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淹溺是人类意外死亡的重要原因之一,在儿童意外伤害死因中居第二[1]。淹溺后最先受损的器官是肺脏,损伤作用主要包括两个方面:一方面是海水或淡水对肺的直接损伤作用,另一方面是由此导致的低氧血症、代谢性酸中毒以及炎症反应所引起的进一步肺损伤。造成淹溺的主要介质是海水和淡水,由于海水与淡水在理化性质上存在差别,所导致的急性肺损伤的程度及机理也不同。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是一种肝素结合性糖蛋白,具有促进肺发育、促进肺表面活性物质的合成和分泌、增加血管通透性、促进血管生成等作用[2,3]。有研究表明低氧是VEGF表达明显增高的主要因素[4],而缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)作为VEGF的上游调节因子,也在低氧诱导VEGF表达过程中发挥重要作用。乌司他丁(人类尿胰蛋白酶抑制剂),是从人类尿液中提取的一种蛋白酶抑制剂,属于人体内源性抑炎物质。其具有抗炎症反应和减轻氧化应激损伤的作用。目前,乌司他丁被广泛的应用于临床危重病的救治及器官移植术后脏器功能的保护治疗。大量实验研究证实乌司他丁可减轻败血症、油酸等导致的急性肺损伤的炎症反应[4,5]。此外,乌司他丁可缓解淡水及海水淹溺后的肺损伤后的炎症反应[6,7],但具体机制不详。为阐明HIF-1α/VEGF通路在淹溺后肺损伤中的作用及HIF-1α/VEGF是否参与乌司他丁对淹溺后肺损伤的保护作用,我们首先观察海水和淡水淹溺后肺组织内HIF-1α和VEGF表达的变化,然后观察乌司他丁干预后对肺组织内HIF-1α和VEGF表达的影响,结合肺组织通透性和炎症指标,探讨HIF-1α/VEGF通路是否参与了乌司他丁对淹溺后肺损伤的保护作用。第一部分HIF-1α及VEGF在海水及淡水淹溺型急性肺损伤中的表达目的:探讨HIF-1α及VEGF在海水及淡水淹溺型急性肺损伤中的表达。方法:将18只健康成年新西兰兔按随机数字法分为海水组、淡水组和对照组,每组6只。海水组及淡水组分别经气管内注射3ml/kg配方海水和18ml/kg淡水。模型建立成功后即刻、0.5h、1h、3h及6h抽取动脉血行血气分析。模型建立成功后6h处死家兔,留取肺组织标本。检测肺湿干重比值(W/D),肺通透指数(LPI),支气管肺泡灌洗液中TNF-α、IL-1β及IL-6水平,肺组织HIF-1α和VEGF mRNA和蛋白表达水平,肺组织光镜及病理损伤评分。结果:在模型建立成功后6h内,海水组及淡水组氧合指数均明显低于对照组(p<0.05或0.01)。与对照组相比,海水组及淡水组肺湿干重比值及肺通透指数增加(p<0.05或0.01),支气管肺泡灌洗液中TNF-α、IL-1β及IL-6水平升高(p<0.05或0.01),肺组织中HIF-1α和VEGF mRNA和蛋白表达水平增强(p<0.05或p<0.01),肺损伤明显加重,smith评分均显著增加(p<0.01)。海水组与淡水组相比,IL-6水平上升,肺组织中HIF-1α、VEGF mRNA和蛋白表达水平增高,肺损伤加重。结论:在海水及淡水淹溺型急性肺损伤中,HIF-1α/VEGF表达均明显增高,提示此通路可能参与淹溺后肺损伤过程。但由于致伤机制存在不同,该通路在不同类型肺损伤中的作用可能不同。第二部分不同剂量乌司他丁治疗海水及淡水淹溺型急性肺损伤目的:探讨乌司他丁治疗淹溺性肺损伤的可能机制,并寻找最佳治疗剂量方法:本部分实验分为两个方面,首先观察不同剂量乌司他丁治疗海水淹溺型急性肺损伤。将30只健康成年新西兰兔按随机数字法分为对照组(n=6)、海水组(n=6)、海水乌司他丁干预组(n=18),海水乌司他丁干预组按不同剂量分为三个亚组,分别为小剂量(2.5万U/Kg)(n=6)、中剂量(5万U/Kg)(n=6)和大剂量(10万U/Kg)(n=6),海水组、海水乌司他丁干预组经气管内注射3ml/kg配方海水。然后观察不同剂量乌司他丁治疗淡水淹溺型急性肺损伤。将30只健康成年新西兰兔按随机数字法分为对照组(n=6)、淡水组(n=6)、淡水乌司他丁干预组(n=18),淡水乌司他丁干预组按不同剂量分为三个亚组,分别为小剂量(2.5万U/Kg)(n=6)、中剂量(5万U/Kg)(n=6)和大剂量(10万U/Kg)(n=6),淡水组、淡水乌司他丁干预组分别经气管内注射18ml/kg淡水。两部分均在模型建立成功后立即给予静脉注射乌司他丁。抽取模型建立成功后即刻、0.5h、1h、3h及6h动脉血行血气分析。模型建立成功后6h处死家兔,留取肺组织标本。检测肺湿干重比值(W/D),肺通透指数(LPI),支气管肺泡灌洗液中TNF-α、IL-1β及IL-6水平,肺组织HIF-1α和VEGF mRNA和蛋白表达水平,肺组织光镜及病理损伤评分。结果:1、不同剂量乌司他丁治疗海水淹溺型急性肺损伤(1)对照组(C)在T0h、T0.5h、T1h和T3h氧合指数明显高于海水组(S)和大剂量乌司他丁海水组(LU)(p<0.05)。(2)海水组(S)较对照组(C)和大剂量乌司他丁海水组(LU)W/D和LPI增高(p<0.05)。大剂量乌司他丁海水组(LU)组较小剂量乌司他丁海水(SU)LPI降低(p<0.05)。(3)海水组(S)TNF-α、IL-6和IL-1β水平较对照组(C)和大剂量乌司他丁海水组(LU)增高(p<0.05)。大剂量乌司他丁海水组(LU)与小剂量乌司他丁海水组(SU)相比,TNF-α和IL-1β水平降低(p<0.05)。(4)海水组(S)HIF-1α和VEGF mRNA表达均较对照组(C)、中剂量乌司他丁海水组(MU)和大剂量乌司他丁海水组(LU)增强(p<0.05)。大剂量乌司他丁海水组(LU)较小剂量乌司他丁海水组(SU)HIF-1α和VEGF mRNA表达水平降低(p<0.05),与中剂量乌司他丁海水组(MU)相比,HIF-1αmRNA表达水平降低(p<0.05)(5)海水组(S)HIF-1α和VEGF蛋白表达较对照组(C)、大剂量乌司他丁海水组(LU)增强(p<0.05)。大剂量乌司他丁海水组(LU)与小剂量乌司他丁海水组(SU)相比,HIF-1α和VEGF蛋白表达水平降低更明显(p<0.05)。(6)海水组(S)Smith评分较对照组C组和三种不同剂量乌司他丁海水组均增高(p<0.05)。大剂量乌司他丁海水组(LU)同小剂量乌司他丁海水组(SU)、比较,Smith评分降低(p<0.05)。2、不同剂量乌司他丁治疗淡水淹溺型急性肺损伤(1)对照组(C)在T0h、T0.5h、T1和T3氧合指数明显高于淡水组(F)(p<0.05)。对照组(C)在T0h、T0.5h和T1氧合指数较大剂量乌司他丁淡水组增高(LU)(p<0.05)(2)淡水组(F)较对照组(C)和大剂量乌司他丁淡水组(LU)W/D和LPI增高(p<0.05)。大剂量乌司他丁淡水组(LU)较淡水组(F)和小剂量乌司他丁淡水组(SU)可明显降低W/D和LPI(p<0.05)(3)淡水组(F)TNF-α、IL-6和IL-1β水平较对照组(C)和大剂量乌司他丁淡水组(LU)升高(p<0.05)。(4)淡水组(F)HIF-1α和VEGF mRNA表达同对照组(C)和大剂量乌司他丁淡水组(LU)相比均增强(p<0.05)。大剂量乌司他丁淡水组(LU)与小剂量乌司他丁淡水组(SU)和中剂量乌司他丁淡水组(MU)相比,HIF-1α和VEGF mRNA表达水平降低(p<0.05)。(5)淡水组(F)HIF-1α和VEGF蛋白表达同对照组(C)、三种不同剂量乌司他丁淡水组相比均增强(p<0.05),大剂量乌司他丁淡水组(LU)较小剂量乌司他丁淡水组(SU)VEGF蛋白水平降低更明显(p<0.05)。(6)淡水组(F)Smith评分较对照组(C)、三种不同剂量乌司他丁淡水组增高(p<0.05)。大剂量乌司他丁淡水组(LU)与小剂量乌司他丁淡水组(SU)和中剂量乌司他丁淡水组(MU)相比,Smith评分降低(p<0.05)。结论:乌司他丁对于海水及淡水淹溺型急性肺损伤有明确治疗作用,通过作用于HIF-1α/VEGF通路,调节上游HIF-1α的表达,从而影响VEGF蛋白表达,最终缓解淹溺型肺损伤。