摘要
背景: 皮瓣移植是一种常用的手术技术，用于治疗软组织损伤，恢复其功能和外观。然而，在糖尿病患者中，皮瓣术后发生皮瓣坏死的风险较高。这可能是由于糖尿病相关代谢障碍导致内皮细胞的氧化应激和炎症增加，从而影响血管生成和皮瓣存活。电刺激(Electricalstimulation,ES)被认为是一种有前途的减轻组织炎症、促进组织再生的方法，目前在临床中被广泛应用。先前的研究已经表明，ES促进血管生成和缓解组织氧化应激方面具备显著潜力。不仅如此，还有研究进一步指出，ES能够提升血管内皮生长因子在组织中的表达水平，显著增强组织中毛细血管密度。然而，关于ES是否能促进糖尿病跨区穿支皮瓣存活，目前的研究仍相对匮乏。 目的: 探究ES对糖尿病大鼠跨区穿支皮瓣术后皮瓣存活率的影响及其内在机制，旨在为临床预防糖尿病患者皮瓣术后坏死及相关并发症提供有效预防策略。 方法: 本研究共使用79只清洁级成年雄性Sprague-Dawley大鼠。实验分为两个部分，第一部分:探究电刺激处理跨区穿支皮瓣大鼠的最佳持续时间;第二部分:探究电刺激对糖尿病大鼠跨区穿支皮瓣的影响及作用机制。 1.第一部分:探究ES促进跨区穿支皮瓣存活的最佳持续时间 选取28只SPF成年雄性Sprague-Dawley大鼠，将其随机分成4组，对照(Con)组，电刺激3天(ES3-day)组，电刺激5天(ES5-day)组和电刺激7天(ES7-day)组，每组大鼠数量为7只。实验采用大鼠背侧跨区穿支皮瓣模型，在大鼠背部设计一个11cm×3cm的跨区穿支皮瓣，实验组分别从术前第3天、第5天和第7天开始，每天予以皮瓣术区40min电刺激处理。术后第7天观察皮瓣存活情况，记录并计算皮瓣存活面积百分比，选择最佳电刺激持续时间。 2.第二部分:探究ES对糖尿病大鼠跨区穿支皮瓣的影响及作用机制 选取51只SPF成年雄性Sprague-Dawley大鼠，将其随机分成3组，对照(Con)组，糖尿病(DM)组和糖尿病电刺激(DMES)组，每组大鼠数量为17只。其中DM组和DMES组的34只大鼠，经高糖高脂饲料饲养4周后，连续3天腹腔内注射链脲霉素诱导糖尿病大鼠模型，同时采取尾静脉血液监测血糖水平，确保大鼠血糖范围在16.7～33.3mmol/L。成功诱导糖尿病模型之后，对DMES组的大鼠进行电刺激处理。从术前第7天开始，进行每天40分钟的电刺激处理，Con组和DM组做相应假处理。电刺激处理后，从各组随机选取10只大鼠，根据术前标识切取远端Choke区皮瓣组织，进行WB、PCR、HE染色等分子生物学和组织学检测。各组剩余7只大鼠用于建立背侧跨区穿支皮瓣模型，术后第7天，记录皮瓣存活情况并计算皮瓣存活面积百分比。 结果: 1.实验第一部分:电刺激7天组皮瓣存活面积百分比显著高于对照组，差异具有统计学意义。因此，选择皮瓣手术前第7天开始进行电刺激处理作为后续实验条件。 2.实验第二部分:术后第7天，DMES组皮瓣存活面积百分比显著高于Con组和DM组;掀开皮瓣观察发现DMES组远端Choke区皮瓣组织的血管密度显著高于Con和DM组，且血管管径亦明显大于Con组和DM组。H&E染色和免疫组化染色显示，DMES组远端Choke区皮瓣组织真皮下层的直径＞0.1mm的血管数目和微血管密度较Con组和DM组明显增加。DMES组皮瓣组织中促血管生成蛋白VEGF、MMP2和MMP9的表达水平较DM组显著增高;与DM组相比，DMES组皮瓣组织中ROS和8-OHdG生成显著减少，GSH生成显著增加，皮瓣组织抗氧化应激能力显著提高;与DM组相比，DMES组皮瓣组织中炎症细胞因子MCP-1、IL-1β表达水平显著降低，抗炎细胞因子TGF-β表达显著升高;与DM组相比，DMES组的促凋亡蛋白CleavedCaspase-3和Bax的表达量显著降低。 结论: 电刺激可以显著提高正常大鼠跨区穿支皮瓣术后存活面积百分比。电刺激可以促进糖尿病大鼠跨区穿支皮瓣组织微血管生成，提高皮瓣术后的存活面积百分比。电刺激可以减少皮瓣组织中ROS和8-OHdG生成，促进GSH合成，增强皮瓣组织抗氧化应激能力。电刺激可以上调VEGF、MMP2、MMP9和TGF-β的表达，降低皮瓣组织IL-1β、MCP-1、CleavedCaspase-3和Bax的表达，从而促进血管生成，减弱氧化应激介导的炎症和细胞凋亡对组织和血管内皮细胞造成的损伤。
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