短腸綜合征(short bowel syndrome,SBS)是由各種原因導致的小腸消化吸收面積大量減少而引起的一系列臨床癥候群。調查顯示每10萬(wàn)新生兒中,平均24.5個(gè)新生兒會(huì )患短腸綜合征,如果是在37周前出生的早產(chǎn)兒,患病的可能性將提高100倍。SBS引起的新生兒死亡率,遠遠高于在重癥監護室的其他病患兒,主要是由于肝功能失常和敗血癥。多數SBS是因為各種腹部疾病,如壞死性結腸炎、中腸扭轉、旋轉不良、腸系膜梗死、惡性腫瘤、創(chuàng )傷、局部性腸炎與赫希施普龍病等,需要手術(shù)切除部分小腸所致,也可由小腸短路手術(shù)造成,極少數是由于大段腸管功能喪失引起,但也有研究顯示如果回盲瓣被移除,即使小腸切除長(cháng)度很短,SBS也可能發(fā)生。手術(shù)切除部分腸管后,由于剩余腸管過(guò)短,營(yíng)養物質(zhì)吸收消化障礙,可表現為腹瀉、脂肪瀉、體重下降、生長(cháng)遲緩、發(fā)育不良,嚴重者甚至會(huì )危及生命。同時(shí),部分小腸切除之后機體自身積極調整,腸道發(fā)生了許多結構和功能的適應來(lái)補償小腸的缺失,這些適應包括絨毛長(cháng)度的增長(cháng)、隱窩深度變化和每單位小腸攝入營(yíng)養的增加。當腸適應不充足時(shí),前面描述的SBS的臨床體征就突顯了出來(lái)。此類(lèi)患者多數表現為腸功能障礙不能正常飲食,有些通過(guò)積極恰當的腸康復治療后可恢復經(jīng)口飲食,但絕大多數都會(huì )依賴(lài)腸外營(yíng)養。這種情況下發(fā)病率和死亡率增高主要是因為腸外營(yíng)養的可變性太大。
新生豬出生時(shí),胃腸道的解剖結構、功能以及營(yíng)養儲備的能力發(fā)育都相對較低,所以更像一個(gè)人類(lèi)早產(chǎn)兒,這是一個(gè)短腸綜合征的高發(fā)群體。新生豬和新生兒胃腸道發(fā)育時(shí)間上存在較大差異,這對研究SBS適應過(guò)程有一定影響,在產(chǎn)后兩者胃腸道成熟進(jìn)程存在顯著(zhù)的不同,為了達到豬整體生長(cháng)和發(fā)育的營(yíng)養需求,新生豬胃腸道生長(cháng)速度保持在正常生長(cháng)率的5倍以上。然而正是這一特點(diǎn),縮短了研究SBS適應過(guò)程的時(shí)間。盡管目前人和豬的SBS完全適應的時(shí)間并不十分清楚,但有研究證實(shí),實(shí)行腸切除術(shù)的豬(保留回腸)可以在2周內斷掉腸外營(yíng)養,大大短于短腸新生兒需要的時(shí)間。胃腸道成熟進(jìn)程的差異在正常生產(chǎn)的新生兒和新生豬之間更容易觀(guān)察,正常情況下,兩者的小腸長(cháng)度分別在200~225cm和200~300cm之間,但是新生兒的小腸增長(cháng)一倍需要2~3年時(shí)間,而新生豬最多需要10天,雖然差異顯著(zhù),但是對于研究卻是有利的,以豬為研究模型可以及時(shí)地反饋干預對SBS適應和腸道增長(cháng)的作用效果。
在建立SBS模型時(shí),根據以往的經(jīng)驗回腸的切除長(cháng)度需要仔細思量,需要根據實(shí)際的研究目的來(lái)確定。因為研究顯示,回腸是腸切除術(shù)后發(fā)生適應的一個(gè)重要解剖位點(diǎn),提示一部分回腸的存在對于適應是相當重要的。有研究者在成年豬上實(shí)驗發(fā)現,切除95%的腸留下15cm的回腸,將引起腸延長(cháng),未出現膨脹,體重保持不變,而如果僅留下5cm回腸,將出現營(yíng)養不良,既沒(méi)有出現腸增長(cháng),也沒(méi)有出現膨脹。
事實(shí)上,正常情況下腸道生長(cháng)和適應過(guò)程的生理基礎并不十分清楚,很多時(shí)候并不能在模型上觀(guān)察到切除回腸的適應表現,此時(shí)研究者們將目光轉向在這個(gè)組織中表達的一些蛋白,從分子水平來(lái)洞察這個(gè)適應過(guò)程,這些表達改變的蛋白分子在這個(gè)適應過(guò)程中也許發(fā)揮了重要的作用。胰高血糖素樣肽2(GLP2)就是一個(gè)典型的分子,它在回腸和結腸中表達,并在腸切除術(shù)后表達增加,利用這個(gè)模型可以探索GLP2和其他生長(cháng)因子在整個(gè)適應過(guò)程中的作用。缺乏回腸的模型將明顯限制對腸道生長(cháng)和適應的觀(guān)察,但也不是一無(wú)是處,這個(gè)模型適合用于不同治療的效果研究,甚至是非常小的治療。
1.研究模型實(shí)例一:SBS模型的建立
(1)實(shí)驗設計:雄性長(cháng)白豬4頭,1~6日齡,體重1.6~2.6kg。4頭豬來(lái)自同一窩,隨機分為3個(gè)實(shí)驗組和1個(gè)母乳喂養的對照組。第一組,75%的小腸中部切除術(shù),于空腸回腸處施吻合術(shù);第二組,小腸末端切除75%和回肓瓣遠處5cm,于空腸結腸處施吻合術(shù);第三組,假手術(shù)對照組,不切除任何部位,僅切斷和縫合;第四組,母乳喂養組,作為出生后豬生長(cháng)和發(fā)育的標準對照。
(2)手術(shù)步驟:所有手術(shù)組實(shí)行全身麻醉,在左側頸靜脈處作一切口,而后在中央靜脈插入5-F導管,最終插入右心房,作為給予腸外營(yíng)養的通路。沿腹中線(xiàn)施腹部切開(kāi)術(shù),沿著(zhù)小腸系膜游離的邊緣測量小腸的長(cháng)度,從特賴(lài)茨韌帶到回盲瓣,動(dòng)作輕柔,盡可能減小對腸道的刺激。手術(shù)切除時(shí),用熱透療法或者別的方法來(lái)分離腸系膜血管,最后用4-0可吸收單纖絲線(xiàn)進(jìn)行腸吻合術(shù),之后,用造瘺術(shù)在胃內植入10-F硅膠管,作為胃內營(yíng)養通路。中央靜脈導管和胃導管從皮下穿行,在背部穿出,用3-0不吸收單絲縫線(xiàn)固定。術(shù)后,保持環(huán)境平均溫度25.8℃,12小時(shí)交替的光/暗周期,根據經(jīng)驗,在術(shù)后3天給予抗生素以預防可能出現的敗血癥。由于敗血癥的高發(fā)率,除了假手術(shù)對照組,每日靜脈給予抗生素(慶大霉素和氨芐西林)直到腸外營(yíng)養終止。每次腸外營(yíng)養結束后,頸靜脈導管用50%的乙醇溶液消毒后封口。在模型制作過(guò)程中,消化道出血是引發(fā)死亡的一個(gè)常見(jiàn)并發(fā)癥,在腸外營(yíng)養袋中加入雷尼替丁,連續輸注。每天記錄仔豬的體重,營(yíng)養素的攝入量和排出的尿量以計算液體平衡。
(3)術(shù)后飼養:術(shù)后,按腸外營(yíng)養配方進(jìn)行喂養,氨基酸成分是以人奶蛋白為基礎的,固體氨基酸溶液中加入葡萄糖和礦物質(zhì),包括鈉、鉀、鈣、磷酸鹽、鋅和錳,用0.22μM的過(guò)濾器過(guò)濾,并用無(wú)菌袋包裝,購買(mǎi)無(wú)菌的脂質(zhì)和多種維生素,鈷氨素,以及示蹤的礦物質(zhì)和右旋糖酐鐵。設計每日應攝入氨基酸16g/kg,能量1.1mJ/kg,脂質(zhì)10g/kg,液體324ml/kg。術(shù)后,腸外營(yíng)養溶液立刻開(kāi)始輸注,前8小時(shí)按照輸注量的50%給予,直到次日早晨按輸注量75%給予,之后按每小時(shí)13.5ml/kg進(jìn)行輸注。術(shù)后2天開(kāi)始胃內營(yíng)養,用一樣的腸外營(yíng)養液,除此之外,將葡萄糖聚合劑替換成葡萄糖來(lái)減少重量摩爾滲透壓濃度,胃內營(yíng)養與基于氨基酸的腸外營(yíng)養配方是一樣的,等能量,等氮含量。在前24小時(shí),按每小時(shí)2.5ml/kg輸注,或者按全腸外營(yíng)養輸注的20%輸注,而腸外輸注率相應的降低。如果仔豬沒(méi)有出現嘔吐,并且體重有按最小增長(cháng)量在成長(cháng)(第一周50g/d,第二周100g/d,第三周200g,/d,這些數據不同品種的豬是不同的),胃內營(yíng)養每日遞增20%,同時(shí)腸外營(yíng)養應相應降低,促進(jìn)腸功能的恢復。
模型制作時(shí),仔豬會(huì )伴發(fā)很多其他的疾病或出現明顯的短腸綜合征癥狀,如腹瀉、白血病、嘔吐、嗜睡與腸阻塞等,因此,術(shù)后要密切觀(guān)察。
2.研究模型實(shí)例二:SBS改良模型的建立早產(chǎn)是新生兒壞死性結腸炎(NEC)發(fā)生的一個(gè)主要傾向因素,也是引發(fā)新生兒SBS的主要原因。加速術(shù)后剩下的腸段的適應過(guò)程有助于防止或減輕SBS的后果,所以,找到一個(gè)適合新生兒狀態(tài)的腸適應刺激因素有著(zhù)非常重要的意義,找到一個(gè)可以模擬新生兒SBS的合適動(dòng)物模型也是迫在眉睫。有研究顯示5周齡的豬能耐受一大部分的腸切除,但是用于新生兒腸適應研究年齡有些偏大。需要制作一個(gè)真實(shí)反映新生兒SBS的模型,可以深入了解短腸適應的機制,探索可直接提高腸適應的干擾方法。
(1)實(shí)驗設計:16頭7日齡雌性小豬,分為2組,4頭切除小段小腸,12頭切除75%的小腸。
(2)手術(shù)步驟:給予0.1ml/kg阿扎哌隆、0.1ml/kg咪達唑侖和0.05ml/kg硫酸阿托品作為誘導麻醉,同時(shí)給予1%~2%的異氟烷.并與66%N2O和34%O2混合維持麻醉。肌肉注射給予50mg林可霉素和100mg大觀(guān)霉素。在手術(shù)之前,靜脈給予200ml林格液。測量6頭小豬小腸的長(cháng)度,在腸系膜的對側從十二指腸和空腸連接處(十二指腸懸韌帶),到回盲瓣,取其平均值。第一組中,在十二指腸懸韌帶的遠端切除50cm小腸,小腸的一小段大約2cm被切除作為組織樣品,另一組,大約75%小暢被切除,原位剩下等長(cháng)度的50cm空暢和回腸。采用間斷可吸收縫合進(jìn)行端端吻合術(shù)。在手術(shù)后的24小時(shí)內,每間隔6小時(shí)用胃管經(jīng)口給予40ml林格液。術(shù)后3天,每天給2次止疼藥,10μg/kg鹽酸芬太尼。術(shù)后28天,實(shí)行全身麻醉,測量小腸的長(cháng)度,取整段小腸,去內容物,稱(chēng)重并取組織標本。
(3)動(dòng)物飼養:飼養房間的平均溫度應在25℃,兩組動(dòng)物應給予同樣熱量的食物,白天和晚上均是每隔2小時(shí)給予一次,每日稱(chēng)量體重,食物的給予量應根據體重加以調整,整個(gè)實(shí)驗過(guò)程均按每天125kcal/kg飼喂。飼喂配方:脂肪17%、碳水化合物37%、蛋白質(zhì)40%,Na、K、Cl每日分別給予269mg/kg、364mg/kg、520mg/kg。
(4)組織樣品處理:實(shí)驗最初和最后所取得小腸組織樣品均放入10%福爾馬林溶液,按病理制片程序制備組織切片,進(jìn)行蘇木素-伊紅染色。取10cm的近端空腸或遠端回腸,刮取黏膜組織,具體操作為取一段重量為20g的空腸或回腸,縱向切開(kāi),刮取黏膜,稱(chēng)重,凍存于液氮。記錄下所有的重量,以備后面測量DNA、RNA和總蛋白質(zhì)。取出小部分黏膜凍干,分別稱(chēng)量濕重和干重,計算干濕比例。
(5)樣品分析:病理制片后,光學(xué)顯微鏡觀(guān)察絨毛長(cháng)度和隱窩深度,每個(gè)樣品取3個(gè)部位,至少記錄15個(gè)數值,求平均數。免疫熒光染色法測量隱窩細胞的有絲分裂指數,選擇隱窩細胞的特異性抗體,計數不同部位的15處隱窩細胞,有絲分裂指數=標記細胞/未標記細胞。
在這個(gè)模型中,有研究者認為7日齡的豬年齡可能偏大,不能很好地模擬人新生兒的SBS,然而事實(shí)證明,各項檢測指標都符合SBS的特征,而且之前的研究用過(guò)3日齡的豬作為模型,與7日齡模型8%的死亡率相比,其死亡率高達50%,不利于后續研究的開(kāi)展,而且在這個(gè)模型中不需要生命維持設備,如新生兒保育器,所以應用范圍更廣。