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目的:脓毒症、严重脓毒症、脓毒症休克以及相继出现的多器官功能障碍综合症是危重病患者死亡最常见的原因。多篇文献报道危重病患者相对肾上腺皮质功能不全的总体发病率为30%~40%,而脓毒症休克患者可达50%~60%。相对肾上腺皮质功能不全(relative adrenal insuffi-ciency, RAI)时皮质醇水平可能较正常升高,但相对于疾病的严重程度而言仍相对不足。外源性的糖皮质激素(glucocorticoids,GC)可以作用于下丘脑-垂体-肾上腺轴(hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPAA)的各个层面,使血浆皮质醇浓度上升,从而对应激反应起到一个内在的调节作用,使机体通过多种机制对危重病患者起保护作用。IL-10是一个调节造血细胞功能的多功能细胞因子,其主要功能是限制和最终清除炎症反应,但有关地塞米松对脓毒症合并RAI的IL-10水平的影响仍不清楚。本研究观察不同时间、应用相同剂量(小剂量)地塞米松,观察脓毒症合并相对肾上腺皮质功能不全的大鼠血清白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)水平的变化,以期为临床积极治疗脓毒症提供有利的实验依据。
方法:动物脓毒症模型采用盲肠结扎穿孔法(cecal ligation and puncture,CLP)复制,小剂量促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)刺激试验评价脓毒症动物的肾上腺皮质功能。随机选取实验动物,选择健康雄性清洁级wistar大鼠155只(实验动物合格证书编号:607123),体重250~300 g,随机分为5组:(1)正常对照组(n=10);(2)假手术组(n=25):仅打开腹腔不做CLP;(3)模型组(n=50):仅做CLP;(4)预防组(n=50):CLP术前即刻腹腔注射地塞米松10mg/kg;(5)治疗组(n=20):CLP术后7h腹腔注射地塞米松10mg/kg。第(2)、(3)、(4)组设CLP术后2h、4h、6h、8h、12h五个时间点,每个时间点10只大鼠(假手术组5只),第(4)组仅8h、12h两个时间点。各组大鼠均按时间点采血,留取血清,-70℃冻存,采用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)测定血清IL-10浓度。所有大鼠均于CLP术后6h腹腔注射ACTH0.8μg/kg,于注射前、注射后30min由颈总动脉测压管采血,分别记做T0、T30,留取血清,-70℃冻存,采用液相平衡放射免疫分析法(radioimmunoassay,RIA)测定血清皮质醇浓度。将T30与T0的差值记做△T。若△T小于0则认为是相对肾上腺功能不全。随机选取相同环境下饲养的正常大鼠2只,模型组、治疗组12h大鼠各2只,于CLP术后12h应用1%多聚甲醛行主动脉灌注固定,取下丘脑、垂体、肾上腺做电镜切片观察组织超微结构变化。按ACTH刺激试验结果将所有大鼠分为伴有RAI和不伴有RAI两部分。采用SPSS11.5统计分析软件进行统计学分析,数据以均数±标准差(x±s)表示,伴有RAI和不伴有RAI的各组均数的比较行两独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
结果:
1、各组大鼠血清平均IL-10浓度比较
假手术组血清IL-10浓度高于正常对照组(21.05±6.59 vs16.67±2.06pg/ml,P>0.05)。模型组血清IL-10浓度明显高于假手术组(31.45±8.61pg/ml vs21.05±6.59pg/ml,P<0.01)。
地塞米松预防组大鼠血清中IL-10浓度明显高于模型组,(39.18±12.85pg/ml vs31.45±8.61pg/ml, P<0.05):地塞米松治疗组大鼠血清中IL-10浓度高于模型组,两者比较无差异性(33.25±7.07pg/ml vs31.45±8.61pg/ml,P>0.05)。地塞米松预处理组大鼠血清中IL-10浓度明显高于治疗组(39.18±12.85pg/ml vs33.25±7.07pg/ml, P<0.05)
2、各组大鼠血清IL-10浓度随时间的变化
假手术组大鼠血清IL-10浓度在4小时达高峰,预防组大鼠血清IL-10浓度在8小时达高峰,较假手术组、模型组延迟。模型组大鼠血清IL-10浓度在6小时达高峰,其中2小时、6小时、8小时与12小时比较差异无统计学意义(P>0.05)。
3、预防组、模型组、治疗组并发与不并发RAI大鼠血清IL-10浓度的变化
脓毒症并发RAI大鼠地塞米松预防组血清IL-10浓度明显高于模型组(40.48±12.52ng/ml vs32.17±8.24ng/ml,P<0.05)和治疗组(40.48±12.52 ng/ml vs34.88±10.78ng/ml,P<0.05),而治疗组中合并RAI大鼠血清IL-10浓度与模型组比较差异无统计学意义(34.88±10.78ng/ml vs32.17±8.24ng/ml,P>0.05)。
脓毒症未合并RAI的大鼠地塞米松预防组、治疗组、模型组IL-10浓度均高于假手术组(分别为37.41±13.45ng/mlvs16.67±2.06ng/ml, P<0.05;31.63±6.54ng/ml vs16.67±2.06ng/ml, P<0.05;30.58±9.18ng/ml vs16.67±2.06ng/ml,P<0.05),预防组IL-10浓度高于模型组(37.41±13.45 ng/ml vs30.58±9.18, P<0.05)。
预防组、治疗组和模型组中合并RAI大鼠IL-10浓度与未合并RAI大鼠差异无统计学意义(P>0.05)。
4、下丘脑、垂体、肾上腺皮质电镜下结构的改变
模型组、预防组和治疗组大鼠下丘脑室旁核细胞、垂体ACTH细胞、肾上腺皮质束状带细胞均出现脂质耗减、髓鞘样小体以及管泡状嵴的线粒体嵴和膜部分或全部溶解消失的组织形态结构改变,且肾上腺结构改变较下丘脑与垂体变化明显,以模型组为著。
结论:
本实验采用CLP法可成功复制由腹腔感染导致的脓毒症大鼠动物模型,将ACTH刺激试验用于脓毒症大鼠动物模型,并通过观察下丘脑、垂体、肾上腺的电镜切片判断HPAA的功能不全是否伴随结构改变,从而得出以下结论:
1、成功制备了脓毒症合并RAI大鼠动物模型,即脓毒症大鼠存在相对肾上腺皮质功能不全(RAI),从基础实验研究方面进一步证实脓毒症大鼠RAI的发生基础。
2、感染可引起脓毒症大鼠血清IL-10浓度升高。
3、地塞米松可以提高大鼠血清中IL-10浓度,以预防性应用效果显著。
4、脓毒症早期患鼠是否合并RAI,对其IL-10的浓度没有影响。
5、预防性地塞米松可以提高脓毒症早期合并RAI与未合并RAI大鼠血清IL-10的水平,但是否合并RAI,应用地塞米松治疗对其IL-10的浓度没有影响。
6、下丘脑、垂体、肾上腺在毒症大鼠存在时均出现代谢性结构改变,以肾上腺皮质表现最明显,可能是产生相对肾上腺皮质功能不全的原因之一。