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糖萼是由蛋白聚糖和糖蛋白等物质组成的细胞表面覆盖物,脓毒症时可出现糖萼的降解和破坏。脓毒症导致急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)的机制非常复杂,对糖萼在其中所起的作用和机制的研究有限,有动物研究显示糖萼破坏可能加重脓毒症导致的急性肺损伤。本研究拟通过临床试验探讨脓毒症ARDS患者内皮糖萼破坏与炎症反应和肺水肿的关系;拟通过动物实验初步探索脓毒症ARDS大鼠糖萼破坏对肺部水肿、炎症反应、细胞凋亡的影响以及可能的机制。拟从一个新的视角来解释脓毒症ARDS的进展,为探索脓毒症ARDS新的治疗方法提供思路。第一部分探讨脓毒症ARDS患者内皮糖萼破坏与炎症因子、肺水肿的关系目的:(1)观察脓毒症ARDS患者的内皮糖萼破坏情况。(2)观察脓毒症ARDS患者内皮糖萼破坏与炎症因子的关系。(3)观察内皮糖萼破坏在肺源性和肺外源性ARDS中的差异。(4)观察内皮糖萼破坏与脓毒症ARDS肺水肿的关系,血清糖萼降解产物能否预测肺水肿的严重程度。方法:(1)选取2018年7月1日至2019年12月31日收住于无锡市人民医院重症医学科,诊断为脓毒症的患者。选取同期健康体检者30名。(2)收集脓毒症ARDS患者的性别、年龄、序贯器官衰竭评分(sequentialorgan failureassessment,SOFA)等信息,并获取入院6h内的氧和指数、射血分数、心指数、中心静脉压、血管外肺水指数、前降钙素、白细胞计数、血清肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),白介素-6(Interleukin-6,IL-6),白介素-10(Interleukin-10,IL-10),硫酸乙酰肝素(heparan sulfate,HS)、透明质酸(hyaluronic acid,HA),以及多配体蛋白聚糖-1(syndecan-1,SDC-1)等检测值。脓毒症非ARDS患者以及健康体检者收集性别、年龄、血清SDC-1、HA、HS指标值。(3)分析脓毒症ARDS组患者血清糖萼降解产物(HS、HA、SDC-1)与健康组和脓毒症非ARDS组的差别。(4)将脓毒症ARDS患者分为肺源性ARDS和肺外源性ARDS,比较两组患者间的血清糖萼降解产物(SDC-1、HS、HA)以及炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-10)的差别。(5)根据血管外肺水指数,将患者分轻度为肺水肿组和重度肺水肿组,比较两组患者血清糖萼降解产物(SDC-1、HS、HA)以及炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-10)的差别。(6)分析脓毒症ARDS患者血清糖萼降解产物(SDC-1、HS、HA)与血管外肺水指数和炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-10)的相关性。(7)根据受试者工作特征曲线,观察糖萼降解产物能否预测肺水肿的严重程度。结果:(1)最终脓毒症ARDS组有85例患者入选,脓毒症非ARDS组有33例患者入选,健康组有30例入选。脓毒症患者的糖萼降解产物SDC-1、HS、HA的血清浓度高于健康组患者。脓毒症ARDS组患者的糖萼降解产物SDC-1、HS、HA的血清浓度高于非ARDS患者。(2)脓毒症肺源性和肺外源性ARDS患者的性别、年龄、高血压病和糖尿病人数、入院6h内的白细胞、氧和指数、射血分数、中心静脉压、心指数差异无统计学意义(P>0.05)。脓毒症肺外源性患者的前降钙素、SOFA评分、血清TNF-α、IL-6、SDC-1、HS、HA高于肺源性ARDS患者,P<0.05,差异有统计学意义。(3)脓毒症ARDS患者中,轻度肺水肿组和重度肺水肿在性别、年龄、高血压病和糖尿病人数、入院6h内的白细胞计数、射血分数、中心静脉压、心指数差异无统计学意义(P>0.05)。重度肺水肿患者的前降钙素、氧和指数、SOFA评分、血清IL-6、TNF-α、SDC-1、HS、HA均高于轻度肺水肿患者,P<0.05,差异有统计学意义。(4)使用线性回归分析,我们发现TNF-α和脓毒症ARDS类型与糖萼降解产物SDC-1存在相关性,P<0.05,差异有统计学意义。(5)脓毒症ARDS组患者血清SDC-1、HS、HA浓度与TNF-α、IL-6、血管外肺水指数均成正相关。(6)绘制受试者工作特征曲线,其中SDC-1判断脓毒症ARDS患者肺水肿的轻重程度的敏感性为80.4%,特异性为82.1%;HS判断肺水肿的轻重程度的敏感性为78.3%,特异性为82.1%;HA判断肺水肿的轻重程度的敏感性为80.4%,特异性为76.9%;P值均<0.05,差异有统计学意义。结论:(1)与健康人群比较,脓毒症患者发生了明显的内皮糖萼破坏。其中ARDS患者的糖萼破坏较非ARDS严重。(2)脓毒症ARDS患者的内皮糖萼降解产物与促炎因子、肺水肿正相关。(3)脓毒症肺外源性ARDS和肺源性ARDS患者相比,其内皮糖萼破坏加重、促炎因子增加。(4)糖萼降解产物SDC-1、HS、HA能预测脓毒症ARDS患者肺水肿的严重程度。第二部分探讨糖萼对脓毒症ARDS大鼠的影响及相关机制目的:(1)观察脓毒症ARDS大鼠肺部糖萼的破坏情况以及肺水肿、肺血管通透性、72h生存率情况,使用N-脱硫肝素(N-desulfatedheparin,NH)保护糖萼后能否改善大鼠肺水肿、肺血管通透性,72h生存率。(2)观察脓毒症ARDS大鼠的肺部炎症通路指标、细胞凋亡通路指标,使用NH保护糖萼后能否改善炎症反应和细胞凋亡。方法:(1)将大鼠分为四组,分别为空白对照组(Control)、脂多糖组(LPS)、脂多糖+N-脱硫肝素低剂量组(LPS+LNH),脂多糖+N-脱硫肝素高剂量组(LPS+HNH)。(2)检测大鼠呼吸频率、动脉血氧饱和度、肺组织HE染色、大鼠肺湿重/干重比值(W/D)、肺毛细血管通透性、血清炎症因子、血清糖萼降解产物、支气管肺泡灌洗液糖萼降解产物、肺组织中的炎症因子和糖萼成分以及肺组织中的凋亡蛋白酶、肺组织中Toll样受体4(toll like receptor 4,TLR-4)mRNA和核因子-κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)p65mRNA、肺组织中乙酰肝素酶以及 Fas 和 Fas配体、肺组织中的细胞凋亡,72h内病死率等情况。(3)统计并分析上述指标在四组中的差别。结果:(1)除Control组外,其余三组大鼠呼吸频率加快,其中LPS组的呼吸频率最快,LPS+LNH组和LPS+HNH组均低于LPS组,其中LPS+HNH组更低。P<0.05,差异有统计学意义。(2)LPS 组、LPS+LNH 组、LPS+HNH 组的 PO2 均较 Control 组下降。LPS+LNH和LPS+HNH组动脉血PO2高于LPS组,其中LPS+HNH组更高。P<0.05,差异有统计学意义。(3)肺组织W/D比值的分析:Control组的W/D比值最低,为3.61±0.42,LPS组最高,为6.98±0.88。LPS+LNH组(5.96±0.66)和LPS+HNH组(4.90±0.60)均较LPS组降低。P<0.05,差异有统计学意义。(4)伊文思蓝染色法检测肺毛细血管通透性:Control组的伊文思蓝相对含量最低,为 26.5±6.6ug/g;LPS 组最高,为 97.8±19.2ug/g;使用 NH 处理的 LPS+LNH 组为 74.7±14.3ug/g,LPS+HNH 组为 52.9±10.8ug/g,均较 LPS 组降低,LPS+HNH 组降低更明显。P<0.05,差异有统计学意义。(5)炎症指标分析:LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠血清炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β均高于Control组;LPS+LNH组和LPS+HNH组炎症因子浓度低于LPS组;其中LPS+HNH组更低。LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠肺组织中TLR-4 mRNA,NF-κB p65mRNA 的表达均高于 Control 组;LPS+LNH 组和 LPS+HNH 的表达低于LPS组;其中LPS+HNH组更低。LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠肺组织炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β表达均高于Control组;LPS+LNH组和LPS+HNH组肺组织炎症因子表达低于LPS组;其中LPS+HNH组更低。P<0.05,差异有统计学意义。(6)肺组织乙酰肝素酶表达分析:LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠肺组织乙酰肝素酶的含量高于Control组,LPS+LNH组和LPS+HNH组含量低于LPS组,其中LPS+HNH组更低。P<0.05,差异有统计学意义。(7)糖萼指标分析:LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠的血清糖萼降解产物SDC-1,HS的血清浓度均高于Control组;LPS+LNH组和LPS+HNH组血清糖萼降解产物SDC-1、HS浓度低于LPS组;其中LPS+HNH组更低。LPS,LPS+LNH,LPS+HNH组肺组织糖萼成分SDC-1,HS的含量均低于Control组;LPS+LNH组和LPS+HNH组肺组织SDC-1、HS的含量均高于LPS组;其中LPS+HNH组更高。LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠的支气管肺泡灌洗液糖萼降解产物HS的浓度均高于Control组;LPS+HNH组支气管肺泡灌洗液糖萼降解产物HS浓度低于LPS组。P<0.05,差异有统计学意义。(8)凋亡指标分析:LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠肺组织Fas和Fas1蛋白的表达高于Control组,LPS+LNH组和LPS+HNH组肺组织Fas和Fas1蛋白的表达低于LPS组,其中LPS+HNH组更低。LPS、LPS+LNH、LPS+HNH组大鼠肺组织Caspace 8和Caspase3蛋白含量均高于Control组,LPS+LNH组含量低于LPS组,其中LPS+HNH组更低。P<0.05,差异有统计学意义。Control组凋亡率为0.38±0.26%,LPS 组为 12.42±2.25%,LPS+LNH 组为 8.08±2.10%,LPS+HNH 组为 5.98±0.82%,各组间比较P<0.05,差异有统计学意义。(9)大鼠死亡情况分析:Control组72h内无大鼠死亡,LPS组24h、48h、72h分别死亡 45%、70%、85%,LPS+LNH 组 24h、48h、72h 分别死亡 35%、55%、75%,LPS+HNH组24h、48h、72h分别死亡15%、30%、60%。大鼠72小时生存曲线Log-rank 检验提示和 Control 组比较,其余三组 72h 生存率降低。LPS+HNH 组生存率高于LPS组。P<0.05,差异有统计学意义。结论:(1)脓毒症ARDS大鼠肺部乙酰肝素酶的表达增加,糖萼破坏增加,肺水肿及肺血管通透性增加,病死率增加;TLR4/NF-K B炎症通路被激活,介导的促炎因子(IL-6,IL-1β,TNF-α)表达增加;Fas/Fasl/Caspase 8/Caspase 3 通路激活,细胞凋亡增加。(2)NH可以改善脓毒症ARDS大鼠肺水肿及肺血管通透性,降低脓毒症ARDS大鼠的病死率。(3)NH的作用可能与抑制乙酰肝素酶、减少糖萼破坏,减少TLR4/NF-κB通路激活和炎症因子 IL-6、IL-1β、TNF-α 表达,抑制 Fas/Fasl/Caspase8/Caspase 3 通路的激活,减少肺组织的细胞凋亡有关。