郭云童，劉 春，張 利 (山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院泌尿外科，太原 030001;通訊作者，E－mail:sxtyliuchun@126.com)

留置導(dǎo)尿管所發(fā)生的導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染(catheter－associated urinary tract infections，CAUTIs)約占整個(gè)醫(yī)院感染病例的42%，成為僅次于呼吸道感染的醫(yī)源性感染［1］。導(dǎo)尿管作為泌尿外科常用的一種體內(nèi)植入物，隨著留置時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)菌會(huì)在導(dǎo)尿管表面形成一層生物膜［2］(bacteria biofilm，BBF)，存在于生物膜內(nèi)的細(xì)菌通過特殊的耐藥機(jī)制和緩慢釋放，引起患者泌尿系乃至全身的反復(fù)感染，成為臨床上的難治性感染。制備一種穩(wěn)定、長(zhǎng)效及安全的抗感染導(dǎo)尿管以有效防治CAUTIs的發(fā)生是國(guó)內(nèi)外眾多研究者的研究方向，本研究通過實(shí)驗(yàn)觀察納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管與普通醫(yī)用導(dǎo)尿管對(duì)家兔CAUTIs的發(fā)生率，選取炎性因子白細(xì)胞介素10(IL－10)和腫瘤壞死因子α(TNF－α)作為免疫組化監(jiān)測(cè)指標(biāo)，探討納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管效抗菌性，為臨床防治導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染提供理論依據(jù)，報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 材料 3－4月齡雄性家兔40只，體重2－3 kg，山西醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供;納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管由太原理工大學(xué)材料學(xué)院提供，普通醫(yī)用F8導(dǎo)尿管;IL－10和TNF－α均購(gòu)自北京博奧森生物技術(shù)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 分組 將2－3 kg的雄性家兔按照留置導(dǎo)尿管周數(shù)的不同，隨機(jī)分為1周組、2周組、3周組、4周組，每組各10只;每組再隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組各5只。實(shí)驗(yàn)組留置納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管，對(duì)照組留置普通醫(yī)用F8導(dǎo)尿管，分別固定導(dǎo)尿管。1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 分別于留置導(dǎo)尿管后第1，2，3，4周解剖各組中的家兔尿道，尿道組織標(biāo)本經(jīng)4%中性甲醛固定48 h后行脫水、透明、石蠟包埋后免疫組織化學(xué)染色(Envision法)。

1.2.3 結(jié)果評(píng)定方法 免疫組化結(jié)果評(píng)定:抗體的表達(dá)在尿道黏膜細(xì)胞中以細(xì)胞質(zhì)或核膜棕黃色染色為陽(yáng)性信號(hào)，細(xì)胞質(zhì)和核膜藍(lán)染為不表達(dá)。在捷達(dá)801專業(yè)數(shù)碼凝膠成像與分析系統(tǒng)3.3下，觀察陽(yáng)性細(xì)胞分布部位及表達(dá)特征，計(jì)算同一解剖部位、5個(gè)不同視野內(nèi)陽(yáng)性細(xì)胞的平均密度(OD)。OD值越高，表示IL－10或TNF－α表達(dá)量越多。

2 結(jié)果

2.1 IL－10表達(dá) 對(duì)IL－10表達(dá)的平均密度值進(jìn)行析因設(shè)計(jì)方差分析，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較F=73.515，P組別＜0.001，認(rèn)為 IL－10 在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的表達(dá)存在差異(見表1);不同周數(shù)間比較，F(xiàn)=64.045，P周數(shù)＜0.001，認(rèn)為 IL－10 在不同周數(shù)的表達(dá)也存在差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;同一時(shí)間點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)組IL－10的表達(dá)顯著高于對(duì)照組(P＜0.05);IL－10 總體表達(dá)趨勢(shì)比較，F(xiàn)=4.076，P組別×周數(shù)=0.015，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組IL－10表達(dá)的平均密度值存在交互作用，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組IL－10的表達(dá)均呈下降趨勢(shì)，但實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組下降趨勢(shì)要小;對(duì)實(shí)驗(yàn)組第4周和對(duì)照組第2周的IL－10表達(dá)平均密度值進(jìn)行t檢驗(yàn)，t=2.244，P=0.065，尚不能認(rèn)為二者之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1各組家兔尿道黏膜IL-10表達(dá)的平均密度值(±s，n=5)Tab 1The expression of IL-10 in urethral mucosa in different groups(±s，n=5)

表1各組家兔尿道黏膜IL-10表達(dá)的平均密度值(±s，n=5)Tab 1The expression of IL-10 in urethral mucosa in different groups(±s，n=5)

與對(duì)照組比較，▲P ＜0.05

1周 2周 3周 4周實(shí)驗(yàn)組 0.325±0.039▲ 0.200±0.021▲ 0.177±0.016▲ 0.149±0.002▲對(duì)照組 0.212 ±0.049 0.145 ±0.004 0.122 ±0.006 0.106 ±0.010

2.2 TNF－α 表達(dá) 對(duì)TNF－α 表達(dá)的平均密度值進(jìn)行析因設(shè)計(jì)方差分析，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較，F(xiàn)=536.223，P組別＜0.001，認(rèn)為 TNF－α 在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的表達(dá)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(見表2);不同周數(shù)比較，F(xiàn)=101.956，P周數(shù)＜0.001，認(rèn)為 TNF－α 在不同周數(shù)的表達(dá)也存在差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;同一時(shí)間點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)組TNF－α的表達(dá)低于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);TNF－α 總體表達(dá)趨勢(shì)比較，F(xiàn)=4.412，P組別×周數(shù)=0.010，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組所表達(dá)的TNF－α平均密度值存在交互作用，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組TNF－α的表達(dá)均呈上升趨勢(shì)，但實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組上升趨勢(shì)要小;對(duì)實(shí)驗(yàn)組第4周和對(duì)照組第1周的TNF－α表達(dá)平均密度值進(jìn)行t檢驗(yàn)，t=1.652，P=0.154，尚不能認(rèn)為二者之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2各組家兔尿道黏膜TNF-α表達(dá)的平均密度值(±s，n=5)Tab 2The expression of TNF-α in urethral mucosa in different groups(±s，n=5)

表2各組家兔尿道黏膜TNF-α表達(dá)的平均密度值(±s，n=5)Tab 2The expression of TNF-α in urethral mucosa in different groups(±s，n=5)

與對(duì)照組比較，▲P ＜0.05

1周 2周 3周 4周實(shí)驗(yàn)組 0.111±0.003▲ 0.126±0.003▲ 0.138±0.003▲ 0.151±0.003▲對(duì)照組 0.148 ±0.003 0.172 ±0.003 0.193 ±0.003 0.206 ±0.003

3 討論

隨著醫(yī)用體內(nèi)植入物的廣泛應(yīng)用，醫(yī)源性感染已經(jīng)成為臨床治療工作中的一個(gè)突出問題。其中，導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染(CAUTIs)的發(fā)病率已成為僅次于呼吸道感染的醫(yī)源性感染［1］。尿路感染的發(fā)生率與導(dǎo)尿管的留置時(shí)間長(zhǎng)短具有相關(guān)性，留置時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)生感染的機(jī)率也越大。徐敏等［3］報(bào)道插管第3天菌尿發(fā)生率為26.7%，第7天菌尿發(fā)生率為66.7%，第10天菌尿發(fā)生率高達(dá)93.3%。國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道，開放留置導(dǎo)尿管5 d以上泌尿系統(tǒng)感染率接近 100%［4］。

導(dǎo)尿管作為人體異物，在導(dǎo)尿管表面容易形成細(xì)菌生物膜(BBF)［2］。生物膜中細(xì)菌的生物特性不同于自由細(xì)菌，具有較強(qiáng)的耐藥性，而且容易躲避人體免疫系統(tǒng)的殺傷［5］。置入體內(nèi)的生物材料一旦形成生物膜，存在于生物膜內(nèi)的細(xì)菌通過其特殊的耐藥機(jī)制和緩慢釋放，引起泌尿系乃至機(jī)體全身的感染，經(jīng)久不愈。同時(shí)，因?yàn)榭咕幬镫y以進(jìn)入生物膜，即使使用大量的抗感染藥物也難以治愈，久之，還會(huì)產(chǎn)生耐藥性，成為臨床上的難治性感染。因此，防治尿路感染的關(guān)鍵在于阻止細(xì)菌生物膜的形成，而阻止生物膜形成的一個(gè)重要方法便是改變導(dǎo)尿管的表面結(jié)構(gòu)及組成，使其具有殺滅病原微生物的作用［6，7］。

抗感染導(dǎo)尿管材料的研究，諸如普通硅膠導(dǎo)尿管經(jīng)呋喃西林、美滿霉素和利福平等包被處理，可有效降低短期(＜2－3周)留置尿管發(fā)生CAUTIs的風(fēng)險(xiǎn)，但長(zhǎng)期使用不可避免地出現(xiàn)微生物耐藥菌屬的產(chǎn)生;在普通導(dǎo)尿管表面鍍銀或滲銀的技術(shù)制備抗感染導(dǎo)尿管，如Sandblom等［8］制備的銀－水凝膠鍍膜尿管、Rupp等［9］制備的銀合金－水凝膠鍍膜尿管，可以使CAUTIs的發(fā)生下降，然而，由于制備工藝的缺陷，鍍銀層極易脫落而喪失抗感染功能，該導(dǎo)尿管在體內(nèi)留置7 d以后，導(dǎo)尿管表面仍能形成細(xì)菌生物膜［10］。

納米Ag－SiO2，是將納米二氧化硅載體與具有較強(qiáng)殺菌能力的銀離子吸附制得的，Ag+由于其活潑的化學(xué)性質(zhì)，容易從載體中緩慢釋放、游離至導(dǎo)尿管的表面，當(dāng)與微生物接觸時(shí)，導(dǎo)尿管表面材料緩慢釋放出 Ag+［11］，當(dāng)微量 Ag+到達(dá)微生物細(xì)胞膜時(shí)，因后者帶負(fù)電荷，依靠庫(kù)侖引力，使二者牢固吸附，Ag+穿透細(xì)胞壁進(jìn)入胞內(nèi)［12］。而Ag+的抗菌性則從Ag+對(duì)細(xì)胞膜呼吸產(chǎn)能相關(guān)的電子傳輸系統(tǒng)影響、與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸相關(guān)蛋白的相互作用、破壞細(xì)菌外膜蛋白的合成、與RNA和DNA形成不溶復(fù)合物而使菌體細(xì)胞死亡或生長(zhǎng)受到抑制等多方面發(fā)揮作用的［13－15］。

前期本科研小組已經(jīng)進(jìn)行了納米Ag－SiO2抗感染導(dǎo)尿管體外抑菌性能檢測(cè)分析的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，納米Ag－SiO2粉末對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有抑菌性［16］。

本研究比較家兔留置納米載銀二氧化硅(納米Ag－SiO2)導(dǎo)尿管和普通醫(yī)用導(dǎo)尿管后，不同時(shí)間(1周、2 周、3 周、4 周)白細(xì)胞介素10(IL－10)和腫瘤壞死因子 α(TNF－α)在尿道黏膜的表達(dá)情況。IL－10作為一種抑炎因子主要對(duì)單核巨噬細(xì)胞發(fā)揮影響，抑制后者的黏附、激活及多種細(xì)胞因子的生成。IL－10可通過抑制單核/巨噬細(xì)胞激活和增殖來下調(diào)炎癥反應(yīng)，同時(shí)還能拮抗炎性介質(zhì)的作用，但二者是通過不同途徑進(jìn)行的［17］。IL－10作為一種理想的抑炎因子，一方面抑制炎性細(xì)胞的激活、遷移與黏附;另一方面抑制炎癥因子的合成與釋放［18］。TNF－α生物活性主要表現(xiàn)為抗感染，引起炎癥反應(yīng)和抗腫瘤，是促炎性因子，是炎癥反應(yīng)過程中出現(xiàn)最早的且最重要的細(xì)胞因子，被認(rèn)為是炎癥反應(yīng)中最重要的啟動(dòng)因子［19］。IL－10 為炎癥抑制因子，TNF－α 為炎癥促進(jìn)因子，是一對(duì)相互調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子，他們具有多種生物學(xué)活性，二者共同作用介導(dǎo)著炎癥的發(fā)展［20，21］。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:①實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組IL－10和TNF－α的表達(dá)在不同周數(shù)間均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;②同一時(shí)間點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)組IL－10的表達(dá)高于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組TNF－α的表達(dá)低于對(duì)照組，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;③實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組IL－10或TNF－α的表達(dá)存在交互作用，且實(shí)驗(yàn)組IL－10表達(dá)的下降趨勢(shì)和TNF－α表達(dá)的上升趨勢(shì)均明顯小于對(duì)照組;④實(shí)驗(yàn)組第4周TNF－α與對(duì)照組第1周比較，實(shí)驗(yàn)組第4周IL－10表達(dá)與對(duì)照組第2周比較尚不能認(rèn)為存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

因而，研究認(rèn)為納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管具有抗菌性，應(yīng)用納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管可顯著減少導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染的發(fā)生率。

4 結(jié)論

①納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管具有抗菌性;②應(yīng)用納米Ag－SiO2導(dǎo)尿管可顯著減少導(dǎo)尿管相關(guān)性尿路感染的發(fā)生率。

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