福氏痢疾杆菌感染后不同治疗方法对大鼠肠功能的影响

作者：郭敏作者单位：北京煤炭总医院消化科，北京100028;

【摘要】观察福氏痢疾杆菌感染后大鼠肠道感觉运动功能的改变及不同治疗方法的作用，探讨预防急性肠道感染后肠功能紊乱的方法，从而为感染后肠易激综合征（PIIBS）的预防提供指导。方法：将40只雌性Wistar大鼠分为正常对照组、模型组、抗生素治疗组、微生态制剂治疗组和抗生素与微生态制剂联合治疗组5组。后4组应用福氏痢疾杆菌造成肠道感染后，分别行相应治疗。在感染后1622?d，所有大鼠进行直肠气囊扩张，测定肠道感觉阈值和离体肠道平滑肌的肌张力，并行远端结肠病理学检查。观察肠道感觉运动功能的改变和组织学改变。结果：各组大鼠组织学均无明显变化；模型组、抗生素治疗组和微生态制剂治疗组的肠道感觉阈值较正常组明显降低（P<0.05），离体平滑肌收缩的张力积分明显增高（P<0.05）；联合治疗组肠道感觉阈值及离体平滑肌收缩的张力积分与正常组无明显差异。结论：①大鼠在福氏痢疾杆菌感染炎症消失后还存在着肠功能紊乱，表现为肠道感觉运动功能的异常；②单纯应用抗生素或微生态制剂治疗，无法使肠道的感觉运动功能恢复正常；③联合应用抗生素和微生态制剂治疗，可以使肠道感觉运动功能恢复正常，从而预防急性肠道感染后肠功能紊乱的发生。

【关键词】感染肠功能紊乱大鼠Wistar抗生素微生态制剂

AEffectsofvarioustreatmentsonbowelfunctionafter

shigellaflexneriinfectioninrats

GUOMin1,WANGJing1,WANGFacheng1,LINan1,WEMGYan1,JIAZhiwei1,LIYanqing2

（1.DepartmentofGastroenterology,GeneralHospitalofCoalIndustryMinistryofChina,Beijing100028;

2.DepartmentofGastroenterology,QiluHospitalofShandongUniversity,Jinan250012,Shandong,China）

［ABSTRACT］Objective:Toobservethechangesofbowelsensorymotorfunctionaftershigellaflexneriinfectionandtheeffectsofvarioustreatmentforbowelfunctioninrats,andthereforetoprovideguidanceforpreventingPIIBS.Methods:FortyfemaleWistarratsweighted170180?gweredividedintonormalcontrolandmodel,antibioticstreatment,probioticstreatmentandcombinationtreatmentgroups.The32ratsinthelatter4groupswerefirstinfectedwithshigellaflexneribygavagetoestablishthemodelofacuteinfectiousenteritis,andthenormalcontrolsweretreatedwith0.9%saline.Secondat1622daysafterbowelinflammation,theperceptualthresholdwasdetectedandthecontractionofentericsmoothmusclewasmeasuredinvitrotoobservethechangesofbowelsensitivityandmotilityandatthesametimehistologicalchangeswereobserved.Results:Noobvioushistologicalchangeswerefoundindifferentgroups.Theperceptualthresholddecreasedandthetensionintegralofentericsmoothmusclegreatlyincreasedinthemodelgroup,antibioticstreatmentandprobioticstreatmentgroups（P<0.05）,whilethatofthecombinationtreatmentgrouphadnodifferencefromthenormalcontrol.Conclusion:Shigellaflexneriinfectioncanleadtobowelsensorymotordisorderthatremainsforaperiodoftimeafterinflammationdiminishes.Treatmentwithantibioticsorprobioticssinglelycannotnormalizethefunctionaldisturbance,butacombinationtreatmentcan.

［KEYWORDS］Shigellaflexneri;Bowelfunction;Antibiotics;Probiotics肠易激综合征（irritablebowelsyndrome,IBS）是一种肠道感觉运动功能障碍性综合征，缺乏特异的生化学或形态学改变。其发病率逐年增高，7%32%急性胃肠炎患者可发展为感染后肠易激综合征（postinfectiousirritablebowelsyndrome,PIIBS）［1,2］。为减少PIIBS的发生，本实验模仿人类PIIBS的自然发病过程，制备了福氏痢疾杆菌感染后肠功能紊乱的动物模型，对其发病机制和预防进行探讨，以便为PIIBS的预防提供思路。

1材料与方法

1.1.1实验动物雌性Wistar大鼠40只，体重170180?g，购自山东大学动物实验中心，在室温2224?℃饲养，光照周期为12?h/12?h，自由进食进水。整个实验操作过程均饲养于标准Ⅱ级动物房。

1.1.2实验仪器和材料张力换能器（北京航天医学工程研究所,型号JH2B）;生理记录仪（成都仪器厂,型号LMSZB）,95%O2和5%CO2的混合气体（济南气体厂）；双层套管平滑肌灌流肌槽和玻璃挂钩（山东大学玻璃仪器厂加工），ERCP导管（美国WilsonCook，7FR×200?cm），压力表，三通管，灌胃针，5?ml注射器。

1.1.3试剂福氏痢疾杆菌由山东大学齐鲁医院细菌室提供，药敏实验显示对庆大霉素高度敏感。美常安（主要成分是枯草杆菌和屎肠球菌）由北京韩美公司提供，庆大霉素系山东鲁抗制药公司产，卡巴可和KCl由山东大学医学院生理学研究所提供，用蒸馏水配制和稀释。

1.2.1实验分组40只实验大鼠随机分为正常对照组、感染后肠功能紊乱模型组、抗生素治疗组、微生态制剂治疗组、抗生素与微生态制剂联合治疗组，每组8只。

1.2.2福氏痢疾杆菌诱导急性肠道感染正常对照组大鼠灌入无菌生理盐水1?ml，另4组大鼠经灌胃针灌入浓度为9×108CFU/ml的福氏痢疾杆菌1?ml。

1.2.3给药方案福氏痢疾杆菌感染后，正常对照组和模型组每日用生理盐水1?ml灌胃，连续10?d。抗生素治疗组前3?d应用庆大霉素8.32?mg/（kg·d）灌胃，后7?d每日用生理盐水1?ml灌胃。微生态制剂治疗组前7?d应用美常安52?mg/（kg·d）灌胃，后3?d每日用生理盐水1?ml灌胃。联合治疗组前3?d每日应用庆大霉素，后7?d每日应用美常安灌胃。于福氏痢疾杆菌感染后观察大鼠一般状况和大便性状。

1.3检测指标福氏痢疾杆菌感染后第1622?d，分别取各组大鼠，进行肠道感觉运动功能测定和结肠组织学检查。肠道感觉测定前禁食24?h，自由进水，然后将大鼠颈椎脱臼致死,取空肠中段和结肠远端备用。

1.3.1直肠气囊扩张测定肠道感觉直结肠扩张的球囊为同一批号的医用乳胶手套手指，用4号手术丝线与ERCP导管扎紧。压力表、注射器及ERCP导管分别与三通管连接，注射器内抽入空气。石蜡油润滑球囊后，将ERCP管自肛门内插入68?cm，用胶布将导管和大鼠尾部缠在一起。待大鼠适应5?min后分别注射空气，使球囊内压力逐渐升高，观察大鼠对直结肠球囊扩张的反应，行腹部回缩反射（abdominalwithdrawreflex,AWR）评分。大鼠在接受直肠扩张时，如无行为学反应，记0分；如身体静止不动，头部运动减少，记1分，提示此压力为大鼠的初始感觉压力阈值；如大鼠腹部肌肉轻微收缩，腹部不抬离平面，记2分；如腹肌强烈收缩，腹部抬离平面，记3分，提示为疼痛时压力阈值；如骨盆抬起，身体呈弓形，记4分，为最大耐受时压力阈值。由非实验者记录每个分数时的球囊压力，共检测5次，每次持续20?s，间隔3?min，取平均压力值，作为对应的初始感觉阈值、疼痛感觉阈值和最大耐受阈值［3］。

1.3.2离体平滑肌张力实验测定肠道运动大鼠致死后，迅速取空肠中段和远端结肠（距肛门4?cm）各1?cm的肠段，沿肌纤维的方向制备空肠中段环形肌（circularjejunum,CJ）、空肠中段纵形肌（longitudinaljejunum,LJ）、结肠远端环形肌（circularcolon,CC）、结肠远端纵形肌（longitudinalcolon,LC）4种肌条,长8?mm,宽2?mm。分别安置在4个灌流肌槽中。一端固定在肌槽底部的s形玻璃挂钩上，另一端与一个张力换能器相连接，记录肌条的自发收缩活动。自发收缩活动平稳后，加入50?μl（1×10-6mol/L）卡巴可（作用效果模拟乙酰胆碱）观察记录10?min后，冲洗标本，再加入50?μl（4×10-2mol/L）KCl，记录10?min［4］。

1.3.3远端结肠病理组织学检查大鼠致死后,取距肛门56?cm处远端结肠，用10%福尔马林固定，依次酒精脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，切成5?μm厚度切片，HE染色。由病理科医生显微镜下观察，以固有层中性粒细胞的浸润和间质水肿作为急性感染的标志。

1.4统计学处理用SPSS10.0统计软件进行统计学处理，数据采用±s表示，组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2.1动物一般状况和大便性状实验组均于福氏痢疾杆菌感染后第12?d开始出现粪质稀薄，少数伴有粘液脓血便，第35?d更为明显，出现不成形便，第7?d症状减轻，第10?d症状消失，第16?d再次出现粪质变稀，但多数为成形便。对照组大鼠大便性状无异常改变。

2.2各组大鼠感觉阈值的比较见表1。福氏痢疾杆菌感染后第1622?d，模型组、抗生素治疗组和微生态制剂治疗组大鼠的初始感觉、疼痛感觉、最大耐受感觉压力阈值均较正常组明显下降（P<0.05），而联合治疗组则与正常组无明显差异。

2.3大鼠肠道平滑肌张力积分的比较见表2,表3。福氏痢疾杆菌感染后第1622?d,模型组、抗生素治疗组和微生态制剂治疗组由卡巴可和KCl所诱发的肠道平滑肌收缩的张力积分明显高于正常组（P<0.05），而联合治疗组则与正常组无明显差异。表21×10-6mol/L卡巴可对空肠中段和结肠远端平滑肌自发收缩活动张力积分的影响表34×10-2mol/LKCl对空肠中段和结肠远端平滑肌自发收缩活动张力积分的影响

为更加深入详细的研究PIIBS的发病机制和预防，本研究制备了福氏痢疾杆菌感染后肠功能紊乱的动物模型，并在感染后予以不同的治疗，结果表明，先后联合应用抗生素和微生态制剂治疗可以预防急性感染后肠功能紊乱的发生。

感染后肠功能紊乱动物模型建立成功的标准为［5］：肠道急性感染消失，即病理组织学显示结肠组织无固有层中性粒细胞的浸润和间质水肿；出现内脏敏感性增高，伴有或不伴有肠道运动功能异常。我们得出结论，在急性福氏痢疾杆菌感染后第1622天，大鼠感染后肠功能紊乱的模型建立成功。

本研究表明，大鼠在福氏痢疾杆菌感染消失后，会出现腹泻症状和肠道感觉运动功能紊乱，单独应用抗生素和微生态制剂治疗，都不能使功能恢复正常，可能是因为:①急性肠道感染，一方面引起免疫异常［6，7］，Th1/Th2失衡，使肠道处于长期低度炎症状态［8］，引起肠道感觉运动功能异常［911］；另一方面，感染改变了肠道的微生态，出现肠道菌群失调，粘膜屏障功能和免疫赋活作用［12］受损，使得免疫调节进一步失衡，加剧了肠道功能的异常；②单纯应用抗生素，能杀伤痢疾杆菌，但同时也破坏了肠道的正常菌群，损害了肠粘膜屏障，其免疫赋活作用减弱；③单纯应用微生态制剂，可以直接补充肠道正常菌群，但由于致病菌入侵后大量繁殖，占据肠粘膜上皮细胞位点，肠道固有菌群的定植抗力相对减弱，不能有效与致病菌竞争营养和定居位点，即对致病菌的抑制功能减弱，使肠粘膜的炎症恢复过程呈现慢性化趋势，肠道免疫状态发生改变。这两种治疗都不能改变肠道免疫的失衡状态，因而不能有效预防肠功能紊乱的发生；④联合应用抗生素和微生态制剂，则能预防肠功能紊乱的发生。因为在急性炎症期，抗生素能有效的抑制致病菌，使炎症局限化；微生态制剂美常安，含有枯草杆菌和肠球菌二联活菌，可以通过直接补充肠道正常菌群，产生定植抗力，巩固肠道生物屏障，抑制致病菌的粘附和生长。美常安还可降低肠道的pH值和氧化还原电势，促进肠道原籍菌如乳酸杆菌和双歧杆菌的生长，纠正微生态失调，协调机体的免疫功能，既可激活机体免疫细胞［13］，促进巨噬细胞活力，又可以在炎症状况下，诱导Th0细胞向Th1细胞分化，抑制Th2类细胞反应，纠正Th1/Th2细胞的失衡，减轻肠道炎症反应［14］，从而预防肠功能紊乱的发生。