脓毒症(Sepsis)是感染引起的全身性炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS),可进展为感染性休克和多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS);是危重病患者常见的死亡原因之一[1]。据报道,脓毒症的死亡率达18%～19%,严重脓毒症的病死率更高达40%～50%,且其发病率还在以每年1.5%～9%的速度增长。目前,脓毒症导致组织器官功能障碍的病理生理学机制还不十分明确,因此,深入探索脓毒症的病理生理过程及其发生机制,寻找新的治疗方法,对于降低脓毒症患者的病死率具有重要意义。肾脏是容易遭受到打击的靶器官之一,在急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)的早期,肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)下降,或GFR尚正常而肾脏已出现组织学及生物标志物等损伤性改变时,又可使脓毒症患者的病死率明显增加[2];
川芎嗪(tetramethylpyrazine, TMP)是从伞形科植物川芎中提取的一种生物碱单体,具有抑制机体过度炎症反应,减少氧自由基(oxygen free radical,OFR)产生、拮抗钙离子和维持线粒体膜结构稳定[3]、改善微循环和抗凝血等作用,被应用于急、慢性肾功能衰竭治疗[4]。本实验研究探讨脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)制备的脓毒症造成AKI的发病机制,给予TMP干预后,通过观察实验动物肾脏水肿程度,尿量变化,半胱氨酸蛋白酶抑制剂C (cystatin C,Cys C)、血管性假性血友病因子(von Willebrand factor, vWF)测定和肾脏病理学观察,研究TMP对脓毒症致AKI的作用机制,评价TMP对脓毒症致AKI预防和治疗的效果,为临床治疗脓毒症致AKI提供新的有效治疗手段。
目的:
制备脓毒症兔实验动物模型;通过对肾脏的水肿程度、尿量、血半胱氨酸蛋白酶抑制剂C、血管性假性血友病因子测定和肾脏病理学观察,探讨脓毒症所致AKI的发病机制;使用TMP进行预防和治疗,观察TMP对脓毒症所致肾损伤的预防和治疗作用效果,探讨其作用机制。
方法:
36只新西兰大白兔随机分为3组:正常空白对照组(C组)、脓毒症模型组(M组)和TMP预防组(P组),每组12只。静脉注射脂多糖(LPS,1mg/kg)制备脓毒症实验动物模型,正常空白对照组给予等量的生理盐水,P组在静脉注射LPS后相继静脉注射TMP (60 mg/kg);达到脓毒症诊断标准[5-6]后,观察4 h,收集尿量,实验结束时测定血半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(Cys-C)浓度;处死实验动物后提取肾脏组织,测定肾脏含水率,取肾组织进行病理学观察,用免疫组化方法检测肾组织vWF(vWF)
结果:
1.脓毒症实验动物模型成功制备
实验动物在静脉注射LPS 1mg/kg后,出现发热(肛温超过自身正常值1℃),心率和呼吸频率逐渐加快,升高超过20%以上,确立为脓毒症实验兔模型制备成功。
2.各组间肾脏含水率、4 h尿量及血Cys-C比较
与M组比较,C和P组肾脏含水率、血清Cys-C较低(P<0.05),第4 h尿量明显增多(P<0.01);C组和P组间各项比较差异无统计学意义(P>0.05)。
3.肾脏vWF检测
用免疫组化技术检测vWF。在光镜下,M组的肾小球毛细血管内皮细胞和肾间质毛细血管内皮细胞下的vWF染色部分阳性(++)。P组肾间质和肾小球细胞毛细血管内皮细胞下的vWF染色较少(+),与C组的差异不明显。
4.肾脏组织病理学
4.1 HE染色表现在光镜下观察可见,M组肾小球有少量纤维组织增生,同时伴有炎性细胞浸润,以淋巴细胞为主;肾小球肿胀比较明显,里面结构不清晰,增生和浸润的细胞可压迫毛细血管袢使毛细血管腔变窄、甚至闭塞,肾小囊腔明显变小狭窄。P组可见肾小球组织细胞水肿,未见有肾小球纤维化改变,肾小囊腔未见狭窄和闭塞。
4.2电子显微镜观察电镜观察,M组肾小球滤过膜的脏层上皮细胞的部分足突融合,毛细血管内皮细胞和基底膜之间可见少量电子致密物沉积;近曲肾小管上皮细胞刷状缘面的微绒毛断裂,上皮细胞内线粒体肿胀,空泡样变性,棘突消失。P组肾小球滤过膜的脏层上皮细胞的足突可见部分融合;近曲肾小管上皮细胞内少量线粒体肿胀,空泡变性不明显。
结论:
1.新西兰大白兔静脉注射1mg/kg内毒素,可以成功制备兔脓毒症实验动物模型。
2.脓毒症可导致AKI,在早期以肾小球滤过率降低为主,导致血Cys-C浓度的升高,尿量减少,肾脏组织中血管内皮细胞损伤和病理结构的改变。
3. TMP可以减轻机体过度的炎症反应、改善组织器官的微循环等作用,阻止AKI的进展,对脓毒症所致AKI具有预防和治疗作用。
