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编号:10403079
氧自由基在大鼠阿霉素肾病发生中的作用探讨
http://www.100md.com 《中华医学研究杂志》 2004年第2期
     【摘要】 目的 制作大鼠微小病变型肾病模型,探讨氧自由基在肾病发生中的作用。方法 采用一次性尾静脉注射阿霉素(7mg/kg)制作大鼠微小病变型肾病模型,动态观察尿蛋白、血浆蛋白、肾功能及肾组织病理变化以及血和肾组织丙二醛(MDA)的含量。结果 阿霉素注射2周后所有大鼠均出现蛋白尿,第4周达到最高峰,之后反而有所下降;光镜下肾小球形态基本正常,第4周开始出现肾小管扩张,第8周和第16周时肾小管扩张更加明显,如小囊状。免疫酶标检查未发现沉积物;电镜下足突完全融合;肾皮质MDA在阿霉素注射后第3天即见升高,3天后各组肾皮质MDA含量也明显高于注射前,而血清MDA水平在第4周后才高于对照组,差异有显著意义。结论 大鼠阿霉素肾病模型蛋白尿、血生化及病理特点与儿童微小病变型肾病极为相似,氧自由基在肾病发生中起重要作用。

    关键词 阿霉素肾病 氧自由基 发病机制

    【文献标识码】 A 【文章编号】 1680-6115(2004)02-0103-03
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    Oxygen free radicals in the pathogenesis of adriamycin

    induced nephropathy in rats

    Kuang Yujiu,Zhou Jianhua

    Department of Pediatrics,Tongji Hospital,Tongji Medical College of

    Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430030.

    【Abstract】 Objective To establish a rat model of minimal change nephropathy and to study the role of oxyˉgen free radicals in the pathogenesis of nephrosis.Methods The rat model of minimal change nephropathy were proˉduced throughone intravenous injection of adriamycin at a dosage of7mg/kg and the time course change of urine proˉtein,blood biochemistry,renal pathology and malondialdehyde(MDA)levels in serum and renal cortex were observed in the rats after adriamycin injection.Results All rats developed proteinuria at the2nd week after adriamycin injecˉtion,moreover the proteinuria reached the highest level at the4th week and then decreased a little;The glomeruli were nearly normal,but the tubular enlargement was noted at4weeks and became more obvious at8weeks and16weeks after adriamycin injection.No immunoglobulin deposits were observed in the rats,and the electronic microscopy showed complete effusion of the foot process.In renal cortex increased MDA levels were noted in renal cortex at the3rd day after adriamycin injection and in serum after the4th week,the differences were significant.Conclusion Adriˉamycin-induced nephrosis in rats was similar to childhood minimal change nephropathy in proteinuria,blood bioˉchemistry and renal pathological changes.The oxygen free radicals might play important role in the pathogenesis of nephrosis.
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    Key words Adriamycin-induced nephrosis oxygen free radical pathogenesis

    微小病变型肾病是儿童肾病综合征中最常见的病理类型,其发生尚不十分清楚。阿霉素肾病模型与人类微小病变型肾病在病理特点、血生化改变等方面极为相似而广泛用于该病的研究,但其发生机制尚不清楚。由于阿霉素心脏毒性与氧自由基有关,因此推测氧自由基在阿霉素诱发大鼠肾病过程中起重要作用 [1] 。本文建立大鼠阿霉素肾病模型并对肾组织中丙二醛(MDA)含量进行测定,以探讨其在肾病发生中的作用。

    1 材料与方法

    1.1 试验动物及试剂

    1.1.1 实验动物 纯种Wistar雌性大鼠,每只重190~210g,同济医院动物实验中心提供。
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    1.1.2 试剂 阿霉素:Pharmacia公司,产品批号8046AA。 四乙氧基丙烷为美国Aldrich公司产品。

    1.2 方法

    1.2.1 大鼠阿霉素肾病模型的建立、实验动物分组及标本收集 参照Bertani方法 [1]采用一次性尾静脉注射阿霉素(7mg/kg)制作大鼠阿霉素肾病模型。42只大鼠随机分为5组,6只以尾静脉注射生理盐水1ml作对照,余36只作为模型组并分别于注射后定期于1天、3天、1周、2周、3周、4周、8周、16周时置于代谢笼内收集24h尿液,动态观察尿蛋白,并于注射后3天、1周、2周、4周、8周、16周处死动物,收集血液及肾组织检测,并在0℃下制成肾皮质匀浆检测MDA含量。

    1.2.2 检测方法 (1)24h尿蛋白以考马斯亮兰G250法测定。以正常大鼠24h尿蛋白含量的均值加上2个标准差为正常大鼠尿蛋白含量的上限,超过此值即为蛋白尿,以>40mg/24h为大量蛋白尿。(2)血清总蛋白及白蛋白以双缩脲法测定、血清胆固醇以醋酐-硫酸法测定、血肌酐以苦味酸比色法测定。(3)尿蛋白SDS-PAGE电泳:制备10%浓缩胶及7.5%分离胶,尿样本经SDS处理后电泳,待溴酚兰指示剂达终点后停止电泳,以考马斯亮兰R250染色观察。(4)肾组织病理检查:大鼠处死后,切取肾皮质3块。作HE、PAS、Masson、PAM四种染色并光镜观察,冰冻切片行间接免疫酶标法IgG、IgA、IgM、C3检查和电镜检查。(5)MDA含量的测定:采用硫代巴比妥酸法。每次均以复管制作标准曲线,样本测定如见混浊则另行重测。(6)统计学方法:计量资料t检验。
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    2 结果

    2.1 阿霉素注射后大鼠24h尿蛋白含量的变化 见表1。 在阿霉素注射后第3天即有9/36大鼠出现蛋白尿,1周时24/30出现蛋白尿,且9/30为大量蛋白尿,2周后所有大鼠均出现蛋白尿,22/24为大量蛋白尿,3周以后所有大鼠均为大量蛋白尿。在阿霉素注射后第1天大鼠24h尿蛋白定量低于注射前,差异有非常显著意义(t=3.0508,P<0.01)。在阿霉素注射后1~2周尿蛋白增加最快,2周后在 高水平上又逐渐增加,第4周达到最高峰,之后反而有所下降。

    2.2 阿霉素注射后大鼠血清蛋白、胆固醇、肌酐含量的变化 见表2。

    表1 阿霉素注射后大鼠24h尿蛋白含量的变化 (mg/24h,ˉx±s)

    注:与注射前相比, ˇ P<0.01, ˇˇ P<0.001
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    表2 阿霉素注射后大鼠血清蛋白、胆固醇、血肌酐含量变化(ˉx±s)

    注:与注射前相比, ˇ P<0.01, ˇˇ P<0.001

    由上表所见,阿霉素注射后,大鼠血清总蛋白、白蛋白逐渐降低,胆固醇逐渐增高,1周时血清蛋白降低而胆固醇正常,以后各组的变化与对照组相比差异有非常显著性意义,而血肌酐在各组间差异均无显著性,这种血生化紊乱与人类微小病变型肾病极为相似。

    2.3 大鼠阿霉素肾病尿蛋白SDS—PAGE电泳结果 对各组尿蛋白进行SDS—PAGE电泳发现,各组尿蛋白主要区带在白蛋白上下,与人类微小病变肾病尿蛋白电泳结果基本一致,8周以后尚可见少量中、高分子量的蛋白带。

    2.4 肾脏组织病理变化 各组动物肾脏大小及质地均未见明显变化。光镜下肾小球形态基本正常,未见内皮细胞、系膜细胞增殖,无毛细血管基底膜增厚、分层等异常改变。第1周开始少数肾小管出现蛋白管型及肾小管浊肿、上皮脱落,并在以后各组逐渐增多。第4周开始出现肾小管扩张,第8周和第16周时肾小管扩张更加明显,如小囊状。免疫酶标检查未发现沉积物。注射后3天即可在电镜下见局灶性足突融合,以后逐渐加重,第2周后各组足突完全融合,基底膜未见异常,亦无电子致密物沉积。上述改变均与人类微小病变肾活检结果较为相似。
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    2.5 肾病大鼠血清及肾皮质匀浆中MDA含量变化 见表3。 由上表3可知,阿霉素注射后3天即见肾皮质MDA升高,3天后各组肾皮质MDA含量也明显高于注射前,差异有显著意义。阿霉素注射后4周、8周及16周大鼠血清 MDA水平明显高于对照组,差异有显著意义。

    表3 阿霉素注射后大鼠血清及肾皮质MDA含量变化 (ˉx±s)

    注:与注射前相比, ˇ P<0.05

    3 讨论

    本文参照Bertani方法制作大鼠阿霉素肾病模型,发现所有大鼠经注射阿霉素后均出现大量蛋白尿。最早者在注射后第3天就见蛋白尿,1~2周尿蛋白增加最快,4周达高峰,此后有所减低但仍持续在高水平上。光镜下肾小球病变轻微,无免疫复合物沉积,电镜下仅见足突融合,因此属微小病变,肾小管于第1周出现蛋白管型及肾小管浊肿、上皮脱落,以后逐渐增多。第4周开始出现肾小管扩张,第8周和第16周时肾小管扩张更加明显,如小囊状。病理改变与Javaid等 [2] 报道的相仿。血生化及肾功能的检查结果也与儿童微小病变型肾病相似。该模型制作所需阿霉素药源广,易于购得,制作方法简单,重复性好,适宜于微小病变型肾病的研究,值得推广。但制作时需注意在注射阿霉素后几乎所有的大鼠均在2~3天内出现严重腹泻,一周后腹泻可自行缓解,偶尔见大鼠因严重腹泻而死亡。故需准确掌握剂量,腹泻期间注意护理且避免注射时药物漏至皮下造成坏死。
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    动态观察注射阿霉素后大鼠尿蛋白的变化,结果发现尿蛋白含量先减低,然后逐渐升高,在注射后四周左右达到高峰,此后有所减低但维持大量蛋白尿水平。但有趣的是,注射阿霉素后第一天大鼠尿蛋白含量反而由2.1048mg降至1.5557mg,经检验,差异有显著意义。在Bertani等人的实验中,也有阿霉素注射后短期内尿蛋白暂时性降低的改变,但未引起他们的注意。我们推测注射阿霉素后首日尿蛋白暂时降低的原因可能是阿霉素刺激肾小球滤过膜外侧的上皮细胞及近端肾小管上皮细胞,使其对小分子多肽的吞噬作用加强,故短期内尿蛋白反而减少,这有待今后进一步证实。

    自Bertani等建立大鼠阿霉素肾病模型以来,对阿霉素如何介导肾小球上皮细胞的损伤机制的认识仍十分有限。由于阿霉素心脏毒性与氧自由基有关,因此推测氧自由基在阿霉素诱发大鼠肾病过程中起重要作用,但尚无人加以证实。本文对阿霉素注射后不同时期肾皮质匀浆及血清中MDA含量进行测定,结果表明,在注射阿霉素后第三天尿蛋白水平正常时即见肾皮质MDA明显升高,说明氧自由基在对肾小球上皮细胞的损伤在阿霉素肾病发生中起重要作用。血清MDA在注射后2周才见增高,可能是由于血清MDA测定影响因素多,肾脏MDA的改变尚难很快导致血MDA升高之故。
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    氧自由基除直接与细胞膜上的磷脂中的不饱和脂肪酸经链式反应形成一系列的脂质过氧化物,由此导致细胞膜的破坏、溶解等损伤外,还可通过抑制PGI 2 合成酶,使PGI 2 合成减少,TXB 2 升高。Edigo等 [3] 分离阿霉素肾病大鼠肾小球体外培养,发现其TXB 2 产量明显高于对照组,其机制也与氧自由基损伤有一定关系。此外,氧自由基可抑制肾脏其他酶类如ATP酶导致肾脏能量代谢障碍。Bakker等 [4] 检测阿霉素大鼠肾组织ATP酶/黄嘌呤系统,在体外建立氧自由基产生体系并与肾切片孵育,取得了与阿霉素作用于肾脏类似的结果,提示阿霉素肾病的发生与氧自由基损伤有关。Venkatesan等 [1] 采用抗氧化剂治疗可减轻大鼠阿霉素肾病蛋白尿,结合本文结果,我们认为阿霉素注射后导致肾脏局部氧自由基增多是肾病发生的重要机制,氧自由基对肾小球上皮细胞的损伤作用导致肾脏唾液酸丢失,达到一定程度后发生蛋白尿,随后出现肾病综合征的典型表现。推测如果在早期以抗氧化剂干预,有望减轻肾脏损伤,起到保护肾脏、预防乃至减低蛋白尿的作用。
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    参考文献

    1 Venkatesan N,Punithavathi D,Arumugam V.Curcumin prevents adriˉamycin nephrotoxicity in rats.Br J Pharmacol,2000,129:231-234.

    2 Javaid B,Olson JL,Meyer TW.Glomerular injury and tubular loss in adriamycin nephrosis.J Am Soc Nephrol,2001,12:1391-1400.

    3 Egido J,Ortiz A,Gomez-Chiarri M,et al.Involvement of lipid mediaˉtors in the pathogenesis of experimental nephrosis in rats:its pharmacoˉlogical modulation.Ren Fail,1991,13:95-101.

    4 Bakker WW,Kalicharan D,Donga J,et al.Decreased ATPase activity in adriamycin nephrosis is independence of proteinuria.Kidney int,1987,31:704-709.

    作者单位:430030武汉华中科技大学同济医学院附属同济医院

    (收稿日期:2003-10-10)

    (编辑曲 全), http://www.100md.com(匡裕玖 周建华)