当前位置: 首页 > 期刊 > 《中国危重病急救医学》 > 2000年第2期
编号:10278073
激活内源性bFGF对肠缺血再灌注所致肝肾及肠道损伤的保护作用
http://www.100md.com 《中国危重病急救医学》 2000年第2期
     作者:付小兵 杨银辉 孙晓庆 孙同柱 顾小曼 盛志勇

    单位:付小兵(解放军第三○四医院,北京 100037);杨银辉(解放军第三○四医院,北京 100037);孙晓庆(解放军第三○四医院,北京 100037);孙同柱(解放军第三○四医院,北京 100037);顾小曼(解放军第三○四医院,北京 100037);盛志勇(解放军第三○四医院,北京 100037)

    关键词:损伤;缺血再灌注;肠道;肝;肾;成纤维细胞生长因子;碱性;2;3丁二酮

    中国危重病急救医学000202 摘 要:目的:研究激活内源性碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)对肠系膜上动脉(SMA)夹闭所致肠、肝、肾损伤的保护作用及其可能的机制。方法:24只大鼠分成内源性bFGF激活A组、bFGF治疗B组、生理盐水对照治疗C组以及正常对照D组。A组于SMA夹闭前静脉推注2,3丁二酮类化合物(BDM)生理盐水0.15 ml(每只鼠含BDM 40 mg);B、C组分别于SMA夹闭45分钟后于松夹即刻从右颈外静脉分别注入0.15 ml bFGF肝素生理盐水(每只鼠bFGF 2 μg)和0.15 ml肝素生理盐水;D组仅分离SMA,但不夹闭。各组分别于缺血45分钟即刻及再灌注后6、24和48小时将动物活杀,取血标本和肠、肝、肾组织分别测定肝、肾功能与光镜观察组织形态学结构。结果:采用BDM不仅可以显著改善脏器病理形态学结构,而且可以显著减轻伤后6小时肝、肾功能损害,与生理盐水对照治疗组相比差异显著,其中2组动物血浆丙氨酸转氨酶和血尿素氮值分别为(696.8±108.4)nmol.s-1 .L-1和(5.4±2.5)mmol/L比(1 812.0±640.1)nmol.s-1 .L-1和(11.3±4.9)mmol/L,P均<0.05。同样采用bFGF治疗的动物也具有相似的防治效果。结论:激活内源性bFGF有助于减轻缺血再灌注所致的肠、肝以及肾等组织损害。
, http://www.100md.com
    分类号:R363.2;R458 文献标识码:A

    文章编号:1003-0603(2000)02-0069-04

    Protective effects of endogenous basic fibroblast growth factor activated by 2,3 butanedion monoxime on functional changes of ischemic intestine,liver and kidney in rats

    FU Xiao-bing,YANG Yin-hui,SUN Xiao-qing

    (304th Hospital of PLA,Beijing 100037)

    Abstract:Objective:To explore the protective effects of endogenous basic fibroblast growth factor (bFGF) activated by 2,3 butanedion monoxime on functional changes of ischemic intestine,liver and kidney in rats and their potential mechanisms.Methods:24 Wistar rats were divided into four groups,namely 2,3 butanedion monoxime (BDM) pretreated group (A),bFGF positive treated group(B),normal saline group (C),and shamoperated controls (D).In group A,all animals were pretreated with BDM (40 mg/rat) before superior mesenteric artery (SMA) occlusion.In groups B and C,all rats were treated with bFGF 2 μg/rat in 0.15 ml normal saline solution containing heparin 0.1% or only vehicle without bFGF.In shamoperated group,rats underwent the same laparotomy procedure,but without SMA occlusion.Blood samples were collected at 6,24 and 48 hours after reperfusion,and functional changes of intestine,liver and kidney were examined.Tissue samples from intestine,liver and kidney were taken for histological analysis.Results:SMA occlusion induced the typical tissue ischemic damage in intestine,liver and kidney.In rats pretreated with BDM,the functional parameters of intestine,liver and kidney were markedly improved compared with those in normal saline controls.Serum alanine aminotransferase and blood urea nitrogen levels were (696.8±108.4)nmol.s-1.L-1 and (5.4±2.5)mmol/L in BDM pretreated rats and (1 812.0±640.1)nmol.s-1.L-1 and (11.3±4.9)mmol/L in normal saline group,respectively (all P<0.05).Also,histological examination from intestine,liver and kidney in both groups showed the same protective effects as those in BDM group.Conclusions:Activated endogenous fibroblast growth factor may also play an important role in reducing the internal organ dysfunction induced by ischemiareperfusion injury.
, 百拇医药
    Key words:ischemiareperfusion injury;gut;liver;kidney;basic fibroblast growth factor;2,3 butanedion monoxime▲ 生长因子用于脑、肝以及肠道等内脏缺血性损伤主动修复的研究近来已引起人们的高度重视并有较多报道[13]。在以往的研究中人们集中探讨了在缺血或再灌注条件下外源性补充碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、表皮细胞生长因子(EGF)或胰岛素样生长因子(IGF)等对减轻内脏缺血性损伤的作用,但对如何调动或激活受创组织内源性生长因子来抗御这种缺血性伤害的作用却研究较少。本项研究采用大鼠肠系膜上动脉(SMA)夹闭所致缺血再灌注损伤模型,观察应用2,3丁二酮类化合物(2,3 butanedion monoxime,BDM)激活组织内源性bFGF时肠道、肝脏和肾组织损伤的变化规律,并探讨采用激活组织内源性生长因子活性在减轻组织损伤中的作用及相关机制。

    1 材料与方法
, http://www.100md.com
    1.1 动物模型:健康雄性Wistar大鼠24只,体重200~250 g。在2%戊巴比妥钠腹腔推注麻醉后,于无菌条件下分离颈静脉与SMA根部,备用。将24只大鼠分成BDM激活A组、bFGF治疗B组以及生理盐水对照治疗C组;另取6只动物作为正常对照D组。处理方法为:将A、B和C组动物SMA根部夹闭,完全阻断血流45分钟后放松血管夹,使肠道血流恢复形成再灌注。

    1.2 治疗方法:将新配制的BDM生理盐水溶液0.15 ml(分析纯,购于Sigma公司)于A组动物SMA夹闭前从颈静脉注入,剂量为每只鼠40 mg,然后按上述方法进行缺血再灌注打击;B组动物于放松血管夹即刻从右颈静脉注射0.15 ml bFGF肝素生理盐水(每只鼠bFGF 2 μg);C组动物除在再灌注发生即刻从右颈静脉注射0.15 ml肝素生理盐水外,其余同B组。A、B和C 3组动物于关闭腹腔后皮下注射3 ml生理盐水抗休克。之后3组动物分别于缺血45分钟即刻,再灌注6、24和48小时活杀。D组仅暴露动物SMA根部,但不夹闭,45分钟后关腹。
, 百拇医药
    1.3 观测指标:3组动物在设定时间点活杀后分别取全血进行离心,采用全自动生化分析仪测定血浆中丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、尿素氮(BUN)和肌酐(Cr)等指标,以此反映肝肾功能变化。采用改进的Suzuki及Hosoda法测定血浆中二氨氧化酶(DAO)变化,结果以kU/L表示,并以此评价肠道粘膜屏障功能损伤与修复变化。另取相应时间点动物肝、肾以及肠道组织各2 g,经脱水、包埋和切片后用光镜观察组织结构。

    1.4 统计学方法:数据以均数±标准差(±s)表示,进行t检验及相关分析。

    2 结 果

    SMA夹闭可以导致肠道、肝脏和肾脏功能的严重损害。血浆生化检测结果表明,血浆中代表肝肾功能的ALT、AST、BUN和Cr含量在伤后显著增加,为正常对照的2~3倍,以伤后6小时最为明显(P<0.05)。采用BDM激活内源性bFGF的结果表明,该组动物血浆肝肾功能指标不仅明显低于生理盐水对照组,而且较bFGF治疗的阳性对照也明显改善,表明采用BDM激活内源性bFGF有助于预防和减轻由于SMA夹闭所致的肝肾功能损伤(表1和表2)。表1 不同治疗方法对3组动物血浆ALT和AST的影响(s) nmol.s-1.L-1 组别
, http://www.100md.com
    治疗后不同时间(h)ALT

    治疗后不同时间(h)AST

    0

    6

    24

    48

    0

    6

    24

    48

    生理

    盐水组

    510.1±130.0
, http://www.100md.com
    1 812.0±640.1

    663.5±188.4

    396.7±45.0

    1 240.2±91.7

    3087.3±1538.6

    1717.0±188.4

    1390.3±126.6

    bFGF组

    510.1±130.0

    1 341.9±536.8*

    503.4±185.0
, http://www.100md.com
    473.4±41.7

    1 240.2±91.7

    3280.7±373.4

    2442.2±766.8

    1863.7±35.0

    BDM组

    510.1±130.0

    696.8±108.4**

    471.8±98.4

    350.1±71.7

    1 240.2±91.7
, http://www.100md.com
    1 903.7±403.4*

    1907.0±233.4

    1333.6±140.0

    注:与生理盐水组比较:*P<0.05,**P<0.01

    表2 不同治疗方法对3组动物血浆BUN的影响(±s)mmol/L 组别

    治疗后时间(h)

    0

    6

    24
, 百拇医药
    48

    生理盐水组

    5.5±0.5

    11.3±4.9

    5.0±2.2

    6.3±1.9

    bFGF组

    5.5±0.5

    5.7±1.8*

    4.5±1.2

    5.7±1.9

    BDM组
, http://www.100md.com
    5.5±0.5

    5.4±2.5*

    6.1±1.5

    8.0±2.9

    注:与生理盐水组比较:*P<0.05

    DAO是一种存在于哺乳动物肠绒毛上皮细胞的标志酶,它在肠道和血浆中的变化能够较客观地反映肠粘膜损伤与修复情况。研究结果表明,3组动物伤后6小时血中DAO均较伤前增加,其中bFGF治疗组血浆DAO含量比生理盐水对照组明显升高,P<0.05(表3)。

    表3 不同治疗方法对3组动物血DAO的影响(±s)kU/L 组别
, http://www.100md.com
    治疗后时间(h)

    0

    6

    24

    48

    生理盐水组

    0.83±0.21

    1.16±0.63

    0.60±0.15

    0.63±0.21

    bFGF组

    0.83±0.21

, 百拇医药     2.55±1.22*

    0.82±0.20

    0.96±0.58

    BDM组

    0.83±0.21

    1.79±1.68

    1.59±1.05

    0.58±0.11*

    注:与生理盐水组比较:*P<0.05;与治疗后0时比较:P<0.05

    病理学检察结果表明,与正常对照组动物比较,单纯缺血再灌注组动物的肠道有明显缺血性损害,表现为炎症反应明显、肠粘膜上皮脱落和节段性坏死;肝细胞出现肿胀和局限性空泡化;肾脏组织切片可见明显的肾小管扩张和局灶性坏死。经BDM预处理和bFGF治疗后动物的以上病理学改变明显减轻。
, 百拇医药
    3 讨 论

    大量基础和临床研究已证实,要使创面达到快速和高质量的愈合,其最好的方法是为受创组织提供最佳的生理愈合环境和条件,包括血流、氧分压、湿度、温度以及理想的细胞因子环境等。从组织修复发生的生物学规律来讲,内脏缺血性损伤后的修复过程与体表创面一样,除受血流与氧分压等诸多因素影响外,细胞因子在其中也起了重要作用[4]。大量的研究已观察到,肠、肝以及肾脏的胚胎发育需要包括bFGF在内的多种生长因子的刺激,而严重创伤,特别是严重的肠道缺血再灌注损伤将导致肠、肝以及肾等脏器内源性bFGF等生长因子含量减少或基因表达的下调[5,6]。相反,如果外源性补充一定量bFGF将有助于减轻缺血-再灌注对脏器的损伤和促进后期修复[3,7]。这一结果使我们设想既然外源性补充一定量的bFGF有助于减轻缺血性内脏损伤,那么如果在损伤前或损伤过程中激活内源性相应生长因子活性是否也应该有其类似作用?从本实验结果来看,采用BDM来激活组织内源性bFGF,的确可以达到显著减轻早期缺血再灌注对肝、肾以及肠道功能的损伤作用,其结果与同批实验中在相同模型下外源性补充bFGF的治疗效果相一致。这一结果也再一次证明我们以前提出的采用外源性生长因子促进内脏损伤主动修复的设想。
, 百拇医药
    BDM是一种丁二酮类化合物,它在体内外具有影响细胞内外钙离子流动、抑制肌球蛋白ATP酶活性以及调节心肌张力等生理功能,已广泛用于心肌收缩功能和钙离子通道变化机制等研究[8,9]。有资料表明,它可以通过溶解肝素而起到激活bFGF等作用。在通常生理条件下,组织内源性bFGF经细胞产生后通常以一种未知的方式分泌到胞外,并与肝素盐相结合后储存于胞外基质中,故血循环中的bFGF几乎为零[10]。当动物致伤前从静脉内推注一定量的BDM后,它迅速入血,并随血流分布于各组织器官,通过溶解肝素盐而使无活性储存的bFGF得以释放和激活,并在局部发生作用。因此可以认为通过BDM激活的内源性bFGF将与外源性应用的bFGF一样在减轻SMA夹闭所致的肠、肝以及肾等缺血再灌注损伤中发挥应有的作用。其相关机制已在以往的研究中有较多报告[3,7]。此外,尽管对DAO在血浆浓度变化的生理学意义存在不同认识,但从本研究来看,整个实验中采用BDM激活内源性bFGF和外源性补充bFGF均显示出对肝肾功能的保护作用。因此,我们认为在本研究中血浆DAO含量的升高可能代表了肠道粘膜修复的一种应激性反应。
, 百拇医药
    尽管从动物实验中我们已观察到激活内源性bFGF具有显著的脏器保护作用,但目前在应用上尚存在如下两个问题需进一步研究:一是内源性bFGF激活程度和脏器功能保护的量效关系;二是应用BDM激活内源性bFGF的时机与脏器损伤保护效应作用等。由于目前对BDM与bFGF或其它生长因子激活之间关系的直接报告较少,相互之间的作用关系并不十分清楚,因此本实验中应用的BDM剂量及时机也仅是根据其它相关研究综合而成,从实验结果来看它已达到了显著减轻脏器损伤的作用,但是否是最佳剂量与时机尚值得进一步探讨。

    基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(39525024)

    全军“九五”重点课题基金资助项目(98Z090)

    作者简介:付小兵(1960-),男(汉族),四川资阳人,研究员。主要从事创伤修复与严重创伤致多脏器损伤发生机制与防治研究。已主编出版学术专著3部,参与编著10部,发表论文160余篇。获国家、军队科技成果奖和国际学术奖共9项。担任中华创伤学会组织修复学组组长,全军创(战)伤学会副主任委员及6家国内杂志编委。
, 百拇医药
    参考文献:

    [1]Cuevas P,Carceller F,Redondo-Horcajo M,et al.Systemic administration of acidic fibroblast growth factor ameliorates the ischemic injury of the retina in rats.Neuroscience Lett,1998,255:1-4.

    [2]Cuevas P,Carceller F,Gamenez-Gallego G,et al.Intravenous fibroblast growth factor penetrates the blood-brain barrier and protects hippocampal neurons against ischemia-reperfusion in-jury.Surg Neurol,1998,49:77-84.
, http://www.100md.com
    [3]Fu Xiaobing,Sheng Zhiyong,Wang Yaping,et al.Basic fibroblast growth factor reduces the gut and liver morphologic and functional injuries after ischemia and reperfusion.J Trauma,1997,42(6):1080-1087.

    [4]付小兵.生长因子治疗消化系统脏器损伤.新消化病学杂志,1997,5(10):663-665.

    [5]Fu Xiaobing,Cuevas P,Gamenez-Gallego G,et al.Ischemia and reperfusion reduce the endogenous basic fibroblast growth factor in rat skeletal muscles:an immunohistochemical study.Wound Rep Reg,1996,4(3):381-385.
, http://www.100md.com
    [6]杨银辉,付小兵,孙同柱,等.大鼠肝脏缺血再灌注损伤后转化生长因子β和碱性成纤维细胞生长因子基因表达的改变.中国危重病急救医学,1998,10(8):463-466.

    [7]Fu Xiaobing,Cuevas P,Gamenez-Gallego G,et al.The effects of fibroblast growth factor on ischemic kidney,liver and gut injury.Chin Med J,1998,111(5):398-403.

    [8]Allen T J,Mikala G,Wu Xiaomin,et al.Effects of 2,3 butanedion monoxime on calcium channels expressed in Xenopus occytes.J Physiol,1998,508(Pt1):1-14.

, 百拇医药     [9]Soeno Y,Shimada Y,Obinata T.2,3 butanedion monoxime,an inhibitor of myosin-actin interaction,suppresses myofibrillo-genesis in skeletal muscle cells in culture.Cell Tissue Res,1999,295:307-316.

    [10]Florkiewicz R A,Baird A,Gonzalez A M.Multiple forms of bFGF:differential nuclear and cell surface localization.Growth Factors,1991,4:265-275.

    收稿日期:1999-12-05 修稿日期:1999-12-16, 百拇医药