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摘要
背景与目的:环氧化酶2 (COX-2)和前列腺素(PGs)参与炎性术后肠梗阻的发病机制。我们试图以脊髓Fos表达为标志，确定新出现的神经元调节因子COX-2是否在术后肠梗阻期间的原发性传入激活中发挥重要作用。
方法:老鼠和COX-2+/+和cox - 2−−/对小鼠进行简单的肠道操作。肠法处理对大鼠Fos免疫反应性的影响5- s1测量脊髓、原位周围和术后肠肌层白细胞浸润情况。术后铂族元素2在腹腔灌洗液中测量产量。这些参数对COX-2的依赖性从药理学(DFU, Merck- Frosst，选择性COX-2抑制剂)和遗传学(COX-2−−/老鼠)模型。
结果:术后大鼠Fos IR增加3.7倍，小鼠增加2.2倍。大鼠肌层白细胞浸润和肌层周长均明显增加，COX-2明显增加+/+小鼠术后可见肠梗阻扩张。手术操作显著增加PGE2腹膜腔的水平。DFU预处理和COX-2基因缺失−−/DFU组白细胞浸润减少40%，COX-2组减少54%−−/老鼠。DFU逆转了术后腹腔内PGE2水平恢复正常。DFU处理大鼠和COX-2肠内操作后Fos IR减弱约50%−−/老鼠。
结论:术后，小肠操作导致脊髓Fos表达显著且长时间增加，提示原发性传入神经激活时间延长。COX-2在这种反应中起着关键作用。这种初级传入神经的激活可能随后启动对肠道的抑制性运动反射，导致术后肠梗阻。
- 安全系数表达式
- 术后肠梗阻
- cox - 2
- 环氧合酶2
- MPO、髓过氧物酶
- PG,前列腺素
- KO,淘汰赛
- MDH，内侧背角
- LDH，外侧背角
- DCM，背侧连合
- SPN，骶副交感神经核
- 红外光谱、免疫反应性
- iNOS，诱导型一氧化氮合酶
数据来自Altmetric.com
术后肠梗阻仍然是腹部手术的一个几乎普遍的后果，导致严重的发病率和患者不适，这延长了住院时间，从而显著增加了医疗费用。1炎症和神经元机制涉及术后动力障碍，但这些事件的顺序及其对发病机制的相对贡献仍然知之甚少。神经通路，包括脊髓反射，2，3.神经肽,4一氧化氮,5还有肾上腺素受体，6,7在这种疾病的发展中起着重要作用。我们的实验室专注于肠道内的局部炎症机制，在人类和啮齿动物中，肠道的手术操作导致肠肌层内明显的分子和细胞炎症反应。5，8 -10由此产生的炎症反应已被证明与肠梗阻的程度成正比，这可以通过胃肠转运的减少和体外循环平滑肌收缩力的抑制来证明。我们还发现，白细胞粘附分子阻断抗体可以阻止单核细胞、中性粒细胞和肥大细胞进入肌层，并避免术后空肠肌肉功能障碍。11这一观察结果强调了肠肌层炎症变化在术后肠梗阻病因学中的重要性。最近，白细胞来源的诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧合酶2 (COX-2)在啮齿动物术后肠梗阻的发病机制中起着重要作用。5，12，13研究表明，肠道操纵可诱导驻宿肌层巨噬细胞和招募的单核细胞内的iNOS和COX-2信使RNA和蛋白质。iNOS或COX-2的药理抑制或遗传操纵可改善术后体外空肠环肌收缩力，并预防术后胃肠转运延迟。
从白细胞释放的各种产品已被证明可致敏甚至直接激活肠道初级传入神经元。白细胞在炎症或缺血时产生的活性自由基，如超氧化物、过氧亚硝酸盐和过氧化氢，14已被证明能刺激传入内脏C纤维单位。15最近，在炎症期间由各种白细胞群分泌的前列腺素，14已被证明能增强初级传入神经放电。特别是前列腺素E2(铂族元素2)已被证明对初级肠传入有复杂的影响。16 -18环加氧酶是前列腺素生成的关键酶，催化花生四烯酸转化为前列腺素(PG) G2和H2．两种COX异构体已被鉴定，被称为COX-1和COX-2。虽然COX-1是组成性产生的，但COX-2是一种高诱导酶，已知在许多炎症状态下被触发。19COX-2已被证明是由白细胞介素1、细菌脂多糖和生长因子诱导的。20.巨噬细胞是肠道操作后肌层炎症的主要白细胞群之一，9表达大量促炎细胞因子、一氧化氮和pg的大量增加。14最近，我们发现pg通过诱导COX-2在术后肠梗阻中起主要作用。12我们的数据表明COX-2抑制剂显著改善了术后小肠运动抑制。
Fos是直接早期基因Fos的一种核磷蛋白产物，可作为一种特异性的可重复标记物，用于绘制中枢神经系统的功能性兴奋通路。21我们假设，肠道操作后，COX-2的上调和随后的PG在肠壁内的产生将增加脊髓Fos的表达，提示刺激初级传入神经，从而增加其活性，并可能增强对肠道的抑制性运动反射。这一假设是基于从其他胃肠道炎症模型中获得的实验数据，这些模型表明肠壁炎症以Fos表达为标志刺激脊髓的传入通路。22日-24为了研究这一假设，我们通过测量腰骶脊髓的fos样免疫反应性(IR)来确定肠道操作对初级肠传入神经激活的影响。接下来，我们研究了肠壁内的事件，这些事件可能有助于增加肠初级传入的活动。我们在肠道操作后用髓过氧化物酶(MPO)染色检测肠肌层的白细胞浸润，并原位测量肠肌层周长。随后，我们量化了PGE在腹腔内的释放2术后。然后研究了这些反应对COX-2的依赖性(5,5-二甲基-3-(3-氟苯基)-4-(4-甲基磺基)苯基-2(5H)-呋喃;DFU, merck - frost选择性COX-2抑制剂)25和遗传(COX-2−−/术后肠梗阻小鼠模型。
方法
动物
Sprague-Dawley雄性大鼠(220-300 g)来自Harlan (Indianapolis, Indiana, USA)。纯合子野生型C57BL/6小鼠以及纯合子COX-2−−/重18-20克的敲除(KO)小鼠由SH Graham博士(美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学神经学系)提供。纯合子COX- 2−−/KO小鼠是COX-2杂交所致+ /−杂合子C57BL/6小鼠(b6129s - Ptgs2tm1Jed;杰克逊实验室，Bar Harbor，缅因州，美国)。26日—28匹兹堡大学机构动物护理和使用委员会批准了所有实验动物协议。动物被安置在无病原体的设施中，该设施经美国实验动物护理认可协会认可，并符合美国农业部和卫生与公众服务部规定的人道动物护理要求。它们保持12小时的光照/黑暗循环，并免费提供市售食物和自来水。使用先前描述的方法，通过从尾巴剪发中分离的DNA确定小鼠的基因型。27日,28
实验组和手术程序
如前所述，对动物的小肠进行简单标准化的温和手术操作。9未手术的动物作为相应的对照。简而言之，在手术开始前，用异氟醚吸入麻醉动物，并在腹膜腔中线切开。将小肠推至左侧湿润的纱布上，用两个湿润的棉签轻轻操作整个小肠。操作后，每只动物均采用双层运行缝合关闭剖腹。肠道操作手术没有造成死亡。动物从手术中恢复得很快，通常在两小时内开始进食和饮水。在这项研究中，动物在操作24小时后被处死。选择这个时间点是因为先前的研究表明，术后白细胞在肠肌层的浸润已完全发育。29我们选择这个较晚的时间点也是因为我们想具体研究术后炎症与肠初级传入的相互作用，而不受手术本身可能对肠初级传入的机械刺激的直接干扰。高选择性COX-2抑制剂DFU (Merck-Frosst)溶解在DMSO中，并在肠道操作前30分钟和术后4小时皮下注射10 mg/kg。大鼠实验包括四组动物(每组n= 4-6):对照组;对照组用DFU处理;大鼠进行肠道操作;DFU处理的肠道操纵大鼠。对于测量脊髓中的Fos IR的实验，增加了第五组实验组，由仅接受剖腹手术而不进行肠道操作的动物组成(n=4)。小鼠实验分为四个实验组:COX-2+/+和cox - 2−−/小鼠接受小肠操作。不运转的cox - 2+/+和cox - 2−−/小鼠作为对照。
组织化学染色MPO活性和肠肌层原位圆周测量
研究了多聚甲醛灌注动物的整个肠肌层中存在的常驻和募集的白细胞。从肠中切下约3-4厘米长的空肠中段，并将其浸泡在Sylgard底部镀膜玻璃皿中冷冻的KRB中(道康宁，米德兰，密歇根州，美国)。沿着肠系膜边缘轻轻固定该节段。沿着肠系膜打开肠管，用克雷布斯缓冲液冲洗两次，显微镜下观察剥离粘膜和粘膜下层(Wild-M8, Heerbrugg，瑞士)。粘膜游离肌层整块标本用于染色。多形核中性粒细胞通过MPO染色可见:将新鲜制备的整个标本浸泡在10mg汉克-耶茨试剂(Sigma Chemical Co, St Louis, Missouri, USA)、10ml KRB和100 μl 3%过氧化氢(Sigma)的混合物中10分钟。反应被冷克雷布斯终止。染色后，将整个支架盖上并在光学显微镜下检查(尼康FXA;弗莱尔，亨特利，伊利诺伊州，美国)。在每个标本中随机选择5个区域，在200倍放大下计数白细胞。 The in situ circumference of the muscularis was measured by determining the greatest width of each muscularis whole mount with a caliper.
PGE的测量2在腹腔灌洗液中
腹腔内释放PGE2在对照组和无DFU处理的大鼠肠道操作24小时后测定。两组腹腔分别注射4ml温无菌等渗氯化钠溶液(Abbott Laboratories, North Chicago, Illinois, USA)， 90分钟后处死动物。在牺牲时吸入腹膜液并测定PGE浓度2采用ELISA法测定(Amersham Pharmacia Biotech Inc.， Piscataway, New Jersey, USA)。
Fos免疫反应性(IR)测定
肠内操作24小时后，麻醉动物(戊巴比妥50 mg/kg腹腔注射)，先心内灌注克雷布缓冲液，然后4%多聚甲醛固定，处死动物。脊髓L5- s1取出后在4°C的相同固定液中固定过夜。随后，组织在30%蔗糖溶液中在4°C冷冻保护过夜，并嵌入OCT包埋介质(Tissue- Tek;Sakura Finetek公司，托伦斯，加利福尼亚，美国)。脊髓交替漂浮切片(30 μm)5- s1对Fos IR进行处理，如前所述，30.31对Fos蛋白使用亲和素生物素方法，一抗稀释为1:6 000 (Calbiochem, La Jolla, California, USA)，山羊抗兔二抗稀释为1:60 (Vector, Burlingame, California, USA)。
脊髓一侧Fos阳性细胞计数以所有三个节段的累积平均值表示。标记神经元的数量由每个脊髓节段至少10个切片的阳性染色细胞计数估计。用于计数的切片间隔至少100 μm，以消除神经元计数一次以上的情况。显示Fos蛋白IR的细胞在四个区域计数，与前面描述的相似，30 -32用于评估区域分布:内侧背角(MDH)，外侧背角(LDH)，包括浅表椎板I和II，背侧连合(DCM)，包括椎板X，和骶骨副交感神经核(SPN)，包括外侧椎板V-VII(图1)6段，因为它有最多的单元。
从L画一个截面6在大鼠脊髓中描绘出Fos阳性神经元所在的四个区域。MDH，内侧背角;LDH，外侧背角;DCM，背侧连合;和SPN，骶副交感神经核。
L5- s1选择脊髓的这一段是因为先前已经证明，下消化道的主要肠传入信号投射到这一段。23，24日,33，34证实术后表达Fos的神经元主要集中在L区5- s1我们定量了Fos在脊髓T节段内的表达10- s2在两个动物术后。
计算和统计
数据以均值(SEM)表示。肠肌层原位围度、MPO阳性细胞、腹腔内PGE的改变2使用STATA软件(STATA公司，College Station, Texas, USA)进行Scheffe多重比较检验，并用方差分析对浓度和Fos IR进行统计评估。DFU预处理大鼠和COX-2预处理大鼠Fos IR区域分布的差异+/+和cox - 2−−/将小鼠与未配对的学生进行比较t测试。p<0.05为有统计学意义。
结果
肠道操作导致脊髓Fos持续上调
我们假设肠壁内的炎症反应导致脊髓Fos表达增加。为了获得支持这一假设的证据，我们量化了Fos在脊髓T节段的表达10- s2， 24小时后选择性手术操作一组大鼠小肠。这些数据表明，Fos-like IR的显著增加主要局限于L5- s1与对照组大鼠脊髓Fos-like IR比较。图2显示了操纵动物Fos阳性脊髓神经元分布增加的典型例子。在对照组大鼠中，基线Fos IR细胞累积编号为45.1 (5.71)5- s1．肠道操作24小时后，Fos IR细胞数量增加3.7倍(168.0 (6.90);p < 0.001)。仅剖腹手术对大鼠术后24小时脊髓Fos IR无显著影响(41.1(10.6))，表明手术动物Fos阳性细胞的增加与肠道手术后遗症直接相关，而与麻醉或剖腹手术无关。术后Fos IR的最大百分比位于LDH区域(37.2 (4.71)%)，MDH (22.8 (1.84)%)， DCM(22.1(2.54)%)和SPN，包括外侧椎板V-VII(17.9(3.66)%)的百分比较小。在未处理的对照组大鼠中，Fos IR细胞总数较低，区域差异不显著(每个切片约5-10个Fos阳性细胞)。
直方图显示Fos阳性细胞在典型大鼠脊髓的节段分布(数量/切片)，分别来自对照大鼠和肠操作(IM)后的大鼠(T10- s2）
手法诱导肠周扩张和白细胞浸润
接下来，我们试图确定肠壁内可能导致脊髓Fos表达增加的事件。众所周知，肠壁扩张可激活肠传入通路23术后肠梗阻患者的典型腹部平片显示肠扩张。35如图3A和3B所示，这一临床观察在我们的术后肠梗阻模型中得到了重现，与对照组相比，肠道操作导致两大鼠肠肌层原位周长显著增加(对照组0.9 (0.1)cm;肠道操作1.3 (0.1)cm)和野生型COX-2+/+小鼠(对照组0.85 (0.1)cm;肠操作1.3(0.1)厘米)。开腹手术本身不影响大鼠术后24小时肠道原位围(1.0 (0.1)cm)。
直方图显示(A)对照组大鼠有无DFU，手术操作(IM)大鼠有无DFU，仅进行剖腹手术的大鼠，以及(B) COX-2大鼠的肠肌层原位圆周+/+和cox - 2−−/对照组小鼠和COX-2+/+和cox - 2−−/手术操作(IM)小鼠。手术操作导致原位肌层周长显著增加，表明肠梗阻扩张(p<0.008)。DFU处理大鼠和COX-2均显著减弱这种效应−−/老鼠。n = 4 - 5;* * p < 0.02。
操作诱导的肠壁周长增加与MPO阳性(MPO)增加相关+)肌层内的细胞。这些类型的白细胞所分泌的物质已知会使初级传入细胞敏感8导致肠蠕动障碍。29在对照组中，MPO数量较低+肠肌层细胞定量(大鼠:2.7(0.34)个细胞/场;小鼠:200倍放大0.6(0.27)个细胞/场。然而，如图4和图5所示，肠道操作导致MPO明显外渗+细胞进入大鼠和COX-2的肌层+/+小鼠(大鼠:92.6(12.10)个细胞/场;cox - 2+/+小鼠:200倍放大时，58.7(9.40)个细胞/场。
肌层中浸润白细胞的直方图来自(A)使用和不使用DFU的对照大鼠，使用和不使用DFU的手术操作(IM)大鼠，仅接受剖腹手术的大鼠和(B) COX-2+/+和cox - 2−−/对照组小鼠和COX-2+/+和cox - 2−−/手术操作(IM)小鼠。手术操作导致白细胞浸润显著增加(p<0.008)， DFU治疗大鼠和COX-2治疗大鼠白细胞浸润明显减少−−/老鼠。n = 4 - 5;* * p < 0.02。
小鼠肠操作后空肠肌层髓过氧化物酶(MPO)染色。两种COX-2中均可见少量MPO阳性细胞+/+和cox - 2−−/控制。手术操作导致MPO阳性细胞显著增加，COX-2减弱−−/老鼠。
药理学(DFU)和遗传学(COX-2−−/) COX-2的调制
我们之前已经证明了可诱导的COX-2通路在术后动力障碍中起着重要作用。12在这里，我们表明限制COX-2活性的药理学和遗传学操作显著防止肠道操作引起的肠道扩张。操纵大鼠给予DFU (10 mg/kg)预处理并操纵COX-2−−/小鼠没有表现出肠道扩张，其肠周与对照组未处理的啮齿动物相当，如上图所示(DFU处理的处理大鼠:1.0 (0.1)cm;cox - 2−−/操纵小鼠:0.9 (0.1)cm;所有组n=5)(图3)。与对照组动物相比，未手术对照组动物给予DFU没有改变肠围(1.0 (0.04)cm)。
正如操作诱导的扩张与强烈的白细胞浸润相关，如上所述，通过COX-2的药理学和遗传操作预防扩张与减少白细胞浸润肠肌层相关。DFU治疗对照组或单独剖腹手术不改变基线MPO数+肌层标本中定量的细胞(DFU处理的对照组:200倍放大倍率下2.1(0.16)个细胞/场;仅剖腹手术:与未手术对照组相比，2.8(0.31)个细胞/野。同样,MPO+COX-2细胞数量较少−−/小鼠肌层内(0.7(0.37)个细胞/场)。如图4和图5所示，DFU预处理可显著阻止40%(53.3(5.79)个细胞/场)的肠道操作诱导的白细胞外渗至大鼠肠肌层。同样，COX-2缺陷小鼠的MPO显著下降54%+肠道操纵后肌层白细胞浸润(27.2(5.90)个细胞/野)与操纵野生型小鼠相比。
DFU可防止术后腹腔内产生PGE2
铂族元素2由炎症细胞在炎症期间产生，已被证明是致敏肠原代传入的重要因素之一。17肠道操作导致PGE增加3.1倍2术后24小时大鼠腹腔灌洗液浓度测定(对照组213.3 (26.4)pg/ml;肠法669.0 (62.9)pg/ml;p<0.003)(图6)。DFU选择性抑制COX-2没有显著改变基线腹腔内PGE2从腹腔灌洗液测量的水平(200.8 (16.1)pg/ml)，但DFU显著降低术后观察到的PGE升高2在腹部(260.8 (20.0)pg/ml)操作后。图6显示了术后PGE2DFU处理两组动物腹腔灌洗液浓度均维持在基线水平(p<0.006)。
直方图显示前列腺素E显著增加2(铂族元素2肠操作(IM) 24小时后腹腔灌洗液的酶联免疫吸附试验(ELISA)测定。在给予DFU后，这种增加逆转到控制水平。n = 6;* * p < 0.006。
药理学(DFU)和遗传学(COX-2−−/) COX-2的调节显著限制了术后脊髓Fos表达的升高
最后，我们试图确定术后COX-2对肠道操作(即肠扩张、炎症浸润和腹腔内PGE增加)是否敏感2水平)导致术后观察到的L5- s1脊髓神经元。如图7和8所示，DFU对COX-2进行药物阻断并没有改变Fos IR细胞的基线数量(对照组为45.1 (5.71))5- s1;DFU处理的对照组38.0(7.36))。然而，DFU显著减弱了肠道操作诱导的Fos IR细胞3.7倍的增加的50%(对照操作167.90(6.90))。vDFU操作84.3 (3.60);P <0.001, n=5)。DFU预处理显著降低了LDH中Fos IR细胞的百分比(25.5 (3.17)%;p<0.05)，而MDH(24.6(2.36)%)、DCM(29.3(2.65%)、SPN(20.6(3.26)%)的分布无显著影响。图8显示了Fos IR阳性细胞在四组动物(对照组、操纵组、DFU预处理处理组和剖腹大鼠)中的典型分布。
直方图显示(A)对照组大鼠和未使用DFU，手术操作(IM)大鼠和未使用DFU，仅进行剖腹手术的大鼠，以及(B) COX-2的累积平均Fos计数+/+和cox - 2−−/对照组小鼠和COX-2+/+和cox - 2−−/手术操作(IM)小鼠。手术操作导致术后Fos表达显著增加(p<0.008)， DFU处理大鼠和COX-2均显著降低−−/老鼠。n = 4 - 5;* * p < 0.02。
说明Fos IR在L区分布的代表性图像6分别为对照组大鼠、手术操作大鼠、DFU治疗后手术操作大鼠和仅进行剖腹手术的大鼠的脊髓。
同样，与COX-2相比，基因缺陷小鼠也表现出减弱的Fos激活+/+野生型老鼠。尽管两组间的基线Fos IR脊髓细胞计数相似+/+(69 (4.3) cells)和COX-2−−/小鼠(61.6(8.3)个细胞)，处理COX- 2−−/小鼠表现出49%的Fos IR神经元(77.9(10.3个细胞)与操纵野生型小鼠(152.0(23.30个细胞)相比(图7B)。在被操纵的COX中，Fos IR没有区域优势+/+LDH为26.8 (2.35)%，MDH为23.6 (5.37)%，DCM为25.5 (1.86)%，SPN包括侧板V-VII为24.2(3.81)%。此外，COX-2处理组Fos IR总体下降−−/在任何特定区域没有明显偏好下降的小鼠。
讨论
在本研究中，我们首次证明了COX-2依赖的炎症反应在小肠手术后长期脊髓Fos表达中起着重要作用。先前的研究已经清楚地确定了神经源性和局部炎症机制对引起术后肠梗阻的重要性。我们目前对脊髓Fos表达的免疫调节的演示，被用作内脏传入信号激活的标记，在我们之前在肠肌层中描述的术后炎症事件之间建立了一种机制联系5，9，11，12，29抑制性神经元反射参与导致术后肠梗阻。
胃肠道的有毒膨胀、炎症或化学刺激，22日-24日,33膀胱,30.31日,36和皮肤37已被用于刺激和绘制传入通路使用Fos表达脊髓。这些模型已被证明可以通过降低多模态内脏感觉纤维的激活阈值和增加其自发和诱发放电率来“敏化”多模态内脏感觉纤维。38此外，炎症已被证明可以唤醒“沉默的传入纤维”。39岁,40我们的数据显示，手术后24小时内脊髓内fos样IR增加，这表明在临床环境中经常发生的肠道操作，引发了一系列事件，导致肠道初级传入神经元激活的长期增加。然而，Fos表达仍然是绘制脊髓主要传入通路的间接测量方法，需要考虑其他几种可能导致Fos表达增强的可能性。观察到的Fos表达变化的局限性包括Fos样IR也可能通过降低下行抑制或通过椎管上或节段激活中枢介导。
操纵增强输入的分布似乎主要局限于L5- s1大鼠脊髓的片段。已知只有下小肠投射到这一区域，而近端和中端小肠投射到下胸段。T10- t12节段，但程度低于L5- s1段。因此，从结肠次要事件(主要投射到腰骶段)传出的传入，41可以解释观察到的变化的很大一部分。我们最近的研究表明，选择性空肠操作也会损害结肠环肌的收缩力，并导致胃和结肠肌层中几种炎症介质(包括COX-2)的显著上调。42因此，PG合成似乎在术后L区Fos表达增加中起着重要作用5- s1肠道操作后的脊髓。在选择性空肠操作后，中性粒细胞也被显著招募到胃和结肠肌层。因此，可以想象，这种泛肠性的“场效应”在Fos表达在L中主要增加的原因中起着重要作用5- s1肠道操作后的脊髓。在临床上，这也是一个重要的观察，因为在选择性胃或小肠手术后，患者会发生结肠梗阻。43肠梗阻的有效时间也主要取决于结肠动力的恢复，因为术后平均瘫痪状态在结肠中持续时间最长。1在L以内5- s1术后诱导Fos IR的脊髓节段最大比例位于LDH, MDH、DCM和SPN的比例较小且相对相等。操作后Fos在脊柱的表达分布与其他骨盆内脏传入映射调查相似，后者报告了定位于MDH、LDH、DCM和SPN的腰骶神经激活模式。23，31日,44事实上，Fos不仅在外周，而且在更深的椎板表达，这可能反映了在24小时时间点，除了初级传入神经元外，还有多突触激活参与处理来自炎症肠道的信息。然而，也有研究表明，随着外周炎症的持续，Fos在大鼠脊髓中的表达从较浅的椎板转移到较深的椎板。45总之，这些结果表明，脊髓的几个区域的神经元参与了处理来自发炎肠道输入的信息。
内脏感觉神经先前被认为与术后肠梗阻的发生有关。辣椒素预处理对肠道主要传入物的脱敏已被证明可以减少术后胃肠传输的延迟2并增加术后的运动能力。3.神经递质降钙素基因相关肽，在刺激时从感觉神经元释放，似乎是引起术后胃的神经机制的一个组成部分46和结肠4肠梗阻。然而，在所有这些研究中，胃肠传输或运动测量都是在肠道手术操作后几小时内进行的。因此，其中一些观察结果可能被手术本身或麻醉立即激活的机械感受器所混淆。目前的研究显示，脊髓Fos表达的持续升高首次表明，当机械刺激和麻醉的直接作用消失后，初级肠传入神经在术后至少24小时内仍保持激活状态。29先前的研究表明，脊髓Fos表达在刺激后约1-2小时达到峰值，Fos阳性细胞的数量在6小时后下降，在原始刺激后24小时后恢复到对照水平。31因此，脊髓fos样IR在24小时内的显著增加表明神经元正在被激活。术后延长的时间点可能更能反映临床术后肠梗阻的发生机制，术后肠梗阻可持续数天。1在本研究中，我们使用Fos表达作为标记，证明了传入感觉臂的激活，但也提出刺激初级肠传入神经会随后激活对肠道的抑制性交感反射，从而导致术后肠肌功能障碍的发病机制。自主肾上腺素能通路已被证明参与术后肠梗阻的发病机制6,7,47随着α -2肾上腺素能拮抗剂的使用显著降低7,47或者甚至相反6术后肠动力障碍。
众所周知，肠胀本身会激活内脏传入神经元48我们观察到术后肠扩张，肠壁拉伸可能是Fos阳性脊髓神经元增加的因素之一。在临床情况下，医生通过影像学观察术后肠周向肿大是很常见的。35我们假设肠直径的增加是由手术后随之而来的炎症反应介导的，这是由肠道操作引起的。已知同样的炎症环境由介质组成，这些介质被假设为机械地参与肠道的痛觉过敏反应，包括:组胺、血清素、速激肽、前列腺素、细胞因子、神经营养因子和反应中间体。此外，这些介质中的许多已知来源于白细胞。5，12，40岁,49岁,50基于前列腺素直接参与致敏肠初级传入的证据，16 -18在本研究中，我们直接测量了腹腔内PGE水平2我们的结果量化了腹腔内PGE的显著增加2操作后的级别。
铂族元素2是否发现在体内对胃肠蠕动有抑制作用51 -53在体外。54虽然我们之前的研究发现pg对空肠环肌有直接抑制作用，12本研究提供的证据表明，术后肠梗阻期间内源性产生的pg还可以通过激活初级传入神经影响胃肠运动，这可以通过脊髓Fos表达的增加得到证明。这种可能的初级传入神经的激活随后会启动对肠道的抑制性运动反射，从而导致术后肠梗阻。以前在膀胱中也发现了类似的机制，发现内源性PGE2通过使辣椒素敏感传入神经敏感，改变排尿的传出反射肢体。55
COX-2的药理学和遗传消融术显著减少了术后肠肌层炎症性白细胞浸润。COX-2抑制可能通过多种机制减少炎症浸润。虽然超出了本研究的范围，但我们推测其为内源性PGE2刺激巨噬细胞中白细胞介素6的合成56白细胞介素6已被证明有助于出血性休克期间白细胞的补充，57可以想象COX- 2阻断可以通过降低PGE来减弱术后白细胞浸润2产生，这将导致白细胞介素6水平下降，从而减少白细胞募集。此外，COX-2抑制剂也被证明具有独立于COX-2活性的抗炎作用，例如，通过抑制促炎转录因子，如核因子κB。58
有趣的是，麻醉和剖腹手术一起不影响Fos IR、肠围、肌层白细胞浸润或PGE2水平，从而证明这些参数的改变是由于肠道操作的后遗症，而不是麻醉或剖腹手术。相比之下，COX-2被药物阻断或基因缺失的实验表明，肠道扩张、肌层浸润以及随后的腹腔内PGE增加2COX-2合酶活性的增加介导了生产。此外，使用COX-2和COX-2药物阻断剂观察的相似性−−/小鼠表明COX-2中没有代偿通路−−/COX-2的神经调节功能。
其他研究表明，选择性COX-2抑制可降低实验性足底炎症诱导后脊髓Fos的表达。59岁的60此外，pg似乎显著促进了与胃肠道缺血相关的传入放电活动的增加。61年,62本研究证实COX-2抑制可降低肠道炎症诱导的脊髓Fos表达。这是通过使用COX-2合成酶活性的药理阻断剂和COX-2来证明的−−/两种实验操作都使Fos阳性神经元的数量减少了50%。这些数据为COX-2是一个重要的新兴主传入调制器的概念提供了进一步的证据。63
铂族元素2已证明通过与传入感受野神经末梢上的EP受体亚型相互作用对肠系膜传入有直接影响。17然而，COX-2活性介导初级传入活性增加的机制可能不仅是通过直接作用，也可能是通过缓激肽诱导的肠初级传入激活的增强。16日,18缓激肽是一种在炎症后组织中产生的产生疼痛的肽，已知刺激胃肠道内的初级传入神经。64最近，人们发现这种反应也依赖于PGE的存在2．萘普生对COX活性的抑制显著降低了缓激肽对浆膜传入物和直接应用PGE的刺激作用2完全恢复了这种反应。16同样，由于COX-2抑制降低了炎症浸润，白细胞衍生的活性中间体(如超氧化物和过氧亚硝酸盐)的影响也会减弱，从而降低它们对改变初级传入活性的潜在影响。
总之，我们的研究首次证明，肠道操作在两种啮齿类动物术后较长时间内显著增加了脊髓Fos的表达。COX-2在这种反应中起着关键作用，进一步证明COX-2是一种多功能神经元调制器。我们假设，这可能反映了初级传入激活，随后启动对肠道的抑制性运动反射，导致术后肠道功能障碍。因此，本研究表明前列腺素在术后肠炎性机制与术后肠梗阻发病机制中神经元通路的激活之间起着至关重要的联系。
致谢
这项工作得到了美国国立卫生研究院R01-GM58241、P50-GM- 53789和RO1-DK54824的支持。C Kreiss获得了消化健康与营养基金会/美国胃肠病学协会/阿斯利康奖学金/教师过渡奖的支持。
参考文献
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