YuNi Lai MS SungLing Yeh PhD MingTsan LinMD et al 劉艷妮 王 勁譯 1 前言 敗血癥是臨床上常見(jiàn)的大手術(shù)病人的術(shù)后并發(fā)癥。敗血癥時(shí),機體受到細菌毒素侵襲,可能會(huì )發(fā)生深部組織的破壞和代謝底物的改變。全腸外營(yíng)養(total parenteral nutrition,TPN)的發(fā)展為那些不宜經(jīng)胃腸道進(jìn)食的患者提供了攝取足夠的熱量和蛋白質(zhì)的途徑。然而,有證據顯示TPN可導致腸萎縮和腸道淋巴組織(gutassociated lymphoid tissue,GALT)損傷。小腸GALT為所有的腸粘膜部位提供初級免疫保護。因為粘膜免疫一般由GALT中的Peyer’s斑產(chǎn)生,由其處理腸道內抗原物質(zhì),并激發(fā)產(chǎn)生相應的原初B細胞和T細胞,因此Peyer’s斑受到特別的關(guān)注。研究顯示當進(jìn)行TPN治療時(shí)Peyer’s斑內的B細胞和T細胞群數量明顯減少。而且經(jīng)靜脈營(yíng)養的動(dòng)物,其白介素4(IL4)和白介素10(IL10)及IgA水平下降。臨床上認為對危重患者,腸內營(yíng)養途徑好于腸外營(yíng)養補給途徑。但同時(shí)也發(fā)現敗血癥會(huì )減少腸系膜血流量,并對小腸的屏障功能和代謝功能造成不良影響。Gardiner等認為存在腸源性敗血癥的情況下,腸外營(yíng)養較腸內營(yíng)養更有益于提高大鼠的生存率。 谷氨酰胺(Gln)是人體的半必需氨基酸,且表明其對機體有多種有益的功能。Inoue等對腹膜炎模型的研究發(fā)現,靜脈輸注Gln治療組的腸重量及腸粘膜上的雙糖酶活性均高于對照組。Naka等研究分析了靜脈內輸注Gln二肽對敗血癥死亡率的影響,發(fā)現給以GlnTPN組動(dòng)物的死亡率顯著(zhù)低于接受常規TPN組動(dòng)物。Gln對機體的有益作用被認為是由于其對增加腸血流量及維持腸屏障功能的保護效應。臨床研究也表明Gln治療組患者罹受的臨床感染更少和住院時(shí)間更短。一些研究者提出Gln可能對于治療常規的感染和炎癥有用。據我們所知,還沒(méi)有Gln對感染和敗血癥后GALT功能影響的研究。因此,我們研究了在敗血癥病發(fā)前補充Gln膳食和病發(fā)后給以富含Gln的TPN,或者二者聯(lián)合使用對Peyer’s斑功能及其分泌IgA的影響。由于應用盲腸結扎和穿刺(CLP)復制大鼠的腸源性敗血癥模型較為簡(jiǎn)便且更具臨床相關(guān)性,故在本次研究中,我們應用了CLP建立敗血癥疾病模型。
2 材料和方法
2.1 動(dòng)物 雄性Wistar大鼠,體重230~250g,以不銹鋼籠飼養于溫濕度可控房間,12h12h光照/黑暗循環(huán);實(shí)驗前3d動(dòng)物自由進(jìn)食標準大鼠飼料。 本研究中所有程序均遵循國立臺灣大學(xué)動(dòng)物管理委員會(huì )(National Taiwan University Animal Care Committee)的有關(guān)規定。 2.2 分組及手術(shù)步驟 所有大鼠被分為1個(gè)對照組和4個(gè)實(shí)驗組。對照組、實(shí)驗1組和實(shí)驗2組給以半精制飼料;而實(shí)驗3組和實(shí)驗4組給予上述相同飼料,但其中25%的總氨基酸氮用Gln取代部分酪蛋白(見(jiàn)表1)。在分別給以大鼠上述飼料飼養10d后,實(shí)驗組動(dòng)物的敗血癥采用CLP誘導形成,而對照組動(dòng)物采用假手術(shù)誘導。CLP參照Wichterman等的方法。即,腹腔注射戊巴比妥(50mgkg)麻醉大鼠,經(jīng)腹中線(xiàn)切口打開(kāi)腹腔。分離盲腸,以3~0絲質(zhì)繃帶覆蓋纏繞至恰好低于回盲瓣部后,用18號針穿刺盲腸兩次后將其復位,腹部傷口用兩層紗布覆蓋。所有動(dòng)物經(jīng)CLP或假手術(shù)后立即插管進(jìn)行TPN。硅導管(Dow Corning,Midland,MI,USA)從右頸靜脈插入,導管末端穿過(guò)皮下到達頸后經(jīng)螺形彈簧穿出,連在一個(gè)旋軸上以利于動(dòng)物在各自的代謝籠內自由活動(dòng)。第1天TPN速度以2mlh進(jìn)行,此后TPN速度以全速進(jìn)行,灌輸速度由Terufusion泵(model STC503,Terumo,Tokyo,Japan)調控。 無(wú)脂肪TPN液在層流櫥內制備,每日在使用前向TPN液內添加滅菌脂肪乳。室溫下全天灌輸TPN液。所有大鼠用TPN維持3d,期間不給任何腸內營(yíng)養。對照組和實(shí)驗1組、3組給以常規TPN,實(shí)驗2組和4組補充Gln,以Gln提供TPN液里25%的氨基總氮。TPN供給280kcalkg.Bw,千卡∶氮=120∶1。除氨基酸含量外TPN液里含氮量和營(yíng)養素組成相同(見(jiàn)表2)。本研究共有5組大鼠:對照組,假手術(shù)前后均不補充Gln;實(shí)驗1組,CLP前后不補充Gln(--);實(shí)驗2組,CLP前飼以半精制飼料,CLP后給以含Gln的TPN液(-+);實(shí)驗3組,CLP前以補充Gln的飼料,術(shù)后給以常規TPN(+-);實(shí)驗4組,術(shù)前以補充Gln的飼料,術(shù)后給含Gln的TPN液(++)。

2.3 血漿Gln水平分析 持續TPN輸液直到動(dòng)物死亡。所有大鼠麻醉后腹主動(dòng)脈放血處死。血標本以含肝素試管收集并立即離心分離。血漿在用5%水楊酸去蛋白質(zhì)后以標準茚三酮方法(Model 6300,Beckman Instruments,Palo Alto,CA,USA)分析測定血漿氨基酸含量。 2.4 Peyer’s斑中淋巴細胞的分離 假手術(shù)或CLP3d后,所有存活大鼠〔對照組(存活數實(shí)驗前總數):99;--:1117;-+:913;+-:914;++:1116〕稱(chēng)重后腹腔注射戊巴比妥麻醉。4個(gè)實(shí)驗組的存活大鼠無(wú)差別。經(jīng)腹中線(xiàn)切口,仔細翻動(dòng)每只大鼠的十二指腸至回腸末端部分,計數小腸上的Peyer’s斑個(gè)數,Peyer’s斑內淋巴細胞的分離參照文獻所述1。 即從小腸漿膜部切離Peyer’s斑并用18號針將其挑破,碎片用含50Uml的Ⅰ型膠原酶(Gibco Life Tecnologies,Rockville,MD,USA)并加入100μgml的青霉素和鏈霉素的RPMI1640,37℃溫孵恒溫振蕩60min處理。經(jīng)膠原酶消化后,懸浮細胞經(jīng)尼龍膜過(guò)濾并用Hank’s平衡鹽液沖洗3遍。細胞數目校正到2×106ml,并懸浮于含10%胎牛血清,2mM的Gln和抗生素的RPMI1640中。 2.5 細胞因子免疫測定 以植物血細胞凝集素(200ngml;Sigma Chemical Co;St. Louis,MO,USA)來(lái)激發(fā)培養的Peyer’s斑中的淋巴細胞產(chǎn)生細胞因子。淋巴細胞(2×106ml in RPMI1640)和促有絲分裂劑共同接種于3層96孔板微量滴定盤(pán)中。對照孔加入等體積的培養液。在CO2培養箱中與植物血凝素在37℃下孵育24h,將上清液離心后保存于-70℃待測細胞因子。用酶聯(lián)免疫吸附測定試劑盒(Amersham Pharmacia Biotech,Buckinghamshire,UK)測定Peyer’s斑中淋巴細胞上清液的IL2、IL4、IL10及IFNγ的含量。 2.6 淋巴細胞亞群分布 將105cells懸浮于含與熒光素結合的小鼠抗-大鼠CD3Serotec,Oxford,UK和與藻紅蛋白結合的小鼠抗大鼠CD45RaSerotec的100μl Hank’s平衡鹽溶液中,分別鑒定分離于Peyer’s斑的B淋巴細胞和T淋巴細胞的表型。結合熒光素的小鼠抗-大鼠CD8和結合藻紅蛋白的小鼠抗大鼠CD4分別用來(lái)鑒定Th細胞和細胞毒性T細胞。染色15min后,加入1ml紅細胞溶解緩沖液(Serotec)以溶解紅細胞和固定染色的淋巴細胞。收集5×104個(gè)存活細胞的熒光數據,并用流式細胞儀分析(Coulter,Miami,FL,USA)。 2.7 抗體定量分析 測定血漿及小腸沖洗液的IgA水平。小腸沖洗液的收集步驟參考文獻所述并加以修改〔2〕。分離去除Peyer’s斑后,截取靠近盲腸12cm長(cháng)的一段小腸,用5ml含1%蛋白酶抑制劑(Sigma Chemical Co.)的磷酸緩沖液沖洗腸腔。3000rpm離心小腸沖洗液10min以去除碎片,收集上清液、適度稀釋后檢測IgA水平。血漿和小腸IgA水平采用夾心型酶聯(lián)免疫吸附法測定,此方法中,與抗大鼠IgA結合的抗體(colon A933;PharMingen,San Diego,CA,USA)固定于盤(pán)上,用過(guò)氧化物酶標記的抗人IgA檢測抗體(colon A932;PharMingen)檢測抗體。小腸沖洗液中的IgA水平以mgml表示。 2.8 統計分析 所得實(shí)驗數據以均數±標準差表示。組間差異分析采用兩因素方差分析及Fisher檢驗。P<0.05為檢驗水準。
3. 結果 ① 體重和血漿Gln水平 5組動(dòng)物的初始體重、飼喂實(shí)驗性飲食10d后及進(jìn)行TPN 3d后的體重(數據未列出)不存在組間差異。Gln補充組(實(shí)驗組2、3和4)的血漿Gln水平明顯高于組1,但與對照組比較無(wú)顯著(zhù)性差異。 ② 總Peyer’s斑淋巴細胞產(chǎn)量 實(shí)驗4組大鼠(++)小腸上總Peyer’s斑數目顯著(zhù)高于對照組和實(shí)驗1組(--),實(shí)驗2組(-+)和實(shí)驗3組(+-)則差異不顯著(zhù)。Gln補充組大鼠的總Peyer’s斑淋巴細胞數量明顯高于對照組,而實(shí)驗1組和對照組間卻未觀(guān)察到明顯差異(見(jiàn)圖2B)。 ③ 淋巴細胞亞群 5組動(dòng)物Peyer’s斑中的CD45Ra+和CD8+淋巴細胞數量無(wú)明顯差別。實(shí)驗1組(--)動(dòng)物的CD3+和CD4+細胞數量明顯低于對照組,而Gln補充組與對照組間未觀(guān)察到差異。 ④ 血漿和小腸IgA水平 Gln補充組的血漿IgA水平明顯高于對照組和實(shí)驗1組(--)。實(shí)驗2組(-+)和實(shí)驗4組(++)動(dòng)物小腸沖洗液中的IgA水平明顯高于對照組和實(shí)驗1組(--)。 ⑤ 體內細胞因子分泌量 實(shí)驗組動(dòng)物的激發(fā)Peyer’s斑淋巴細胞分泌IL10量顯著(zhù)低于對照組。IFNγ水平未見(jiàn)組間差別,而IL2和IL4則未能測出。
4 討論 體內和體外研究均表明補充Gln能夠改善免疫應答。這些效果的臨床意義已為一些動(dòng)物和人體實(shí)驗資料證實(shí)。由于Gln提供25%的氨基總氮有助于促進(jìn)鼠科動(dòng)物的免疫應答,故在本研究中我們采用了這個(gè)用量。我們在CLP后對大鼠進(jìn)行3d天的TPN,是由于預實(shí)驗發(fā)現在CLP的第3天小腸漿膜部Peyer’s斑的總數目比其它時(shí)候都要多。本研究未發(fā)現CLP后補充Gln有利于提高動(dòng)物的存活率。我們僅記錄3d的存活動(dòng)物數,因此長(cháng)期補充是否有助于提高動(dòng)物的存活率有待深入研究。 Peyer’s斑是胃腸道中被特化的淋巴濾泡集結。原初淋巴細胞在Peyer’s斑中被激活,在腸系膜淋巴結中增生后經(jīng)由胸腺導管遷移到不同粘膜部位的固有層中,并產(chǎn)生分泌型IgA。 本研究中我們發(fā)現Gln補充組的總Peyer’s斑淋巴細胞產(chǎn)量明顯高于對照組,而在對照組和實(shí)驗1組之間則未觀(guān)察到有差異。結果表明CLP后補充Gln能夠促進(jìn)GALT中淋巴細胞增生,GALT中總淋巴細胞數量增多。為了解Gln對Peyer’s斑內總B淋巴細胞(CD45Ra+)、總T細胞(CD3+)、Th細胞(CD4+)和細胞毒性T細胞(CD8+)分布的影響,我們分別對各類(lèi)淋巴細胞計數。結果顯示位于Peyer’s斑的B細胞和細胞毒性T細胞組間無(wú)顯著(zhù)性差異。而實(shí)驗1組的CD3+和CD4+則顯著(zhù)低于對照組,而在Gln補充組和對照組之間則未觀(guān)察到明顯差異。結果說(shuō)明CLP前和或CLP后給以Gln有助于維持敗血癥狀態(tài)下Peyer’s斑內的總Tl和Th淋巴細胞群。這個(gè)結果類(lèi)似于Alverdy等的報道,即向標準TPN液加入Gln有助于維持腸粘膜固有層中的CD4+細胞水平類(lèi)似于經(jīng)口喂養飼料的動(dòng)物。 分泌型IgA是機體對抗侵襲性病原體的特異性免疫的主要效應因子。本實(shí)驗中,我們發(fā)現實(shí)驗2組(-+)和4組(++)的血漿及小腸IgA水平明顯高于未補充Gln組。還發(fā)現實(shí)驗3組(+-)的血漿IgA濃度高于實(shí)驗1組和對照組。這些結果說(shuō)明在CLP前和/或CLP后給以Gln能促進(jìn)IgA的分泌。各Gln補充組動(dòng)物的Peyer's斑內的淋巴細胞產(chǎn)量、淋巴細胞亞群分布以及IgA分泌量組間未見(jiàn)有顯著(zhù)性差異,因此CLP前和CLP后給予Gln似乎對提高腸粘膜免疫功能無(wú)協(xié)同作用。 細胞因子是免疫系統細胞產(chǎn)生的多肽類(lèi)物質(zhì),是作為免疫應答和組織受損反應的調節因子。為了解細胞因子的分泌對小腸免疫機能的可能作用,我們測定了有絲分裂原刺激的Peyer’s斑淋巴細胞培養組織中IL2、IL4、IL10和IFNγ的產(chǎn)生水平。IL2和IFNγ由Thcell產(chǎn)生。Th1細胞因子增強細胞免疫。Th1細胞的主要效應是活化Tcell。Th2細胞因子包括IL4和IL10增強體液免疫。Th2細胞的主要效應是活化Bcell和上調抗體的產(chǎn)生。Th1和Th2淋巴細胞的效應呈反向調節。Kudsk等報道富含Gln的TPN能校正小腸IL4和IL10的產(chǎn)生,因而能夠維持小腸的IgA水平。我們對體外Peyer’s斑產(chǎn)生的細胞因子作分析后發(fā)現,IL2、IL4和IFNγ無(wú)法檢測或經(jīng)有絲分裂原刺激后5組間不存在組間差異。4個(gè)實(shí)驗組動(dòng)物IL10的產(chǎn)量無(wú)組間差異,但均低于對照組。本實(shí)驗中未觀(guān)察到小腸IgA和體外Peyer’s斑IL4和IL10產(chǎn)量之間具可比性改變的數據。可能的原因是IL4或IL10活性的峰值時(shí)間出現在我們測定之前,或者是這些細胞因子的生物活性水平正好低于現有免疫測定方法的檢測范圍。目前我們實(shí)驗室正在對脾臟和Peyer’s斑細胞因子的mRNA表達進(jìn)行定量分析研究。 總之,本研究的結果表明從預防性使用補充Gln的腸內膳食和CLP后靜脈輸注Gln均可促進(jìn)敗血癥大鼠GALT的總淋巴細胞的增生、增強IgA的分泌及維持Peyer’s斑T淋巴細胞群和血漿Gln水平。CLP前和CLP后使用Gln似乎對增強腸源性敗血癥大鼠腸粘膜免疫功能無(wú)協(xié)同作用。
部分參考文獻: 1. Janu P Li J Renegar KB Kudsk KA. Recovery of gut-associated lymphoid tissue and upper respiratory tract immunity after parenteral nutrition. Ann Surg,1992,225 707-715. 2. Perdigon G Alvarez S Pesce de Ruiz Holgado A. Immunoadjuvant activity of oral Lactobacillus casei influence of dose on the secretory immune response and protective capacity in intestinal infections. J Dairy Res 1991 58 485-496. 譯自:Nutrtion 2004 203286-291 |