硕士学位论文 论文题目五羟色胺 2A 受体激动剂改善脊髓损伤大鼠 排尿障碍的研究 研究生姓名指导教师姓名专业名称研究方向论文提交日期 曹海兵谷宝军泌尿外科学尿动力学 2011-04-22
中文摘要 五羟色胺 -2A 受体激动剂改善慢性脊髓损伤大鼠排尿障 碍的研究 中文摘要 目的 : 研究五羟色胺 -2A 受体激动剂对慢性脊髓损伤 (spinal cord injury,sci) 大鼠排尿障碍的改善作用 方法 : 选择体重 200-250 克之间的 SD 雌性大鼠, 脊髓损伤模型 10 只, 在氯胺酮麻醉下行脊髓离断, 制造脊髓损伤 (SCI) 模型 待 6-8 周后脊髓损伤模型制造成功 选择正常对照 7 只 乌拉坦麻醉下, 在正常大鼠和脊髓损伤的模型的大鼠颈静脉和膀胱内置管, 连接压力感受器, 记录膀胱最大容量 残尿量 排尿量 静脉注入 5-HT2A 受体激动剂 DOI (0.003-1mg/kg.iv) 得到剂量 - 效应曲线随后再给予 5HT 2A 受体抑制剂 Altanserin(0.3g/kg.iv) 结果 :DOI 剂量依赖性的降低 SCI 大鼠膀胱最大容量, 并且增加排尿量 减少残尿量从而增加排尿效率 但是不能引起脊髓完好的大鼠排尿的改变 Altanserin(0.3 mg/kg.iv) 注入后可以逆转 DOI 的作用 结论 :DOI 可以剂量依赖性地降低膀胱容量, 增加排尿量, 减少残尿量, 结果增加排尿效率, 改善排尿障碍 但对于正常大鼠没有作用 关键词 : 大鼠 ; 脊髓损伤 ; 排尿 ;5- 羟色胺受体 作 者 : 曹海兵 I
中文摘要 指导教师 : 谷宝军 II
Improving the voding disfunction by a 5-HT2A receptor agonist in rats with chronic spinal cord injury Abstract Objective :To investigate the effect of 5-hydroxytryptamine serotonin receptor agonists on micturition dysfunction in rats with chronic spinal cord injury(sci). Methods :Intact rats and SCI rats were catheterized through the bladder dome for saline-filling cystometry. Dose-response curves for i.v. DOI were followed each by ALTANSERIN. The capacity, residual volume, micturition volume, and EUS-EMG were measured. Results :Intact rats showed few significant changes in cystometric variable. SCI rats responded to DOI with dose-dependent increase in micturition volume and decrease in capacity, and residual volume,resulting in improvement in voiding efficiency.effects of DOI were reversed by ALTANSERIN. Conclusions: DOI may induced emergence of phasic EUS relaxation, resulting in improvement in voiding efficiency Key words: Rat; Spinal cord injury; Micturition; Serotonin receptor Written by: Cao-haibing Supervised by:gu-baojun
目 录 前言...1 实验过程及方法...3 结果...8 讨论...12 参考文献...17 综述...21 附录...29 攻读硕士学位期间所发表的学术论文...45 致谢...46
前言 前 言 脊髓损伤 (spinal cord injury) 是指由于各种原因引起的脊髓结构 功能的损害, 造成损伤平面以下功能障碍 虽然脊髓损伤严重损害的是患者的躯体感觉以及运动功能, 但造成脊髓损伤死亡的第一位原因却是膀胱功能障碍导致的严重的尿潴留 尿路感染和慢性肾功能衰竭 [1,2] 随着现代社会的发展, 交通以及建筑坠落事故不断增多, 社会面临脊髓损伤造成截瘫患者数量不断增多 在脊髓损伤本身治疗尚无法突破的现实面前, 如何解决好脊髓损伤之后的膀胱功能障碍问题, 对于减少并发症的产生, 提高患者生活质量, 有着非常重要的意义 脊髓损伤的原因一般可以分为两大类 : 外伤性以及非外伤性脊髓损伤 外伤性脊髓损伤是一种常见外伤, 在世界各地脊髓损伤的发生率为 15-40 例 / 百万 [3], 可造成人体终身残疾, 为导致神经源性膀胱的最常见的原因之一 我国脊柱损伤发生率为每年 25-35/10 万人, 其中 1/7-1/6 伴有脊髓损伤 值得注意的是外伤性脊髓损伤的致伤原因与社会因素有一定关系, 不同国家或者不同地区的不同发展时期造成的原因可有不同 20 世纪 80 年代我国脊髓损伤的原因主要是坠落伤, 而 20 世纪 90 年代之后交通事故明显增加 而脊髓损伤患者中, 男性明显比女性居多, 约占 82% 左右 [3], 且多为青壮年 另外非外伤性脊髓损害的发病率难以统计, 主要病因是因为脊柱脊髓的病变, 如肿瘤 结核 畸形 脊髓损伤早期为脊髓休克期, 尿动力学主要表现为, 膀胱容量增大, 1
前言 感觉消失呈高顺应性膀胱, 多种刺激均不能诱发逼尿肌收缩, 导致膀胱残尿大甚至尿潴留 而脊髓休克恢复后, 低级脊髓排尿反射建立开始反射性排尿 (automatic micturition)[4] 由于受低级脊髓反射控制的膀胱失去高位中枢的抑制而过度反射, 出现大量逼尿肌无抑制性收缩, 表现为膀胱压力过高, 失去自主排尿功能, 处于一种反射性尿失禁状态 ; 此外, 失去高位中枢抑制的骶髓 Onuf s 核控制的尿道括约肌持续收缩痉挛 并且膀胱和尿道括约肌同时收缩即逼尿肌括约肌作用失协调 (detrusor sphincter dyssyneria, DSD), 排尿效率 (voiding efficiency) 低下, 导致大量残余尿 (residual urine) 和膀胱内高压, 进一步引起膀胱小梁小室形成 膀胱输尿管返流和肾功能损害 引起的排尿障碍的治疗关键在于降低逼尿肌高反射和改善逼尿肌括约肌功能失协调 中枢神经递质 5- 羟色胺类物质可以影响下尿路功能的神经控制 [5] 在脊髓内绝大多数 5- 羟色胺神经末梢的神经细胞体都位于高位脑干尾侧脊核部位, 脊髓损伤切断了这些神经轴突,5- 羟色胺类递质不能向下运送传导, 但是 5- 羟色胺受体仍然存在于靶神经的突触后膜, 甚至可能有代偿性的增加 [6], 所以提供 5- 羟色胺类受体激动剂作用在这些受体可能成为重要的药物治疗手段故本实验基于以上情况, 设计使用无羟色胺 2A 受体激动剂来对脊髓损伤后大鼠的排尿情况进行观察, 旨在发现某一种具体的对大鼠排尿有改善的药物 2
实验过程及方法 实验过程及方法 一脊髓损伤大鼠模型的制备与评价脊髓损伤 (spinal cord injury,sci) 大鼠模型是临床研究脊髓损伤疾病的常用手段, 其具有培养操作简单, 成本相对低廉 生长繁殖快等优点 股本实验选择 200-250g 体重的 SD 大鼠, 制作脊髓损伤模型 1 材料和方法 1.1 实验动物 SD 大鼠 (8±0.3) 周龄, 雌性, 体重 (200-250g),10 只, 购买自上海斯莱克实验动物有限公司 1.2 方法 SCI 大鼠制作 [7]: 将 10 只雌性 SD 大鼠分别使用 20% 氯胺酮 (2ml 氯胺酮 +8ml 生理盐水,10ml/kg) 腹腔内注射麻醉 俯卧位固定于解剖显微台板上, 背部剃毛备皮, 常规消毒, 铺巾 ; 按肋骨确定椎体序列, 以肋骨为标志, 取后正中切口 1cm 逐层切开, 分离椎旁肌肉, 暴露椎骨, 咬除 T9-T10 棘突以及相应椎板并打开椎管, 充分暴露脊髓背面以及两侧, 用纤维剪刀将脊髓完全剪断直到可触及后侧的椎体, 确定脊髓完全横断 ; 再用明胶海绵填塞止血 逐层缝合皮肤 1.3 术后护理术后预防性使用青霉素抗感染, 连续使用 3 天 术后每天将 SD 大鼠的膀胱人工膀胱按摩排尿 2 次, 连续 2 周, 直到 SD 大鼠自身排尿反射建立, 3
实验过程及方法 然后继续饲养 6-8 周 2 模型的结果观察 SD 大鼠在术后 2 小时完全清醒后, 两前肢可爬行运动, 双后肢肌力感觉消失 出现极为典型的截瘫综合征 SD 大鼠术后 1 周内活动较少, 饮食少, 常伴有腹部胀气, 大便困难半便结 尿潴留 肌张力低 双后肢肌力为 0 级 2 周左右 SD 大鼠可恢复排便 排尿或二便失禁, 但一般排尿不尽, 有尿潴留, 膀胱较正常大鼠大 大鼠切口均愈合良好, 无感染 部分实验组大鼠足部发生溃疡, 以及后肢肌肉有不同程度萎缩 术后饲养 6-8 周左右, 模型成功, 即可进一步实验 本组 SCI 大鼠, 术后不明原因死亡 3 只, 可能与下肢感染, 以及尿量感染有关, 剩余成熟模型 7 只 二检测过程及方法我们分别检测对正常大鼠以及实验组 (SCI) 大鼠的膀胱容量以及排尿量, 膀胱内残余尿量以及静脉注入不同剂量 5-HT2A 受体激动剂 (DOI) 以及 5-HT2A 受体拮抗剂 (Altanserin) 后膀胱容量以及排尿量, 残余的尿量 1 实验动物 : 前面所制作的 SCI 模型大鼠, 以及正常的 250g 左右的 SD 雌性大鼠 ( 上海斯莱克实验动物有限公司 ) 4
实验过程及方法 2 实验器械 : 常规手术器械包括手术刀 手术剪 血管钳 缝针缝线等, 显微手术器械包括显微持针器 显微血管钳及显微手术剪等, 台秤, 尿动力检测仪 (power lab 公司生产 ), 三通管一套, 微量泵一台,1ml 10ml 针管若干以及生理盐水等 3 实验药品 : 5-HT2A 受体激动剂 (±)1-(2,5 dimethyl-4-iodophenyl)-2-aminopropane (DOI), 5-HT2A 受体拮抗剂 Altanserin(SIGMA-ALDRICH 公司 ) 以及 10% 乌拉坦溶液 4 实验步骤 : 4.1 颈内静脉置管 : 将大鼠用 10% 乌拉坦 (1.3g/kg) 腹腔麻醉后仰卧位固定 先取颈部正中切口约 2cm, 仔细钝性分离皮下组织, 找到左侧颈内静脉 游离颈内静脉, 并在其下穿入 2 根 3-0 丝线, 近段一根线打一个结将血管结扎 然后靠近结扎处近段切一个小口, 显微镜下置入一 PE-50 导管, 结扎远端丝线, 固定导管, 缝合皮肤, 导管留作以下实验作为静脉给药途径 4.2 膀胱造瘘置管 : 上述步骤完成后, 取大鼠下腹部正中作切口约 2cm 分离暴露膀胱, 在膀胱顶部作一小口约 2~3mm, 置入一根 PE-90 导管, 导管边缘紧贴膀胱壁, 尽量不减少膀胱容量, 后用 5-0 细线缝合膀胱, 并固定导管 用注射器经导管向膀胱内注水, 证明无漏水后, 逐层 5
实验过程及方法 缝合腹部肌肉皮肤 4.3 膀胱内测压 : 将大鼠置于一个透明玻璃罩中 膀胱造瘘管末端通过导管与三通管相连接, 然后三通管一边再与 power lab 压力检测器连接, 最后链接与电脑上, 记录膀胱内压力变化图 一边与输液泵链接, 可以持续注入生理盐水 透明玻璃罩下具有可以完全收集尿液的收集器, 并连接于一重力感受器, 再通过 power lab 压力检测器链接与电脑, 可以记录排尿量 每一次排尿, 即刻停止向膀胱内关注, 通过三通管抽取膀胱内残余尿量, 残尿量加排尿量即可以得出膀胱总容量 4.4 实验过程 : 测正常大鼠的膀胱压力时, 膀胱生理盐水灌注速度为 0.11~0.15ml/min, 而对于模型大鼠关注速度为 0.30 1.10ml/min, 这是因为模型大鼠膀胱容量较大, 为了可以在一定短的时间内可以促发排尿 待膀胱压力稳定后, 连续记录三次排尿量, 残余尿量以及膀胱内最高压力 然后静脉注入 5-HT2A 受体激动剂 (±)1-(2,5 dimethyl-4- iodophenyl)- 2-aminopropane (DOI), 从剂量为 0( 空白生理盐水对照 ) 逐渐加大剂量, 以及记录数据, 再最大剂量后加用 5-HT2A 受体拮抗剂 Altanserin, 同样记录相应的数据 DOI 以及 Altanserin 均溶于蒸馏水 药物溶液 0.2ml 注入静脉后再用 0.2ml 生理盐水冲洗 5 动物处死 : 所有大鼠实验完毕, 采用大剂量乌拉坦处死 6
实验过程及方法 6 统计分析 : 所有数据均采用 spss17.0 统计软件学处理, 所有数据均以 平均值 ± 标准差 的形式表示, 实验组与空白生理盐水对照组采用方差分析比较, P<0.05 认为有统计学意义 7
结果 结 果 实验组大鼠脊髓损伤模型饲养中死亡 3 只, 剩余 7 只, 均完成实验 一和脊髓损伤 (SCI) 大鼠麻醉下的排尿比较 表 1 用空白生理盐水注入时两组大鼠膀胱内测压的各数据平均值 (x ±s) 数量 排尿量 残尿量 膀胱容量 膀胱最高压力 只 ml ml ml mmhg 正常大鼠 7 0.27± 0.11 0.04 ±0.06 0.31 ±0.15 20.0 ±8.4 SCI 大鼠 7 0.15± 0.07* 3.63 ±1.35* 3.78 ±1.40* 33.2 ±8.2* 实验组大鼠脊髓损伤模型饲养中死亡 3 只, 剩余 7 只, 均完成实验 由表可见, 脊髓损伤大鼠于正常大鼠相比, 每次排尿量下降, 残余尿量增加, 膀胱容量扩大, 膀胱内最大压力提高, 所有数据经 t 检验, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 8
结果 二对 7 只常大鼠使用 DOI 以及 ALTANSERIN 的数据比较 表 2 正常大鼠在使用不同剂量 DOI 以及最后使用 Altanserin 后排尿各数据平均值 (x ±s) 排尿量 (ml) 残余尿量 (ml) 膀胱容量 (ml) 最大膀胱压 (mmhg) DOI (mg/kg) ALTANSERIN (mg/kg) 0.000 0.27±0.11 0.04 ±0.06 0.31±0.15 20.0 ±8.4 0.003 0.26±0.10* 0.05±0.03* 0.31±0.14* 20.1±6.6* 0.01 0.29±0.12* 0.06±0.01* 0.35±0.15* 21.3±5.2* 0.03 0.27±0.13* 0.05±0.03* 0.32±0.10* 19.6±6.5* 0.1 0.26±0.12* 0.04±0.03* 0.30±0.16* 21.0±8.0* 0.3 0.30±0.16* 0.06±0.04* 0.36±0.12* 20.8±8.1* 0.3 0.28±0.13 0.07±0.04 0.35±0.33 20.1±7.1 表为正常大鼠在使用不同剂量浓度 5-HT2A 受体激动剂 DOI 后, 大鼠排尿量, 残余尿量以及膀胱最高压的改变, 使用方差分析提示使用不同剂量 DOI 以及最后使用 5-HT2A 受体拮抗剂 Altanserin 对于正常大鼠的排尿无显著影响, 各组数据与空白对照相比较差别无统计学意义,P>0.05 三 7 只 SCI 大鼠对不同剂量的 DOI 以及 ALTANSERIN 的排尿情况比较 表 3 SCI 大鼠在使用不同剂量 DOI 以及最后使用 Altanserin 后排尿各数据平均值 (x ±s) DOI (mg/kg) ALTANSERIN (mg/kg) 排尿量 (ml) 残余尿量 (ml) 膀胱容量 (ml) 最大膀胱压 (mmhg) 0.000 0.15 ±0.07 3.63 ±1.35 3.78 ±1.40 33.2 ±8.2 0.003 0.17±0.04* 3.09±1.15* 3.26±1.12* 28.1±3.6* 0.01 0.21±0.05* 3.16±1.05* 3.37±1.05* 25.3±2.2* 0.03 0.17±0.05* 2.93±1.03* 3.10±1.10* 24.6±2.5* 0.1 0.26±0.04* 2.41±0.85* 2.68±1.06* 24.0±2.0* 0.3 0.32±0.02* 2.19±0.92* 2.61±1.02* 22.8±2.1* 0.3 0.18±0.05 2.77±1.06 2.96±1.03 25.1±3.2 9
结果 图一 (MV 排尿量,RV 残余尿量,CAP 膀胱容量 ) 图二 (P 膀胱内最大压力 ) 表为 7 只 SCI 大鼠在使用不同剂量浓度 5-HT2A 受体激动剂 DOI 后, 10