脑外伤大鼠应激性溃疡与内毒素血症和脂质过氧化的相关性研究

王天懿，孟庆颖，朱玉群，杨昭徐

（首都医科大学附属北京天坛医院消化内科，北京 100050）

创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）并发应激性溃疡（stress ulcer，SU）的相关研究较多[1-2]，认为缺血、再灌注损伤可引起脂质过氧化（lipid peroxidation，LPO）反应，但发病机制仍未完全阐明。近年研究发现TBI并发肝损伤也不少见[3]，肝损伤后可引起内毒素血症（endotoxemia，ET），激发全身炎症反应综合症（systemic inflamatory response syndrome，SIRS），对机体造成再次打击，进一步诱发多器官功能不全综合症（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）。本研究拟通过观察大鼠TBI后胃粘膜和肝损伤，结合血清肝酶、MDA和SOD、血浆脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）的变化，探讨TBI后SU与ET和LPO的关系。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

32只雄性Wister大鼠，体质量250 g～280 g，随机分4组：正常对照组（C）、TBI后6、12、24 h组（T6、T12、T24），每组8只。改良Feeney自由落体撞击法[4]建立TBI并发SU模型。

1.2 实验方法

1.2.1 溃疡指数（UI） 依Guth标准[5]评定。

1.2.2 病理学检查 取胃大弯侧前壁组织和肝右后叶组织标本，光镜、透射及扫描电镜观察组织学改变。

1.2.3 血清ALT、AST测定 左心室取血，酶法检测ALT、AST。

1.2.4 血浆LPS测定 门静脉取血，鲎试验试剂盒及LPS标准品测定。试剂盒由上海伊华临床医学科技公司提供。

1.2.5 胃黏膜MDA、SOD测定 刮取胃后壁黏膜制备组织匀浆，硫代巴比妥酸法测定MDA，化学发光法测定SOD，Lorry法测定匀浆液蛋白含量。试剂盒由南京生物工程研究所提供。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 大鼠TBI对溃疡指数的影响

TBI后6 h胃黏膜轻度充血、水肿，少量点状糜烂；12 h见明显充血，点线状糜烂和新鲜出血灶；24 h见点线状糜烂、剥脱、小溃疡形成；TBI各组UI与对照组比较有统计学意义（P＜0.05）。结果见表1。

大鼠TBI的血清ALT、AST变化 TBI后6 h血清ALT开始显著升高，伤后12 h血清AST开始显著升高。见表1。

大鼠TBI对血浆LPS变化 TBI各组与对照组比较，LPS水平均显著升高，见表1。

表1 血清ALT、AST及门静脉LPS水平变化

表1 血清ALT、AST及门静脉LPS水平变化

注：与C组比较*P＜0.05。

组别 UI ALT (u/L) AST(u/L) LPS（eu/mL）C 0 41.17±7.88 45.22±6.57 0.11±0.02 T6 3.88±1.27* 79.40±11.36* 55.29±9.21 0.38±0.01* T12 12.13±2.96* 252.92±56.29* 283.12±45.28* 0.47±0.02* T24 32.75±8.41* 1186.48±168.36* 779.10±122.05* 0.48±0.03*

2.2 大鼠TBI对胃黏膜病理学改变

光镜显示：TBI后6 h黏膜脱失明显，黏膜内水肿，毛细血管充血，中性粒细胞浸润；12 h及24 h黏膜出血、坏死、脱落，形成溃疡（见图1～2）。扫描电镜：TBI后6 h胃黏膜皱褶欠规整，胃小凹消失，细胞大小不一，可见破损；12 h胃小凹消失，细胞破损、缺失，形成空洞；24 h可见微绒毛消失，较多细胞破损、缺失，裸露（见图3～4）。

图1 大鼠TBI 6 h胃黏膜脱失明显，黏膜内水肿，毛细血管充血，中性粒细胞浸润光镜图（HE×200）

图2 大鼠TBI 24 h黏膜出血、坏死、脱落，形成溃疡，局限于黏膜层光镜图（HE×100）

图3 大鼠TBI 12 h胃小凹消失，细胞破损、缺失，形成空洞扫描电镜图（×3000）

图4 大鼠TBI 24 h 微绒毛消失，黏液消失，大部分细胞破损、缺失，裸露于胃腔表面扫描电镜图（×3000）

2.3 大鼠TBI对肝组织病理学改变

光镜显示：TBI后6 h可见肝组织轻度充血、水肿；12 h可见细胞肿胀，空泡变性；24 h见胞浆广泛水肿、气球样变，少许核破碎和灶性坏死（见图5～6）。透射电镜显示：TBI后6 h见肝窦扩张、Disse间隙增宽，少量核染色质边集；12 h见较多空泡变，广泛核染色质凝聚边集；24 h见广泛胞浆水肿，大量空泡形成，枯否细胞增多，粗面和滑面内质扩张、脱颗粒，核破碎、融合（见图7～8）。

图5 大鼠TBI 12 h肝细胞肿胀，细胞浆疏松浅染，部分细胞空泡变性光镜图（HE×200）

图6 大鼠TBI 24 h肝细胞结构不清，细胞普遍增大，胞浆广泛水肿、气球样变，核破碎，灶性坏死光镜图（HE×200）

图7 大鼠TBI 12 h后可见多而大的空泡样物透射电镜图（×25000）

图8 大鼠TBI 24 h后线粒体增多、肿胀，内质网高度扩张透射电镜图（×5000）

2.4 大鼠TBI对胃黏膜MDA、SOD变化

TBI后胃黏膜MDA显著升高，SOD显著降低。结果见表2。

表2 大鼠TBI对胃黏膜组织MDA和SOD变化

表2 大鼠TBI对胃黏膜组织MDA和SOD变化

注：与C组比较*P＜0.05。

组别 MDA nmol/mg.pro. SOD u/mg.pro. C 3.12±0.30 137.03±5.02 T6 13.06±1.82* 75.41±7.55* T12 14.34±3.01* 62.71±5.96* T24 14.52±2.08* 61.20±5.73*

2.5 血浆LPS与肝酶、胃黏膜MDA、SOD相关性分析

TBI后各组血浆LPS与ALT、AST和胃黏膜组织MDA呈显著正相关（r分别为0.77、0.79和0.75，P＜0.05），与SOD呈显著负相关（r分别为-0.69，P＜0.05）。

3 讨论

SU是TBI后常见并发症，一旦出现消化道出血，不仅增加治疗的复杂性，也是病情加重甚至导致死亡的重要原因。文献报道重度TBI并发消化道出血的死亡率达40%～80%[6]。因此，有效防治SU对提高TBI患者生存率至关重要。本研究中大鼠TBI后6 h即有胃黏膜细胞的水肿、变性，12 h、24 h出现上皮细胞破损、脱落、溃疡形成，支持TBI早期即可发生胃黏膜损伤的观点。

目前关于TBI后SU的发生机制仍不十分清楚，多认为与神经、体液、激素水平和局部细胞内环境发生变化有关。一方面，交感神经强烈兴奋，胃黏膜血管强烈收缩，组织缺血、缺氧直接损害胃粘膜[7]。另一方面，缺血再灌注损伤引起黏膜组织LPO反应，LPO使氧自由基（OFRs）的产生与清除失衡，活性氧在体内堆积引起细胞毒性。自由基清除剂SOD、LPO代谢产物MDA是公认的能较好反映体内LPO水平的间接指标。本研究中，TBI后胃黏膜MDA显著升高，SOD明显降低，与病理变化一致，提示LPO可能是TBI后SU的重要致病因素。LPO产生大量OFRs，OFRs对细胞膜有直接毒性作用，能与多种细胞成分（膜磷脂、蛋白、核酸等）发生反应，影响膜通透性及离子转运，干扰线粒体氧化磷酸化，使能量产生障碍；同时，OFRs引起中性蛋白酶活性的病理性增加，使细胞膜结构分解，导致细胞死亡[8]。

TBI后内脏的缺血再灌注损伤，也可直接损害肝细胞[9]。本研究中大鼠TBI后血清ALT、AST明显升高，肝组织超微结构也显示不同程度的病理变化，提示肝脏也是TBI后早期易受损伤的脏器之一。

由于肝脏的特殊功能，肝损伤发生后，可导致细菌和内毒素“逃逸”，引起菌血症和ET[10]。本研究中TBI后大鼠血浆LPS水平明显升高，与肝组织和胃黏膜的病理改变一致，且与血清肝酶及胃黏膜MDA、SOD变化显著相关，表明肝损伤和ET可能参与或促进了TBI后SU的发生发展。肝脏库普弗细胞被LPS大量激活后，可通过合成和分泌多种炎性介质，进一步激发组织的LPO反应[11]，对机体产生再次或多次打击，引发“瀑布效应”，造成原发灶和远隔器官的损伤，最终可出现MODS[12]。ET还进一步加重黏膜屏障的微循环障碍，在炎症细胞因子的参与下更加重胃黏膜损伤，最终导致胃黏膜糜烂、出血和溃疡形成。

因此，我们认为，TBI后ET和LPO通过级联或协同作用，引起或加重SU和肝损伤。

[1] 肖正武,邵忠华.重型颅脑损伤致应激性溃疡48例的临床分析[J].浙江创伤外科,2009,02:143.

[2] 袁 平.颅脑外伤后并发急性胃黏膜病变64例临床分析[J].贵州医药, 2009,01:34-35.

[3] 孟庆颖,朱玉群.成人TBI后早期应激性肝损害的临床分析[J].首都医科大学学报,2007,28(4):513-515.

[4] Feeney DM,Boyeson MG,Linn RT,et al.Response to cortical injury:I Methodology and local effects of contusions in the rat[J].Brain Res, 1981,211(1):67-77.

[5] Guth PH,Aure D,Paulsen G..Topical aspirin plus HCL gastric lesion in the rat.Cytoprotective effect of prostagiandin,Cimetidine and probanthine[J].Gastroenterology, 1979,76:88.

[6] 高英丽,朱京慈.颅脑损伤后应激性溃疡的发病机制及预防[J].中华创伤杂志,2005,06:478-479.

[7] 杜秀芳,杨 拯,孟 玲,等.应激性胃溃疡的治疗研究进展[J].现代预防医学.2008,19:(3)858-859.

[8] Tamagno E,Parola M,Guglielmotto M,et al.Multiple signaling events in amyloidβ-induced,oxidative stress-dependent neuronal apoptosis[J].Free Radic Biol Med,2003,35(1):45.

[9] Tselepidis S,Papazoglou L,Dessiris A,et al.Liver injury after ischemia and reperfusion:the role of oxygen free radicals[J].Mil Med,2004,169(7):531-535.

[10] 王春妍,杨世忠,江海艳.急性肝损伤大鼠肠源性内毒素血症形成机理及其作用的实验研究[J].临床肝胆病杂志,2007,23(2):109-111.

[11] Ding H,Peng R,Reed E,et al.Effects of Kupffer cell inhibition on liver function and hepatocellular activity in mice[J].Int J Mol Med.2003,12(4):549-557.

[12] Kinoshita M,Uchida T,Nakashima H,et al.Opposite effects of enhanced tumor necrosis factor-alpha production from Kupffer cells by gadolinium chloride on liver injury/mortality in endotoxemia of normal and partially hepatectomized mice[J].Shock,2005,23(1):65-72.