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    老齡大鼠呼吸系統(tǒng)病理和生理學(xué)變化

    2016-01-29 01:00:07曾昭定戴愛(ài)國(guó)蔣永亮
    中國(guó)老年學(xué)雜志 2015年22期
    關(guān)鍵詞:肺功能老齡

    曾昭定 戴愛(ài)國(guó) 蔣永亮

    (永州市中心醫(yī)院,湖南 永州 425000)

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    老齡大鼠呼吸系統(tǒng)病理和生理學(xué)變化

    曾昭定戴愛(ài)國(guó)1蔣永亮1

    (永州市中心醫(yī)院,湖南永州425000)

    〔摘要〕目的探討老齡SD大鼠呼吸系統(tǒng)病理和生理學(xué)變化。方法隨機(jī)將SD雄性大鼠分為成年組(6月齡)和老齡組(18月齡),每組各20只,檢測(cè)其肺功能,肺系數(shù)(肺重量/體重),肺組織病理生理改變以及支氣管肺泡灌洗液(BLAF)細(xì)胞計(jì)數(shù)。結(jié)果大鼠肺功能檢測(cè),老齡組與成年組大鼠相比,呼氣峰流量(PEF)、第0.3秒用力呼氣容積(FEV0.3)及FEV0.3/用力肺活量(FVC)(%)均有所降低(P<0.01);對(duì)成年組、老齡組大鼠體重、肺臟重量及肺臟系數(shù)進(jìn)行兩兩比較結(jié)果顯示不同月齡大鼠體重及肺臟重量具有極顯著性差異(P<0.00),而肺系數(shù)則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P≥0.05);肺組織病理生理觀察,老齡組與成年組大鼠比較老齡大鼠肺臟存在生理性老化和退行性變,并且炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)增加;支氣管肺泡灌洗液細(xì)胞計(jì)數(shù),老齡組白細(xì)胞總數(shù)及中性粒細(xì)胞數(shù)顯著高于成年組(P<0.00)。結(jié)論從呼吸系統(tǒng)病理和生理學(xué)方面觀察18月齡大鼠已經(jīng)處于老齡階段。

    〔關(guān)鍵詞〕老齡;肺功能;肺系數(shù);病理改變;生理改變;支氣管肺泡灌洗液

    1湖南省老年醫(yī)院湖南省老年醫(yī)學(xué)研究所呼吸疾病研究室

    第一作者:曾昭定(1986-),男,碩士,主要從事老年慢性阻塞性肺疾病的研究。

    我國(guó)人口老齡化加速發(fā)展,高齡化趨勢(shì)日益加劇〔1〕,據(jù)推算65歲及以上老年人口占總?cè)丝诘谋壤龑?000年的7.0%上升到2050年的30.4%〔2〕。因此,爭(zhēng)取健康老齡化與老年保健及抗衰老成為目前研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。然而,很多實(shí)驗(yàn)研究從倫理學(xué)角度不可能直接在人體進(jìn)行,所以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究和發(fā)展中起著關(guān)鍵性的作用。SD大鼠是目前我國(guó)藥物非臨床研究中常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,其特點(diǎn)為頭部狹長(zhǎng),尾長(zhǎng)接近身長(zhǎng),產(chǎn)仔多,生長(zhǎng)發(fā)育快,抗病能力強(qiáng)(尤以對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病的抵抗力強(qiáng)),自發(fā)腫瘤發(fā)生率較低,常用于營(yíng)養(yǎng)學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)和毒理學(xué)等研究〔3〕。然而,目前國(guó)內(nèi)對(duì)“老齡大鼠”這一概念沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),有的認(rèn)為14~16月齡為老齡大鼠〔4〕,而有的學(xué)者認(rèn)為18~20月齡為老齡大鼠〔5〕,也有報(bào)道24月齡甚至更大月齡才稱為老齡大鼠〔6〕。目前已經(jīng)有很多對(duì)SD大鼠生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)和主要臟器正常參考值的研究報(bào)道〔7,8〕,而國(guó)內(nèi)對(duì)老齡大鼠呼吸系統(tǒng)病理和生理學(xué)變化的報(bào)道較少。因此,本實(shí)驗(yàn)從呼吸系統(tǒng)病理和生理學(xué)角度對(duì)成年組和老齡組SD雄性大鼠的體重及肺部各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,旨在為今后老齡大鼠呼吸系統(tǒng)的研究提供理論依據(jù)。

    1材料和方法

    1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物SPF級(jí)SD雄性大鼠40只(6月、18月齡各20只),由長(zhǎng)沙市開福區(qū)東創(chuàng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技服務(wù)部提供,合格證號(hào):NO.43006700001049。

    1.2飼養(yǎng)條件及儀器飼養(yǎng)在SPF屏障系統(tǒng)中,室溫20℃~25℃,相對(duì)濕度51%~67%左右,照明12 h明亮,12 h黑暗。飲水:自來(lái)水過(guò)濾滅菌,置于高壓滅菌的飲水瓶中自由飲用。飼料:由長(zhǎng)沙市開福區(qū)東創(chuàng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技服務(wù)部提供全價(jià)顆粒飼料。主要儀器:小動(dòng)物肺功能儀(美國(guó)BUXCO公司),DHX75-B小動(dòng)物呼吸機(jī)(成都儀器廠),Maclab數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)(美國(guó)BUXCO公司),PB602-s型電子天平(瑞士METTLER TOLEDO公司),普通光學(xué)顯微鏡(上海光學(xué)儀器廠),低溫高速離心機(jī)(美國(guó)Beckman公司),微量移液槍(德國(guó)Eppendorf公司)。

    1.3實(shí)驗(yàn)方法

    1.3.1大鼠肺功能測(cè)定在中南大學(xué)醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行大鼠肺功能測(cè)定:以1%戊巴比妥鈉(50 mg/kg)腹腔注射麻醉大鼠,分離氣管做V型切口,插入Y形管,Y形管兩端分別與流速、壓力傳感器相連,流速傳感器對(duì)應(yīng)端與小動(dòng)物呼吸機(jī)連接。設(shè)置潮氣量為10 ml/kg,呼吸頻率為60次/min。將流速、壓力傳感器分別與Maclab數(shù)據(jù)記錄分析系統(tǒng)連接。在描記一段平靜呼吸后,在呼氣末以注射器經(jīng)三通管迅速以相當(dāng)于潮氣量5倍的氣量充氣(相當(dāng)于深吸氣),然后立即脫開,連接負(fù)壓(-25 cmH2O)抽氣造成深吸氣,所引起的容積變化經(jīng)微機(jī)處理計(jì)算出PEF、FEV0.3、FEV0.3/FVC。

    1.3.2肺臟稱重及肺臟系數(shù)測(cè)定以1%戊巴比妥鈉(50 mg/kg)腹腔注射麻醉大鼠腹主動(dòng)脈放血處死(解剖前禁食12 h,不禁水),取出肺臟后立即稱重(肺臟稱重前將其周圍脂肪組織和結(jié)締組織等剔除,并用濾紙吸去肺臟表面的血液及體液),肺臟系數(shù)=肺重(g)/體重(100 g)。

    1.3.3大鼠肺組織病理學(xué)觀察測(cè)完肺功能后,2 h內(nèi)將大鼠腹主動(dòng)脈放血處死,開胸夾閉除右肺中葉以外的所有肺葉,于右肺中葉灌注4%多聚甲醛(含1‰DEPC水)1~2 ml結(jié)扎,取下,置于4%多聚甲醛中固定24 h,脫水,石蠟包埋,切片,厚度4 μm,蘇木素-伊紅(HE)染色,光鏡下觀察。

    1.3.4支氣管肺泡灌洗液(BALF)細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類用0.01 mol/L磷酸鹽緩沖液(PBS)進(jìn)行右心室灌注,去除肺血。開胸夾閉右支氣管,用10 ml生理鹽水,一般為37℃,室溫下(25℃左右)生理鹽水可應(yīng)用,進(jìn)行在體肺泡灌洗,緩慢的經(jīng)氣道把生理鹽水注入肺臟至大鼠肺逐漸變得膨脹、蒼白、至出現(xiàn)阻力,再回抽液體,如此反復(fù)進(jìn)行3次,最終回收量約8 ml左右,回收率為75%~85%左右。灌洗液做細(xì)胞計(jì)數(shù)和分類計(jì)數(shù),將BALF 1 500 r/min離心10 min,沉渣定量稀釋重懸后計(jì)數(shù)細(xì)胞。取BALF沉渣稀釋液少許,涂片,瑞氏染色作中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)。

    1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS13.0軟件行t檢驗(yàn)。

    2結(jié)果

    2.1大鼠外觀及體重比較成年組大鼠毛發(fā)順滑,有光澤,神情活潑,體重(380.36±13.02)g;老齡組大鼠毛蓬亂少光澤,顯得遲鈍少動(dòng),反應(yīng)緩慢,缺少靈敏性,體重(592.38±38.71)g。

    2.2大鼠肺功能比較與成年組大鼠相比,老齡組大鼠PEF、FEV0.3及FEV0.3/FVC均有降低(P<0.01)。見表1。

    表1 不同月齡SD雄性大鼠肺功能比較

    2.3病理形態(tài)觀察

    2.3.1肺大體形態(tài)觀察成年組大鼠肺表面光滑平整,無(wú)出血及滲出物,呈淡粉紅色,大小正常,質(zhì)地均勻,彈性適當(dāng);老齡組大鼠肺表面欠光滑,肺組織色澤灰暗,觸摸肺呈棉花樣感,甚至局部出現(xiàn)粘連。

    2.3.2肺臟稱重及肺臟系數(shù)測(cè)定兩組大鼠體重及肺臟重量具有極顯著性差異(P<0.00),而肺系數(shù)則無(wú)差異(P>0.05)。見表2。

    表2 不同月齡SD雄性大鼠體重、肺重及

    2.3.3光鏡觀察成年組肺組織結(jié)構(gòu)清晰,肺泡壁薄,大鼠肺泡結(jié)果完整,肺泡腔及間質(zhì)隙內(nèi)未見出血、水腫,各級(jí)支氣管壁有少量炎性細(xì)胞浸潤(rùn),中層平滑肌未增厚,氣道未見狹窄,未見明顯的肺泡腔擴(kuò)大及肺大泡的形成,肺泡隔血管無(wú)充血、淤血,支氣管纖毛排列整齊。老齡組大鼠與成年組大鼠相比肺組織結(jié)構(gòu)欠清晰,各級(jí)支氣管壁有更多的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),可見部分肺泡腔擴(kuò)大及肺大泡形成,其余則與成年組大鼠沒(méi)有多大差別。見圖1。

    圖1 不同月齡SD雄性大鼠肺組織HE染色比較(×100)

    2.4BALF細(xì)胞計(jì)數(shù)及分類老齡組大鼠白細(xì)胞總數(shù)及中性粒細(xì)胞數(shù)顯著高于成年組(P≤0.00),見表3。

    表3 不同月齡SD雄性大鼠BALF

    3討論

    隨著年齡的增長(zhǎng),人體各系統(tǒng)的器官結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的老化,并伴隨器官功能的減退,而呼吸系統(tǒng)的改變尤為顯著。同樣,大鼠各器官隨著增齡也出現(xiàn)類似的老化。大鼠的肺臟在經(jīng)歷生長(zhǎng)期和發(fā)育期之后,即開始隨著增齡出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和形態(tài)的改變及其功能的進(jìn)行性減退。

    肺功能檢查能夠提供重要的臨床信息,可以確定并量化呼吸系統(tǒng)功能的缺陷和異常,有助于判斷有無(wú)通氣功能障礙,以及障礙的性質(zhì)和程度,可以作為某些肺疾患診斷的輔助手段。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明大鼠隨著年齡增加,小氣道阻力也相應(yīng)增加,存在一定的氣流受限、阻塞性肺通氣功能障礙。本文推測(cè)這些功能改變與呼吸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化有關(guān),可能是隨著增齡其胸壁順應(yīng)性及肺彈性回縮力下降、呼吸肌動(dòng)力作用降低等導(dǎo)致的。同時(shí),我們觀察老齡組SD雄性大鼠在增齡過(guò)程中肺功能儲(chǔ)備能力降低的更為明顯,說(shuō)明18月齡大鼠已經(jīng)處于老齡階段。

    已知肺是具有彈性的海綿狀器官,肺泡腔增大,肺泡壁變薄,呼吸膜內(nèi)的基膜增厚是肺衰老的典型特征,即“老年肺”。 我們通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)18月齡大鼠的肺組織形態(tài)基本符合“老年肺”的特征〔9〕。臟器系數(shù)常能反映實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和內(nèi)臟的病變情況。動(dòng)物的臟器系數(shù)會(huì)受到物種,性別,年齡和環(huán)境的影響,可見它是一個(gè)非常重要的觀察指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明肺臟重量與體重比值并不隨著年齡增長(zhǎng)而增加。這一結(jié)果與王堯等〔8~10〕的研究相一致,而老齡組大鼠肺臟重量及肺系數(shù)與練有文等〔11〕研究的結(jié)果有一定的差異。

    本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示老齡大鼠肺臟存在生理性老化和退行性變,這與馬佳等〔12〕研究的結(jié)果相一致。而且,老齡大鼠肺泡管和肺泡腔擴(kuò)大更加明顯,我們推測(cè)是由于隨著年齡的增長(zhǎng)呼吸細(xì)支氣管和肺泡區(qū)的部分彈性纖維退化、斷裂和盤繞有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)推測(cè)大鼠肺臟隨著年齡的增加,特別是進(jìn)入老年階段可能引起功能低下,從而導(dǎo)致炎癥細(xì)胞增加。

    綜上所述,不同SD大鼠其全身各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)存在不同程度的差異,特別是隨著年齡的增加其全身指標(biāo)的變化更加明顯。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明18月齡SD大鼠已經(jīng)處于老齡階段,其肺部病理生理改變符合老齡大鼠標(biāo)準(zhǔn)。

    4參考文獻(xiàn)

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    11練有文,鐘康銀,黎石富,等.SPF級(jí)18月齡SD大鼠臟器重量、臟器系數(shù)的測(cè)定〔R〕.廣州:第七屆中南地區(qū)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科技交流會(huì),2007.

    12馬佳,張代輝,王鵬.正常SPF級(jí)SD大鼠組織病理學(xué)背景數(shù)據(jù)庫(kù)的建立〔C〕.北京:2006年全國(guó)藥物毒理學(xué)會(huì)議論文集,2006.

    〔2014-03-07修回〕

    (編輯趙慧玲/曹夢(mèng)園)

    通訊作者:戴愛(ài)國(guó)(1966-),男,教授,博士后,碩士生導(dǎo)師,主要從事肺動(dòng)脈高壓研究。

    基金項(xiàng)目:湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2011FJ6048)

    〔中圖分類號(hào)〕R363

    〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

    〔文章編號(hào)〕1005-9202(2015)22-6341-03;

    doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2015.22.010

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