中华急诊医学杂志  2023, Vol. 32 Issue (5): 644-647   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2023.05.014
腹腔高压对腹腔间隔室综合征中TNF-α、IL-6、IL-10的影响
杨秀峰1 , 王宏业1,2 , 闫燕艳2 , 齐凤龙1 , 乔进余1,2 , 张盼盼1,2 , 张爱清1     
1. 山西大同大学附属医院肿瘤外科,大同 037005;
2. 山西大同大学免疫研究所,大同 037009
摘要: 目的 通过建立腹腔高压动物模型,观察腹腔高压对腹腔间隔室综合征(abdominal compartment syndrome, ACS)中肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α, TNF-α)、白介素(interleukin, IL)-6、IL-10的影响。方法 6只实验猪,通过(n+1)多水囊叠加加压法建立腹腔高压动物模型,至腹腔压力(intra-abdominal pressure, IAP)分别为0 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)、5 mmHg、10 mmHg、15 mmHg、20 mmHg、25 mmHg、30 mmHg,各维持15 min。经耳缘静脉导管抽静脉血5 mL,进行炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10检测;标本采集时间节点包括制模前、在增压后IAP为0、5、10、15、20、25、30 mmHg。通过重复测量资料的方差分析比较制模前和制模过程中炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10组间差异,采用Spearman相关分析炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10水平与IAP的关系。结果 6只实验动物均成功制作腹腔高压动物模型,制模过程顺利。在腹腔高压动物模型制模前和制模过程中不同的腹腔压力点,炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10水平差异均有统计学意义(均P < 0.001),TNF-α和IL-6逐渐升高,IL-10逐渐下降。腹腔高压动物模型制模升压过程中,腹腔高压动物模型制模升压过程中炎症细胞因子TNF-α和IAP呈正相关关系(rs=0.649,P < 0.05),炎症细胞因子IL-6和IAP无相关关系(rs=0.129,P > 0.05),炎症细胞因子IL-10和IAP呈负相关关系(rs=-0.762,P < 0.05)。结论 在ACS发生发展过程中,IAP的升高促进了TNF-α、IL-6、IL-10的不同规律的表达。
关键词: 腹腔高压    腹腔间隔室综合征    全身炎症反应综合征    炎症细胞因子    动物模型    

腹腔间隔室综合征(abdominal compartment syndrome, ACS)是目前急危重症领域研究的重点方向之一[1],但临床中仍极易被忽视[2]。在ACS的发生发展过程中,升高的腹腔压力(intra-abdominal pressure, IAP)可损伤肠道功能屏障,引起机体产生大量的促炎细胞因子,继发引起全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS),并促进多器官功能衰竭综合征的发生。其中肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α, TNF-α)、白介素(Interleukin, IL)-6是促炎细胞因子的代表,IL-10是最重要的抗炎细胞因子,对促炎细胞因子的表达形成调节[3]。本研究通过制作腹腔高压动物模型,进一步探索研究腹腔高压对升压过程中炎症细胞因子TNF-α、IL-6和IL-10的影响。

1 材料与方法 1.1 实验动物与仪器 1.1.1 实验动物

健康家猪6只,体质量28.1~31.6(30.02±1.12)kg,雌雄不限,由山西大同大学动物实验中心提供,动物生产许可证号:SCXK(津2015-0002)。本研究经山西大同大学附属医院伦理委员会批准(动物实验伦理审批编号:2021010)。

1.1.2 术中使用的仪器设备

术中使用的仪器设备包括:麻醉机(天津森迪恒生科技发展有限公司,国械注准20193081857,中国天津),有创监护仪(UP-8000,深圳市科瑞康实业有限公司,国械注准20193071956,中国深圳),压力传感器(MX9505T,Smiths Medical ASD,国械注进20163212853,美国明尼苏达州)。

1.2 手术方法 1.2.1 实验动物准备

(1) 术前12 h禁食,4 h禁水;(2)实验动物称重;(3)经双侧耳缘静脉各置入22 G静脉穿刺导管1枚待用(一侧麻醉用,一侧采血用)。

1.2.2 麻醉方法

静脉注射丙泊酚负荷量1.5 mg/(kg·h)联合维库溴铵负荷量0.2 mg/(kg·h),之后静脉泵控丙泊酚8 mg/(kg·h)联合维库溴铵0.05 mg/(kg·h)维持。行气管插管并连接呼吸机维持人工呼吸。

1.2.3 手术准备

将实验动物仰卧固定于手术台,中上腹部去毛,使用碘伏行腹部切口2次消毒,铺无菌手术巾,沿中上腹部取右肋缘下切口,切口长10.0~15.0 cm,常规开腹。

1.2.4 腹腔高压动物模型制作方法

建模方法参考王宏业等[4]报道的(n+1)多水囊叠加加压法,通过向腹腔内置入基础水囊及加压水囊制模。加压管向腹腔内加压水囊中注液以制作达到IAP要求的动物模型,同步经三通连接监护仪中心静脉压测量腹内压。

1.3 腹腔高压动物模型的制作

6只实验猪通过上诉方法,在麻醉后取右上腹部肋缘下切口开腹,制作腹腔高压动物模型,基础水囊置入为8~9个,容积为1 600~1 800 mL,再通过加压管注入生理盐水使IAP逐渐升高,至IAP分别为0 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)、5 mmHg、10 mmHg、15 mmHg、20 mmHg、25 mmHg、30 mmHg,各维持15 min。

1.4 标本采集时间及方法 1.4.1 标本检测

经耳缘静脉导管抽取静脉血,每次5 mL,分别注入红色采血管并编号。

1.4.2 标本采集时间节点

制模前,在增压后IAP为0、5、10、15、20、25、30 mmHg,每个压力点稳定15 min后采血。

1.4.3 采血方法

先将导管(耳缘静脉穿刺导管)中抗凝剂抽出(1.0 mL),之后采取血标本5 mL并注入采血管,再次注入抗凝剂(1.0 mL)。

1.5 检测指标

采用免疫荧光法检测炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析,计量资料服从正态分布,以均数±标准差(x±s)表示,制模前及制模过程中不同压力点间采用重复测量资料的方差分析,各时间点间差异采用多重比较检验。绘制细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10检验值与IAP散点图,进行Spearman相关性进行分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 动物模型制作

6只实验动物均顺利制模,增压过程顺利,IAP达到30 mmHg时共计注入液量为2 520~2 740 mL。

2.2 腹腔高压动物模型制作过程中炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10改变

腹腔高压动物模型制模升压过程中炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10检验值与制模前比较见表 1。TNF-α在腹腔压力达10 mmHg后明显升高,IL-6在制膜后即明显升高,IL-10在制膜后明显升高,在IAP达20 mmHg后逐渐下降。

表 1 腹腔高压动物模型制模升压过程中炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10变化一览表(n=6)
IAP(mmHg) TNF-α(ng/mL) IL-6(pg/mL) IL-10(pg/mL)
制模前 0.251±0.039 0.254±0.042 0.540±0.072
制膜后
  0 0.225±0.041 0.562±0.077a 0.690±0.092a
  5 0.236±0.042 0.632±0.083a 0.880±0.123ab
  10 0.354±0.060abc 0.654±0.090a 0.770±0.100a
  15 0.423±0.066abc 0.652±0.089a 0.690±0.093ac
  20 0.424±0.067abc 0.664±0.095a 0.580±0.085cd
  25 0.451±0.071abc 0.721±0.112a 0.410±0.064bcdef
  30 0.365±0.061abc 0.562±0.075a 0.440±0.064bcde
F 15.474 17.411 20.101
P < 0.001 < 0.001 < 0.001
注:与制模前比较,aP < 0.05;与IAP 0 mmHg比较,bP < 0.05;与IAP 5 mmHg比较,cP < 0.05;与IAP 10 mmHg比较,dP < 0.05;与IAP 15 mmHg比较,eP < 0.05;与IAP 20 mmHg比较,fP < 0.05;与IAP 25 mmHg比较,gP < 0.05
2.3 炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10与IAP散点图

炎症细胞因子TNF-α、IL-6、IL-10与IAP散点图见图 1~3。Spearman相关性分析结果显示:腹腔高压动物模型制模升压过程中炎症细胞因子TNF-α和IAP呈正相关关系(rs=0.649,P < 0.05),炎症细胞因子IL-6和IAP无相关关系(rs=0.129,P > 0.05),炎症细胞因子IL-10和IAP呈负相关关系(rs=-0.762,P < 0.05)。

图 1 腹腔高压动物模型制模升压过程中TNF-α与IAP散点图

图 2 腹腔高压动物模型制模升压过程中IL-6与IAP散点图

图 3 腹腔高压动物模型制模升压过程中IL-10与IAP散点图
3 讨论

ACS是由于各种病因引起IAP升高而导致胸、腹腔脏器功能衰竭的临床综合征,目前在临床中仍未受到足够的重视。ACS病因主要是腹腔内器官组织的病变造成腹腔内容物的大量增加,目前临床报道中最常见的是急性重症胰腺炎[5],其余包括腹腔内大量出血[6]、腹腔感染、肠梗阻[7]、急性肠系膜血管栓塞[8]、肿瘤腹水[9]等疾病,围产期[10]、巨大腹壁疝还纳术[11]、肝移植[12]及在治疗休克时大量液体复苏[13]也可引起。

ACS在发生发展过程中,随着IAP的升高,肠道血流量明显下降,肠道屏障功能损伤[14],引起肠道内细菌、毒素的易位和大量肠源性炎症细胞因子的生成,这是引起SIRS的始动因素,机体产生大量的炎症细胞因子,是引起胸腹腔脏器的损伤的重要因素[15]。在炎症细胞因子的相关研究中,促炎细胞因子中起主要作用的是TNF-α、IL-6等,IL-10是最主要的抗炎细胞因子。

TNF-α和IL-6是炎症反应过程中出现最早、最重要的炎性介质[16]。TNF-α能激活中性粒细胞和淋巴细胞,使血管内皮细胞通透性增加,调节其他组织代谢活性并促使其他细胞因子的合成和释放。IL-6能诱导B细胞分化和产生抗体,并诱导T细胞活化增殖、分化,参与机体的免疫应答,是炎性反应的促发剂。在本实验中,随着IAP升高,IAP≥10 mmHg后TNF-α显著升高,其曲线表现为先逐渐升高后下降的趋势,实验证实IAP升高可引起TNF-α的明显升高,但在IAP超过10 mmHg后TNF-α达到最高值后出现回落,考虑机体对腹腔高压的应激致使TNF-α出现明显的升高,但达到30 mmHg后的高腹压对TNF-α的形成也出现了抑制。同时,IL-6的变化曲线与TNF-α变化曲线类似,在本实验中,IL-6在制模后即显著升高,并随着IAP的升高而显著升高,在IAP达到30 mmHg后出现回落,考虑腹腔高压致使IL-6出现明显的升高,但30 mmHg的高腹压对IL-6的形成也表现出了抑制效果。

IL-10是免疫应答的重要调节剂[17],主要由单核细胞、T细胞(主要是Th1细胞)、B细胞、NK细胞、巨噬细胞产生,DC细胞和肥大细胞也可以产生IL-10。IL-10抑制包括TNF-α、IL-6等许多促炎细胞因子、趋化因子和趋化因子受体的表达,并介导过敏原特异性免疫治疗中的过敏原耐受性。在本实验中,IL-10在IAP升高过程中,IAP在制模后明显高于制模前,在IAP为5 mmHg时达到最高值,之后逐渐下降,在IAP为20 mmHg时与制模前差异无统计学意义,IAP大于20 mmHg后明显低于制模前。实验证实在IAP升高的过程中,IL-10出现了先升后降的双向改变特点,说明较低水平的高腹压可促进IL-10的升高,而超过20 mmHg的IAP引起IL-10的明显抑制,这将导致IL-10抑制促炎细胞因子的作用弱化,使促炎细胞因子的表达增强。

众多临床研究已证实IAP升高与预后不良的相关性[18]。本研究结果表明:在ACS发生发展过程中,TNF-α(10~30 mmHg)、IL-6、IL-10(0~15 mmHg)均高于制模前,随着IAP的升高,TNF-α明显升高,IL-6无变化,IL-10明显下降。实验结果证实在ACS的发展过程中IAP的升高促进了TNF-α、IL-6、IL-10的不同规律的表达。这些炎症细胞因子的改变说明ACS同时引起SIRS的加重和代偿性抗炎反应综合症的抑制,二者的改变规律意味着升高的IAP引起免疫失衡且这种失衡逐渐加重,这种改变可能是ACS的继发胸、腹腔脏器损伤的重要机制。本研究的局限性在于样本量较小,指标观察不全面,在后续研究中,需要扩大样本量,增加观察指标,进一步观察ACS对其他炎症细胞因子表达的影响。

利益冲突  所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明   杨秀峰、闫燕艳、张爱清、齐凤龙:动物模型制作、研究数据收集与整理、论文撰写;乔进余、张盼盼:统计学分析、分析/解释数据;王宏业:研究设计规划、获取研究经费、论文修改、研究总体负责

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