乳酸杆菌对重型颅脑损伤大鼠胃肠动力障碍的影响1)

周 敏,朱京慈,尹华华

胃肠动力障碍(gastrointestinal motility disturbance,GM D)是重型颅脑损伤(severe head injury,SHI)病人最常见的早期并发症,且颅脑损伤越严重,胃肠动力障碍的发生率越高。其后果不仅直接影响病人肠内营养顺利实施,还可导致细菌易位、麻痹性肠梗阻、肠衰竭、脓毒血症等并发症。因此,颅脑伤后早期预防和改善GMD,是提高SHI病人救治成功率、降低病死率的重要措施之一。研究发现,乳酸杆菌可用于调节肠道菌群紊乱,治疗婴幼儿便秘,防治肠源性感染等[1,2]。但乳酸杆菌是否可以改善SHI后胃肠动力不足尚不明确。近年来,由乳酸杆菌和纤维素构成的合生元也逐渐被应用于调节小儿、创伤病人出现的胃肠动力不足[3]。但乳酸杆菌和合生元是否可以改善SHI后的胃肠动力不足,且两者相比,哪种效果更好,未见报道。因此,本实验通过检测乳酸杆菌和合生元对SHI后GMD大鼠的影响,为改善SHI后GMD提供新的营养支持和治疗手段。

1 材料与方法

1.1 SHI动物模型的建立 雄性SD大鼠 60只,体重250 g±30 g,由中国人民解放军第三军医大学附属大坪医院野战外科研究所实验动物中心提供。模型复制参照大坪医院野战外科研究所建立的气动冲击致SHI模型[4]。建模前大鼠禁食24 h,禁水2 h,3%戊巴比妥钠(40 mg/kg)腹腔注射麻醉成功后,将大鼠俯卧固定,头部剪毛,消毒,正中矢状切开头皮,暴露颅骨,于中线左侧旁2 mm、前囟后3 mm处钻孔,扩大成直径5 mm的骨窗,注意保持硬脑膜完整,然后将其移至PBI-I型气动冲击致伤装置上,调整脑表面与气源管口距离为4 mm,气源压力530 kPa进行致伤。创口彻底止血后,缝合头皮,保温至苏醒分笼放置喂养。致伤后动物多出现肢体剧烈抽搐,呼吸暂停,肉眼可见硬脑膜下明显血肿。

1.2 动物分组与喂养 按随机数字表法将大鼠分成肠内营养组、乳酸杆菌组、合生元组及假手术组。除假手术组6只大鼠外其余3组又分3个时相点组,即创伤后第1天组、第3天组、第 7天组,每个时相点组6只(因本课题组前期实验得出假伤组各时相点指标变化不明显[5],故本实验未进行时相点划分)。假手术组仅开左侧顶骨骨窗无脑损伤。创伤后约4 h灌胃。肠内营养组给予大坪医院研制的三九全营素,喂养量为523 kJ/(kg·d)[125 kcal/(kg·d)],每天3次,每次4 mL。乳酸杆菌组在三九全营素中添加乳酸杆菌(瑞典,Medipham,包括植物乳杆菌、干酪乳杆菌、乳球菌、戊糖片球菌等),剂量为 80 mg/(kg·d)。合生元组在三九全营素中添加合生元(菌株、菌量均同乳酸杆菌组,另含有4种可溶解性纤维:β-葡聚糖、菊粉、果胶和抗性淀粉),剂量为480 mg/(kg·d)。乳酸杆菌组、合生元组喂养量及次数均同肠内营养组,其余时间自由饮水。假手术组麻醉苏醒后自由饮食。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 胃排空试验 大鼠在各时相点前30 min分别灌服2%葡聚糖蓝-2000溶液0.4 mL,腹腔内注射麻醉剂后剖腹抽血后脱臼处死,立即开腹取全胃肠,自幽门括约肌处取胃,沿大弯侧剪开,将胃内残留色素充分洗于4 mL去离子水中,3 500 r/min离心15 min,取上清滤液,以DU-7500型分光光度计波长620 nm测吸光度为其胃内色素残留吸光度值,以假手术组胃内色素残留量均值为100%,求出各样本的胃内色素相对残留率代表胃排空速率,求出各样本的胃内色素相对残留率反映胃排空速率,即胃内色素相对残留率越高,胃排空速率越低。

1.3.2 小肠推进率检测 以葡聚糖蓝-2000为肠内标志物,同胃排空部分,在剖腹取胃后,将小肠从肠系膜上分离,取出小肠,盲肠在上幽门在下并以5 g砝码牵引,量取幽门至小肠染色最前端、幽门至盲肠的距离,二者之比为小肠传输速率。

1.3.3 体重监测 分别于创伤后第1天、第3天、第7天清晨空腹时测量大鼠体重并计算减轻量。

2 结果

2.1 大鼠胃排空改变 肠内营养组伤后第 1天、第3天及乳酸杆菌组、合生元组伤后第1天胃排空率较假伤组明显降低(P<0.01或P<0.05)。但伤后第3天,乳酸杆菌组及合生元组胃排空率均已接近假手术组水平(P>0.05),且胃排空率较肠内营养组显著加快(P<0.05)。创伤后第7天,4组间差异均无统计学意义(P>0.05)。各组大鼠胃内色素相对残留率比较见表1。

表1 各组大鼠不同时相点胃内色素相对残留率比较±s) %

表1 各组大鼠不同时相点胃内色素相对残留率比较±s) %

组别 第1天 第3天 第7天肠内营养组 178.10±28.662) 165.62±28.822) 105.67±26.52乳酸杆菌组 134.45±23.221) 107.78±36.003) 70.17±34.71合生元组 137.40±33.661) 112.61±28.853) 108.61±26.79假手术组 78.36±35.28 78.36±35.28 78.36±35.28与假手术组比较,1)P<0.05,2)P<0.01;与肠内营养组比较,3)P<0.05。

2.2 大鼠肠传输速率改变 肠传输速率肠内营养组在创伤后第1天、第3天与假手术组比较显著下降(P<0.01),乳酸杆菌组、合生元组在伤后第1天与假手术组比较显著下降(P<0.05或P<0.01)。乳酸杆菌组伤后第3天肠传输速率已接近假手术组水平(P>0.05),但合生元组与假手术组比较差异有统计学意义(P<0.05)。肠传输速率乳酸杆菌组、合生元组在伤后第3天较肠内营养组明显加快(P<0.05或P<0.01),伤后第7天4组差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 各组大鼠不同时相点肠传输速率比较±s) %

表2 各组大鼠不同时相点肠传输速率比较±s) %

组别 第1天 第3天 第7天肠内营养组 47.69±12.412) 42.40±9.902) 59.74±11.05乳酸杆菌组 56.56±5.991) 62.74±10.214) 67.05±9.75合生元组 53.17±6.282) 57.73±6.881)3) 66.87±7.86假手术组 71.85±5.24 71.85±5.24 71.85±5.24与假手术组比较,1)P<0.05,2)P<0.01;与肠内营养组比较,3)P<0.05,4)P<0.01。

2.3 大鼠体重变化 肠内营养组、乳酸杆菌组、合生元组体重在创伤前各时相点差异无统计学意义(P>0.05),创伤后各时相点均有不同程度下降。乳酸杆菌组、合生元组同肠内营养组比较,创伤后1周内体重下降虽有减缓趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。见表 3、表4。

表3 致伤组不同时相点创伤前后大鼠体重变化 g

表4 致伤组大鼠不同时相点体重减轻量 g

3 讨论

3.1 SHI后胃肠运动功能受到严重抑制 SHI机体处在高能量消耗、高分解代谢中,GMD的发生使致伤后约50%的病人在伤后2周内不能顺利地接受肠内营养。本研究经葡聚糖兰-2000注入胃肠内回收率的检验证实:SHI后第1天,肠内营养组、乳酸杆菌组和合生元组均存在严重的胃排空延迟,小肠传输能力下降,且肠内营养组一直持续到创伤后第3天。蒋红梅等[5]研究指出,SHI后早期6 h,即存在严重的胃排空延迟,小肠传输功能在伤后6 h～72 h持续发生障碍。另有研究发现,SHI后3 h即有明显的肠黏膜结构和屏障功能障碍,其原因可能与胃肠道动力等因素相关[6],与本研究的结果一致。Hrtl等[7]研究指出:SHI病人在伤后5 d～7 d未及时摄取营养者病死率增加2倍～4倍。且前5 d进食量与病死率密切相关,摄入的热量每公斤体重少于41.84 kJ(10 kcal),病死率可增加 30%～40%,而胃肠动力不足是影响营养支持的主要因素。说明SHI后可导致胃肠动力功能严重抑制,进而阻止营养物质的消化吸收,严重影响病人预后。

3.2 乳酸杆菌可改善SHI后的早期胃肠动力不足 近年来,乳酸杆菌对儿童便秘、腹泻感染、手术等出现胃肠动力不足的改善作用已见较多报道,并且效果显著。如Bu等[8]研究中指出:乳酸杆菌能改善儿童慢性便秘,增加排便次数,减少甘油灌肠剂的辅助治疗,并缓解腹痛。Henrik等[9]对肠内感染大鼠研究,乳酸杆菌组肠道动力明显增加,预防性地减轻了肠道菌血症和内毒素血症水平。本研究显示,乳酸杆菌组和合生元组对SHI后的GMD均有改善作用,且乳酸杆菌组的效果较好。乳酸杆菌改善SHI后GMD的机制可能在于:①调整胃肠道菌群紊乱,通过分泌一些物质,如防御素、细菌素等,与病原菌竞争生存空间,优势菌增多[10];②调节胃肠激素水平[11,12]以及平滑肌细胞的收缩活性[13];③代谢产物如乳酸、细菌素等通过调节胃肠道 pH值,恢复胃肠道内正常环境[14],有待于进一步研究。本研究显示,合生元组对SHI后大鼠胃肠动力改善作用没有单纯的乳酸杆菌组效果好,分析原因可能是由于合生元含有大量纤维,对于创伤后胃肠功能处于抑制期的病人不仅不能促进其肠蠕动,反而加重其胃肠负担。国外学者Spindler-Vesel等[15]研究发现,给予多发伤病人添加含有大量纤维素的合生元或单纯纤维素与谷氨酰胺、多肽饮食比较,添加纤维素的病人在1周时胃内残留量明显增多,发生胃肠反流次数增多。Bengmark[16]指出,可溶性纤维能延迟胃排空,增加肠传输时间,影响代谢。与本实验结果一致。3.3 乳酸杆菌对SHI大鼠体重的影响

体重是衡量机体营养状况的重要指标之一。本研究发现,SHI后1周内,3组大鼠的体重持续下降,虽各组间差异无统计学意义,但乳酸杆菌组和合生元组与肠内营养组比较,大鼠体重下降有减缓趋势。分析原因可能在于SHI后乳酸杆菌通过改善胃肠动力功能,提高了肠道对营养成分的吸收,从而减缓体重下降。Panigrahi等[17]研究发现,给予婴幼儿饮食中添加植物乳酸菌,第3天后该菌即能在肠道内定植,并能持续到治疗停止后数月。在调节胃肠道菌群的同时,前7 d内婴幼儿体重无明显变化,但28 d后及6个月内体重显著增加。本研究显示,致伤后各组间体重差异无统计学意义,分析原因可能与喂养时间过短有关,有待于进一步研究证实。

综上所述,在肠内营养中添加乳酸杆菌对SHI后大鼠的早期胃肠动力不足有改善作用,并有加快体重的恢复趋势,但其具体的作用机制有待于进一步研究。此外,合生元和乳酸杆菌对胃肠动力的调节是否一致还需进一步探讨。

(本实验所用乳酸杆菌及合生元制剂是由瑞典Lund大学的Stig Bengmark提供。气动冲击致重型颅脑损伤模型的建立是在中国人民解放军第三军医大学大坪医院野战外科第四研究所大力支持下完成,谨此致谢。)

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