引用本文: 尚獻會, 李建國, 范振海, 兌丹華. MCP-1在SAP大鼠胰腺及腸黏膜組織中的表達. 中國普外基礎與臨床雜志, 2014, 21(7): 822-826. doi: 10.7507/1007-9424.20140196 復制
重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)的病理生理機理復雜,其發病機理尚未完全闡明。目前普遍認為可能是多因素共同作用的結果,如胰腺的微循環障礙、白細胞過度活化-炎性因子級聯瀑布效應、胰腺腺泡細胞“鈣超載”、細胞凋亡、腸道細菌移位等[1]。近年的研究[2]發現,SAP的發病機理主要與始發的胰腺細胞內事件、炎癥反應等密切相關,而細胞因子和炎癥反應失平衡在SAP的發病機理中的重要地位已得到了公認[3]。在SAP時,炎癥細胞既能產生促炎因子,也能產生抗炎因子。眾多的炎癥介質如NO、IL-10、趨化因子如單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、核因子-κB、TNF-α、血小板活化因子(PAF)等均參與了疾病的發生與發展,其中趨化因子起著重要的作用。趨化因子中的MCP-1不僅是一種趨化物,亦是一種調節幾種單核細胞功能參數的細胞因子[4],可以趨化單核細胞、誘導單核細胞液中游離Ca2+濃度的增加和呼吸爆發(respiratory burst),也能誘導CD11c、CD11b、IL-1及IL-2的表達。Rau等[5]的臨床研究發現,有局部并發癥或遠處器官衰竭的SAP患者其血漿MCP-1濃度明顯升高,且MCP-1升高的程度與遠處器官衰竭的嚴重程度密切相關。本研究通過復制SAP模型,檢測SAP大鼠胰腺和腸黏膜組織中MCP-1 mRNA表達情況,旨在為SAP的診斷治療提供一個新的靶點。
1 材料與方法
1.1 材料
清潔級SD大鼠24只,由第三軍醫大學野戰外科研究所動物室提供,動物質量合格證號SCXK-(軍)2007017;PCR反應試劑購于寶生物工程(大連)有限公司;大鼠IL-10 ELISA試劑盒及大鼠MCP-1 ELISA試劑盒購于上海西唐生物科技有限公司;二胺氧化酶(diamine oxydase,DAO)試劑盒購于南京建成科技有限公司;牛磺膽酸鈉(美國Sigma公司)。
1.2 動物分組及SAP模型制備
將24只SD大鼠按隨機數字表法隨機分為對照組(n=12)和SAP模型組(n=12)2組。參照Aho等[6]的方法并加以改進制作SAP大鼠模型:實驗大鼠術前12 h禁食不禁水,應用10%水合氯醛(0.33 mL/100 g)麻醉動物,取上腹正中切口入腹,顯露膽胰管,于肝門側用小動脈夾暫時夾閉膽管;然后用胰島素注射針由十二指腸前壁斜行進針,經乳頭部插入膽胰管,再以0.1 mL/min的速度勻速向膽胰管內注入3%牛磺膽酸鈉(0.1 mL/100 g),注射完畢后拔出針頭,用小動脈夾夾閉膽胰管進入十二指腸的開口2 min,然后關腹,術畢;術后大鼠自由飲水、禁食。對照組大鼠開腹后僅翻動腸管后關腹,未作其他處理。2組分別在制模后12及24 h分別隨機選取6只大鼠采血樣及胰腺組織和回腸組織標本備檢。
1.3 檢測指標及方法
1.3.1 血清MCP-1、IL-10、淀粉酶(AMY)和DAO水平檢測
模型制備后12及24 h應用10%水合氯醛(0.33 mL/100 g)麻醉動物,于下腔靜脈取血5 mL,離心(3 000r/min,r=5 cm)10 min后留置血清樣本,采用ELISA法檢測血清中MCP-1及IL-10水平;采用比色法測定血清中AMY水平及DAO水平。
1.3.2 胰腺組織及回腸組織的病理學改變觀察
分別取1.0 cm×0.3 cm×0.2 cm大的胰腺組織和1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm大的回腸組織,用10%甲醛液固定、石蠟包埋,4μm厚切片,HE染色,于光鏡下觀察胰腺組織及回腸組織的病理學改變,并以Schimidt評分標準[7]對胰腺組織的病理學改變進行評分。
1.3.3 胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA表達的檢測
切取1.0 cm×0.3 cm×0.2 cm大胰腺組織及1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm大回腸組織,標本于-80℃低溫保存,采用real-time PCR(RT-PCR)法檢測胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA的表達(參照試劑盒說明書操作),用參照基因的△Ct法相對定量分析,以Bio-rad公司提供的基因表達分析軟件Genex xls進行數據處理。RT-PCR的引物見表 1。

1.4 統計學方法
應用SPSS 13.0分析統計軟件包進行統計分析。計量資料結果以均數±標準差(
2 結果
2.1 2組大鼠血清MCP-1、IL-10、AMY和DAO水平檢測結果
SAP組12及24 h血清MCP-1、IL-10、AMY和DAO水平均明顯高于對照組(P<0.01),見表 2。

2.2 2組大鼠胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA表達檢測結果
12及24 h SAP組大鼠胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA的表達均明顯高于對照組(P<0.01),12 h時分別上調了8倍和6倍,24 h時則分別上調了10倍和12倍;且MCP-1 mRNA在胰腺組織中的表達要高于回腸組織(P<0.01)。見表 3。

2.3 2組大鼠回腸及胰腺組織的病理學改變
對照組大鼠12及24 h均未見腹水;SAP組大鼠12及24 h腹水量分別為(7.1±1.5)mL和(9.2±1.5)mL。①回腸組織病理形態學改變:對照組回腸黏膜結構完整,可見較多淋巴濾泡反應性增生;SAP組回腸黏膜腺體分泌明顯增多,部分被覆上皮脫落,淋巴濾泡反應性增生,回腸外膜層間質血管擴張充血伴小狀灶出血,可見少量中性粒細胞浸潤。②胰腺組織病理形態學改變:對照組胰腺結構完整,間質內可見極少量淋巴細胞浸潤;SAP組胰腺小葉結構欠清,可見小灶狀腺泡結構破壞,細胞液化、壞死,間質血管擴張充血伴較多中性粒細胞浸潤。具體見圖 1及圖 2。胰腺組織的病理學評分對照組12及24 h均為0分,而SAP組12 h為(9.2±1.6)分,24 h為(11.6±2.2)分,明顯高于對照組(P<0.01)。

3 討論
SAP不僅是胰腺的局部炎癥病變,而且是涉及胰外多個臟器的全身性疾病,可引起全身炎癥反應綜合征(SIRS)、多器官功能障礙綜合征(MODS)、彌散性血管內凝血(DIC)、休克等,甚至是死亡,病死率可高達20%~30% [8-9]。腸屏障功能障礙(intestine barrier functional disturbance,IBFD)是導致SAP死亡率居高不下的主要原因之一[10]。臨床上常見的SAP發病是由于膽道疾病、胰管梗塞、十二指腸乳頭臨近部病變以及暴飲暴食等?,導致SAP產生。一方面,胰酶激活,胰腺組織消化以及胰腺微循環改變均可導致白細胞過度激活而釋放TNF-α、IL-1、IL-6等炎癥介質,繼而導致炎癥失控;另一方面,多種細胞因子和炎癥介質的釋放是造成腸黏膜屏障損傷、腸道通透性增加和腸源性感染的原因[11-14]。進一步激發SIRS的發生,而發展為MODS。通過檢測外周血中DAO水平可以反映腸上皮細胞的成熟度和完整性,其變化可反映腸黏膜屏障的功能狀態[15]。DAO是腸道上皮細胞的標志酶,大部分存在于哺乳動物小腸黏膜絨毛上皮層,當腸上皮細胞受損后則釋放入血,使血中DAO升高。因此DAO是反映腸上皮細胞完整性的血漿標志物,也是反映小腸結構功能較為理想的指標[16]。吳承堂等[17]對狗急性壞死性胰腺炎(acute necrotizing pancreatitis,ANP)模型研究發現,腸黏膜絨毛頂端上皮破損,腸黏膜通透性升高,外周血DAO水平發生顯著變化,提示腸黏膜上皮完整性的破壞。血漿DAO水平的升高和降低,與病理檢驗證實的腸黏膜結構的破壞與恢復是一致的[18]。本實驗結果表明:SAP組胰腺損傷嚴重,同時伴有回腸組織損傷,測血清DAO的水平明顯高于對照組(P<0.01)。因此,保護腸黏膜屏障、減少腸道細菌易位,在SAP的治療中就顯得十分重要[19]。
在SAP時,趨化因子的合成與釋放對于炎性介質的局部損傷及全身播散起重要作用[20-21],Rau等[5]的臨床研究發現,有局部并發癥或遠處器官衰竭的SAP患者其血漿趨化因子MCP-1濃度明顯升高;在腺泡細胞中的產生也增加[22];而MCP-1在正常胰腺組織中的表達無明顯變化[23]。MCP-1升高的程度與遠處器官衰竭的嚴重程度密切相關,提示MCP-1在SAP的局部并發癥和遠處臟器損傷的發生機理中扮演著重要角色。在SAP時,炎性細胞除產生促炎因子外,也能產生抗炎因子如IL-10,IL-10是以抑制輔助性T細胞1(Th1)克隆細胞因子合成為特點的多效免疫調節因子,IL-10對炎性細胞因子網絡具有負調節作用[24],從而改善胰腺相關性微循環障礙[25]。本實驗結果表明:SAP模型組12及24 h血清MCP-1及IL-10水平均較對照組升高(P<0.01),同時還發現SAP模型組的MCP-1 mRNA在胰腺及回腸組織中的表達均上調,明顯高于對照組(P<0.01),且在胰腺組織中的表達高于回腸組織,這可能與其組織的結構和功能有關。
胰腺壞死和胰外器官衰竭是SAP的兩大重要標志[26]。本研究發現,SAP時胰腺及回腸組織均存在損傷。光鏡下見對照組大鼠胰腺結構完整,間質內可見極少量淋巴細胞浸潤;回腸黏膜結構完整,可見較多淋巴濾波反應性增生。而SAP組大鼠胰腺小葉結構欠清,可見小灶狀腺泡結構破壞,細胞液化、壞死,間質血管擴張充血伴較多中性粒細胞浸潤;回腸黏膜腺體分泌明顯增多,部分被覆上皮脫落,淋巴濾泡反應性增生,回腸外膜層間質血管擴張充血伴小灶狀出血,可見少量中性粒細胞浸潤。其結果表明:SAP組胰腺損傷嚴重,同時伴有回腸組織的損傷。
綜上所述,本研究結果發現:①SAP組胰腺和回腸組織中MCP-1 mRNA的表達水平較對照組明顯增高(P<0.01);②血清AMY、DAO、MCP-1及IL-10水平也較對照組明顯升高(P<0.01);③SAP組胰腺及回腸組織細胞損害嚴重。上述研究結果表明,促炎因子MCP-1在胰腺及回腸組織中的表達上調,可加重胰腺和腸道組織損傷,加重病情;抑炎因子IL-10的水平也隨病情加重而增高。由此推測,促炎因子MCP-1可加重胰腺和腸道組織的損傷,抑炎因子IL-10的水平隨病情加重而增高,保持了致炎-抗炎因子的平衡,可能對減輕胰腺及腸道組織的損傷有一定作用。
重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)的病理生理機理復雜,其發病機理尚未完全闡明。目前普遍認為可能是多因素共同作用的結果,如胰腺的微循環障礙、白細胞過度活化-炎性因子級聯瀑布效應、胰腺腺泡細胞“鈣超載”、細胞凋亡、腸道細菌移位等[1]。近年的研究[2]發現,SAP的發病機理主要與始發的胰腺細胞內事件、炎癥反應等密切相關,而細胞因子和炎癥反應失平衡在SAP的發病機理中的重要地位已得到了公認[3]。在SAP時,炎癥細胞既能產生促炎因子,也能產生抗炎因子。眾多的炎癥介質如NO、IL-10、趨化因子如單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、核因子-κB、TNF-α、血小板活化因子(PAF)等均參與了疾病的發生與發展,其中趨化因子起著重要的作用。趨化因子中的MCP-1不僅是一種趨化物,亦是一種調節幾種單核細胞功能參數的細胞因子[4],可以趨化單核細胞、誘導單核細胞液中游離Ca2+濃度的增加和呼吸爆發(respiratory burst),也能誘導CD11c、CD11b、IL-1及IL-2的表達。Rau等[5]的臨床研究發現,有局部并發癥或遠處器官衰竭的SAP患者其血漿MCP-1濃度明顯升高,且MCP-1升高的程度與遠處器官衰竭的嚴重程度密切相關。本研究通過復制SAP模型,檢測SAP大鼠胰腺和腸黏膜組織中MCP-1 mRNA表達情況,旨在為SAP的診斷治療提供一個新的靶點。
1 材料與方法
1.1 材料
清潔級SD大鼠24只,由第三軍醫大學野戰外科研究所動物室提供,動物質量合格證號SCXK-(軍)2007017;PCR反應試劑購于寶生物工程(大連)有限公司;大鼠IL-10 ELISA試劑盒及大鼠MCP-1 ELISA試劑盒購于上海西唐生物科技有限公司;二胺氧化酶(diamine oxydase,DAO)試劑盒購于南京建成科技有限公司;牛磺膽酸鈉(美國Sigma公司)。
1.2 動物分組及SAP模型制備
將24只SD大鼠按隨機數字表法隨機分為對照組(n=12)和SAP模型組(n=12)2組。參照Aho等[6]的方法并加以改進制作SAP大鼠模型:實驗大鼠術前12 h禁食不禁水,應用10%水合氯醛(0.33 mL/100 g)麻醉動物,取上腹正中切口入腹,顯露膽胰管,于肝門側用小動脈夾暫時夾閉膽管;然后用胰島素注射針由十二指腸前壁斜行進針,經乳頭部插入膽胰管,再以0.1 mL/min的速度勻速向膽胰管內注入3%牛磺膽酸鈉(0.1 mL/100 g),注射完畢后拔出針頭,用小動脈夾夾閉膽胰管進入十二指腸的開口2 min,然后關腹,術畢;術后大鼠自由飲水、禁食。對照組大鼠開腹后僅翻動腸管后關腹,未作其他處理。2組分別在制模后12及24 h分別隨機選取6只大鼠采血樣及胰腺組織和回腸組織標本備檢。
1.3 檢測指標及方法
1.3.1 血清MCP-1、IL-10、淀粉酶(AMY)和DAO水平檢測
模型制備后12及24 h應用10%水合氯醛(0.33 mL/100 g)麻醉動物,于下腔靜脈取血5 mL,離心(3 000r/min,r=5 cm)10 min后留置血清樣本,采用ELISA法檢測血清中MCP-1及IL-10水平;采用比色法測定血清中AMY水平及DAO水平。
1.3.2 胰腺組織及回腸組織的病理學改變觀察
分別取1.0 cm×0.3 cm×0.2 cm大的胰腺組織和1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm大的回腸組織,用10%甲醛液固定、石蠟包埋,4μm厚切片,HE染色,于光鏡下觀察胰腺組織及回腸組織的病理學改變,并以Schimidt評分標準[7]對胰腺組織的病理學改變進行評分。
1.3.3 胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA表達的檢測
切取1.0 cm×0.3 cm×0.2 cm大胰腺組織及1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm大回腸組織,標本于-80℃低溫保存,采用real-time PCR(RT-PCR)法檢測胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA的表達(參照試劑盒說明書操作),用參照基因的△Ct法相對定量分析,以Bio-rad公司提供的基因表達分析軟件Genex xls進行數據處理。RT-PCR的引物見表 1。

1.4 統計學方法
應用SPSS 13.0分析統計軟件包進行統計分析。計量資料結果以均數±標準差(
2 結果
2.1 2組大鼠血清MCP-1、IL-10、AMY和DAO水平檢測結果
SAP組12及24 h血清MCP-1、IL-10、AMY和DAO水平均明顯高于對照組(P<0.01),見表 2。

2.2 2組大鼠胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA表達檢測結果
12及24 h SAP組大鼠胰腺及回腸組織中MCP-1 mRNA的表達均明顯高于對照組(P<0.01),12 h時分別上調了8倍和6倍,24 h時則分別上調了10倍和12倍;且MCP-1 mRNA在胰腺組織中的表達要高于回腸組織(P<0.01)。見表 3。

2.3 2組大鼠回腸及胰腺組織的病理學改變
對照組大鼠12及24 h均未見腹水;SAP組大鼠12及24 h腹水量分別為(7.1±1.5)mL和(9.2±1.5)mL。①回腸組織病理形態學改變:對照組回腸黏膜結構完整,可見較多淋巴濾泡反應性增生;SAP組回腸黏膜腺體分泌明顯增多,部分被覆上皮脫落,淋巴濾泡反應性增生,回腸外膜層間質血管擴張充血伴小狀灶出血,可見少量中性粒細胞浸潤。②胰腺組織病理形態學改變:對照組胰腺結構完整,間質內可見極少量淋巴細胞浸潤;SAP組胰腺小葉結構欠清,可見小灶狀腺泡結構破壞,細胞液化、壞死,間質血管擴張充血伴較多中性粒細胞浸潤。具體見圖 1及圖 2。胰腺組織的病理學評分對照組12及24 h均為0分,而SAP組12 h為(9.2±1.6)分,24 h為(11.6±2.2)分,明顯高于對照組(P<0.01)。

3 討論
SAP不僅是胰腺的局部炎癥病變,而且是涉及胰外多個臟器的全身性疾病,可引起全身炎癥反應綜合征(SIRS)、多器官功能障礙綜合征(MODS)、彌散性血管內凝血(DIC)、休克等,甚至是死亡,病死率可高達20%~30% [8-9]。腸屏障功能障礙(intestine barrier functional disturbance,IBFD)是導致SAP死亡率居高不下的主要原因之一[10]。臨床上常見的SAP發病是由于膽道疾病、胰管梗塞、十二指腸乳頭臨近部病變以及暴飲暴食等?,導致SAP產生。一方面,胰酶激活,胰腺組織消化以及胰腺微循環改變均可導致白細胞過度激活而釋放TNF-α、IL-1、IL-6等炎癥介質,繼而導致炎癥失控;另一方面,多種細胞因子和炎癥介質的釋放是造成腸黏膜屏障損傷、腸道通透性增加和腸源性感染的原因[11-14]。進一步激發SIRS的發生,而發展為MODS。通過檢測外周血中DAO水平可以反映腸上皮細胞的成熟度和完整性,其變化可反映腸黏膜屏障的功能狀態[15]。DAO是腸道上皮細胞的標志酶,大部分存在于哺乳動物小腸黏膜絨毛上皮層,當腸上皮細胞受損后則釋放入血,使血中DAO升高。因此DAO是反映腸上皮細胞完整性的血漿標志物,也是反映小腸結構功能較為理想的指標[16]。吳承堂等[17]對狗急性壞死性胰腺炎(acute necrotizing pancreatitis,ANP)模型研究發現,腸黏膜絨毛頂端上皮破損,腸黏膜通透性升高,外周血DAO水平發生顯著變化,提示腸黏膜上皮完整性的破壞。血漿DAO水平的升高和降低,與病理檢驗證實的腸黏膜結構的破壞與恢復是一致的[18]。本實驗結果表明:SAP組胰腺損傷嚴重,同時伴有回腸組織損傷,測血清DAO的水平明顯高于對照組(P<0.01)。因此,保護腸黏膜屏障、減少腸道細菌易位,在SAP的治療中就顯得十分重要[19]。
在SAP時,趨化因子的合成與釋放對于炎性介質的局部損傷及全身播散起重要作用[20-21],Rau等[5]的臨床研究發現,有局部并發癥或遠處器官衰竭的SAP患者其血漿趨化因子MCP-1濃度明顯升高;在腺泡細胞中的產生也增加[22];而MCP-1在正常胰腺組織中的表達無明顯變化[23]。MCP-1升高的程度與遠處器官衰竭的嚴重程度密切相關,提示MCP-1在SAP的局部并發癥和遠處臟器損傷的發生機理中扮演著重要角色。在SAP時,炎性細胞除產生促炎因子外,也能產生抗炎因子如IL-10,IL-10是以抑制輔助性T細胞1(Th1)克隆細胞因子合成為特點的多效免疫調節因子,IL-10對炎性細胞因子網絡具有負調節作用[24],從而改善胰腺相關性微循環障礙[25]。本實驗結果表明:SAP模型組12及24 h血清MCP-1及IL-10水平均較對照組升高(P<0.01),同時還發現SAP模型組的MCP-1 mRNA在胰腺及回腸組織中的表達均上調,明顯高于對照組(P<0.01),且在胰腺組織中的表達高于回腸組織,這可能與其組織的結構和功能有關。
胰腺壞死和胰外器官衰竭是SAP的兩大重要標志[26]。本研究發現,SAP時胰腺及回腸組織均存在損傷。光鏡下見對照組大鼠胰腺結構完整,間質內可見極少量淋巴細胞浸潤;回腸黏膜結構完整,可見較多淋巴濾波反應性增生。而SAP組大鼠胰腺小葉結構欠清,可見小灶狀腺泡結構破壞,細胞液化、壞死,間質血管擴張充血伴較多中性粒細胞浸潤;回腸黏膜腺體分泌明顯增多,部分被覆上皮脫落,淋巴濾泡反應性增生,回腸外膜層間質血管擴張充血伴小灶狀出血,可見少量中性粒細胞浸潤。其結果表明:SAP組胰腺損傷嚴重,同時伴有回腸組織的損傷。
綜上所述,本研究結果發現:①SAP組胰腺和回腸組織中MCP-1 mRNA的表達水平較對照組明顯增高(P<0.01);②血清AMY、DAO、MCP-1及IL-10水平也較對照組明顯升高(P<0.01);③SAP組胰腺及回腸組織細胞損害嚴重。上述研究結果表明,促炎因子MCP-1在胰腺及回腸組織中的表達上調,可加重胰腺和腸道組織損傷,加重病情;抑炎因子IL-10的水平也隨病情加重而增高。由此推測,促炎因子MCP-1可加重胰腺和腸道組織的損傷,抑炎因子IL-10的水平隨病情加重而增高,保持了致炎-抗炎因子的平衡,可能對減輕胰腺及腸道組織的損傷有一定作用。