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远端缺血预处理对大鼠肾缺血/再灌注肾功能的影响

2020-05-08 来源:榕意旅游网
2013年l0月 中国比较医学杂志 CHINESE JOURNAL OF COMPARATIVE MEDICINE 0ctober,2013 VoL 23 NO.10 第23卷第lO期 远端缺血预处理对大鼠肾缺血/再灌注肾功能的影响 陈克研,张毅男,卢玉平,金 强,张铁铮 (沈阳军区总医院,沈阳110016) 【摘要】 目的探讨远端缺血预处理(remote ischemic preconditioning,RIPC)对大鼠肾缺血/再灌注后肾功能 的影响。方法 SPF级SD大鼠3O只,随机分为肾缺血再灌注组(IR组)、远端缺血预处理组(RIPC组)和假手术 对照组(s组)。IR组右肾切除,左肾缺血45 min,再灌注60 min制备肾缺血再灌注模型;RIPC组分离股动脉后夹 闭5 min,松开动脉夹再灌注5 min,反复3次,于1 h后建立IR模型;S组麻醉开腹后右肾切除。各组动物于再灌注 6 h后处死,取血液分离血浆检测肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、IL一1B、TNF—oL以及尿液中肾损伤分子一l(Kim—1)的含 量;同时取肾组织制作病理切片,HE染色观察各组病理组织学变化。结果 IR组肾脏损伤严重,炎症明显,有肾 小球肾炎表现,RIPC组肾脏损伤明显减轻。与s组相比,IR组和RIPC组血浆中BUN、Scr、IL一1B、TNF— 以及尿液 中Kim.1含量均显著升高(P<0.05),但RIPC组明显低于IR组(P<0.05)。结论远端缺血预处理可减轻肾缺 血再灌注中的炎性反应,减轻肾功能障碍,具有一定的肾保护作用。 【关键词】 肾脏;远端缺血预处理;缺血再灌注损伤;肾功能;大鼠 【中图分类号】R33 【文献标识码】A 【文章编号】1671-7856(2013)10.0036—04 doi:10.3969.j.issn.1671.7856.2013.010.008 Effect of remote ischemic prec0nditi0ning on renal function in rats with renal ischemia-reperfusion injury CHEN Ke-yan,ZHANG Yi—nan,Lu Yu・ping,JIN Qiang,ZHANG Tie—zheng (Department ofAnesthesiology,General Hospital of Shenyang Military Area Command,Shenyang 110016,China) 【Abstract】0bjective To explore the effect of remote ischemic preconditioning on renal function in rats with renal ischemia—reperfusion injury.Methods SPF male SD rats(n=30)were randomly divided into three equal groups:sham group(group S),ischemia—reperfusion group(group IR),and remote ischemic preconditioning group(group RIPC).For the group IR,the right nephrectomy was performed and the left one had ischemia for 45 min,then returned the blood flow or 60 min.For tfhe group RIPC,to clamp the femoral a ̄ery for 5 min,reperfusion 5 rain,and repeated three times, making IR models after 1 h.For the group S,only removed the right kidney by laparotomy after anesthesia.Blood samples were collected at 6 h to determine the Scr,BUN,IL一1 p,TNF—OL and urinary Kim一1 levels.Hist0pathological changes of the kidney were observed by pathology using HE staining. Results Hist叩athologica1 observation showed no obvious changes in the kidneys of group S.Serious renal injuries were found in the group IR,showing obvious inflammation and glomerulonephritis,while the renal injuries were significantly alleviated in the group RIPC,and no serious inflammatory response was detected.Compared with the group S,levels of Scr,BUN,IL-I B,TNF—o【and Kim一1 in the group IR and [基金项目]辽宁省科技攻关项目(2012225006)。 【作者简介】陈克研(1983一),男,博士后,从事基础医学和实验动物研究。E—mail:chenkeyan888@163.com。 [通讯作者]张铁铮(1961一),主任医师,从事基础医学和临床麻醉学研究。E-mail:tzzhang@hotmail.corn。 中国比较医学杂志2013年10月第23卷第10期Chin J Comp Med,October 2013,Vo1.23.No.10 37 RIPC were significantly increased(P<0.05);but they were significant lower in the group IR than in the RIPC group(P <0.05).Conclusion RIPC can reduce inflammatory reaction,alleviate renal ischemia—reperfusion injury and protect the kidney to some degree. 【Key words】 Kidney;Remote ischaemic preconditioning;Ischemia-repeffusion injury;Renal function;Rat 肾移植是当今治疗终末肾脏疾病最理想的方 法之一。从50年前第1例肾移植成功至今,已超过 50万例肾衰竭患者接受了肾移植。然而,肾移植围 1.2.2肾缺血再灌注模型的制备:参照文献[5]报 告的方法建立肾I/R损伤模型。具体方法如下:术 前大鼠禁食禁饮6 h;腹腔注射10%水合氯醛(3 mg/kg)实施麻醉;腹中线4~5 cm切口,沿腹白线 术期缺血再灌注损伤(ischemia—reperfusion injury, ira)的问题至今尚未解决。由于肾脏自身的结构特 点使其成为IRI中最为敏感器官之一,当肾脏缺血 时,血流量减少,肾小管内皮细胞损坏,导致肾小管 堵塞,再灌注后,细胞代谢功能紊乱,炎症介质释 放,炎症反应加剧¨ 。目前研究表明,不同器官经 过暂时缺血可以降低IRI引起的伤害,产生明显的 保护作用 ,由于这一保护效应可以发生于IPC以 外的组织器官,因此被称为远端缺血预处理(remote ischemic preconditioning,RIPC)。大量的临床和动 物实验表明RIPC对因I/R引起的心脏、肺脏、脑的 损伤有一定的保护作用 ,但RIPC对肾脏缺血再 灌注所引起的肾脏损伤研究尚少。本研究以大鼠 为实验对象,夹闭双侧股动脉行缺血预处理,通过 检测各组动物肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、IL.1 B、 TNF. 和肾损伤分子.1(Kim.1)的含量及肾脏病理 组织学变化,探讨RIPC对大鼠肾缺血/再灌注后肾 功能的影响。旨在为临床肾移植手术克服IRI提供 新的实验依据。 1材料和方法 1.1 实验动物和主要试剂 SPF级SD大鼠30只(雄性,体重150~200 g, 由沈阳军区总医院实验动物科提供,合格证号:军 动字SCXK 2012-0002和SYXK 2012-0002);IL・1 、 TNF.0【和Kim一1ELISA检测试剂盒(美国R&D公 司)。 1.2实验方法 . 1.2.1实验动物分组:SD大鼠随机分为肾缺血再 灌注组(IR组)、远端缺血预处理组(RIPC组)和假 手术对照组(S组),每组l0只。IR组右肾切除,左 肾缺血45 min,再灌注60 min制备肾缺血再灌注模 型;RIPC组分离股动脉后夹闭5 min,松开动脉夹再 灌注5 min,反复3次,于1h后建立IR模型;S组麻 醉开腹后右肾切除。 剪开,暴露腹腔;将回小肠、结肠和脾脏移至左侧, 分离右肾,结扎肾蒂,切除右肾;将小肠、结肠、脾脏 移至右侧,显露左侧肾脏和左肾蒂,用无损伤血管 夹夹闭肾蒂;45 min后松开左肾血管夹,恢复灌注 60 min,见肾脏从暗紫色转成红色则说明I/R模型 建立成功;缝合关闭腹腔。 1.2.3标本采集与检测:模型建立成功后6 h将 各组实验鼠行眶静脉丛采血,收集血液,分离血 浆,应用全自动生化分析仪检测血浆中Scr和BUN 含量;打开大鼠腹腔,从膀胱中抽取尿液,用ELISA 试剂盒检测血浆中IL.1B、TNF 以及尿液中Kim一 1含量的变化;取肾组织固定于中性甲醛溶液中, 制作病理组织切片,HE染色观察肾脏病理组织学 变化。 1.3统计学方法 实验数据采用均数±标准差(面±s)表示,应用 SPSS 19.0统计学软件进行单因素方差分析,组间 比较采用t检验,尸<0.05为差异有显著意义。 2结果 2.1 肾脏病理组织学变化 与s组(图1.C)相比,IR组(图1-A)肾脏损伤 严重,炎症明显,肾小管扩张,充血、水肿,有肾小球 肾炎表现;而RIPC组(图1.B)肾脏损伤明显减轻, 炎症降低,细胞形态异常较少(图1,见彩插6)。 2.2三组大鼠各因子变化 三组大鼠各因子变化结果如表1所示,生化检 测仪检测结果显示,IR组和RIPC组Scr和BUN含 量明显高于S组(P<0.05),但RIPC组明显低于 IR组(P<0.05);用ELISA试剂盒对血浆中IL一1B、 TNF.仪及尿液中Kim-1含量进行检测,结果与S组 相比,各实验组IL.1 B、TNF. 和Kim-1含量均显著 升高(P<0.05);但RIPC组IL一1B、TNF一 和Kim一1 的表达水平明显低于IR组(P<0.05)。 38 中国比较医学杂志2013年10月第23卷第10期Chin J C0 p Med,Oct0ber 2013Vo1.23.N0.10 ,注:与S组比较, P<0.05;与IR组比较, P<0.05。 Note:‘P<0.05,compared with the group S;△P<005,compared with the group IR .3讨论 肾移植术中IRI损伤是常见的并发症,由于肾 脏结构和功能的特殊性,肾移植手术中发生的IRI 尤为典型和严重,也更多的引发研究者的重视。 BUN是人体机体蛋白质代谢主要的终端产物,Scr 是人体肌肉的代谢产物,Scr和BUN几乎全部都由 肾小球滤过随尿液排出,不受尿量的影响。Scr和 BUN可反映肾小球滤过功能和粗略估计有效肾单 位的数量,是临床常用于了解肾功能的主要指标之 ’ 一 。Kim.1是缺血再灌注肾损伤再生修复的基 因中,发现的一种新基因,实验证实Kim一1正常肾组 织及胚胎肾组织中几乎不表达 。由于尿液中脱 落的Kim 1胞外区水平与组织Kim一1表达密切相 关,从而反映近端肾小管的损伤。大量IRI以及多 种肾毒性药物引起的肾损伤动物模型中,Kim一1在 近端肾小管上皮细胞表达明显升高,与肾小管损伤 程度密切相关,表明尿Kim一1是诊断肾移植IRI早 期敏感指标 。以上三个指标结合尿量可评估IRI 对移植肾的损伤情况。本研究通过建立的大鼠IRI 动物模型模拟临床肾I/R过程,结果发现肾脏再灌 注6h后损伤严重,HE染色后其肾小管扩张、炎症 明显,有肾小球肾炎表现。血浆中Scr和BUN的含 量以及尿液中Kim—l表达水平均明显增高。该结果 与人医临床基本一致,一方面证明大鼠IRI模型建 立成功,另一方面说明IRI后肾组织损伤严重。 IRI的发生机制主要分缺血阶段和再灌注阶 段。肾组织缺血时血流量下降,肾脏处于缺氧状 态,再灌注后虽然缺血的组织恢复血流,但能量代 谢发生障碍,细胞通透性改变,激活炎症反应,加剧 组织的损伤¨。。。炎症过程始于血管内皮损伤和肾 小管细胞功能障碍,一系列的免疫调节细胞因子, 包括IL一1B、IL-6、IL一8和TNF一 分别释放入肾组织 和血液循环¨ 。在IRI过程中,肾小管上皮细胞产 生的TNF.0【、IL一1 B、IL-6和IL一18等细胞因子促使血 管黏附分子表达增高,从而介导白细胞和内皮细胞 的黏附作用¨ 。本研究结果表明, 肾脏缺血45 min,再灌注6 h后血清中IL-1B和TNF一 含量明显 增高。可见,炎症反应在IRI过程中发挥重要作用。 RIPC早期的研究多为动物实验,Bimbaum 等 通过动物实验发现股动脉狭窄联合电刺激腓 肠肌能够起到缺血再灌注心肌保护作用,单独股动 脉狭窄或者电刺激腓肠肌不能起到同样的作用。 该实验一方面提示神经、体液循环在RIPC过程中 联合起作用,另一方面提示止血带引起的短暂肢体 缺血可能带来RIPC的保护作用。Kharbanda等 于2002年第一次报道了对单侧上肢行RIPC能够减 轻对侧上肢经历30 rain缺血所致的血管内皮功能 的损伤,这是第一次在人类肢体上的实验。近些年 来大量临床研究也证实了骨骼肌、皮瓣、胃、肠道、 脊髓等器官和组织都有RIPC的器官保护作用。研 究表明,通过RIPC而增强对后继长时间缺血的靶 器官(心、肝、脑、肾、肺)的耐受能力,从而起到保护 作用,但具体机制还不清楚,有研究显示RIPC保护 作用是刺激信号分子释放,通过受体启动细胞内信 号通路,继而产生放大影响效应 。本研究结果显 示,RIPC组中Scr、BUN、IL・1¥、TNF・0【和Kim一1的 含量均较IR组高,提示RIPC可降低由肾IRI所引 起的肾损伤,对肾功能有一定的改善。 综上所述,肾缺血再灌注可导致肾功能下降, 并引起以炎性反应为特征的肾损伤;RIPC可减轻肾 缺血再灌注损伤,有利于肾功能的恢复,具有一定 的肾保护作用。 参考文献: Yao XY,Tang G,He CJ.Hydrogen sulfide protects cardiomyoeytes from myocardial ischemia-reperfusion injury by enhancing phosphorylation of apoptosis repressor with caspase recruitment domain[J].Tohoku J Exp Med,2012,226:275— 285. Moeini M,Nematbakhsh M,Fazilati M,et a1.Protective role of 中国比较医学杂志2013年1O月第23卷第10期Chin J Comp Med,October 2013,Vo1.23.No.10 39 recombinant human erythropoietin in kidney and lung injury Biochim Biophys Acta,2013,1832(12):1998—2008. following renal bilateral ischemia—reperfusion in rat model[J]. Int J Prev Med,2013,4(6):648—655. [10] Park SW,Chen SW,Kim M,et a1.Cytokines induce small intestine and liver injury afier renal ischemia or nephrectomy [3] 于新迪,王震宇,丁雷,等.大鼠肢端缺血预处理对脑缺血 [J].Lab Invest,2011,91(1):63—84.  JM,Umetsu DT,et a1.TIM genes:a [11] Freeman GJ,Casasnovas后炎症反应的影响[J].中国比较医学杂志,2012,(9):8一 l2. family of cell surface ph0sphatidylserine receptors that regulate [4] Caetano AM, Vianna Filho PT, Castiglia YM,et a1. Erythropoietin attenuates apoptosis after ischemia-reperfusion- innate and adaptive immunity[J].Immunol Rev,2010,235: 172—189. induced renal injury in transiently hyperglycemic Wister rats [12] 相婕,许栋明,王文,等.莫诺苷对大鼠局灶性脑缺血再灌 [J].Transplant Proc,2011,43(10):3618—3621. 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