田甜 徐列明
【摘要】目的 研究DSG型生物信息紅外肝病治療儀(BILT肝病治療儀)對小鼠肝臟微循環的影響。方法 將40只SPF小鼠造模后隨機均分為未照射模型組、冷光源照射模型組、紅外線照射模型組和BILT肝病治療儀照射模型組,另取20只正常小鼠作為對照。每組分別以激光多普勒血流儀測定肝臟血流量并以顯微活體視頻技術觀察肝臟微循環血流速度,同時進行肝臟病理學檢查和血流清生化學檢查。結果 BILT肝病治療儀照射模型組肝臟平均血流灌注量與未照射模型組比較明顯增加(P=0.004),而冷光源、紅外線照射模型組與未照射模型組比均無明顯增加血流量作用(P=0.713和0.465);未照射正常組較未照射模型組小鼠肝臟微血管內紅細胞平均流速快,差異有統計學意義(P=0.001);BILT肝病治療儀照射模型組肝臟微循環平均流速較未照射模型組、冷光源照射模型組和紅外線照射模型組的流速也有所增加,差異有統計學意義(P=0.004、0.020和0.030)。BILT肝病治療儀照射模型組AST活性較未照射模型組明顯降低(P=0.027),該組羥脯氨酸(Hyp)平均含量低于未照射模型組,但差異無統計學意義(P=0.433)。結論 BILT肝病治療儀可改善肝纖維化小鼠肝臟的微循環并降低肝纖維化小鼠血清AST活性,改善肝臟病理狀態。
【關鍵詞】 纖維化;肝臟微循環;紅外線;活體顯微視頻技術
DSG biological information infrared liver disease therapy instrument improves liver microcirculation in mice TIAN Tian ,XU Lie-ming. Institute of Liver Disease, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 201203,China
Corresponding author: XU Lie-ming, Email: xulieming@shutcm.edu.cn
【Abstact】 Objective To investigate the effect of DSG biologic information infrared liver disease therapy instrument(BILT liver disease therapy instrument) on liver microcirculations in mice. Methods Liver fibrosis was induced in 40 SPF mice which were randomized into 4 groups:without irradiation group, cold light irradiation group,infrared light irradiation group and BILT group(10 in each group).Twenty
healthy mice were taken as the control. Liver blood flow of each group was observed by laser-Doppler flow instrument, and blood flow rate of liver microcirculation in each group was observed by intravital microscopy. Pathological examination and serum biochemistry were also performed. Results In fibrosis mice , the liver blood flow in average of BILT group was higher than that of without irradiation group (P =0.004),while comparing with without irradiation group there were no significant differences in liver blood flows of the cold light irradiation group and infrared light irradiation group(P =0.713 and 0.465). Red blood cell velocity of microvessels in average of the healthy group (without irradiation) was higher than that in the without irradiation group of fibrosis mice (P =0.001),and it in the BILT
DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2009.01.007
基金項目:國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)部分資助項目(2006CB504800);上海市重點學科建設資助項目(Y0302);上海市教育委員會E-研究院建設計劃項目部分資助項目(E03008)
作者單位:201203 上海中醫藥大學肝病研究所(田甜、徐列明);上海中醫藥大學附屬曙光醫院肝硬化科
上海中醫藥大學肝腎疾病病證教育部重點實驗室 上海市高校中醫內科學E-研究所(徐列明)
通訊作者:.徐列明,Email:xulieming@shutcm.edu.cn
group(fibrosis mice)was also higher than those in other groups of fibrosis mice(P =0.004,0.020 and 0.030).For fibrosis mice, the averageAST in BILT group was lower than that in the without irradiation group(P =0.027),and the difference in hydroxyproline(Hyp)levels between the groups was not of statistical significance(P =0.433).
Conclusion BILT liver disease therapy instrument can improve the liver microcir-culation, reduce AST
level and improve liver pathological state in mouse with fibrosis.
【Key words】 Fibrosis; Liver microcirculation;Infrared rays; Intravital microscopy
應用激光多普勒技術和顯微活體視頻技術,觀察以活血化瘀原理研制的DSG型生物信息紅外肝病治療儀(BILT肝病治療儀)對正常小鼠和肝纖維化模型小鼠肝臟微循環的影響,從“活血”改善微循環角度詮釋BILT肝病治療儀的作用。
1材料和方法
1.1 材料 昆明種雄性小鼠60只,體質量(30±5)g,SPF級,由上海中醫藥大學實驗動物中心提供;四氧化碳(CCl4)和橄欖油(分析純,國藥集團化學試劑有限公司);異硫氰酸熒光素(Fluorescein isothiocyanate isomer I,FITC,美國sigma公司)。PowerLab/4sp 激光多普勒血流儀和Chart 5.0 (Powerlab/4sp)記錄和分析軟件(澳大利亞ADI公司);醫用冷光源(浙江醫學儀器廠);紅外燈(江蘇海門醫療器械公司); BILT肝病儀(杭州大力神醫療器械有限公司);MT-2熒光倒置顯微鏡、CCD顯微攝像和錄像系統(Olympus 公司)。
1.2. 方法
1.2.1 造模 參照余萬桂[1]的方法建立小鼠肝纖維化模型:40只小鼠用20%CCl4以5mg/kg頸部皮下注射,每5天注射1次,共6周。
1.2.2 分組與準備 小鼠被隨機分為正常組(20只)和造模組(40只)。正常組小鼠再隨機分為未照射正常組和BILT肝病治療儀照射正常組,每組10只。造模組小鼠造模后隨機分為未照射模型組、冷光源照射模型組、紅外線照射模型組和BILT肝病治療儀照射模型組,每組10只。接受照射的小鼠分別裝入自制小鐵籠內,露出腹部肝臟投影區,距相應光源15cm,每天照射1次,每次15min。照射療程為4周。療程結束后,各組隨機分出5只進行激光多普勒血流量測定,余下5只以顯微活體視頻技術觀察肝臟微血管和肝竇內血流速度。
1.2.3 激光多普勒血流儀測定肝臟微循環平均血流灌注量用Chart 5.0 (Powerlab/4sp)記錄和分析軟件記錄小鼠肝臟平均血流灌注量,每只小鼠記錄10min。取5min后平穩段數據計算其平均值,得到各組小鼠平均血流灌注量。
1.2.4.1 熒光標記的紅細胞制備 參照參考文獻[2] 中的方法。
1.2.4.2 活體動物測前準備 小鼠以2%戊巴比妥鈉按2ml/kg劑量麻醉后,沿正中線剪開小鼠腹壁,拉出小鼠肝臟平鋪于載玻槽玻片上,置Olympus倒置熒光顯微鏡下觀察。
1.2.4.3 注射FITC標記紅細胞并顯微攝像設置拍攝像素為最小值,曝光時間為60ms,使拍攝速度達到最快。從下腔靜脈注射FITC標記的紅細胞0.05ml,在顯微鏡下找到合適的觀察部位,然后切換到電腦上仔細觀察微血管和肝竇內血流狀況并數碼錄像,用視頻處理軟件比較各組間微循環血流速度的差異。
1.2.4.4 圖象處理 用Image-pro plus 6.0軟件處理視頻圖像,尋找直徑在20mm以下微血管內合適的熒光標記的紅細胞進行追蹤。每個視頻至少找出3個FITC標記紅細胞的軌跡取平均值,保存和記錄各軌跡數據及圖象,本系統按最快10楨/s計算,通過追蹤FITC標記紅細胞的兩楨圖象之間流動的距離和時間計算其在微血管內的流動速率。
1.2.5 樣本的采集與處理 用激光多普勒血流儀測定每組小鼠肝臟平均血流灌注量后,摘眼球采血,4℃下靜置2h,離心半徑9.4cm,3000r/min離心15min,取上清液分裝于1.5ml離心管內,-70℃低溫保存;動物采血處死后,取下肝臟切取約1.0cm´0.8cm´0.3cm大小肝組織,10%中性甲醛固定,24h后逐級酒精脫水,二甲苯透明,56℃石蠟包埋,4µm厚切片,用于HE和膠原染色。
1.2.6 肝臟組織學觀察 按照本研究所制定的膠原纖維增生程度的半定量標準[3],鏡下觀察各組肝組織膠原染色片,判斷肝纖維化的程度。各肝組織樣本進行膠原纖維染色后,用圖象定量分析系統掃描,讀取膠原染色陽性面積百分比,取每張切片5個視野的平均值,進行膠原纖維增生程度的半定量統計分析。
1.2.7 血清生化學檢測 ALT和AST活性的檢測采用賴氏法;Alb含量的測定采用溴甲酚綠法;TBil含量的測定采用苯甲酸鈉—咖啡因比色法,上述檢測均由曙光醫院檢驗科完成。
1.2.8 肝組織羥脯氨酸(Hyp)測定 采用Jamall法[4]測定。
1.3 統計學方法 用SPSS13.0統計軟件包進行統計分析。定量資料的數據分析采用單因素方差分析(ANOVA),結果以`X±S表示,定性等級資料的數據分析采用Ridit分析,統計檢驗水準a =0.05。
2 結果
2.1 BILT肝病治療儀對肝纖維化小鼠肝臟微循環的影響
2.1.1 激光多普勒血流測定肝臟微循環平均血流灌注量 未照射模型組肝臟平均血流灌注量較未照射正常組略低,差異無統計學意義(P=0.679) BILT肝病治療儀照射正常組的指標略高于未照射正常組,差異無統計學意義(P=0.142);BILT肝病治療儀照射模型組肝臟血流量與未照射模型相比明顯增加(P=0.004),而其它光源作用于造模組后與未照射模型相比均無明顯增加血流量作用(P=0.713和0.465)(表1)。
表1. 不同光源處理后各組小鼠肝臟平均血流灌注量(`X±S)
注: 與未照射模型組比,aP=0.0
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2.1.2 活體顯微視頻技術觀測肝臟微循環流速
1.2.2.1 鏡下觀察 正常小鼠肝臟表面血管豐富,肝竇以肝小葉中央靜脈為中心呈密集的樹枝狀分布于其周圍,在2個肝小葉間,毛細血管相互吻合,血管邊界清晰,血流向中央靜脈流動(圖1a)。各模型組與正常組小鼠肝臟微循環流速比較均明顯減慢;BILT肝病儀照射模型組小鼠肝臟微循環流速雖也較正常組明顯減慢,但比未照射模型組微循環流速快。各模型組小鼠均可見肝臟微血管數明顯減少,肝小葉間微血管數稀疏,血管周圍有小泡狀透亮影,血管內可見少量標記的紅細胞聚集和黏附(圖1b)。
2.1.2.2 圖象處理后的數據分析 正常組及造模組視頻處理后圖像見圖2,各組小鼠肝臟內微血管內紅細胞流速比較見表2。未照射正常組與未照射模型組小鼠肝臟內微循環流速比較差異有統計學意義(P=0.001);冷光源照射模型組、紅外線照射模型組與未照射模型組小鼠肝臟微血管紅細胞流速比較差異無統計學意義(P=0.909和0.925),BILT肝病治療儀照射模型組微血管內紅細胞流速較未照射模型組、冷光源照射模型組、紅外線照射模型組增加,差異均有統計學意義(P=0.004、0.020和0.030)。
注:(1a)正常小鼠肝臟微血管,(1b)模型小鼠肝臟微血管,箭頭所示為熒光標記的紅細胞;
(2a)正常小鼠,(2b)模型小鼠,圖中直線所示為紅細胞流動軌跡。
圖1 正常小鼠和模型小鼠肝臟微血管Х200 圖2 正常組和模型組小鼠肝臟微循環視頻處理后的圖像及軌跡
Fig1 Hepatic microvasculars of healthy mice and fibrosis mice Х200
Fig2 Video images and tracks of hepatic microciculation in healthy and fibrosis mice
表2. 不同光源照射后小鼠肝臟微血管內紅細胞流速(`X±S )
Table2 Red blood cell velocity of hepatic microvessels of mice treated by different light sources(`X±S )
.2 各組小鼠肝臟病理學觀察
2.2.1 大體觀察 造模結束時模型小鼠較正常組小鼠明顯萎靡、毛發雜亂。正常組和BILT肝病治療儀照射正常組小鼠肝臟表面光滑、質軟、色紅褐;未照射模型組及接受不同光源照射的模型組小鼠肝臟均可見不同程度的腫脹,肝表面呈顆粒狀,質較硬,色暗。
2.2.2 肝組織HE染色觀察 未照射正常組和BILT肝病治療儀照射正常組小鼠的肝小葉結構正常,肝細胞在中央靜脈周圍呈放射狀排列,無明顯變性壞死或炎性細胞浸潤;各模型組小鼠肝細胞均有不同程度的細胞質疏松;未照射模型組鏡下可見中央靜脈聚集,出現“輻輳現象”;冷光源照射模型組有少量散在肝細胞核空泡變性,肝細胞細胞質疏松明顯;紅外照射模型組大量肝細胞細胞質疏松;BILT肝病治療儀照射模型組僅有少量肝細胞細胞質疏松(圖3)。
2.2.3 肝組織膠原纖維增生的半定量分析 正常組小鼠肝組織無纖維組織增生;各模型組小鼠肝組織匯管區擴大結締組織增生,向小葉內伸展,形成不完全間隔及個別菲薄的完全間隔(圖4)。肝組織膠原纖維增生的半定量分析顯示:未照射模型組與未照
射正常組比較差異有統計學意義(P=0.06),BILT肝病儀照射模型組5例評級均為Ⅱ
注:(a)未照射正常組;(b)BILT肝病治療儀照射正常組;(c)未照射模型組;(d)冷光源照射模型組;(e)紅外線照射模型組;(f)BILT肝病治療儀照射模型組
圖3. 不同光源照射后小鼠肝組織炎性反應變化HEХ200
Fig3 Inflammation in liver tissues of mice treated by different light sources HE ×200
圖4不同光源照射后各組小鼠肝組織膠原纖維沉積變化 天狼猩紅染色´100
Fig4 Collagenous fibre deposit in liver tissues of mice treated by different light sources
Sirius red stain´100
級,但與未照射模型組比較差異無統計學意義,接受不同光源照射模型組之間比較差異無統計學意義(表3)。
表3 不同光源照射小鼠的膠原纖維增生情況(Ridit分析)
注:與未照射正常組比較,aP=0.006
2.2.4 膠原纖維增生程度圖像處理分析 未照射模型組小鼠膠原纖維染色的陽性面積比與未照射正常組比較明顯增大(P=0.007);BILT肝病治療儀照射模型組小鼠膠原纖維染色的陽性面積比與未照射模型組明顯減小(P=0.001);冷光源照射模型組、紅外線照射模型組的小鼠膠原纖維染色的陽性面積比則與未照射模型組無明顯差別(P=0.480和0.133)(表4)。
表4 組小鼠肝組織纖維增生的半定量分析(`X±S )
注:與未照射正常組比,a P=0.007;與未照射模型組比較, bP=0.001
2.3 血清生化檢測結果
2.3..1 各組小鼠血清ALT、AST、TBiL及Alb值
.2 各組小鼠肝臟病理學觀察 2.2.1 大體觀察 造模結束時模型小鼠較正常組小鼠明顯萎靡、毛發雜亂。正常組和BILT肝病治療儀照射正常組小鼠肝臟表面光滑、質軟、色紅褐;未照射模型組及接受不同光源照射的模型組小鼠肝臟均可見不同程度的腫脹,肝表面呈顆粒狀,質較硬,色暗。 2.2.2 肝組織HE染色觀察 未照射正常組和BILT肝病治療儀照射正常組小鼠的肝小葉結構正常,肝細胞在中央靜脈周圍呈放射狀排列,無明顯變性壞死或炎性細胞浸潤;各模型組小鼠肝細胞均有不同程度的細胞質疏松;未照射模型組鏡下可見中央靜脈聚集,出現“輻輳現象”;冷光源照射模型組有少量散在肝細胞核空泡變性,肝細胞細胞質疏松明顯;紅外照射模型組大量肝細胞細胞質疏松;BILT肝病治療儀照射模型組僅有少量肝細胞細胞質疏松(圖3)。 2.2.3 肝組織膠原纖維增生的半定量分析 正常組小鼠肝組織無纖維組織增生;各模型組小鼠肝組織匯管區擴大結締組織增生,向小葉內伸展,形成不完全間隔及個別菲薄的完全間隔(圖4)。肝組織膠原纖維增生的半定量分析顯示:未照射模型組與未照 射正常組比較差異有統計學意義(P=0.06),BILT肝病儀照射模型組5例評級均為Ⅱ 注:(a)未照射正常組;(b)BILT肝病治療儀照射正常組;(c)未照射模型組;(d)冷光源照射模型組;(e)紅外線照射模型組;(f)BILT肝病治療儀照射模型組 圖3. 不同光源照射后小鼠肝組織炎性反應變化HEХ200 Fig3 Inflammation in liver tissues of mice treated by different light sources HE ×200
圖4不同光源照射后各組小鼠肝組織膠原纖維沉積變化 天狼猩紅染色´100 Fig4 Collagenous fibre deposit in liver tissues of mice treated by different light sources Sirius red stain´100 級,但與未照射模型組比較差異無統計學意義,接受不同光源照射模型組之間比較差異無統計學意義(表3)。
表3 不同光源照射小鼠的膠原纖維增生情況(Ridit分析) 注:與未照射正常組比較,aP=0.006 2.2.4 膠原纖維增生程度圖像處理分析 未照射模型組小鼠膠原纖維染色的陽性面積比與未照射正常組比較明顯增大(P=0.007);BILT肝病治療儀照射模型組小鼠膠原纖維染色的陽性面積比與未照射模型組明顯減小(P=0.001);冷光源照射模型組、紅外線照射模型組的小鼠膠原纖維染色的陽性面積比則與未照射模型組無明顯差別(P=0.480和0.133)(表4)。
表4 組小鼠肝組織纖維增生的半定量分析(`X±S ) 注:與未照射正常組比,a P=0.007;與未照射模型組比較, bP=0.001
2.3 血清生化檢測結果 2.3..1 各組小鼠血清ALT、AST、TBiL及Alb值 未照射正常組與模型組比較ALT、AST活性及TBil、Alb含量差異無統計學意義;BILT肝病治療儀照射模型組的AST活性較未照射模型組明顯降低,差異有統計學意義(P=0.027);冷光源照射模型組和紅外線照射模型組AST活性均與未照射模型組無明顯差別;各模型組間ALT活性及TBil、Alb含量無明顯差異。(表5) 2.3.2 各組小鼠肝組織Hyp含量 未照射模型組的Hyp平均含量比未照射正常組增加,差異有統計學意義(P=0.007),說明造模是成功的。BILT肝病治療儀照射模型 表5 各組肝肝纖維化小鼠血清ALT、AST活性及Tbil、Alb含量的影響(`X±S ) 注:與未照射模型組比,aP=0.027 組的Hyp平均含量比未照射模型組肝組織稍低,但差異無統計學意義,冷光源照射模型組、紅外照射模型組和BILT肝病儀照射模型組之間Hyp含量的差異也無統計學意義(表6)。 表6 不同光源對肝纖維化小鼠肝組織Hyp含量的影響(`X±S ) 注:與未照射模型組比,aP=0.007 3 討論 肝纖維化是各種慢性肝炎病理變化的重要特征之一,是各種慢性肝炎向肝硬化發展的必經病理生理階段。饒嫻宜等[5]于20世紀80年代提出“肝微循環障礙是病毒性肝炎發病的病理生理基礎”,認為在各型肝炎的整個過程中均存在著不同程度的肝臟微循環障礙,改善微循環是治療病毒性肝炎的重要環節。鑒于肝纖維化過程中肌成纖維細胞收縮與微循環障礙的形成和發展有著密切聯系,因此通過改善肝臟微循環是抗肝纖維化治療的重要措施,對于逆轉肝纖維化具有重要的臨床意義。 國內學者經過多年研究,把中醫的“瘀血”與肝纖維化聯系在一起,認為肝纖維化是“瘀”,因此“活血化瘀”可以達到抗肝纖維化的目的[6]。如果把活血化瘀作用限定在促進血液循環方面,那么熱能和機械能等物理作用也有類似的活血化瘀作用。BILT肝病治療儀的治病原理符合中醫的活血化瘀機制,用紅外線透射組織,使肝區部位獲得紅外波能量,改善肝細胞膜的通透性,使肝血竇的血流量增加。 為觀察BILT肝病治療儀對肝纖維化的治療作用,本文用CCl4誘導小鼠復制肝纖維化動物模型。與未照射正常組比較,未照射模型小鼠的AST活性和TBil含量有所升高但差異不顯著,同時應用多普勒技術看不到未照射模型組小鼠的肝臟平均灌注量有明顯變化。這些陰性結果的產生可能與選擇的小鼠品系有關。 本實驗顯示,肝纖維化模型小鼠接受BILT肝病治療儀照射后,肝臟病理改變較輕,僅有少量肝細胞變性,膠原顯微半定量分析顯示肝纖維化程度5例全為II級,為造模各組中最輕者,但差異無統計學意義,可能與樣本量少有關。膠原纖維增生半定量分析顯示,BILT肝病治療儀照射模型組小鼠膠原纖維染色的陽性面積比較未照射模型組明顯減小,差異有統計學意義。該組肝Hyp含量在造模各組中也是最低,雖與其他組別Hyp含量無統計學差異,但提示具有改善肝纖維化的趨勢。BILT肝病治療儀可明顯降低肝纖維化模型小鼠血清AST活性,與未照射模型組比較有明顯差異。肝纖維化小鼠經BILT肝病治療儀照射后,肝臟微循環流量和流速明顯增加,較未照射模型組差異顯著,但未發現其對正常組產生影響。冷光源和紅外線照射肝纖維化小鼠,無論是肝臟病理、肝臟各生化指標,還是肝臟微循環,其產生的影響和未照射模型組相比差異均無統計學意義。 近年來,非藥物療法在國內外受到廣泛關注,其優點在于用物理學原理治療肝臟疾病,避免了藥物在代謝過程中對肝、腎潛在的不良反應。BILT肝病治療儀作為輔助治療手段,操作簡單,使用方便,可避免因使用過多藥物而增加對肝臟的負擔。該儀器安全性好,與患者治療部位無直接接觸,避免了交叉感染的可能性,將是一種有前途的非藥物治療肝病方法,值得臨床推廣。 志謝 本文采用的活體顯微視頻技術得到深圳南山醫院齊柯主任的幫助,特表謝意。 參 考 文 獻 [1]Yu WG, Zhang HW, He SR. Effects of panax notoginseng saponins on TGF-ß1 and IL-1 in mice serum with liver fibrosis. Shizhen Guoyi Guoyao,2006,17(1):54-55(in chinese) 余萬桂,張恒文,賀尚榮,三七總皂苷對肝纖維化小鼠血清中轉化生長因子-ß1及白介素-1的影響。時珍國醫國藥,2006,17(1):54-55 [2] Zheng XX, Chen HF.Microcirculation blood flow quantitative measurement system[D].Zhejiang University,2002(in chinese) 鄭筱祥,陳鴻峰,微循環流速的定量測試系統[D]。 浙江大學,2002 [3] Xu LM,Liu P,Liu C ,et al. Effect of extract from semen persical on experimental hepatic fibrosis. Zhongguo Zhongyao Zazhi,1994,19(8):491-494.(in chinese) 徐列明,劉平,劉成,等。桃仁提取物抗實驗性肝纖維化的作用觀察。中國中藥雜志,1994,19(8):491-494. [4] Jamall IS ,Finelli VN, Que Hee SS. A simple method to determine nanogram levels of 4-hydroxyproline in biological tissues Anal Biochem 1981,112(1):70-75 [5] Rao XY, Su L,Wang XX,et al.Hepatic microcirculatory disturbance contributes to the pathophysiological basis of viral hepatitis. Yixue Wenxuan,1984,3(1):17-27(in chinese) 饒嫻宜,蘇漣,王秀霞,等。肝微循環障礙是病毒性肝炎發病原理的病理生理基礎。醫學入選, 1984,3(1):17-27 [6] Zhou Y,Gu J,Xu LM.Effects of Salvianolic acid B on elevated portal pressure and hepatic endothelin-1 level in rat model of hepatocirrhosis. Zhongguo Zhongxiyi Jiehe Xiaohua Zazhi,2007,15(1):4-7.(in chinese) 周楊,顧杰,徐列明。丹參酚酸B鹽對肝硬化大鼠門靜脈高壓及肝組織中內皮素-1的影響。中國中西醫結合消化雜志。2007,15(1):4-7. (收稿日期:2008-10-08) (本文編輯:黃建榮)
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