中华小儿外科杂志2IJ08年7月第29卷第7期ChinJPediatrSurg,July2(HJ8。VoI.29。N0.7
?神经源性膀胱的相关研究?
脊髓损伤致神经源性膀胱尿动力检查及
上尿路早期形态功能改变
付明翠张潍平孙宁田军
【摘要】目的建造高位脊髓损伤所致神经源性膀胱的大鼠模型,研究神经源性膀胱排尿功能
的变化及肾脏功能形态学的早期变化。方法60只雌性Wistar大鼠随机分为模型组和对照组。模
型组于Tl(1处横断脊髓,对照组只在相同平面暴露脊髓。不做横断。分别在术后6、10、14周对2组大
鼠行尿动力学检测;取尿液检测尿酶NAG水平及细菌培养、鉴定;取血测尿素氮;取。肾脏标本观察形
态学变化。结果尿动力学检杳模型组大鼠在膀胱充盈期表现为逼尿肌反射亢进、逼尿肌漏尿点压
力增高、顺应性初期增高后随着造模时间延长逐渐下降。模型组大鼠均存在泌尿系感染,尿酶NAG
增高明显。大体标本未见明显输尿管增粗、肾积水。光镜下可见肾盂上皮有炎性浸润。肾小管出现损
害,间质可见灶状分布的纤维化.肾小球未见明显异常。电镜下见肾小管上皮细胞肿胀。细胞器减少,
肾小管刷状缘、线粒体嵴排列紊乱。基底膜基本完整。结论脊髓损伤后神经源性膀胱排尿功能发生
明显异常,肾小管问质病变在评价肾功能损害上比肾小球病理改变更有意义。
【关键词】脊髓损伤;神经源性膀胱;模型,动物;尿动力学
Umdy眦IIIicI肿lIi州嚷iIl憎tSwithneurogeIlicbIadderindu删byspinaIcordⅫuryF【,Mi行g_f“i,
ZHANGwe卜ping。SUNNing,TlANJ矾.DepnnmentofSt‘rgery,Beij妇gchildre孔’sHos加t口z,
Ca声if口fM≥dic诅ZCDZZPgP,BPiii门卫,1()(J【J45。Chim
CDr理s户o,ldi行g口“f^or:ZHAW肌i一户i聍g。P撇iZ:z比行舒印户@163.f蜊
【Abstract】ObjectiveTobuildtheratanimalmodelofneurogenicbladderinducedbyspiml
cordinjury(S;CI)andtoinvestigatethechangesofbladderandupperurimryn.actfunctioninthisani—
malmodel.T吼thodsAtotalof60femaleWistarratswererandomlyallocatedintoSCIgroupand
sh锄group.CompletespinalcordtransectionwasestabllshedbycuttingoutofduraatT1()inSCl
group.TheshamoperationgroupwasdoneonlyexposeduraofT10withouttransectionUrodynamic
monitor、^,asperfomedonratsat6,10and14weeks.Urinewassenttodobiochemistryex锄ination,
includingNAG,bacteriacountandculture.B100dwassenttodetectBUN.Thenputaninlalstodeath
andtakekidneyspeciInenstodopathologicalexamination.1tesultsUrodynarIlicmonitoringinratsre—
vealedsignificantchangesintheactivityofthelowerurinarytractafterspimlcordtransectiorLSCI
ratsexhibiteddetrusorhyperrefle】【iaduringbladderfilling。higherleakpointpressure,increasedcom—
plianceatfirstandthendecreasedcompliancecomparedwithshamrats.Allratshadurimrytractin-
fectionafterthespimlcordinjury.ThelevelofNAGinSCIrats、怕sincreased.Hydroureterosisand
hydronephrosiswerenotseeninS℃Irats.Inflanumtoryinfiltrationinpelvigepitheliumandnoticeable
fibrousdegenerationininterstitiumwereseenunderlightmicroscope,butglomcruluswasnearlynor—
rml.Underelectronmicroscope,swelledepithelialcells,decreasedorganelle。anddisorderIy
arrange—
mentofrenaltubulebrushb3rderandmitochondrialcristawerenoted.C柚cIusiol塔Neurogenicblad—
derinducedbyspinalcordinjuryrevealssignificantchangesintheactivityofthelowerurillarytract.
PathologicalchangesofrenaltubuleandinterstitiumaremoresensitiVet壬1anglomcrulusintheeValua—
tionofrenalfunction.
【Keywords】Spinalcordinjuries;Neumgenicbladder;Model,aninlal;Urodynamics
神经源性膀胱是我国小儿泌尿外科的常见病,病因复杂,临床表现多样,常引起上尿路损害,导致
基金项目:北京市卫生局青年科学研究资助项目(编号。QN20(J7一f)5)
作者单位:100045北京.首都医科大学附属北京儿童医院(付明翠现在苏州大学附属儿童医院外科工作)
通讯作者:张潍平,E-rnail:zhng、^,pp@163.com肾功能衰竭并危及生命。但目前关注重点多放在下尿路功能障碍的研究及治疗上,对早期肾脏功能和形态学变化的评价不足。因此本实验通过建造大鼠高位脊髓损伤所致的骶上型神经源性膀胱的模型,对比脊髓损伤大鼠和对照大鼠的排尿功能变化,同时检测早期肾脏功能和形态学的改变,研究神经源
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性膀胱肾功能损害的早期病理改变及其发生机制,为临床的诊治提供一定的理论依据。
材料与方法
本实验设计符合动物保护条例规定,并经过院动物保护委员会批准。
一、动物模型的建立
1.实验动物标准雌性Wistar大鼠,10周龄,体重190~210g。
2.动物分组60只大鼠随机平均分为模型组和对照组,模型组于胸10水平完全横断脊髓建立脊髓损伤所致神经源性膀胱,对照组只在相同平面暴露脊髓,不做横断。
二、实验方法
1.充盈性膀胱测压麻醉后(1%浓度分数苯巴比妥钠1ml/100mg腹腔注射),消毒,下腹正中切口显露膀胱,20号套管针于膀胱顶处穿刺置管,5—0线荷包包埋,打结固定。微量灌注泵(JMSSP-500微量灌注泵日本)以15“/h行膀胱测压(MMS系统尿动力学检测仪荷兰)。当大鼠出现漏尿时停止灌注。检查参数包括诱发排尿的容量阈值、逼尿肌漏尿点压力,计算膀胱顺应性=容量阈值/(漏尿点压一膀胱内基础压)。
2.生化检查尿动力检查前从膀胱造瘘管中抽取尿液约1.5ml,检测尿酶NAG;尿动力检查结束后腹主动脉穿刺抽取血液3ml,检测尿素氮(BUN);二组大鼠各个时间点分别随机留取15份尿液做细菌培养及计数。
3.形态学研究留取新鲜肾脏标本,做HE、Masson染色;取靠近肾盂的肾组织行电镜(JEOL-14()()投射电镜日本)检查。
三、统计学处理
所有数据均应用SPSSll.5统计学软件处理,结果以均值±标准差表示;组间、组内均以方差分析进行处理,P<I).115差异有统计学意义。
结果
一、模型建立情况
术后1周内,模型组大鼠活动较少,饮食少,体重减轻,部分大鼠后肢受压部位出现褥疮,术后2周左右后肢出现自发性功能恢复现象,随时间推移协调性逐渐改善。5周后脊髓休克期基本结束,逼尿肌出现自主性反射性收缩。
二、尿动力学检查结果
尿动力学检查结果见表1。
1.充盈期逼尿肌反射对照组大鼠膀胱充盈至尿液溢出前未见逼尿肌节律性收缩,而模型组大鼠逼尿肌反射亢进,较低的压力下逼尿肌即发生期相性收缩,且收缩时膀胱内压超过15咖Hz0。
2.大鼠膀胱容积改变模型组膀胱容积在不同时期均较对照组大;随着造模时间延长,模型组膀胱容积逐渐减小。
3.大鼠膀胱漏尿点压的改变模型组的漏尿点压力在灌注过程中均高于对照组;随着造模时间延长,模型组漏尿点压逐渐升高。
4.大鼠膀胱顺应性的改变模型6周组的顺应性高于对照组,10周组与对照组顺应性之间差别无统计学意义,14周组顺应性低于对照组;随着造模时间延长,模型组顺应性逐渐下降。
三、生化检查结果
生化检查结果见表1
1.尿素氮变化模型组和对照组、模型组各个时间点尿素氮水平差异无统计学意义。
Z尿酶变化模型组大鼠尿液中尿酶含量较对照组明显增高,随着造模时间延长尿酶含量亦不断增高。
3.细菌鉴定加培养结果15只模型组大鼠均存在泌尿系感染,菌落计数>105/ml,6周组均为革兰阴性杆菌感染,随着造模时间延长出现革兰阴性杆菌和革兰阳性球菌的混合感染,15只对照组大鼠中仅3只细菌培养革兰阴性杆菌阳性。
表1对照组及模型组大鼠不同时期尿动力学及实验事检查结果(亍±5)
注。’模型组与对照组相比。差异有统计学意义,P<0.05I。模型10、14周组与6周组相比.差异有统计学意义,P<0.05.
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四、肾脏组织学变化
1.肾脏大体标本肾脏大体标本未见明显输尿管增粗、肾积水。
2.光镜观察结果①HE染色:与对照组相比模型组大鼠肾脏早期肾盂壁及。肾间质出现炎性浸润,以淋巴细胞为主,多集中在深部髓质,随时间延长炎性细胞浸润加重(图1a、1b、1c)。模型1()周组大鼠与对照组相比肾小管上皮细胞出现损伤。坏死的上皮细胞胞浆浓缩,细胞核缩小深染。基底膜基本保持完整连续。受损的肾小管上皮细胞出现再生,失去沿基底膜单层规律排列的特点,呈现大小不一,排列紊乱的形态(图2a、2b)。模型14周组肾间质出现局灶状分布纤维化,肾小球未出现的萎缩和纤维化。另外可见慢性肾盂肾炎病变.感染区从髓质向皮质蔓延,呈楔形,尖端在髓质。感染严重者遗留瘢痕(图3a、3b、3c);②Masson染色:对照组大鼠肾组织在HE染色下表现为正常组织结构象,经Mas—son三色染后仅在肾小囊壁层上皮基膜、肾小管上皮基膜处可见细丝状绿色胶原着色(图4a)。模型组大鼠肾组织在肾小管间质区}H现细带、宽带状甚至于成片状的亮绿色。模型6周组间质中胶原纤维与对照组相比无明显增加,1()周组间质中胶原纤维有所增加,而14周组肾脏间质中则被灶状分布的绿色的胶原纤维浸润(图4b)。
3.电镜观察结果对照组大鼠可见胞质内有丰富而成熟的细胞器;线粒体垂直于基底膜分布于基底褶内,排列规整,线粒体嵴、膜结构清晰;肾小管细胞的腔面微绒毛排列整齐(见图5a、5b)。模型组大鼠细胞高度肿胀,细胞器减少,内质网扩张,电子密度降低,肾小管微绒毛排列紊乱,线粒体嵴排列紊乱甚至消失,基底膜基本完整(图5c、5d、5e)。
讨论
神经源性膀胱临床上多表现为下尿路功能异常,如不给予及时有效的处理,长期势必对上尿路造成损害,从下尿路功能障碍到上尿路功能损害是一个渐进的过程,目前对神经源性膀胱早期肾脏的病理改变国内外研究较少。通过本次实验发现神经源性膀胱早期肾脏形态学即发生改变,光镜下观察到早期主要为肾盂的炎症浸润,炎症可逐渐累及肾小管间质,肾小管出现损伤坏死,后出现肾小管间质的纤维;电镜下观察到肾小管的线粒体嵴排列紊乱甚至消失,线粒体嵴的破坏意味着肾小管细胞已经出现了能量代谢的异常,将进一步影响肾脏的功能。在观察期间肾小球无明显形态学变化。与之对应的检测肾功能的各项指标中,主要反映肾小球功能的尿素氮水平无明显升高,而肾小管损伤标记物NAG酶1j在脊髓损伤早期即升高,随着造模时间延长数值亦不断增高,同光镜及电镜下肾小管形态学的改变相对应。因此神经源性膀胱引起的早期肾损害以肾小管间质的病理变化为著,间质病变与肾功能的损害程度有密切的关系,在评价肾功能损害上比肾小球病理改变更有意义。关于神经源性膀胱的晚期肾脏病理变化,有报道o]以慢性肾盂肾炎和淀粉样病变为主,是肾功能不全的主要原因,与早期的肾脏病理变化有显著差异,但晚期肾小球硬化亦相对较少发生。证实神经源性膀胱肾脏损害是由肾盂逐渐累及至肾小管间质,肾小球最后受累。目前大多数学者倾向于认为神经源性膀胱肾脏损伤的演变过程中,涉及一系列细胞因子和组织学改变,特别是多种调节因子通过不同途径、不同机制发挥重要作用-’4-,因此通过对其作朋的研究可进一步揭示肾脏损害发生的分子机制。
实验中模型大鼠大体标本未见明显输尿管增粗、肾积水,但其肾脏已发生功能及形态学上的损害,究其原因认为?5]是由于脊髓损伤引起膀胱尿道神经调节功能障碍,膀胱不能有效排空,膀胱内压升高,上尿路尿流排出不畅,引起肾功能发生损害。但此时输尿管尚未出现反流。实验中观察到模型组大鼠由于膀胱逼尿肌反射亢进、顺应性下降使得充盈期膀胱内压增高,逼尿肌括约肌协同失调、后期外括约肌长期去神经导致的纤维化使得膀胱出口阻力增加,故不同时期漏尿点压均高于对照组,且随着造模时间延长逐渐升高。文献报道在人类当充盈期膀胱内压高于40cmH:O可引起上尿路的损害,最终导致肾功能衰竭。6‘,实验中模型1()周和14周组漏尿点压均高于4()cmH:0。与之相对应上尿路功能形态学检查可见到上尿路功能逐渐出现损伤。提示充盈期逼尿肌反射亢进、逼尿肌漏尿点压力增高以及顺应性下降是引起上尿路损害的高危因素,如不给予干预或治疗,随着损伤时间延长上尿路形态功能会进一步的恶化。
脊髓损伤后的尿路感染也是引起肾功能损害的重要原冈之一。实验中观察到模型组大鼠一般情况差,膀胱内多可见黄白色小结石,尿液细菌培养均为阳性结果。脊髓损伤后由于膀胱排空不畅、膀胱内高压,上尿路尿液排出不畅给上尿路带来高压力和致病菌在相对较短的时间内造成进行性上尿路损
±望尘』竺}登壅查!竺!至!星蔓!!查整!塑曼坐』!堂!!!塾堡:!堂z!唑:塑L!!:坠!
la模型组lOW(脏×2∞)1b模型组14w(HE×200)lc对照组(旺x2∞)2a模型组lOW(旺×枷)
2b对照组(脏×400)3a模型组14w(髓×100)3b模型组14w(HE×100)3c对照组(HE×loo)
4a对照组(M×100)4b模型组14w(M×100)5a对照组(电镜x8000)5b对照组(电镜×8000J
5c模型组14W(电镜×6000)5d模型组14W(电镜×8000)5e模型组14w(电镜x10000)
肾脏组织染色观察图
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害[7]。此类膀胱的防御机制进一步削弱,细胞免疫功能抑制,尿道黏膜分泌型免疫球蛋白明显降低_一J。另外脊髓损伤后由于进水量不足、高热、尿液浓缩,加之神经完全性损伤,瘫痪区域骨骼缺少应力刺激而发生广泛的骨钙流失,引起尿钙浓度增加,易发生尿路结石,结石损伤泌尿道内膜造成感染,并导致泌尿系感染反复发作引起肾损害。
脊髓损伤导致的神经源性膀胱排尿功能发生显著变化,早期肾小管间质即出现形态功能学上的改变,上尿路尿液排出受阻及尿路感染可能是引起肾脏损害的发病机制,目前对于膀胱,肾脏功能损害的发生机制还有许多疑问,尚需进一步的研究,只有充分了解其发生发展的机制,才能从理论上缓解或逆转膀胱肾脏功能的损害。
参考文献
1朱立华.肾脏疾病的生化、免疫检测技术进展.中华检验医学杂
志.2()f12,5:3()6—3㈣.
2VaziriND,MirahmadjMK.B日rtonCH.Clinicpathologicalcha卜acteristicsofdialysispatientswithspinaIcordinjury.JAmPara—plegiaS0c。1983。6:3—6.
3ManuchaW,()livemsI.,(:ar“zoL.LosartanmodulationonN()sisofonnsandC()x一2expre蚓oninearIyrenalfibnogenesisinunilateraIobstructiorLKidneyInt。2IJIJ4.65:2()91_21(J7.
4ChevallarRI“
Bio啪rkcrsofcongenitaIobstructivenephropa—thy:past.presentandfuturBJUrol。2IlfJ4。172:852—857.
5张玉海.膀胱排尿功能障碍.北京:人民世乍出版社,2IJ(J(J.6—25.6刘根林.李建军.脊髓损伤继发肾积水的病理生理与治疗.中国康复理论与实践,2(MJ6,12:11126?1‘}28.
7StammWE,H00tonTM.Managementofurinarytractinfec—tionsinadulIs.NEngIJMed,1993,329:1328—1334.
8DardenasI)D。H00ton
T札Urinarytractinfectionin
persons、^,ithspinalcordinjury.ArchPh”Rehahil.1∞5.76:21”?211.9杨键.脊髓损伤患者的细胞免疫功能变化.中国康复理论与实践,1999,5:97—98.
(收稿日期:2008-05—20)
?予肖,息?
2008年中国小儿神经外科论坛暨神经内镜及小儿神经外科国家继续教育学习班通知
为提高我国小儿神经外科的整体水平和临床实践能力,由中华神经外科杂志编辑部、上海交通大学医学院附属新华医院小儿神经外科、北京天坛医院小儿神经外科和复旦大学医学院附属华山医院神经外科共同主办的“2()()}{中国小儿神经外科论坛(CPNF2008)一暨神经内镜及小儿神经外科国家继续教育学习班”。将于2()()8年9月16~19日在上海市举行。
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投稿方式:
1.发送Email至ped-neurosu增@yahoo.conLcn或直接臀录网站http://、^,、^州.ped—neurosurg.com。
2.邮寄至新华医院小儿神经外科(邮寄需附光盘),地址:上海市控江路1665号,邮编:2()()()92。
大会交流:凡通知选定会议交流的人员,请白行制作中英文PowerPoint演示文档。
参会与注册:本次学习班经卫生部批准,由新华医院承办,编号:2I)lJ8()6(J2009,考核合格可获同家级I类学分10分。统一安排食宿,费用自理。
电话:021_6579()【)00—3325,15002115685;联系人:黄河清、贺蓉、赵阳;传真:021.35叭0514;E-mail:ped—neurosurg@yah00.co札cn;网站:http://、jlr、Ⅳw.ped—neumsurg.com