乳酸桿菌對重型顱腦損傷大鼠胃腸動力障礙的影響1)

周 敏,朱京慈,尹華華

胃腸動力障礙(gastrointestinal motility disturbance,GM D)是重型顱腦損傷(severe head injury,SHI)病人最常見的早期并發癥,且顱腦損傷越嚴重,胃腸動力障礙的發生率越高。其后果不僅直接影響病人腸內營養順利實施,還可導致細菌易位、麻痹性腸梗阻、腸衰竭、膿毒血癥等并發癥。因此,顱腦傷后早期預防和改善GMD,是提高SHI病人救治成功率、降低病死率的重要措施之一。研究發現,乳酸桿菌可用于調節腸道菌群紊亂,治療嬰幼兒便秘,防治腸源性感染等[1,2]。但乳酸桿菌是否可以改善SHI后胃腸動力不足尚不明確。近年來,由乳酸桿菌和纖維素構成的合生元也逐漸被應用于調節小兒、創傷病人出現的胃腸動力不足[3]。但乳酸桿菌和合生元是否可以改善SHI后的胃腸動力不足,且兩者相比,哪種效果更好,未見報道。因此,本實驗通過檢測乳酸桿菌和合生元對SHI后GMD大鼠的影響,為改善SHI后GMD提供新的營養支持和治療手段。

1 材料與方法

1.1 SHI動物模型的建立 雄性SD大鼠 60只,體重250 g±30 g,由中國人民解放軍第三軍醫大學附屬大坪醫院野戰外科研究所實驗動物中心提供。模型復制參照大坪醫院野戰外科研究所建立的氣動沖擊致SHI模型[4]。建模前大鼠禁食24 h,禁水2 h,3%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)腹腔注射麻醉成功后,將大鼠俯臥固定,頭部剪毛,消毒,正中矢狀切開頭皮,暴露顱骨,于中線左側旁2 mm、前囟后3 mm處鉆孔,擴大成直徑5 mm的骨窗,注意保持硬腦膜完整,然后將其移至PBI-I型氣動沖擊致傷裝置上,調整腦表面與氣源管口距離為4 mm,氣源壓力530 kPa進行致傷。創口徹底止血后,縫合頭皮,保溫至蘇醒分籠放置喂養。致傷后動物多出現肢體劇烈抽搐,呼吸暫停,肉眼可見硬腦膜下明顯血腫。

1.2 動物分組與喂養 按隨機數字表法將大鼠分成腸內營養組、乳酸桿菌組、合生元組及假手術組。除假手術組6只大鼠外其余3組又分3個時相點組,即創傷后第1天組、第3天組、第 7天組,每個時相點組6只(因本課題組前期實驗得出假傷組各時相點指標變化不明顯[5],故本實驗未進行時相點劃分)。假手術組僅開左側頂骨骨窗無腦損傷。創傷后約4 h灌胃。腸內營養組給予大坪醫院研制的三九全營素,喂養量為523 kJ/(kg·d)[125 kcal/(kg·d)],每天3次,每次4 mL。乳酸桿菌組在三九全營素中添加乳酸桿菌(瑞典,Medipham,包括植物乳桿菌、干酪乳桿菌、乳球菌、戊糖片球菌等),劑量為 80 mg/(kg·d)。合生元組在三九全營素中添加合生元(菌株、菌量均同乳酸桿菌組,另含有4種可溶解性纖維:β-葡聚糖、菊粉、果膠和抗性淀粉),劑量為480 mg/(kg·d)。乳酸桿菌組、合生元組喂養量及次數均同腸內營養組,其余時間自由飲水。假手術組麻醉蘇醒后自由飲食。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 胃排空試驗 大鼠在各時相點前30 min分別灌服2%葡聚糖藍-2000溶液0.4 mL,腹腔內注射麻醉劑后剖腹抽血后脫臼處死,立即開腹取全胃腸,自幽門括約肌處取胃,沿大彎側剪開,將胃內殘留色素充分洗于4 mL去離子水中,3 500 r/min離心15 min,取上清濾液,以DU-7500型分光光度計波長620 nm測吸光度為其胃內色素殘留吸光度值,以假手術組胃內色素殘留量均值為100%,求出各樣本的胃內色素相對殘留率代表胃排空速率,求出各樣本的胃內色素相對殘留率反映胃排空速率,即胃內色素相對殘留率越高,胃排空速率越低。

1.3.2 小腸推進率檢測 以葡聚糖藍-2000為腸內標志物,同胃排空部分,在剖腹取胃后,將小腸從腸系膜上分離,取出小腸,盲腸在上幽門在下并以5 g砝碼牽引,量取幽門至小腸染色最前端、幽門至盲腸的距離,二者之比為小腸傳輸速率。

1.3.3 體重監測 分別于創傷后第1天、第3天、第7天清晨空腹時測量大鼠體重并計算減輕量。

2 結果

2.1 大鼠胃排空改變 腸內營養組傷后第 1天、第3天及乳酸桿菌組、合生元組傷后第1天胃排空率較假傷組明顯降低(P<0.01或P<0.05)。但傷后第3天,乳酸桿菌組及合生元組胃排空率均已接近假手術組水平(P>0.05),且胃排空率較腸內營養組顯著加快(P<0.05)。創傷后第7天,4組間差異均無統計學意義(P>0.05)。各組大鼠胃內色素相對殘留率比較見表1。

表1 各組大鼠不同時相點胃內色素相對殘留率比較±s) %

表1 各組大鼠不同時相點胃內色素相對殘留率比較±s) %

組別 第1天 第3天 第7天腸內營養組 178.10±28.662) 165.62±28.822) 105.67±26.52乳酸桿菌組 134.45±23.221) 107.78±36.003) 70.17±34.71合生元組 137.40±33.661) 112.61±28.853) 108.61±26.79假手術組 78.36±35.28 78.36±35.28 78.36±35.28與假手術組比較,1)P<0.05,2)P<0.01;與腸內營養組比較,3)P<0.05。

2.2 大鼠腸傳輸速率改變 腸傳輸速率腸內營養組在創傷后第1天、第3天與假手術組比較顯著下降(P<0.01),乳酸桿菌組、合生元組在傷后第1天與假手術組比較顯著下降(P<0.05或P<0.01)。乳酸桿菌組傷后第3天腸傳輸速率已接近假手術組水平(P>0.05),但合生元組與假手術組比較差異有統計學意義(P<0.05)。腸傳輸速率乳酸桿菌組、合生元組在傷后第3天較腸內營養組明顯加快(P<0.05或P<0.01),傷后第7天4組差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 各組大鼠不同時相點腸傳輸速率比較±s) %

表2 各組大鼠不同時相點腸傳輸速率比較±s) %

組別 第1天 第3天 第7天腸內營養組 47.69±12.412) 42.40±9.902) 59.74±11.05乳酸桿菌組 56.56±5.991) 62.74±10.214) 67.05±9.75合生元組 53.17±6.282) 57.73±6.881)3) 66.87±7.86假手術組 71.85±5.24 71.85±5.24 71.85±5.24與假手術組比較,1)P<0.05,2)P<0.01;與腸內營養組比較,3)P<0.05,4)P<0.01。

2.3 大鼠體重變化 腸內營養組、乳酸桿菌組、合生元組體重在創傷前各時相點差異無統計學意義(P>0.05),創傷后各時相點均有不同程度下降。乳酸桿菌組、合生元組同腸內營養組比較,創傷后1周內體重下降雖有減緩趨勢,但差異無統計學意義(P>0.05)。見表 3、表4。

表3 致傷組不同時相點創傷前后大鼠體重變化 g

表4 致傷組大鼠不同時相點體重減輕量 g

3 討論

3.1 SHI后胃腸運動功能受到嚴重抑制 SHI機體處在高能量消耗、高分解代謝中,GMD的發生使致傷后約50%的病人在傷后2周內不能順利地接受腸內營養。本研究經葡聚糖蘭-2000注入胃腸內回收率的檢驗證實:SHI后第1天,腸內營養組、乳酸桿菌組和合生元組均存在嚴重的胃排空延遲,小腸傳輸能力下降,且腸內營養組一直持續到創傷后第3天。蔣紅梅等[5]研究指出,SHI后早期6 h,即存在嚴重的胃排空延遲,小腸傳輸功能在傷后6 h～72 h持續發生障礙。另有研究發現,SHI后3 h即有明顯的腸黏膜結構和屏障功能障礙,其原因可能與胃腸道動力等因素相關[6],與本研究的結果一致。Hrtl等[7]研究指出:SHI病人在傷后5 d～7 d未及時攝取營養者病死率增加2倍～4倍。且前5 d進食量與病死率密切相關,攝入的熱量每公斤體重少于41.84 kJ(10 kcal),病死率可增加 30%～40%,而胃腸動力不足是影響營養支持的主要因素。說明SHI后可導致胃腸動力功能嚴重抑制,進而阻止營養物質的消化吸收,嚴重影響病人預后。

3.2 乳酸桿菌可改善SHI后的早期胃腸動力不足 近年來,乳酸桿菌對兒童便秘、腹瀉感染、手術等出現胃腸動力不足的改善作用已見較多報道,并且效果顯著。如Bu等[8]研究中指出:乳酸桿菌能改善兒童慢性便秘,增加排便次數,減少甘油灌腸劑的輔助治療,并緩解腹痛。Henrik等[9]對腸內感染大鼠研究,乳酸桿菌組腸道動力明顯增加,預防性地減輕了腸道菌血癥和內毒素血癥水平。本研究顯示,乳酸桿菌組和合生元組對SHI后的GMD均有改善作用,且乳酸桿菌組的效果較好。乳酸桿菌改善SHI后GMD的機制可能在于:①調整胃腸道菌群紊亂,通過分泌一些物質,如防御素、細菌素等,與病原菌競爭生存空間,優勢菌增多[10];②調節胃腸激素水平[11,12]以及平滑肌細胞的收縮活性[13];③代謝產物如乳酸、細菌素等通過調節胃腸道 pH值,恢復胃腸道內正常環境[14],有待于進一步研究。本研究顯示,合生元組對SHI后大鼠胃腸動力改善作用沒有單純的乳酸桿菌組效果好,分析原因可能是由于合生元含有大量纖維,對于創傷后胃腸功能處于抑制期的病人不僅不能促進其腸蠕動,反而加重其胃腸負擔。國外學者Spindler-Vesel等[15]研究發現,給予多發傷病人添加含有大量纖維素的合生元或單純纖維素與谷氨酰胺、多肽飲食比較,添加纖維素的病人在1周時胃內殘留量明顯增多,發生胃腸反流次數增多。Bengmark[16]指出,可溶性纖維能延遲胃排空,增加腸傳輸時間,影響代謝。與本實驗結果一致。3.3 乳酸桿菌對SHI大鼠體重的影響

體重是衡量機體營養狀況的重要指標之一。本研究發現,SHI后1周內,3組大鼠的體重持續下降,雖各組間差異無統計學意義,但乳酸桿菌組和合生元組與腸內營養組比較,大鼠體重下降有減緩趨勢。分析原因可能在于SHI后乳酸桿菌通過改善胃腸動力功能,提高了腸道對營養成分的吸收,從而減緩體重下降。Panigrahi等[17]研究發現,給予嬰幼兒飲食中添加植物乳酸菌,第3天后該菌即能在腸道內定植,并能持續到治療停止后數月。在調節胃腸道菌群的同時,前7 d內嬰幼兒體重無明顯變化,但28 d后及6個月內體重顯著增加。本研究顯示,致傷后各組間體重差異無統計學意義,分析原因可能與喂養時間過短有關,有待于進一步研究證實。

綜上所述,在腸內營養中添加乳酸桿菌對SHI后大鼠的早期胃腸動力不足有改善作用,并有加快體重的恢復趨勢,但其具體的作用機制有待于進一步研究。此外,合生元和乳酸桿菌對胃腸動力的調節是否一致還需進一步探討。

(本實驗所用乳酸桿菌及合生元制劑是由瑞典Lund大學的Stig Bengmark提供。氣動沖擊致重型顱腦損傷模型的建立是在中國人民解放軍第三軍醫大學大坪醫院野戰外科第四研究所大力支持下完成,謹此致謝。)

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