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目的:老年肺炎是老年人常见的感染性疾病,容易引发老年多器官损伤,是导致老年人多器官功能障碍综合征和多器官功能衰竭的主要疾病,也是老年人死亡的主要原因之一。因此,本课题以老龄大鼠为研究对象,研究克雷白杆菌肺炎多器官损伤模型大鼠细胞因子和炎症介质的变化,以探讨其病理生理学机制,揭示毒素清对肺炎所致多器官损伤保护作用的机制,为临床应用提供依据。
方法:SD青年大鼠(5~6月龄)28只,老龄大鼠(20~22月龄)56只,均为清洁级,雄性。按体重随机分组,青年大鼠分为对照组和模型组,每组各14只,造模前1天及造模始灌胃生理盐水,每日1次,造模第6天取材。老龄大鼠分为对照组、模型组、左氟沙星组、毒素清组,每组各14只。对照组和模型组处理同青年大鼠;左氟沙星组、毒素清组,造模前1天及造模始灌胃,给药剂量按动物体型系数比率换算剂量(左氟沙星22.19mg·kg<-1>·d<-1>、毒素清3.99g·kg<-1>·d<-1>)。肺炎引起多器官损伤模型采用气管插管法复制,造模第6天取材。测定外周血和肺泡灌洗液中WBC和中性粒细胞计数;测定血清生物化学指标、IL-1和TNF-α:光镜下观察肺、心、肝、肾和小肠组织病理形态学改变;采用免疫组织化学技术检测肺脏中IL-1、TNF-α和MIP-2的表达水平;采用原位杂交技术检测肺脏MIP-2mRNA表达水平。
结果:
1 白细胞和中性粒细胞计数:青年和老龄模型组2d、6d外周血白细胞和中性粒细胞及6d肺泡灌洗液中白细胞和中性粒细胞分别高于青年和老龄对照组(P<0.01);毒素清组和左氟沙星组2d、6d外周血白细胞和中性粒细胞及6d肺泡灌洗液中白细胞和中性粒细胞分别低于老龄模型组(P<0.01);老龄对照组外周血及肺泡灌洗液中白细胞和中性粒细胞较青年对照组降低(P<0.05)。与2d相比,青年和老龄模型组6d外周血白细胞和中性粒细胞计数分别高于青年和老龄模型组(P<0.01);毒素清组和左氟沙星组6d外周血白细胞和中性粒细胞计数低于老龄模型组(P<0.01)。
2肺组织匀浆的细菌菌落计数:青年和老龄模型组菌落计数分别高于青年和老龄对照组(P<0.01);老龄模型组菌落计数高于青年模型组(P<0.01);毒素清和左氟沙星组菌落计数明显低于老龄模型组(P<0.01)。
3 血清生物化学指标(ALT、AST、BUN、CR和LDH):青年和老龄模型组血清生物化学指标分别高于青年和老龄对照组(P<0.01);老龄模型组较青年模型组升高更为明显(P<0.05);毒素清和左氟沙星组较老龄模型组显著降低(P<0.01)。 4 肺、心、小肠组织含水量:青年和老龄模型组分别高于青年和老龄对照组(P<0.01),老龄对照组则低于青年对照组(P<0.01);毒素清和左氟沙星组则低于老龄模型组(P<0.01)。
5 各组织病理改变及损伤分级比较5.1 各组织普通病理形态学观察①肺脏:青年对照组为正常肺组织,老龄对照组肺组织可见肺泡上皮有退行性改变;青年模型组肺组织可见充血、水肿;老龄模型组肺肺泡上皮有退行性改变,见有纤维增生,有少部分被破坏,各级支气管慢性炎症明显,其充血、水肿较青年模型组严重。与老龄模型组比较,毒素清和左氟沙星组病理损伤改善明显。②心脏:青年对照组为正常心肌组织;老龄对照组心肌组织基本正常,可见心肌纤维排列不整齐;青年和老龄模型组心肌纤维排列紊乱,间质毛细血管及血管扩张及充血,偶见坏死,而以老龄模型组更为严重。毒素清和左氟沙星组多数心肌纤维接近正常,部分间质中毛细血管有轻度扩张充血。③肝脏:青年和老龄对照组可见正常的肝细胞组织;青年和老龄模型组肝细胞可见点状坏死,出现不同程度的淤血,肝细胞出现浊肿变性,而且老龄模型组较青年模型组严重。毒素清组和左氟沙星组肝组织的淤血有所减轻,肝细胞变性得到一定改善,坏死消失。④肾脏:青年和老龄对照组为正常的肾脏组织;青年和老龄模型组可见肾间质毛细血管扩张充血、肾小管上皮细胞变性和蛋自渗出,老龄模型组更为严重。毒素清组和左氟沙星组的上述病理改变均得到改善。⑤小肠:青年和老龄对照组可见正常的小肠组织;老龄模型组小肠组织大部分被破坏,其病变累及黏膜下层:黏膜多处脱落,黏膜下层、肌层、浆膜层均被大量的中性粒细胞、淋巴细胞及浆膜细胞浸润,病理改变较青年模型组严重。毒素清组和左氟沙星组与老龄模型组比较均有明显改善。
肺脏电镜下观察:青年对照组气管、支气管粘膜上皮细胞纤毛排列整齐、无脱落,细支气管上皮细胞无变性;老龄对照组细支气管上皮细胞部分退化变性;青年模型组和老龄模型组气管上皮细胞表面局部微绒毛脱落,气管、支气管上皮纤毛粘连、倒伏,纤毛脱落明显,线粒体部分嵴和膜溶合消失,嗜锇性板层小体大部分排空,肺泡腔内有单核巨噬细胞。细支气管上皮细胞表面纤毛变细,排列稀疏。细支气管、呼吸细支气管上皮细胞之间间隙增宽,上皮细胞轻度变性,杯状细胞分泌明显增加。胞质内的微丝明显排列成束状。上皮细胞间隙明显增宽,细胞核染色质明显边集,而以老龄模型组纤毛脱落、上皮细胞变性更为明显。毒素清和左氟沙星组可见气管上皮细胞表面局部微绒毛脱落减少,气管、支气管上皮纤毛粘连、倒伏,纤毛脱落明显明显改善,偶见线粒体部分嵴和膜溶合消失,肺泡腔内可见红细胞和单核巨噬细胞。
5.2 各脏器损伤病理分级比较:青年和老龄模型组分别较对青年和老龄对照组损伤严重(P<0.01);老年模型组较青年模型组更为严重(P<0.01);毒素清和左氟沙星组损伤程度较老龄模型组明显减轻(P<0.01)。
6 各组大鼠细胞因子的改变:
6.1血清IL-1和TNF-a水平的变化:青年和老龄模型组IL-1和TNF-a分别高于青年和老龄对照组(P<0.05,P<0.01);老龄模型组IL-1和TNF-a高于青年模型组(P<0.05);毒素清和左氟沙星组IL-1和TNF-a则低于老龄模型组(P<0.05,P<0.01)。
6.2肺组织IL-1、TNF-a和MIP-2表达的变化:青年和老龄模型组IL-1、TNF-α和MIP-2的表达分别较青年和老龄对照组显著(P<0.01);老年模型组IL-1、TNF-α和MIP-2较青年模型组更为显著(P<0.05);毒素清和左氟沙星组IL-1、TNF-α和MIP-2的表达低于老龄模型组(P<0.01)。
7肺组织MIP-2 mRNA的表达:青年和老龄模型组MIP-2 mRNA的表达分别较青年和老龄对照组显著增强(P<0.01);老龄模型组较青年模型组MIP-2 mRNA的表达增强(P<0.05);毒素清组和左氟沙星组MIP-2 mRNA的表达较老龄模型组表达显著减低(P<0.01)。
结论:
1 肺炎可引起多器官损伤,而老年肺炎所引发的多器官损伤较青年更为严重,其病理变化可能与增龄因素有关。
2 肺炎的发生机制涉及IL-1、TNF-α和MIP-2的共同参与,老年肺炎肺脏损伤较青年严重,可能与上述因素参与有关。
3 毒素清对老年克雷白杆菌肺炎多器官损伤具有较好的保护作用。
4 毒素清对克雷白杆菌肺炎肺脏保护作用的机制可能与抑制炎性介质IL-1、TNF-a.和MIP-2介导的损伤,降低其水平和表达有关。