中国中西医结合影像学杂志   2024, Vol. 22 Issue (1): 100-105
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ADC值在下腔静脉梗阻型布-加综合征肝脏氧化应激损伤中的应用初探[PDF全文]
朱楠1 , 刘亚2 , 成德雷3 , 袁支忠1 , 郑磊1 , 刘超1 , 齐吴娟1 , 袁昊1 , 陈丽1
1. 安徽省蚌埠市中医医院影像科, 安徽 蚌埠 233300;
2. 安徽省合肥市第三人民医院影像科, 安徽 合肥 231000;
3. 中国科学技术大学附属第一医院/安徽省立医院介入放射科, 安徽 合肥 231000
摘要目的: 探讨ADC值在下腔静脉梗阻型布-加综合征(BCS)大鼠模型肝脏氧化应激损伤中的应用价值。方法: 选择健康雄性SD大鼠135只, 随机分为对照组(15只, 常规清洁饲养)、模型组(60只, 结扎大鼠肝后段下腔静脉)和假手术组(60只, 不结扎下腔静脉)。模型组及假手术组各分为4个亚组(1、4、8、12周组, 每亚组15只)。观察各组在不同时间点肝脏ADC值的变化, 以各组肝脏HE染色情况, 检测各组丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)的变化。结果: 模型组ADC值呈现先下降后升高趋势(第4周最低), 始终低于对照组及假手术组, 差异均有统计学意义(均P < 0.05)。模型组术后MDA先升高后下降趋势, 始终高于对照组及假手术组(均P < 0.05);SOD呈先下降后升高趋势, 始终低于对照组及假手术组(均P < 0.05)。模型组ADC值与MDA呈负相关, 与SOD呈正相关, SOD与MDA呈负相关(均P < 0.05)。结论: ADC值与BCS的肝脏淤血缺氧后的氧化应激损伤存在一定的相关性, 可作为动态评估BCS肝脏淤血缺氧损伤的新的检查手段。
关键词布-加综合征    氧化应激    磁共振成像    弥散加权成像    表观扩散系数    
Application of ADC value in liver oxidative stress injury in Budd-Chiari syndrome of inferior vena cava type
ZHU Nan1 , LIU Ya2 , CHENG Delei3 , YUAN Zhizhong1 , ZHENG Lei1 , LIU Chao1 , QI Wujuan1 , YUAN Hao1 , CHEN Li1
1. Department of Imaging, Bengbu Traditional Chinese Medicine Hospital, Bengbu 233300, China;
2. Department of Imaging, Third People's Hospital of Hefei, Hefei 231000, China;
3. Department of Interventional Radiology, First Affiliated Hospital of USTC, Anhui Provincial Hospital, Hefei 231000, China
Abstract: Objective: To explore the application value of ADC value in oxidative stress injury of the liver in a rat model of Budd-Chiari syndrome. Methods: 135 experimental SD rats were randomly divided into a control group(15 rats, routine clean feeding), model group(60 rats, ligation of the posterior segment of the inferior vena cava) and sham-operation group(60 rats, no ligation of the inferior vena cava). The model group and sham-operation group were divided into four subgroups(1-, 4-, 8-, 12-week group, 15 rats in each subgroup). The changes of ADC values in the liver at different time points were observed. HE staining of the liver in each group was observed, and the changes in malonaldehyde(MDA) and superoxide dismutase(SOD) were detected. Results: The ADC value of the model group showed a trend of decreasing first and then increasing(the lowest in the fourth week), which was always lower than that of the control group and the sham-operation group, the overall difference was statistically significant(all P < 0.05). After operation, the MDA value of the model group first increased and then decreased and was always higher than that of the control group and the sham-operation group, while the SOD value first decreased and then increased and was always lower than that of the control group and the sham-operation group(all P < 0.05). The ADC value of the model group was negatively correlated with MDA value and positively correlated with SOD value, and SOD value was negatively correlated with MDA value(all P < 0.05). Conclusions: The ADC value has a certain correlation with oxidative stress injury in Budd-Chiari syndrome after hepatic congestion and hypoxia, and it can be used as a new method to dynamically evaluate hypoxic injury in Budd-Chiari syndrome.
Key words: Budd-Chiari syndrome    Oxidative stress    Magnetic resonance imaging    Diffusion weighted imaging    Apparent diffusion coefficient    

布-加综合征(Budd-Chiari syndrome,BCS)是肝静脉流出道梗阻导致的一系列症候群[1-2]。肝静脉梗阻后改变细胞内外水分子弥散状态和微循环的灌注,进而影响DWI信号[3-4]。DWI是反映水分子布朗运动的MRI功能成像技术,可检测水分子扩散信息[5]。DWI已用于评估脂肪肝、乙肝后肝硬化等其他肝病[6],但其在BCS淤血性肝损伤中的应用报道较少,应用价值尚未形成共识。因此,本研究参考Cheng等[3]的方法建立BCS动物模型,探讨ADC值在BCS肝损伤模型中的应用价值。

1 资料与方法 1.1 一般资料

本研究经安徽医科大学附属省立医院(安徽省立医院)伦理委员会批准,自动物实验中心购买体质量215~275 g的健康雄性SD大鼠135只[许可证号:SCXK(苏)2005-0001],随机分为对照组(15只)、模型组(60只)和假手术组(60只),模型组及假手术组又各分为4个亚组(1、4、8、12周组,每亚组15只)。

1.2 方法 1.2.1 模型制备

在12 h明暗交替光照周期、温度15~25 ℃、湿度50%~60%条件下清洁饲养,丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒均购自上海信裕生物科技有限公司,3 F微导管购自日本泰尔茂公司。模型组于剑突下正中开腹分离肝镰状韧带,暴露肝后段下腔静脉,平行紧贴下腔静脉以3 F微导管,以0号线环绕结扎后抽出(图 1)。假手术组未结扎肝后段下腔静脉,其他过程同模型组。对照组仅常规饲养。

注:开腹暴露肝后段下腔静脉,平行紧贴下腔静脉以3 F微导管,并以0号线环绕结扎 图 1 模型组结扎下腔静脉图

1.2.2 MRI及DSA检查

对照组于第12周末,模型组及假手术组亚组分别于实验后1、4、8、12周末晨起停饲。MRI检查前以3.6%水合氯醛腹腔麻醉,剂量1.0 mL/100 g体质量。大鼠取仰卧位,腹部加压固定,将肝脏置于腕关节线圈中心。使用GE HDXT 1.5 T MRI常规行T1WI、T2WI序列及DWI检查。DWI序列的b值取800 s/mm2,SE-EPI序列加脂肪抑制(SPAIR),扫描参数:TR 1 250 ms,TE 65 ms,视野56 mm×56 mm,层距0.3 mm,层厚3.0 mm,翻转角90°,矩阵192×192,激励次数8。图像后处理:测量ADC值,ROI大小15~20 mm2,尽量避开肝脏边缘及胆管、血管,取3个ROI的平均值行进一步分析。使用GE Innova 3100-IQ DSA行DSA检查,各组大鼠于任意一侧下肢消毒、铺洞巾,以21 G静脉留置针穿刺股静脉,注射对比剂观察下腔静脉血流情况。

1.2.3 标本采集及检测

分别于实验后1、4、8、12周末,取大鼠肝组织标本,制作组织切片行HE染色,余标本制备肝组织匀浆,采用双抗体夹心法[3]检测MDA、SOD的表达量,严格参照试剂盒说明书相应步骤操作。

1.2.4 标本采集及病理染色

取适量MRI测量ROI相应层面的新鲜肝组织,10%福尔马林固定24 h后,石蜡包埋,制作肝脏病理组织切片,用HE染色,观察肝脏病理染色情况,余标本均置于-80 ℃冰箱冷藏备用。

1.3 统计学方法

采用SPSS 22.0统计软件,检验数据是否符合正态分布及方差齐性,正态数据以x±s表示,ADC值、MDA、SOD在对照组与模型组及假手术组间的差异行单因素方差分析,模型组与假手术组间的差异行两因素方差分析,各亚组间多重比较行LSD检验;以Pearson法分析ADC值、MDA、SOD间的相关性。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 成模情况

对照组存活15只,假手术组1、4、8、12周亚组分别存活14、14、15、15只,对照组及假手术组活动如常、反应机警,DSA均无阳性表现。模型组各亚组均存活14、13、13、13只,存活大鼠均成模,大鼠术后毛色灰暗无光泽,活动逐渐减少、反应迟钝,肝后段下腔静脉管腔变窄,远端扩张,4周后见侧支循环逐渐形成(图 2)。

注:肝后段下腔静脉管腔变窄(黄箭),远端扩张,见侧支循环形成(红箭) 图 2 模型组4周DSA图

2.2 MRI表现

对照组、假手术组及模型组大鼠12周常规T1WI未见明显异常,肝脏表面光滑,实质信号均匀,肝叶比例协调(图 3~5);各组随机抽取9只,纳入数据分析。各组大鼠ADC值比较见表 1图 6~8。对照组与假手术组各亚组ADC值比较,差异均无统计学意义(均P > 0.05);模型组各亚组ADC值均低于对照组及假手术组各亚组,差异均有统计学意义(均P < 0.05)。两两比较,模型组4周亚组及8周亚组均低于对照组及同一时间点的假手术亚组。模型组内ADC值随下腔静脉结扎时间延长呈先下降后升高趋势,1周亚组高于4、8周亚组,4周亚组低于12周亚组,差异均有统计学意义(均P < 0.05),ADC值在4周亚组最低(表 1)。

注:肝脏表面光滑,肝叶比例协调,实质信号均匀 图 3~5 对照组、假手术组和模型组大鼠12周肝脏T1WI冠状位图

表 1 各组大鼠ADC值比较(×10-3 mm2/s,x±s

图 6~8 对照组、假手术组和模型组12周肝脏ADC伪彩图

2.3 MDA、SOD结果(表 23
表 2 各组大鼠MDA比较(nmol/L,x±s

表 3 各组大鼠SOD比较(nmol/L,x±s

对照组与假手术组各亚组间的MDA、SOD水平比较,差异均无统计学意义(均P > 0.05)。模型组各亚组MDA均高于对照组及假手术组各亚组,模型组各亚组SOD均低于对照组及假手术组各亚组,差异均有统计学意义(均P < 0.05);两两比较,同一时间的模型组亚组与假手术组亚组MDA、SOD值比较,差异均有统计学意义(均P < 0.05)。

模型组MDA先升高后下降(第4周最高),SOD先下降后升高(第4周最低),在模型组内各亚组比较,差异均有统计学意义;两两比较,模型组MDA、SOD在各亚组间多重比较,除了1周亚组与12周亚组、4周亚组与8周亚组间差异均无统计学意义之外,其余各亚组间多重比较均有统计学意义(均P < 0.05)。

2.4 病理结果

假手术组及对照组观察至第12周,肝细胞规律排列,形态正常,核仁清晰,肝血窦无扩张(图 910)。模型组肝脏病理损伤随病程进展而加重,肝血窦扩张,小叶中心性肝细胞萎缩、变性、坏死,胞浆红染,红细胞淤积,以12周亚组最明显(图 11~14)。

图 9 对照组12周大鼠病理图(HE染色,高倍放大)  图 10  假手术组12周大鼠病理图(HE染色,高倍放大)  图 11~14  模型组大鼠1、4、8、12周病理图(HE染色,高倍放大)

2.5 各指标相关性分析

模型组ADC值与SOD呈正相关(r=0.828,P=0.001),与MDA呈负相关(r=-0.756,P=0.001),SOD与MDA呈负相关(r=-0.834,P=0.001)(图 15~17,表 4)。

注:模型组ADC值与SOD呈正相关(r=0.828,P=0.001)。MDA为丙二醛,SOD为超氧化物歧化酶 图 15 MDA与SOD相关性散点图

注:模型组ADC值与MDA呈负相关(r=-0.756,P=0.001) 图 16 MDA与ADC值相关性散点图

注:模型组SOD与MDA呈负相关(r=-0.834,P=0.001) 图 17 SOD与ADC值相关性散点图

3 讨论

ADC值是DWI的量化参数,其可活体检测水分子运动[5-6]。Shin等[7]研究发现,肝脏损伤会导致细胞外基质沉积,进而影响肝脏ADC值,肝脏ADC值与肝损伤严重程度呈负相关。BCS的病理改变表现为肝静脉回流受阻,导致肝内微循环障碍,肝窦红细胞淤积;随着肝细胞水肿加重,肝细胞坏死,核破裂,进而影响水分子弥散[4]。BCS的本质是淤血性肝损伤,肝淤血后的缺氧状态可导致氧化应激损伤[38]。细胞的氧化损伤与能够引发胞膜脂质过氧化的自由基的产生有关。脂质过氧化的醛类产物MDA可能介导肝脏的慢性氧化应激损伤。MDA在肝纤维化过程中增加了星状细胞中的Ⅰ型前胶原信使RNA和蛋白质的表达[9-10];SOD是机体抗氧化系统的代表物,其可清除氧自由基[10]

本研究发现,模型组MDA呈先上升后下降趋势,SOD呈先下降后升高趋势,ADC值始终低于正常水平,说明BCS肝细胞存在水分子弥散受限和淤血后氧化应激损伤。研究发现,随着肝损伤加重,细胞外基质不断增加,水分子弥散受限,ADC值逐渐降低,与肝损伤的发展呈负相关[11]。BSC模型损伤的机制可能是肝淤血缺氧后发生氧化应激损伤,改变细胞膜的通透性,阻碍细胞内水分子扩散,同时肝脏病理损伤随大鼠模型的观察时间推移不断进展,第12周时淤血病理损伤最严重,这说明氧化应激介导了BCS淤血性肝损伤[12-15]

本研究中模型组ADC值与SOD呈正相关,与MDA呈负相关,这是因为肝静脉回流受阻,导致肝窦淤血,肝细胞内水分子扩散受限,淤血缺氧后诱导缺氧因子表达,导致氧化应激损伤[4];这与内镜下观察到的肝索破坏、汇管区红细胞聚集、肝脏淤血一致,提示DWI可一定程度反映肝淤血缺氧损伤程度[4]。4周后,随着侧支循环建立,MDA逐渐下降(SOD及ADC值逐渐上升),这说明随着4周后侧支血管的建立,代偿了肝脏的静脉回流障碍,从而改善了肝脏的微循环障碍,提高了肝细胞水分子扩散能力。然而,模型组ADC值始终低于对照组健康大鼠,说明BCS的肝脏损伤随着自然病程会持续进展,无法自愈,与其他学者的研究[16-17]相符。

综上所述,ADC值与BCS的肝脏淤血缺氧后的氧化应激损伤存在一定的相关性,可作为动态评估BCS肝脏淤血缺氧损伤的新的检查手段。

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