细胞间黏附分子1高表达与大鼠SAP早期急性肺损伤的关系

李新江，方艳伟，魏浩飞，孙海滨，王 川，赵建辉

(河北医科大学第二医院急诊外科，河北 石家庄 050000)



·论 著·

细胞间黏附分子1高表达与大鼠SAP早期急性肺损伤的关系

李新江，方艳伟，魏浩飞，孙海滨，王 川，赵建辉

(河北医科大学第二医院急诊外科，河北 石家庄 050000)

目的探讨细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)高表达与大鼠重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)早期急性肺损伤的关系。方法40只健康成年雄性SD大鼠，依据随机数字表法分为研究组(n=30)和对照组(n=10)2组。将0.1 mL/100 g 4%牛黄胆酸钠匀速注入研究组大鼠胆胰管中，将等量生理盐水匀速注入对照组大鼠胆胰管中，然后对2组大鼠的血淀粉酶及血气变化、肺含水率、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性、肺组织学评分及胰腺组织学评分、肺ICAM-1表达进行统计分析。结果研究组大鼠术后3、6、12 h不同时点血淀粉酶和动脉血二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide in arterial blood,PaCO2)水平、肺含水率、MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分、肺ICAM-1积分光密度值和面积均逐渐升高(P<0.05)；氧合指数和PaO2水平均逐渐降低(P<0.05)。研究组大鼠术后12 h血淀粉酶和PaCO2水平、肺含水率、MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分、肺ICAM-1的面积均显著高于对照组(P<0.01)；氧合指数、PaO2水平及肺ICAM-1的积分光密度值均显著低于对照组(P<0.01)。结论ICAM-1高表达极易引发大鼠SAP早期急性肺损伤。

胰腺炎，急性坏死性；血管细胞黏附分子1；急性肺损伤

为了有效、正确诊断重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)早期肺损伤，并为临床治疗SAP提供有效依据，本研究建立大鼠SAP并发急性肺损伤模型，测定其血淀粉酶及血气变化、肺含水率、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性、肺及胰腺组织学评分、肺细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)表达情况，旨在探讨ICAM-1高表达与大鼠SAP早期急性肺损伤的关系，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 SAP并发急性肺损伤模型的建立 广东省医学实验动物中心提供的健康成年雄性SD大鼠40只，体质量280～330 g，平均(305±25) g。依据随机数字表法分为研究组(n=30)和对照组(n=10)2组。术前2组大鼠禁食12 h，麻醉后常规消毒铺巾。向腹腔进入的起点为上腹正中切口，将中段十二指肠提起，在十二指肠外侧壁应用BD针向肠管内戳入，BD针外径为0.75 mm，将针芯发出，向胆胰管探入1.0～1.5 cm，方向为沿着乳头，将0.1 mL/100 g 4%牛黄胆酸钠(Sigma公司生产)匀速注入研究组大鼠胆胰管中，将等量生理盐水匀速注入对照组大鼠胆胰管中，速度为0.2 mL/min，完成造模。术后3、6、12 h分别将30只研究组大鼠活杀取材，术后12 h将10只对照组大鼠活杀取材。

本研究经医院伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 血淀粉酶及血气分析 按时活杀各组大鼠，经腹主动脉穿刺取血，应用美国德灵公司生产的全自动生化分析仪对血淀粉酶进行检测并进行血气分析[1]。

1.2.2 肺含水率 将右下肺叶取出，用滤纸将表面渗液及血迹吸干，称湿质量后，放置在80 ℃的烤箱中，进行2 d烘烤，对干质量进行称量，计算含水率，计算公式：(湿质量/干质量)/干质量×100%[2]。

1.2.3 肺MPO活性测定 将肺组织称取后制备组织匀浆，操作过程中严格依据南京建成生物试剂公司生产的试剂盒说明书进行[3]。

1.2.4 胰腺及肺组织病理学检查 常规制作石蜡切片并进行HE染色，依据SCHMIDT评分标准对胰腺病损严重程度进行分析，依据MAYER评分标准对肺组织病损严重度进行分析[4]。

1.2.5 肺组织ICAM-1检测 应用北京博奥森生物技术有限公司生产的兔抗大鼠单克隆抗体作为试剂，采用免疫组织化学链霉菌抗生物素蛋白-过氧化物酶连接(streptavidin-perosidase,SP)法对肺组织ICAM-1进行检测。每只大鼠选3张完整结构的切片，用显微镜中制冷彩色CCD摄影系统(OLYMPUS DP70 CCD)采集图像，在显微镜(×20)下观察， 如果在肺泡上皮细胞及血管上皮细胞胞浆内有棕黄色颗粒出现，或在细胞核内有棕黄色颗粒出现，则评定为阳性。应用Image-Proplus 6.0 软件中彩色图像分析系统半定量分析免疫组织化学的彩色图片中细胞增殖情况，将基础设定为图片中的1个阳性细胞，对整幅图片阳性面积、积分光密度(integrated optical density,IOD)值等参数进行分析和测定[5]。

1.3 统计学方法 应用SPSS 16.0软件进行统计学处理，计量资料比较分别采用独立样本的t检验、单因素方差分析和SNK-q检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 2组大鼠血淀粉酶及血气变化比较 取2组12 h样本，比较2组血淀粉酶和血气分析指标,结果显示研究组血淀粉酶、PaCO2水平明显高于对照组(P<0.01), 氧合指数、PaO2水平明显低于对照组(P<0.01),见表1。

表1 2组大鼠血淀粉酶及血气变化比较

Table 1 Comparison of blood serum and blood gas amylase in two groups of rats

组别只数血淀粉酶(μg/L)血气分析氧合指数(%)PaO2(mmHg)PaCO2(mmHg)研究组301121.51±783.96319.58±37.5767.11±6.6355.20±3.20对照组101025.52±173.42491.67±40.73103.25±8.5540.50±3.45t40.1329.82110.5639.879P0.0000.0000.0000.000

2.2 研究组大鼠不同时点血淀粉酶和血气分析变化比较 研究组血淀粉酶和PaCO2随着时间延长逐渐升高，而氧合指数和 PaO2随着时间延长逐渐降低(P<0.05)， 见表2。

表2 研究组大鼠不同时点血淀粉酶及血气变化比较

Table 2 Comparison of blood serum and blood gas amylase at different time points in study group of rats

检测时间血淀粉酶(μg/L)血气分析氧合指数(%)PaO2(mmHg)PaCO2(mmHg)3h4123.12±571.86424.95±25.6389.25±5.3543.89±3.016h7830.33±678.14*375.34±31.54*78.82±6.62*54.83±3.3312h11215.13±783.96*#319.58±37.57*#67.11±6.63*#55.20±3.20*F269.34526.75931.61840.761P0.0000.0000.0000.000

*P<0.05与3 h比较 #P<0.05与6 h比较(SNK-q检验)

2.3 2组大鼠肺含水率、肺MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分比较 取2组12 h样本， 比较2组肺含水率、肺MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分，结果显示研究组肺含水率、肺MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分均高于对照组(P<0.01)， 见表3。

表3 2组大鼠肺含水率、肺MPO活性、肺及胰腺组织学评分比较

Table 3 Comparison of pulmonary water containing rate,MPO activity,lung and pancreatic histological scores in study group of rats

组别只数肺含水率(%)肺MPO活性(μ/g)肺组织学评分(分)胰腺组织学评分(分)研究组3084.8±4.21.36±0.035.82±0.2711.96±0.52对照组1054.2±3.70.33±0.030.54±0.120.52±0.23t17.28876.77256.51063.624P0.0000.0000.0000.000

2.4 研究组大鼠不同时点间肺含水率、肺MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分比较 研究组大鼠3、6、12 h的肺含水率、肺MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分均逐渐升高(P<0.05)，见表4。

2.5 2组大鼠肺ICAM-1表达IOD值和面积比较 取2组12 h样本，比较2组大鼠肺ICAM-1表达IOD值和面积，结果显示研究组IOD值低于对照组，面积明显高于对照组(P<0.01)，见表5。

表4 研究组大鼠不同时点肺含水率、肺MPO活性、肺及胰腺组织学评分比较

Table 4 Comparison of pulmonary water containing rate,MPO activity,lung and pancreatic histological scores at different time points in study group of rats

检测时间肺含水率(%)肺MPO活性(μ/g)肺组织学评分(分)胰腺组织学评分(分)3h65.6±3.80.71±0.043.13±0.447.71±0.266h77.8±3.7*1.19±0.044.54±0.2410.48±0.3012h84.8±4.2*#1.36±0.03*#5.82±0.27*#11.96±0.52*#F61.883831.463167.581326.236P0.0000.0000.0000.000

*P<0.05与3 h比较 #P<0.05与6 h比较(SNK-q检验)

表5 2组大鼠肺ICAM-1表达IOD和面积比较

Table 5 Comparison of rats lung ICAM-1 expression IOD and area in two groups of rats

组别只数ICAM-1IOD值面积研究组3014.37±18.0150.71±5.93对照组1035.10±7.1925.09±3.93t17.7111.38P0.0000.000

2.6 研究组大鼠不同时点肺ICAM-1表达比较 研究组大鼠3、6、12 h肺ICAM-1表达IOD值、面积均逐渐升高(P<0.05)，见表6。

表6 研究组大鼠不同时点肺ICAM-1表达比较

Table 6 Comparison of rats lung ICAM-1 expression at different time points in study group of rats

检测时间ICAM-1IOD值面积3h6.10±0.5033.10±3.256h7.42±0.46*39.40±4.46*12h14.37±1.80*#50.71±5.93*#F159.3436.316P0.0000.000

*P<0.05与3 h比较 #P<0.05与6 h比较(SNK-q检验)

3 讨 论

SAP病情凶险，并发症多且病死率高，其治疗始终受到临床的重视。近年来，很多专家学者对SAP的发病机制、病理演变过程及治疗进行了研究，成果显著。SAP并发症主要包括肾衰竭、急性呼吸窘迫综合征，其中由于急性呼吸窘迫综合征死亡的比例为65%[6]，急性肺损伤的结局是急性呼吸窘迫综合征。早期对肺损伤进行预防和治疗有助于改善SAP患者的预后，降低患者病死率[7-13]。近年来，细胞因子在SAP中的作用一直受到重视。SAP时胰酶激活、胰腺组织自身消化、胰腺微循环障碍均可刺激激活粒细胞以及IL-6、IL-1、IL-8、IL-10、血小板活化因子(platelet activating factor，PAF)等释放。这些细胞因子升高的原因一是由于胰腺本身直接刺激受累组织和网状内皮系统的结果，二是由内毒素刺激引起。研究表明，ICAM-1属于免疫球蛋白样跨膜糖蛋白，整合素CD11/CD18是其在中性粒细胞上的配体，能够对中性粒细胞和上皮及血管内皮细胞的黏附进行介导，在炎症反应发展过程中占有极为重要的地位，肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)在浓度<10-10mol/L时，主要为白细胞和内皮细胞的调节物，调节炎症反应及促进组织修复；而在浓度>10-8mol/L时，TNF-α的产生超过了组织中TNF-α受体的数量，过量的TNF-α进入血液，不但自身激活，还能促进其他细胞因子的产生，引起连锁和放大反应，即所谓的瀑布效应，致使脏器结构和功能损害，产生低血压、弥漫性血管内凝血、急性呼吸窘迫综合征等病理生理学改变[14-16]。

本研究结果显示，研究组大鼠术后12 h的血淀粉酶、PaCO2水平均显著高于对照组(P<0.01)，氧合指数、PaO2水平均显著低于对照组(P<0.01)；研究组大鼠术后3、6、12 h的血淀粉酶、PaCO2水平均逐渐升高(P<0.05)，氧合指数、PaO2水平均逐渐降低(P<0.05)。表明ICAM-1高表达极易引发大鼠SAP血淀粉酶及血气变化，为早期急性肺损伤提供了前提条件。本研究结果显示，研究组大鼠术后12 h的肺含水率、肺MPO活性、肺组织学评分和胰腺组织学评分均显著高于对照组(P<0.01)；研究组大鼠术后3、6、12 h的肺含水率、MPO活性、肺及胰腺组织学评分均逐渐升高(P<0.05)。 表明ICAM-1高表达极易引发大鼠SAP肺含水率、肺MPO活性、肺及胰腺组织学评分的提升，为早期急性肺损伤奠定了基础。本研究结果还显示，研究组大鼠术后12 h肺ICAM-1的IOD值低于对照组、面积高于对照组(P<0.01)；研究组大鼠术后3、6、12 h肺ICAM-1的IOD值、面积均逐渐升高(P<0.05)。 表明ICAM-1高表达极易引发大鼠SAP早期急性肺损伤，炎症介质的瀑布效应使胰腺局限性炎症进展为具有潜在性危险的全身性炎症反应。因此，抑制炎症介质的产生和阻断体内已产生的炎症介质，将可能改善SAP 的预后，提高SAP的治疗效果。故需要临床积极采取相关措施阻断胰腺坏死的进程，阻断全身炎症反应，改善器官功能，改善预后，从而将急性呼吸窘迫综合征发生率降低到最低限度，防止进一步发生多器官功能障碍综合征。

总之，细胞因子、胰腺血液微循环障碍、氧自由基、细胞凋亡等在急性胰腺炎发病机制中均起一定作用并相互联系。SAP的发生和发展是众多因素作用的结果，ICAM-1高表达极易引发SAP早期急性肺损伤，临床应充分重视。

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Relationship between high expression of intercellular adhesion molecule-1 and early acute lung injury of rats with severe acute pancreatitis

LI Xin-jiang, FANG Yan-wei, WEI Hao-fei,SUN Hai-bin, WANG Chuan, ZHAO Jian-hui

(Department of emergency surgery, the Second Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050000, China)

Objective To investigate the relationship between the high expression of intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) and early acute lung injury of rats with severe acute pancreatitis. Methods Forty healthy adult male SD rats were divided into two groups according to a random number table: study group(n=30) and control group(n=10). The study group of rat were given 0.1 mL /100 g 4% sodium taurocholate uniformly injected through bile duct, while the control group of rats were given inject saline uniformly injected through bile duct, and then the blood amylase enzymes and blood gas changes, pulmonary water containing rate, myeloperoxidase(MPO) activity, lung and pancreatic histological scores, the expression of ICAM-1 in lung of the two groups of rats were analyzed. Results In comparison with control groups, blood amylase, partial pressure of carbon dioxide in arterial blood (PaCO2) levels, pulmonary water containing rate, MPO activity, lung and pancreatic histological scores, lung ICAM-1 integrated optical density values in the study group at 3 h, 6 h, 12 h were gradually increased(P<0.05), the oxygenation index, PaO2levels were decreased(P<0.05); In comparison with control groups, the serum amylase, PaCO2level, pulmonary water containing rate, MPO activity, lung and pancreatic histological scores and area of lung ICAM-1 in the study group were significantly higher than that in control group(P<0.01), However, the oxygenation index, PaO2, integrated optical density values were significantly reduced in study group(P<0.01).Conclusion High expression of ICAM-1 can easily lead to early acute lung injury of rats with severe acute pancreatitis.

pancreatitis, acute necrotizing; vascular cell adhesion molecule-1; acute lung injury

2015-10-21；

2016-01-17

河北省医学科学研究重点课题(20150665)

李新江(1975-)，男，河北滦南人，河北医科大学第二医院主治医师，医学硕士，从事急诊外科疾病诊治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2016.04.006

R576.1

A

1007-3205(2016)04-0392-05

许卓文)