細胞間黏附分子1高表達與大鼠SAP早期急性肺損傷的關系

李新江，方艷偉，魏浩飛，孫海濱，王 川，趙建輝

(河北醫科大學第二醫院急診外科，河北 石家莊 050000)

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·論 著·

細胞間黏附分子1高表達與大鼠SAP早期急性肺損傷的關系

李新江，方艷偉，魏浩飛，孫海濱，王 川，趙建輝

(河北醫科大學第二醫院急診外科，河北 石家莊 050000)

目的探討細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)高表達與大鼠重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)早期急性肺損傷的關系。方法40只健康成年雄性SD大鼠，依據隨機數字表法分為研究組(n=30)和對照組(n=10)2組。將0.1 mL/100 g 4%牛黃膽酸鈉勻速注入研究組大鼠膽胰管中，將等量生理鹽水勻速注入對照組大鼠膽胰管中，然后對2組大鼠的血淀粉酶及血氣變化、肺含水率、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性、肺組織學評分及胰腺組織學評分、肺ICAM-1表達進行統計分析。結果研究組大鼠術后3、6、12 h不同時點血淀粉酶和動脈血二氧化碳分壓(partial pressure of carbon dioxide in arterial blood,PaCO2)水平、肺含水率、MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分、肺ICAM-1積分光密度值和面積均逐漸升高(P<0.05)；氧合指數和PaO2水平均逐漸降低(P<0.05)。研究組大鼠術后12 h血淀粉酶和PaCO2水平、肺含水率、MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分、肺ICAM-1的面積均顯著高于對照組(P<0.01)；氧合指數、PaO2水平及肺ICAM-1的積分光密度值均顯著低于對照組(P<0.01)。結論ICAM-1高表達極易引發大鼠SAP早期急性肺損傷。

胰腺炎，急性壞死性；血管細胞黏附分子1；急性肺損傷

為了有效、正確診斷重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)早期肺損傷，并為臨床治療SAP提供有效依據，本研究建立大鼠SAP并發急性肺損傷模型，測定其血淀粉酶及血氣變化、肺含水率、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性、肺及胰腺組織學評分、肺細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)表達情況，旨在探討ICAM-1高表達與大鼠SAP早期急性肺損傷的關系，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 SAP并發急性肺損傷模型的建立 廣東省醫學實驗動物中心提供的健康成年雄性SD大鼠40只，體質量280～330 g，平均(305±25) g。依據隨機數字表法分為研究組(n=30)和對照組(n=10)2組。術前2組大鼠禁食12 h，麻醉后常規消毒鋪巾。向腹腔進入的起點為上腹正中切口，將中段十二指腸提起，在十二指腸外側壁應用BD針向腸管內戳入，BD針外徑為0.75 mm，將針芯發出，向膽胰管探入1.0～1.5 cm，方向為沿著乳頭，將0.1 mL/100 g 4%牛黃膽酸鈉(Sigma公司生產)勻速注入研究組大鼠膽胰管中，將等量生理鹽水勻速注入對照組大鼠膽胰管中，速度為0.2 mL/min，完成造模。術后3、6、12 h分別將30只研究組大鼠活殺取材，術后12 h將10只對照組大鼠活殺取材。

本研究經醫院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 血淀粉酶及血氣分析 按時活殺各組大鼠，經腹主動脈穿刺取血，應用美國德靈公司生產的全自動生化分析儀對血淀粉酶進行檢測并進行血氣分析[1]。

1.2.2 肺含水率 將右下肺葉取出，用濾紙將表面滲液及血跡吸干，稱濕質量后，放置在80 ℃的烤箱中，進行2 d烘烤，對干質量進行稱量，計算含水率，計算公式：(濕質量/干質量)/干質量×100%[2]。

1.2.3 肺MPO活性測定 將肺組織稱取后制備組織勻漿，操作過程中嚴格依據南京建成生物試劑公司生產的試劑盒說明書進行[3]。

1.2.4 胰腺及肺組織病理學檢查 常規制作石蠟切片并進行HE染色，依據SCHMIDT評分標準對胰腺病損嚴重程度進行分析，依據MAYER評分標準對肺組織病損嚴重度進行分析[4]。

1.2.5 肺組織ICAM-1檢測 應用北京博奧森生物技術有限公司生產的兔抗大鼠單克隆抗體作為試劑，采用免疫組織化學鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶連接(streptavidin-perosidase,SP)法對肺組織ICAM-1進行檢測。每只大鼠選3張完整結構的切片，用顯微鏡中制冷彩色CCD攝影系統(OLYMPUS DP70 CCD)采集圖像，在顯微鏡(×20)下觀察， 如果在肺泡上皮細胞及血管上皮細胞胞漿內有棕黃色顆粒出現，或在細胞核內有棕黃色顆粒出現，則評定為陽性。應用Image-Proplus 6.0 軟件中彩色圖像分析系統半定量分析免疫組織化學的彩色圖片中細胞增殖情況，將基礎設定為圖片中的1個陽性細胞，對整幅圖片陽性面積、積分光密度(integrated optical density,IOD)值等參數進行分析和測定[5]。

1.3 統計學方法 應用SPSS 16.0軟件進行統計學處理，計量資料比較分別采用獨立樣本的t檢驗、單因素方差分析和SNK-q檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 2組大鼠血淀粉酶及血氣變化比較 取2組12 h樣本，比較2組血淀粉酶和血氣分析指標,結果顯示研究組血淀粉酶、PaCO2水平明顯高于對照組(P<0.01), 氧合指數、PaO2水平明顯低于對照組(P<0.01),見表1。

表1 2組大鼠血淀粉酶及血氣變化比較

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

組別只數血淀粉酶(μg/L)血氣分析氧合指數(%)PaO2(mmHg)PaCO2(mmHg)研究組301121.51±783.96319.58±37.5767.11±6.6355.20±3.20對照組101025.52±173.42491.67±40.73103.25±8.5540.50±3.45t40.1329.82110.5639.879P0.0000.0000.0000.000

2.2 研究組大鼠不同時點血淀粉酶和血氣分析變化比較 研究組血淀粉酶和PaCO2隨著時間延長逐漸升高，而氧合指數和 PaO2隨著時間延長逐漸降低(P<0.05)， 見表2。

表2 研究組大鼠不同時點血淀粉酶及血氣變化比較

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

檢測時間血淀粉酶(μg/L)血氣分析氧合指數(%)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與3 h比較 #P<0.05與6 h比較(SNK-q檢驗)

2.3 2組大鼠肺含水率、肺MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分比較 取2組12 h樣本， 比較2組肺含水率、肺MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分，結果顯示研究組肺含水率、肺MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分均高于對照組(P<0.01)， 見表3。

表3 2組大鼠肺含水率、肺MPO活性、肺及胰腺組織學評分比較

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

組別只數肺含水率(%)肺MPO活性(μ/g)肺組織學評分(分)胰腺組織學評分(分)研究組3084.8±4.21.36±0.035.82±0.2711.96±0.52對照組1054.2±3.70.33±0.030.54±0.120.52±0.23t17.28876.77256.51063.624P0.0000.0000.0000.000

2.4 研究組大鼠不同時點間肺含水率、肺MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分比較 研究組大鼠3、6、12 h的肺含水率、肺MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分均逐漸升高(P<0.05)，見表4。

2.5 2組大鼠肺ICAM-1表達IOD值和面積比較 取2組12 h樣本，比較2組大鼠肺ICAM-1表達IOD值和面積，結果顯示研究組IOD值低于對照組，面積明顯高于對照組(P<0.01)，見表5。

表4 研究組大鼠不同時點肺含水率、肺MPO活性、肺及胰腺組織學評分比較

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

檢測時間肺含水率(%)肺MPO活性(μ/g)肺組織學評分(分)胰腺組織學評分(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與3 h比較 #P<0.05與6 h比較(SNK-q檢驗)

表5 2組大鼠肺ICAM-1表達IOD和面積比較

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

組別只數ICAM-1IOD值面積研究組3014.37±18.0150.71±5.93對照組1035.10±7.1925.09±3.93t17.7111.38P0.0000.000

2.6 研究組大鼠不同時點肺ICAM-1表達比較 研究組大鼠3、6、12 h肺ICAM-1表達IOD值、面積均逐漸升高(P<0.05)，見表6。

表6 研究組大鼠不同時點肺ICAM-1表達比較

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

檢測時間ICAM-1IOD值面積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與3 h比較 #P<0.05與6 h比較(SNK-q檢驗)

3 討 論

SAP病情兇險，并發癥多且病死率高，其治療始終受到臨床的重視。近年來，很多專家學者對SAP的發病機制、病理演變過程及治療進行了研究，成果顯著。SAP并發癥主要包括腎衰竭、急性呼吸窘迫綜合征，其中由于急性呼吸窘迫綜合征死亡的比例為65%[6]，急性肺損傷的結局是急性呼吸窘迫綜合征。早期對肺損傷進行預防和治療有助于改善SAP患者的預后，降低患者病死率[7-13]。近年來，細胞因子在SAP中的作用一直受到重視。SAP時胰酶激活、胰腺組織自身消化、胰腺微循環障礙均可刺激激活粒細胞以及IL-6、IL-1、IL-8、IL-10、血小板活化因子(platelet activating factor，PAF)等釋放。這些細胞因子升高的原因一是由于胰腺本身直接刺激受累組織和網狀內皮系統的結果，二是由內毒素刺激引起。研究表明，ICAM-1屬于免疫球蛋白樣跨膜糖蛋白，整合素CD11/CD18是其在中性粒細胞上的配體，能夠對中性粒細胞和上皮及血管內皮細胞的黏附進行介導，在炎癥反應發展過程中占有極為重要的地位，腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)在濃度<10-10mol/L時，主要為白細胞和內皮細胞的調節物，調節炎癥反應及促進組織修復；而在濃度>10-8mol/L時，TNF-α的產生超過了組織中TNF-α受體的數量，過量的TNF-α進入血液，不但自身激活，還能促進其他細胞因子的產生，引起連鎖和放大反應，即所謂的瀑布效應，致使臟器結構和功能損害，產生低血壓、彌漫性血管內凝血、急性呼吸窘迫綜合征等病理生理學改變[14-16]。

本研究結果顯示，研究組大鼠術后12 h的血淀粉酶、PaCO2水平均顯著高于對照組(P<0.01)，氧合指數、PaO2水平均顯著低于對照組(P<0.01)；研究組大鼠術后3、6、12 h的血淀粉酶、PaCO2水平均逐漸升高(P<0.05)，氧合指數、PaO2水平均逐漸降低(P<0.05)。表明ICAM-1高表達極易引發大鼠SAP血淀粉酶及血氣變化，為早期急性肺損傷提供了前提條件。本研究結果顯示，研究組大鼠術后12 h的肺含水率、肺MPO活性、肺組織學評分和胰腺組織學評分均顯著高于對照組(P<0.01)；研究組大鼠術后3、6、12 h的肺含水率、MPO活性、肺及胰腺組織學評分均逐漸升高(P<0.05)。 表明ICAM-1高表達極易引發大鼠SAP肺含水率、肺MPO活性、肺及胰腺組織學評分的提升，為早期急性肺損傷奠定了基礎。本研究結果還顯示，研究組大鼠術后12 h肺ICAM-1的IOD值低于對照組、面積高于對照組(P<0.01)；研究組大鼠術后3、6、12 h肺ICAM-1的IOD值、面積均逐漸升高(P<0.05)。 表明ICAM-1高表達極易引發大鼠SAP早期急性肺損傷，炎癥介質的瀑布效應使胰腺局限性炎癥進展為具有潛在性危險的全身性炎癥反應。因此，抑制炎癥介質的產生和阻斷體內已產生的炎癥介質，將可能改善SAP 的預后，提高SAP的治療效果。故需要臨床積極采取相關措施阻斷胰腺壞死的進程，阻斷全身炎癥反應，改善器官功能，改善預后，從而將急性呼吸窘迫綜合征發生率降低到最低限度，防止進一步發生多器官功能障礙綜合征。

總之，細胞因子、胰腺血液微循環障礙、氧自由基、細胞凋亡等在急性胰腺炎發病機制中均起一定作用并相互聯系。SAP的發生和發展是眾多因素作用的結果，ICAM-1高表達極易引發SAP早期急性肺損傷，臨床應充分重視。

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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

河北省醫學科學研究重點課題(20150665)

李新江(1975-)，男，河北灤南人，河北醫科大學第二醫院主治醫師，醫學碩士，從事急診外科疾病診治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2016.04.006

R576.1

A

1007-3205(2016)04-0392-05

許卓文)