大鼠全身輻射損傷后小腸吸收功能變化的研究

1、    大鼠全身輻射損傷后小腸吸收功能變化的研究        摘要目的：研究大鼠全身輻射損傷后小腸吸收L-酪氨酸(Tyr)的變化。方法：用在體門靜脈取血法研究了6Gy 60Co線全身一次照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d大鼠小腸吸收Tyr的變化，并測(cè)定相應(yīng)的小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)、小腸粘膜鈉-鉀-ATP酶(Na-K-ATPase)活性以及Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。結(jié)果：6Gy 線全身照射后第3 d出現(xiàn)小腸對(duì)Tyr的吸收障礙，以后很快恢復(fù)，并持續(xù)在正常水平。隨著照射劑量的加大，吸收障

2、礙加重，但3Gy以下劑量照射，則不出現(xiàn)Tyr的吸收障礙。小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)、Na+-K+-ATPase活性和Na的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的變化與小腸吸收Tyr的變化基本一致。結(jié)論：輻射損傷后小腸對(duì)Tyr的吸收障礙與小腸上皮細(xì)胞數(shù)量減少導(dǎo)致的吸收面積的下降以及Na+-K+-ATPase活性下降導(dǎo)致的Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力的減弱有關(guān)。主題詞輻射，電離；酪氨酸；鈉(+)鉀(+)轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶；大鼠The effects of whole-body -irradiation on rat small intestinal absorptionDONG Hong-Lin, CAI Jun-Wei, WU Ding-BiaoD

3、epartment of Pathology, Guangzhou Medical College of PLA, Guangzhou (510315)Abstract AIM:To study L-tyrosine (Tyr) absorption of rat small intestine after 60Co whole-body -irradiation and its mechanisms.METHODS：Portal vein blood was obtained in vivo to study the changes of Tyr absorption of small in

4、testine both on various days after whole-body 60Co -irradiation and the third day following various doses of -irradiation. The corresponding small intestinal epithelial cell count, mucosal Na+-K+-ATP ase activity and Na+ transport were also investigated.RESULTS：Tyr absorption decreased after exposur

5、e to 6 Gy 60Co -irradiation, but recovered soon afterward and remained normal during the30 days' observation period. With the radiation doses increased, Tyr absorption reduced more severely. No influence on Tyr absorption was observed at doses below 3 Gy. Paralled changes were found basically be

6、tween small intestinal epithelial cell count, mucosal Na+-K+-ATPase activity and Tyr absorption. CONCLUSION： Tyr absorption obstacle of rat small intestine after -irradiation was related to both the reduction of absorption area resulted from the decrease of epithelial cell count and the reduction of

7、 Na+transport caused by the decrease of mucosal Na+-K+-ATPase activity.MeSHRadiation, ionizing; Tyrosine; Na(+)-K(+)-transporting-ATPase; Rats目前，放療和化療仍然是腫瘤治療的主要手段。由于腸道尤其是小腸是電離輻射的敏感組織，放療病人常出現(xiàn)消化道的損傷，發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能的變化，而這種變化常是放療過(guò)程的一個(gè)限制因素1。以往，有關(guān)電離輻射后小腸對(duì)氨基酸吸收的影響及其機(jī)制的研究較少，方法也多為離體實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)用在體法對(duì)60Co 線全身一次照射大鼠小腸吸收L-酷氨酸

8、(Tyr)的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，并對(duì)其機(jī)制作初步探討。材料與方法一、動(dòng)物準(zhǔn)備：雌性Wistar大鼠122只，體重150250 g，60Co 線全身一次照射。根據(jù)照射劑量的不同，將大鼠分為0 Gy組(正常對(duì)照組)、1.5 Gy組、3.0 Gy組、4.5 Gy組、6.0 Gy組、7.5 Gy組、9.0 Gy組和12 Gy組，劑量率為2.953.48 Gy/min。根據(jù)6.0 Gy照射后時(shí)間不同，將大鼠分為照后1 d組、3 d組、5 d組、7 d組、15 d組、25 d組和30 d組。除0 Gy組和12 Gy組大鼠分別為12只和6只外，其它實(shí)驗(yàn)組大鼠為8只。實(shí)驗(yàn)前禁食1216 h。二、試劑：3 H標(biāo)

9、記酪氨酸(tyrosine, Tyr)購(gòu)自上海原子能研究所，比度為170.2×1010 Bq/mmol，濃度為3.7×107 Bq/mL，Na+-K+-ATPase和哇巴因均為Sigma公司產(chǎn)品。三、用在體門靜脈取血法2測(cè)定小腸Tyr的吸收量：在Oddis括約肌下方結(jié)扎十二指腸，并作門靜脈插管。肝素全身抗凝后，在30 s內(nèi)將含4 mmol/L 3 H標(biāo)記Tyr的生理鹽水在結(jié)扎處下方注入十二指腸，分別在給Tyr后1 min、2.5 min、5 min、7.5 min、10 min、15 min、20 min和30min取門靜脈血，每時(shí)點(diǎn)大鼠6只。用濾紙片法在KLB-1215型

10、液體閃爍儀上測(cè)定血漿的放射性。四、小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)：取1小段空腸，稱重，置于含0.6 mL 15%冰醋酸的勻漿器中，研磨后稀釋，6 h后用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在高倍鏡下計(jì)數(shù)4個(gè)大方格，換算成每毫克腸重小腸上皮細(xì)胞數(shù)。五、Na+-K+-ATPase活性測(cè)定：用Murray法3測(cè)定小腸粘膜的Na+-K+-ATPase活性，蛋白質(zhì)含量測(cè)定用Bradford法4。六、Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：以加入20%葡萄糖后膜電位(potential difference, PD)和短路電流(short circuit current, Iscc)的增加幅度來(lái)判斷Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)5。七、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以<"1

11、 (164 bytes)" src="/med/cano/201003/20100310172740285" 33 13>表示,用分組資料t檢驗(yàn)測(cè)試差異顯著性。結(jié)果一、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸吸收Tyr量的變化：表1為6 Gy照射后不同時(shí)間小腸對(duì)Tyr吸收曲線的峰值(最大吸收量)和峰時(shí)(達(dá)到最大吸收量的時(shí)間)的變化。6 Gy照射后第3 d，吸收峰值明顯低于正常對(duì)照組(P0.05),吸收峰時(shí)明顯偏后(P0.05)。從1看出，3 Gy組各時(shí)點(diǎn)吸收量與正常對(duì)照組相比無(wú)明顯差異；6 Gy照射后第3 d，吸收峰值明顯低于正常對(duì)照組(P

12、0.01)，峰時(shí)明顯偏后(P0.05)，1.5 min7.5 min時(shí)點(diǎn)均低于對(duì)照組(P0.05); 9 Gy組和12 Gy組，則不出現(xiàn)明顯峰值，其1.5 min10 min時(shí)點(diǎn)均低于對(duì)照組(P0.01)和6 Gy組(P0.05)。表16 Gy照射后不同時(shí)間Tyr吸收曲線的峰值和峰時(shí)Tab 1 The time to peak and peak value of tyrosine absorption curveon various days after 6 Gy -irradiation (<"1 (164 bytes)" src="/med/cano/2

13、01003/20100310172740285" 33 13>,n=6)Days afterexposureTime to peak(min)Peak valuecounts.min-1%Normal2.19±0.524 327±788100.0012.90±1.343 364±62477.7434.17±0.83*1 889±418*43.4752.10±0.782 836±694*65.5471.89±0.444 843±680111.93152.08±0.473

14、379±128678.09252.28±0.662 846±468*64.58302.30±0.593 439±46079.98     *P0.01, * P0.05, vs normal     Fig 1 The changes of radioactivity in the blood of the portal vein after duodenal injection of 3 H-tyrosine on 3 d following various do

15、ses of whole-body irradiation(n=6)1不同劑量照射后第3 d十二指腸注入3H-Tyr后門靜脈血放射性活度變化二、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)的變化：6 Gy照射后第1 d，小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)開始低于正常對(duì)照組，第3 d時(shí)最低(P0.05),第7 d時(shí)已接近對(duì)照，第1525 d時(shí)則明顯超過(guò)對(duì)照(P0.01)，第30 d時(shí)又接近對(duì)照(見2)。不同劑量照射后第3 d，1.5 Gy組、3 Gy組和4.5 Gy組大鼠小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)與正常對(duì)照組相比無(wú)明顯差異；當(dāng)照射劑量高于6 Gy(包括6 Gy)時(shí)，小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯少于正常對(duì)照

16、組(P0.05)，7.5 Gy組與6 Gy組相比有差異顯著性(P0.05) 。     Fig 2 The changes of small intestinal epithelial cell count and Na+-K+26 Gy照射后不同時(shí)間小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)和粘膜 Na+-K+-ATPase活性變化三、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸粘膜Na+-K+-ATPase活性的變化：從2看出，6 Gy照射后第1 d，Na-K+-ATPase活性即開始低于對(duì)照組，第3 d達(dá)最低(P0.01)，從第5 d開始，逐漸接近正常對(duì)照，第

17、15 d，酶活性明顯高于正常對(duì)照(P0.05)，第2530 d時(shí)，酶活性低下并維持于正常對(duì)照水平。3顯示，不同劑量照射后第3 d，1.5 Gy組Na-K-ATPase活性比正常對(duì)照組略高，3 Gy以上劑量組酶活性低于正常對(duì)照(P0.05)，6 Gy組與4.5 Gy組和7.5 Gy組相比差異均有顯著(P0.05)。當(dāng)劑量大于7.5 Gy時(shí)，酶活性極低，測(cè)定已較困難。     Fig 3 The changes of small intestinal epithelial cell count and Na+-K+n=8)3不同劑量照射后第3 d小腸上皮細(xì)胞

18、計(jì)數(shù)和粘膜 Na+-K+-ATPase活性變化四、6 Gy照射后不同時(shí)間以及不同劑量照射后第3 d，大鼠小腸電位差(PD)和短路電流(Iscc)的變化：用NaCl林格氏液作浸液，在漿膜側(cè)為正的PD和Iscc穩(wěn)定后，向粘膜側(cè)加入葡萄糖，測(cè)定PD和Iscc的增加幅度。正常時(shí)加入葡萄糖后1 min，PD和Iscc的增高幅度最大，分別為(1.20±0.25) mV 和(10.90±4.59) A。6 Gy照射后第1 d，PD和Iscc的增加幅度超過(guò)正常對(duì)照，第3 d時(shí)，二者的增加幅度均明顯低于正常對(duì)照(P0.05)，分別為(0.83±0.72) mV和(5.58±

19、;3.35) A，第730 d時(shí)，二者的增加幅度均在稍低于正常對(duì)照的范圍內(nèi)波動(dòng)。3 Gy組、6 Gy組和9 Gy組與0 Gy(正常對(duì)照組)相比差異均顯著(P0.05)，9 Gy組與6 Gy組相比差異顯著(P0.01)。9 Gy照射后，其PD和Iscc在零點(diǎn)上下波動(dòng)，提示此時(shí)小腸的Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力已很微弱。討論氨基酸在腸道的吸收機(jī)制非常復(fù)雜，且由于實(shí)驗(yàn)條件、方法、照射劑量、所用動(dòng)物以及所研究氨基酸的不同，結(jié)果也不盡一致。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3 Gy以下劑量全身照射時(shí)，大鼠不出現(xiàn)小腸吸收Tyr的障礙；6 Gy照射時(shí)僅在第3 d有暫時(shí)性的Tyr 吸收障礙；隨著照射劑量的加大，吸收障礙加重；小腸上皮細(xì)胞

20、計(jì)數(shù)的變化與小腸吸收Tyr的變化基本一致，但6 Gy照射后第1525 d時(shí)，上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯超常，但Tyr吸收并未出現(xiàn)相應(yīng)的變化，這可能是增生的上皮細(xì)胞吸收功能尚低所致。關(guān)于輻射損傷后小腸吸收氨基酸障礙的機(jī)制，以往的研究多局限于腸道組織形態(tài)學(xué)、運(yùn)動(dòng)功能及血流量的變化，本實(shí)驗(yàn)除了說(shuō)明Tyr的吸收障礙與小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)減少導(dǎo)致的腸粘膜吸收面積減少有關(guān)外，還根據(jù)氨基酸依賴Na+主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)，探討了輻射損傷導(dǎo)致腸道吸收氨基酸障礙的其它機(jī)制。Na+-K+-ATPase在小腸氨基酸的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中起著重要作用，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， Na+-K+-ATPase活性的變化與小腸吸收Tyr的變化基本一致，說(shuō)明Na

21、+-K+-ATPase活性的下降在小腸氨基酸吸收的輻射損傷效應(yīng)中起著重要作用。Na+-K+-ATPase活性的下降除與腸上皮細(xì)胞的脫落和破壞有關(guān)外，也與細(xì)胞本身的酶活性下降有關(guān)。有報(bào)道6，腎上腺皮質(zhì)激素能激活Na+-K+-ATPase，輻射損傷后，腎上腺皮質(zhì)受到一定程度的抑制和破壞，使皮質(zhì)激素分泌減少，因而使Na+-K+-ATPase活性也相應(yīng)減弱。在加入葡萄糖后測(cè)定腸壁PD和Iscc增加的幅度，可了解Na+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)情況。Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)能力越強(qiáng)，PD和Iscc的增加幅度越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輻射損傷后PD和Iscc的增加幅度與Na+-K+-ATPase活性以及Tyr的吸收變化較為一致，而PD和I

22、scc的增加幅度的下降，則是Na+-K+-ATPase活性下降的必然結(jié)果，因此，輻射損傷后大鼠小腸對(duì)Tyr的吸收障礙還與Na+-K+-ATPase活性下降導(dǎo)致的Na+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力的減弱有關(guān)。作者單位:解放軍廣州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校病理教研室(廣州 510315)參考文獻(xiàn)1Orazi A, Du XX, Yang ZX, et al. Interleukin-11 prevents apoptosis and accelerates recovery of small intestinal mucosa in mice treated with combined chemotherapy and radiation. Lab Invest, 1996, 75(1):33.2Sodeyama M, Rgardiner K, Regan MC, et al. Sepsis impairs gut