摘要
目的：比较五达颗粒和爱维莫潘对术后肠麻痹(POI)模型小鼠胃肠移行性复合运动(MMC)的作用。方法:在15只成年C56BL/6小鼠的胃窦、十二指肠浆膜表面植入微型应力传感器，随机分为对照组、POI-五达颗粒和POI-爱维莫潘组，每组各5只，比较不同剂量五达颗粒(0.75、1.5及3g/kg )和爱维莫潘（0.25、0.5和1mg/kg）对POI小鼠术后胃肠MMC 的影响。结果:对照组小鼠胃窦、十二指肠出现典型的MMC，POI小鼠胃窦、十二指肠MMC周期紊乱，出现不规则收缩波，与对照组比较，POI 小鼠收缩振幅、频率和振幅指数均下降，差异有统计学意义(P<0.001)。依次给予0.75、1.5及3g/kg 五达颗粒后，POI小鼠胃肠运动显著增强，可诱发高频率高振幅的MMC Ⅲ相样收缩，收缩频率、振幅和振幅指数与给药前基础值相比，均有明显增加，差异有统计学意义(P<0.001)。依次给予0.25、0.5和1mg/kg 爱维莫潘并未明显增强胃窦、十二指肠收缩能力，收缩频率、振幅和振幅指数与给药前相比无显著差异。结论:肠道操作导致小鼠胃肠MMC障碍，五达颗粒通过诱导MMC Ⅲ相样收缩而改善术后胃肠运动功能，爱维莫潘不是通过直接增强术后胃肠运动来治疗POI。
Abstract
Objective To observe the effect of Wuda granules and alvimopan on gastrointestinal migrating motor complex (MMC) movement in postoperative ileus model mice. Methods 15 adult C56BL/6 mice were implanted with miniature stress sensors on the surface of the gastric antrum and duodenal serosa, and randomly divided into a control group, POI-Wuda granules group, and POI-Avimopan group, with 5 mice in each group, to compare the effects of Wuda granules and Avimopan on postoperative gastrointestinal MMC motility in POI mice.Results The control group of mice showed typical MMC in the gastric antrum and duodenum. After intestinal manipulation, the MMC cycle in the gastric antrum and duodenum of mice was disrupted, and irregular contractile waves appeared. Compared with the control group, the amplitude, frequency, and amplitude index of contractions decreased (P<0.001). Sequential administration of Wuda granules (0.75, 1.5 and 3g/kg) induced high -frequency and high amplitude MMC II phase like contractions, with significant increases in contraction frequency, amplitude, and amplitude index compared to the baseline values before administration (P<0.001)Sequential administration of alvimopan (0.25, 0.5 and 1mg/kg) did not significantly enhance gastric antral and duodenal contractions, with no significant differences in contraction frequency, amplitude, and amplitude index compared to before administration.Conclusion Intestinal manipulation leads to impaired gastrointestinal MMC motility in mice. Wuda granules improve postoperative gastrointestinal motility by inducing MMC phase Ⅲ contraction, while the effect of alvimopan in treating POI is not directly enhanced by postoperative gastrointestinal motility.
Keywords
术后肠麻痹（postoperative ileus，POI）是围手术期术后的主要并发症之一，以胃肠动力障碍为主要表现，出现腹胀、腹痛、恶心呕吐、排气排便延迟等临床症状 [1]。消化间期移行性复合运动（migrating motor complex，MMC）这一消化道的特征性运动模式是反映胃肠运动状况的重要指标[2-3]。研究显示，腹部手术后通常伴随着MMC障碍[4]，MMC Ⅲ相运动恢复有助于减少术后恶心、腹痛、腹胀等症状，从而改善患者的术后生活质量[5]。另外，手术期间和手术后使用阿片类镇痛药通常会加剧胃肠运动障碍，因为μ阿片受体激活会导致胃肠传输进一步延迟。爱维莫潘作为一种新型、选择性和外周作用的μ阿片受体拮抗剂，可逆转手术后的胃肠道传输延迟，从而促进 POI 的恢复[6]。五达颗粒是治疗 POI 的中药复方[7]。前期的比格犬应力传感植入实验显示，五达颗粒可通过促进MMC Ⅲ相运动而增强术后胃肠动力[8]。本研究继续采用高灵敏度应力传感器缝合技术记录清醒小鼠胃窦及十二指肠机械运动，描述小鼠术后胃肠运动的基本特点，比较五达颗粒与爱维莫潘对小鼠术后胃肠运动的影响，探讨五达颗粒对小鼠术后胃肠运动的恢复作用，为五达颗粒临床应用提供生理学的实验依据。
1 材料与方法
1.1 实验动物
健康SPF级C57BL/6 雄性小鼠15只，体质量（18±2）g，购于广东省医学实验动物中心，合格证号为SYXK（粤）2018-0085。小鼠自由饮食，适应性喂养1周后开始实验。本研究方案经广东省中医院伦理委员会批准（编号：2018003）。
1.2 仪器设备及药物
Porti多通道动态和静态测量系统（荷兰TMSI公司），微型应力传感器（J2A-06-S108N-10C，美国Micro-measurements 公司）；五达颗粒（广东省中医院制剂室，每袋10g，含生药人参9g，乌药10g，砂仁6g，桃仁10g，槟榔10g），爱维莫潘（Alvimopan，货号:SML1347-5MG，批号：048H4718V，美国Sigma公司），异氟醚（批次:20110201，深圳市瑞沃德科技有限公司）。
1.3 实验方法
1.3.1 实验分组
将15只小鼠随机分为对照组、POI-五达颗粒组和POI-爱维莫潘组，每组各5只。对照组只植入应力传感器，不进行POI造模；POI-五达颗粒组和POI-爱维莫潘组先进行POI造模，随后植人应力传感器。
1.3.2 构建POI小鼠模型
实验前小鼠禁食不禁水18~24h。手术取仰卧位，异氟醚吸人麻醉后，在无菌条件下，沿腹中线打开腹腔，取出小肠放于用生理盐水湿润的纱布上，使用湿棉签将小肠由回盲部擦拭至十二指肠，共两次，然后回纳小肠，缝合腹腔[9]。每只动物操作10min。
1.3.3 应力传感器植人方法
小鼠麻醉后，打开腹腔，充分暴露胃窦和十二指肠，用带针尼龙线将微型应力传感器沿纵行肌方向缝合到胃窦、十二指肠浆膜上（2个应力传感器相距3cm），随后将应力传感器导线经皮下从颈背部引出，将胃肠机械收缩信号通过生物电放大器输人到Porti多通道动态和静态测量系统。
1.3.4 药物配置及给药方案
五达颗粒临床使用为10g/次，2 次/d，根据体表面积换算，小鼠有效剂量为0.75g/kg，故3个五达颗粒剂量分别设置为0.75、1.5、3g/kg，取0.3、0.6、1.2g 五达颗粒分别溶于10mL 无菌水中，制备成30、60、120g/L 五达颗粒溶液使用。3个爱维莫潘剂量分别设置为0.25、0.5、1mg/kg，取0.1、0.2、0.4mg 分别溶于10mL 无菌水中，制备成0.01、0.02、0.04g/L 爱维莫潘溶液。每20g 小鼠体质量灌胃0.5mL 五达颗粒或爱维莫潘。
1.3.5 记录小数胃肠MMC
在小鼠完全清醒超过15min 后，通过Porti多通道动态和静态测量系统测量胃肠收缩运动。所有小鼠均记录2h，其中前30min 为基线对照，用于比较POI造模对小鼠胃肠MMC的影响；随后按剂量由低、中、高分别给予五达颗粒或爱维莫潘，每个剂量观察30min，用于比较五达颗粒和爱维莫潘对POI小鼠胃肠MMC的作用。记录小鼠胃窦、十二指肠MMC周期参数：收缩频率、振幅和振幅指数。
1.4 统计学分析
使用SPSS 19.0软件包处理数据，计量资料采用均数±标准差表示，组内比较采用配对t 检验，组间比较采用独立样本t 检验，P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 小鼠胃肠MMC 及其特征
用微型应力传感器记录小鼠胃窦、十二指肠中的MMC 30min。对照组小鼠出现由胃窦向十二指肠推进性收缩的周期性的MMC，传播速度为（3.40±0.62）cm/min。MMC 可于静止期和运动期交替出现，Ⅰ相静止期无收缩运动，收缩期可分为Ⅱ相、Ⅲ相和IV相运动，Ⅲ相时出现高频高振幅收缩，整个MMC周期持续约10~15min。在POI模型组中，小鼠MMC节律紊乱，胃窦和十二指肠出现不规则收缩波，Ⅱ相与血相之间无明显差别，偶尔出现阵发性收缩，收缩频率、振幅降低，见图1。P0I手术造模后，小鼠胃窦、十二指肠收缩频率、振幅和振幅指数均较对照组显著下降，差异有统计学意义（P<0.001），见表1。
图1对照组与POI模型小鼠胃窦、十二指肠运动的典型图
表1对照组与POI模型小鼠胃肠运动的特点
注：a与对照组比较，P<0.05
2.2 五达颗粒对小鼠术后胃窦、十二指肠运动的影响
依次给予0.75、1.5 和3g/kg 五达颗粒后，可观察到POI小鼠胃肠收缩呈剂量依赖性增强，术后低平的胃肠收缩曲线转变为高频高幅MMC Ⅲ样收缩（图2A）。给予0.75、1.5和3g/kg 五达颗粒后，POI小鼠胃窦的收缩频率、收缩振幅和振幅指数显著增加，与给药前基线值比较差异有统计学意义（P<0.001）。十二指肠收缩频率和振幅指数也均较给药前显著增加，差异有统计学意义（P<0.001）。在0.75、1.5g/kg 剂量时，五达颗粒对十二指肠振幅增强作用不明显（P>0.05），增加至3g/kg 剂量时，五达颗粒显著增强十二指肠振幅，差异有统计学意义（P<0.05），见图2B~2D。
2.3 爱维莫潘对小鼠术后胃窦、十二指肠运动的影响
依次给予0.25、0.5、1mg/kg 爱维莫潘并未明显增强胃窦、十二指肠收缩（图3A）。不同剂量的爱维莫潘对POI小鼠胃窦、十二指肠收缩频率、振幅和振幅指数的作用与给药前基线值差异均无统计学意义，见图3B~3D。
2.4 五达颗粒与爱维莫潘对术后胃肠动力作用的比较
给予五达颗粒3g/kg 后，POI小鼠胃窦、十二指肠收缩频率、振幅和振幅指数均较给药前基线值显著增加；而给予爱维莫潘1mg/kg 并不增强POI 小鼠胃窦、十二指肠收缩频率、振幅和振幅指数。五达颗粒与爱维莫潘给药后对POI小鼠胃窦、十二指肠收缩频率、振幅和振幅指数的变化百分比相比较，差异均有统计学意义（P<0.001），见图4。
图2五达颗粒对POI小鼠胃窦、十二指肠运动的影响
图3爱维莫潘对POI小鼠胃窦、十二指肠运动的影响
图4五达颗粒与爱维莫潘对小鼠术后胃肠运动的作用比较
3 讨论
MMC诱导胃、小肠或结肠平滑肌周期性收缩，沿胃肠道传播，在正常胃肠运动和消化中具有重要的生理意义[1-2]。在许多动物的胃和小肠消化间期，MMC具有时间协调的循环运动模式。在人和狗的胃肠道中，MMC 的发生间隔为90~120min[10-11]。应力传感器植人是记录清醒动物胃肠道MMC的关键技术。Takayama 等[12]通过该方法发现大鼠 MMC 的持续时间为（2.5±2.3）min，MMC 的间隔时间为（5.4±2.9）min。Taniguchi 等[13]也观察到了类似的结果，每13~16min 产生1次自发的血相收缩。然而很难在小鼠体内记录到胃肠机械运动，因此 Spencer 等[14]使用离体小肠记录小鼠MMC，发现小鼠小肠内MMC间隔为（5.0±1.0）min，MMC 收缩的持续时间约为30s。MMC受胃动素、肠神经系统和迷走神经的多重调节，离体组织的MMC并不能完全反映正常的胃肠生理活动。本研究利用更微型的应力传感器，成功记录了清醒小鼠胃窦和十二指肠的MMC。本研究中观察到小鼠胃肠道周期性的MMC收缩，与大型哺乳动物一样，存在较为清晰的 MMC 位相分布，整个MMC周期持续12~15min，胃窦和十二指肠Ⅲ相持续时间分别为（1.82±1.52）min 和（1.76±0.74）min，小鼠MMC的参数可与前人的研究相互印证，利用该模型能很好地描述小鼠胃肠运动的实时情况。
由于手术、药物等因素的刺激，术后胃肠运动模式发生可逆性地改变[15]。术后MMC 也存在一个破坏到重建的过程，MMC周期恢复的时间亦不尽相同，这取决于手术的类型及对消化道的损伤程度。结直肠手术后患者在术后14.3~16.4h 后便可观察到 MMC Ⅲ相收缩活动[16]；在胰十二指肠不同的术式中，首次规律的MMC周期恢复时间则为27.8~68.2h[17]；而在主动脉瓣手术中，术后MMC运动的特征是具有更多的I相、更少的Ⅱ相和更频繁的Ⅲ相，并发生频繁的Ⅲ相逆行传播，小肠恢复正常MMC 的时间需要 2 d 或更长时间[18]。在本研究中，由于是在肠道操作后动物清醒即开始记录胃肠MMC，故并未观察到完整的规律MMC：MMC节律紊乱，未见明显的静止期与收缩期；胃窦和十二指肠出现不规则收缩波，偶发阵发性收缩，且收缩频率、振幅均较对照组降低。本研究提示术后MMC紊乱是术后胃肠动力障碍的重要特征，促进规律的MMC恢复有助于改善术后胃肠运动功能。
促动力药和阿片类拮抗剂是治疗消化道手术POI的两种较有效的方案[19]。胃肠动力药物可增强胃排空及肠道运动，临床预期可促进POI恢复。小样本的临床试验显示，术前给予5-HT4受体激动剂普芦卡必利可减少 POI 发生率及持续时间[20]，但未见更多更高级别的循证医学证据支持，亦未取得加速康复外科（ERAS）指南推荐。五达颗粒（原香槟方）由槟榔、人参、砂仁、乌药和桃仁组成，具有抗炎促动力的作用，可用于治疗术后胃肠动力障碍[21-23]。前期的研究显示，五达颗粒促进血浆胃动素和胃促生长激素释放而促进比格犬胃窦至结肠的运动[8]。本研究采用微型应力传感器记录小鼠胃肠MMC，发现五达颗粒可以使术后低平的胃肠收缩转变为高频率、高振幅的 MMC Ⅲ相样收缩，从而加速术后胃肠动力功能恢复；进一步比较爱维莫潘与五达颗粒的效果，结果显示爱维莫潘并不能直接增强胃肠收缩运动。有研究显示，外周作用的阿片类拮抗剂爱维莫潘能够选择性地阻断胃肠道中的阿片受体，从而保持正常的胃肠生理功能，最终促进术后胃肠动力的早期恢复[24]。但有 Meta 分析显示，爱维莫潘并不能减少实施ERAS管理或执行微创手术的患者 POI的发生率[25]。这可能是因为爱维莫潘并不具备促胃肠运动及抗炎的作用[26]，且与实施ERAS路径后阿片类药物使用的减少有关，本研究的结果支持了这一观点。
综上所述，本研究采用微型应力传感器记录了小鼠胃窦、十二指肠术后胃肠运动的模式，并进一步确定了五达颗粒通过诱导MMC Ⅲ相收缩改善术后肠麻痹症状，为五达颗粒的临床运用提供了生理学的实验依据。由于所有动物均需植入微型应力传感器，对胃肠运动功能均会造成一定损伤，即便是在空白对照组小鼠胃肠动力功能恢复后再进行记录，该实验结果仍存在一定偏差。本课题组将在后续的研究中继续改进实验技术，建立更低创伤乃至无创的记录仪器，从而降低本研究实验技术的操作难度并获得更精准的实验结果。