高原急性缺氧肠道应激损伤小鼠模型的构建与评价

我国高原面积辽阔,约占国土总面积的26%,且随着经济的不断发展,进入高原的人群越来越多。高原处于一种低压缺氧环境,海拔4000m的空气中氧气含量只有海平面的60%左右;而海拔5000m左右的氧气含量约为10%,为海平面的50%左右。越来越多的证据表明,急性缺氧会对多种人体器官造成损伤而危害健康,并且肠道作为机体应对各类应激反应的中心靶器官首当其冲。


人类生存的高度限制是海拔5000m,90%的人类生活在海拔3000~4 000m范围内。因此,急需要一种符合实际且稳定有效的高原缺氧肠应激损伤动物模型,为低氧环境下引发高原肠道疾病的发病机制研究提供必要的实验基础。为此,本研究利用低氧舱,设定氧气体积分数为10%,模拟海拔5000m左右的高原低氧环境,构建更符合人类生活实际情况的急性缺氧应激肠道损伤小鼠模型,并对造模结果进行评价。

根据体重按随机数字表法,将36只SPF级成年雄性BALB/c小鼠分为常氧24h组、常氧72h组、低氧24h组和低氧72h组,每组9只。常氧对照组小鼠饲养于常规屏障环境中;低氧应激组饲养于屏障环境中的低氧舱内,氧气浓度设定为10%以模拟高原环境,分别应激24h和72h,建立急性缺氧所致肠道损伤模型。造模结束后,称量小鼠体重,用1%戊巴比妥钠麻醉后断颈处死各组小鼠,采集十二指肠和结肠组织并进行HE染色后观察肠道组织病理形态,通过蛋白质印迹和免疫组织化学法检测肠道组织中紧密连接相关蛋白表达水平,应用实时荧光定量PCR检测炎性细胞因子和趋化因子的mRNA表达水平,采用TUNEL染色法检测肠上皮细胞凋亡活性等指标,从而对该模型的肠道损伤相关表型进行评价。

与常氧组相比,低氧24h组和低氧72h组的小鼠表现为体重减轻,十二指肠绒毛长度变短、隐窝结构异常、绒毛/隐窝比下降,结肠黏膜炎性细胞浸润、隐窝结构不规则。低氧24h组和低氧72h组小鼠的十二指肠和结肠组织中闭锁蛋白(Occludin)及闭锁小带蛋白(zonula occludens-1,ZO-1)表达水平明显下降(P<0.05),十二指肠组织中促凋亡蛋白Bax表达明显上调,抑凋亡蛋白Bcl-2表达明显下调(P<0.05),而且肠上皮细胞的凋亡活性显著增强(P<0.05)。此外,缺氧应激24h和72h后,小 鼠十二指肠组织中白细胞介素(interlenkin,IL)-1β、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)及肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α,TNF-α) mRNA水平显著增 高(P<0.05);缺氧应激24h后,小鼠结肠组织中炎性细胞因子的表达水平无显著变化(P>0.05);但缺氧应激72h后,小鼠结肠组织中促炎因子 IL-1β、TNF-α、IL-6、MCP-1 以及抗炎因子 IL-10 mRNA 水平显著增高(P<0.05)。


利用低氧舱模拟高原急性缺氧环境可导致应激小鼠肠道组织结构异常、肠屏障功能障碍,并诱导肠上皮细胞 凋亡,引发肠道炎性反应。这些结果表明急性缺氧应激肠道损伤小鼠模型构建成功。

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