2. 山西大同大学免疫研究所,大同 037009
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。
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值 | 15.474 | 17.411 | 20.101 |
P值 | < 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 |
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)。
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图 1 腹腔高压动物模型制模升压过程中TNF-α与IAP散点图 |
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图 2 腹腔高压动物模型制模升压过程中IL-6与IAP散点图 |
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图 3 腹腔高压动物模型制模升压过程中IL-10与IAP散点图 |
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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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