高原低氧致應激性潰瘍大鼠模型的建立*

李永慧，楊 梅

(1.青海省西寧市第一人民醫院 810002；2.青海大學醫學院，西寧 810001)

高原低氧致應激性潰瘍大鼠模型的建立*

李永慧1，楊 梅2△

(1.青海省西寧市第一人民醫院 810002；2.青海大學醫學院，西寧 810001)

目的建立大鼠高原低氧致應激性潰瘍實驗動物模型。方法將大鼠分為6 組：常氧組、高原低氧2 d組、高原低氧4 d組、高原低氧6 d組、高原低氧8 d組和高原低氧10 d組。除常氧組外，其余各組大鼠分別在低壓氧艙內(模擬海拔5 000 m)飼養2、4、6、8 d 和10 d。觀察各組大鼠胃黏膜潰瘍指數、胃液量、胃蛋白酶活性和胃液pH值的變化。結果大鼠在低壓氧艙內模擬海拔 5 000 m 高原低氧2、4、6、8、10 d后，均可見胃黏膜多個不同程度的點狀和線狀出血、糜爛及潰瘍形成；潰瘍指數明顯增加；胃液量和pH值均明顯下降，胃蛋白酶活性明顯升高。各指標變化均在高原低氧第6天時最明顯。結論大鼠在模擬海拔5 000 m的低壓氧艙內飼養2～10 d，均可建立高原低氧致應激性潰瘍動物模型，且最佳時間是6 d。

應激性潰瘍；高原低氧；模型

應激性潰瘍是機體在各種應激因素(創傷、手術、低氧、寒冷、心理因素等)的刺激下發生的胃腸道黏膜急性糜爛、潰瘍、出血等，病情危重，病死率高[1]。高原是人類最具挑戰性的環境之一，高原環境具有氧分壓低、紫外線強、氣候寒冷、輻射高、氣候多變等特點。高原低氧環境可引起機體復雜的病理生理改變,包括消化系統的改變，可發生急性胃腸黏膜缺血、缺氧、黏膜屏障破壞，導致胃十二指腸黏膜糜爛和潰瘍，嚴重者引起上消化道大出血和穿孔[2-4]。高原應激性潰瘍也是急性高原病的常見表現。目前隨著相關高原活動的增多，每年到達高原的人數將超過200萬，因此，高原低氧致胃腸應激性潰瘍引起了高原醫學工作者的高度重視。為進一步研究高原低氧致胃腸應激性潰瘍的發病機制及藥物、心理等防治，本實驗通過在低壓氧艙內模擬5 000 m高原環境，觀察高原低氧應激不同時間(低氧2、4、6、8、10 d)大鼠胃潰瘍指數、胃酸及胃蛋白酶的改變，確定高原低氧致應激性潰瘍最佳的模型條件。

1 材料與方法

1.1實驗動物 清潔級健康SD大鼠100只,雌雄各半，體質量(220±20)g，購于甘肅中醫學院，合格證號：SYXK (甘) 2011-0001。

1.2儀器 DHY-3000型低壓氧艙(貴州風雷軍械機械有限公司)；pH S-2C 型精密酸度計(上海雷磁儀器廠)；xMark酶標儀(美國Bio-Rad公司)。

1.3方法

1.3.1動物分組 健康SD大鼠由蘭州(海拔1 800 m)轉運到西寧(海拔2 260 m)后，分為6 組，每組8只：常氧組、低氧2 d組、低氧4 d組、低氧6 d組、低氧8 d組和低氧10 d組。除常氧組外，其余各組大鼠分別在青海大學醫學院高原醫學研究中心提供的低壓氧艙內(模擬海拔5 000 m，氧分壓42 mm Hg，溫度16.9～24 ℃,濕度37%～50%)飼養2、4、6、8 d和10 d，每天早上開艙1 h、晚上開艙半小時進行加食、給水及清理衛生。常氧組大鼠飼養在艙外動物實驗室(海拔2 260 m，晝夜采光，通風良好，室溫22 ℃左右)，自由呼吸空氣、攝食和飲水，其他飼養條件相同。

1.3.2胃液量、胃液pH值和胃蛋白酶活性測定 各組大鼠在低壓氧艙(模擬海拔5 000 m)和常氧條件下(海拔2 260 m)飼養相應時間后，腹腔注射20%烏拉坦(0.4 mL/100 g體質量)

圖1高原低氧不同時間對大鼠胃黏膜的影響

進行麻醉，背位固定，沿腹部中線縱行打開腹腔，分別結扎賁門和幽門下方一段十二指腸后剪斷胃與食管及十二指腸連接處，取出全胃。用注射器抽取胃內所有胃液，置于刻度離心管中，測量其體積，即胃液量。取出的胃液以3 000 r/min 離心10 min，取上清液用pH S-2C 型精密酸度計檢測胃液pH值。取部分上清胃液，按照胃蛋白酶測定試劑盒說明書進行操作，取反應終止后的樣本在660 nm波長處測定吸光度(A)，按說明書上公式計算胃液中胃蛋白酶的活性。

1.3.3胃黏膜潰瘍指數(UI)的測定 將上述方法取出的大鼠全胃，抽取完胃液后，從十二指腸處向胃內注射10%甲醛約5 mL(根據胃的大小控制劑量，所用甲醛能充盈胃即可，向胃內注射甲醛時要緩慢推注，避免用力過猛使甲醛迸出或將胃撐破)，再將胃放入10%甲醛溶液中浸泡15 min后沿胃大彎剪開，用預冷的生理鹽水沖洗胃腔內殘留物及黏膜表面上的血跡，將胃平放于玻璃板上，在10倍放大鏡下觀察腺胃區點線狀糜爛、出血情況。用數碼相機在固定光源和固定位置拍照，采用PhotoShop CS6軟件測量潰瘍長度和寬度，并計算UI。UI計算方法根據Guth標準稍加改良：潰瘍小于1 mm為1分，1～2 mm為2分，2～3 mm為3分，3～4 mm為4分，大于4 mm將其分段計分，病灶寬度大于1 mm時則加倍計分，每只動物的累計總分即為該動物的UI。

2 結 果

2.1高原低氧不同時間對大鼠胃黏膜的影響 常氧組大鼠胃黏膜表面光滑，呈粉紅色，黏膜皺襞整齊清晰；高原低氧2、4、6、8、10 d組大鼠胃黏膜表面附有血痂，冷生理鹽水沖洗后，可見多個不同程度的點狀和線狀出血、糜爛及潰瘍形成。尤以高原低氧6 d組最為明顯，見圖1。

2.2高原低氧不同時間對大鼠胃黏膜組織UI的影響 高原低氧2、4、6、8、10 d組大鼠的UI均明顯高于常氧組，但在高原低氧6 d時大鼠的UI最高。說明高原低氧2、4、6、8、10 d均可致應激性潰瘍，并且高原低氧6 d是建立高原低氧致應激性潰瘍的最佳時間，見表1。

表1 高原低氧不同時間對大鼠UI的影響

*：P<0.05，**：P<0.01，與常氧組比較

表2 高原低氧不同時間對大鼠胃液量、pH值和胃蛋白酶活性的影響

*：P<0.05，**：P<0.01，與常氧組比較

2.3高原低氧不同時間對大鼠胃液量、pH和胃蛋白酶活性的影響 與常氧組比較，高原低氧2、4、6、8、10 d組大鼠的胃液量和pH值均明顯下降，胃蛋白酶活性明顯升高。pH值和胃蛋白酶活性在高原低氧6 d時變化最明顯，而胃液量在高原低氧8 d時變化最明顯。說明高原低氧可抑制胃液的分泌，但能提高胃液酸度和胃蛋白酶的活性，見表2。

3 討 論

應激是機體在各種內外環境因素及社會、心理因素刺激時所出現的全身性非特異性適應反應，嚴重的應激可導致胃腸道黏膜的損傷，產生胃腸道黏膜的糜爛、潰瘍甚至穿孔，即應激性潰瘍[5]。應激刺激因素較多，如大手術、嚴重創傷、重度全身性感染、寒冷、高原缺氧、腦出血、燒傷以及處于高度緊張狀態的高強度軍事訓練導致的心理和過勞應激等，均可能誘發應激性潰瘍、出血甚至穿孔，一旦這種并發癥發生，導致原發病加重，病死率可高達到50%[6-8]。

應激性潰瘍的發生機制及藥物等的防治是醫學領域研究的重要課題，而應激性潰瘍動物模型是研究應激性潰瘍損傷機制及防治的必要基礎。根據誘發應激性潰瘍的應激刺激因素不同，目前建立應激性潰瘍的動物模型主要有以下幾種方法:(1)單純束縛應激：將動物四肢縛住,背位固定于木板或鐵絲網上,放置6 h以上。(3)冷束縛應激：將動物束縛后再置于4 ℃的冰箱中3 h以上。(4)水浸-束縛應激：將動物束縛后再置于20～23 ℃的水浴中3 h以上。(5)燒傷應激：動物麻醉后脫毛，置于96 ℃的熱水中18 s，導致30%體表面積Ⅲ度燙傷。(6)力竭性運動應激:將尾部負有2%體質量重物的大鼠放入裝有33～36 ℃水的塑料桶內，當大鼠經過10 s 后仍不能返回水面或運動極度不協調時即從水中撈出[9]。也有研究者選擇心理性應激、噪聲應激、腦出血應激等方法制作應激性潰瘍模型。

高原環境是一個特殊的生態環境系統,急進高原由于環境的強烈變化，機體缺氧及人們對高原的恐懼造成機體應激反應，也可導致應激性潰瘍[10-12]。研究高原低氧致胃腸應激性潰瘍的發病機制和防治，不能簡單采用上述的建模方式,而應建立高原低氧性應激性潰瘍模型。本研究結果顯示：大鼠在低壓氧艙內模擬海拔5 000 m高原低氧2、4、6、8、10 d后，胃黏膜均可見多個不同程度的點狀和線狀出血、糜爛及潰瘍形成；UI明顯升高；胃液量和pH值均明顯下降，胃蛋白酶活性明顯升高。各指標變化均在高原低氧第6天時最明顯。說明大鼠在模擬海拔5 000 m的低壓氧艙內飼養6 d，是建立高原低氧性應激性潰瘍動物模型的最佳時間。

有關高原低氧性應激性潰瘍的發生機制目前尚不十分清楚,有研究者認為，急進高原由于受到低壓、低氧的影響可引起腸黏膜絨毛卷曲、倒伏、凝結,腸黏膜微血管損傷,胃腸黏膜分泌型IgG的分泌減少,導致腸黏膜上皮細胞凋亡和自噬,使黏膜屏障功能被嚴重破壞[13-14]。同時,急進高原由于環境的強烈變化，機體缺氧使機體發生應激反應[15]。應激時：一方面交感神經興奮，兒茶酚胺類物質分泌增多，引起內臟血管收縮，黏膜下層動靜脈短路開放，造成黏膜缺血缺氧。另一方面，下丘腦-腺垂體-腎上腺皮質系統興奮，使腎上腺皮質激素分泌增多，皮質激素能促進胃酸的分泌,抑制胃黏液的分泌,同時加強甲狀腺素的作用，甲狀腺素能提高胃黏膜細胞的代謝率,使應激狀態下胃黏膜缺血缺氧造成的能量代謝障礙進一步加劇。另外，高原地區迷走神經興奮性增強，胃酸分泌增多。使過量H+反流入細胞內,胃黏膜內酸堿平衡失調，導致大量代謝產物產生以及炎性介質失控，使胃黏膜微循環完全停滯，促進了潰瘍的形成[15]。

[1]王建枝，殷蓮華.病理生理學[M].8 版.北京:人民衛生出版社，2014:126．

[2]Wu TY,Ding SQ,Liu JL,et al.High-altitude gastrointestinal bleeding:an observation in Qinghai-Tibetan railroad construction workers on Mountain Tanggula[J].World J Gastroenterol，2007,13(5):774-780.

[3]吳天一.關注高原胃腸道出血癥[J].高原醫學雜志,2000,10(1):1-3.

[4]張翠萍，謝印芝，尹昭云.高原低氧對消化系統生理功能影響及病理性損傷[J].解放軍預防醫學雜志，2003，21(3):229-231.

[5]Herszenyi L,Juhasz M,Mihaly E,et al.Peptic ulcer disease and stress[J].Orv Hetil,2015,156(35):1426-1429.

[6]石劍鋒.應激性潰瘍防治的研究進展[J]．現代預防醫學，2013,40(1):166-167.

[7]Bardou M,Quenot J P,Barkun A.Stress-related mucosal disease in the critically ill patient[J].Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2015,12(2):98-107.

[8]Zhu D,Tong Q,Liu W,et al.Angiotensin (1-7) protects against stress-induced gastric lesions in rats[J].Biochem Pharmacol,2014,87(3):467-476.

[9]尹斌，劉真，賈赤宇．應激性潰瘍動物模型建立的研究進展[J]．中華損傷與修復雜志，2015，10(5):431-433.

[10]劉德科，陳嘉嶼.急進高原胃腸道運動功能障礙機制及其干預研究進展[J].醫學綜述，2015，21(3)：445-447.

[11]Syam AF,Simadibrata M,Wanandi SI,et al.Gastric ulcers induced by systemic hypoxia[J].Acta Med Indones,2011,43(4):243-248.

[12]李春全.高原地區185例應激性潰瘍的臨床分析[J].高原醫學雜志， 2004,14(2)：32-33.

[13]周波,楊定周,周其全.模擬高原低氧環境暴露下家兔小腸黏膜掃描電鏡觀察[J].胃腸病學和肝病學雜志,2009,18(8):751-753.

[14]張學森，陳奇，嚴煒，等.高原缺氧對消化道黏膜損傷的研究現狀[J].醫學信息，2011,4(2)：1327-1328.

[15]邵珂，單體棟，張方信.高原低氧致胃腸應激性潰瘍的研究進展[J].胃腸病學，2011，16(1)：57-59.

Establishmentofratmodelofplateauhypoxiacausedstressulcer

LiYonghui1，YangMei2△

(1.XiningMunicipalFirstPeople′sHospital,Xining,Qinghai810002,China;2.MedicalCollege,QinghaiUniversity,Xining,Qinghai810001,China)

ObjectiveTo establish the rat experimental animal model of plateau hypoxia caused stress ulcer.MethodsRats were randomly divided into the normoxia group,plateau hypoxia 2,4,6,8,10 d groups.Except the normoxia group,the rats in other groups were fed in a hypobaric chamber( simulated altitude 5000 m) for 2,4,6,8,10 d srespectively.Then the gastric mucosal ulcer index,gastric juice volume,pepsin activity and PH value of gastric juice were observed in each group.ResultsDifferent degrees of point-like and line-like bleeding,erosion and ulcer formation could be seen in rat gastric mucosa in the hypobaric chamber( simulated altitude 5 000 m) on 2,4,6,8,10 d of plateau hypoxia;the ulcer index was significantly increased;the PH value and gastric juice volume were significantly decreased and the pepsin activity was significantly elevated. The changes of various indexes were most obvious on 6 d of plateau hypoxia.ConclusionRats fed in a hypobaric chamber simulating a altitude of 5 000 m for 2-10 d can eastablish the altitude hypoxia caused stress ulcer animal model,moreover the optimal time is 6 d.

stress ulcer；plateau hypoxia；model

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.27.025

R573.1

A

1671-8348(2017)27-3825-03

2016-11-01

2017-04-17)

國家自然科學基金資助項目(81360687)。

李永慧(1980-)，本科，副主任醫師，從事消化內科的臨床工作。△

，E-mail:ym_0208@163.com。