive Care Med.2006;32：1722-1723.

12.Toens C，Schachtrupp A，Hoer J，et al.A porcine model of the abdominal compartment syndrome.Shock 18：316-321.

作者简介：刘成义，男，1949年4月生，内蒙古包头人，研究生，研究方向：消化胃腸。

作者单位：

1包头医学院第二附属医院  内蒙古包头  014000  2消化疾病防治内蒙古自治区工程研究中心  内蒙古包头  014030  3化疾病防治内蒙古自治区工程研究中心  内蒙古包头  014000