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编号:10226642
高血糖导致肾脏高灌注的机制研究
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 1994年第1期
     作者:祁忠华 林善锬 郝传明 顾亚明 李 俊

    单位:200040 上海医科大学华山医院肾病研究室(祁忠华研究生)

    关键词:血糖过多;肾;血液灌注;动物,实验

    940102.htm 摘要 探讨了高血糖对整体大鼠和离体灌注鼠肾(IPRK)血流动力学的影响及其机制。结果显示:高血糖在整体大鼠和IPRK均可引起肾血浆流量(RPF)、肾小球滤过率(GFR)的增加;在IPRK阻断管-球反馈后,高血糖不再能诱发上述改变;结构和葡萄糖相似的D-α-甲基-葡萄糖什在IPRK可引起与相同渗透浓度的葡萄糖相似的RPF,GFR增加;血红蛋白不改变高血糖对肾血流动力学的影响。提示:高血糖可直接引起肾脏高灌注、高滤过,其机制主要是对管-球反馈的抑制,此抑制效应叮能与葡萄糖的结构相关。内皮由来性舒张因子(EDRF)在高血糖导致的IPRK高灌注中不起主要作用。
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    肾脏的高灌注,高滤过是导致糖尿病肾脏病变的重要机制[1]。由于肾脏血流动力学受全身神经、体液等因素影响,而葡萄糖全身应用时可以直接影响这些因素[2],从而限制了对其肾脏直接作用的认识。我们应用离体灌注鼠肾(IPRK)来研究高血糖对肾血流动力学的直接影响,着重从(1)葡萄糖对肾脏血流动力学的影响;(2)管-球反馈在该机制中的地位;(3)葡萄糖代谢情况对其影响,对比葡萄糖和与其结构相似的甲基化衍生物、在体内不代谢的D-α-甲基-葡萄糖音的作用异同;(4)内皮由来性舒张因子(EDRF)在本机制中的地位等进行研究。

    材料和方法

    一、材料

    1.实验动物:正常SD雄性大鼠,体重200~300g。

    2. IPRK装置:参照Bowman[3]介绍的装置,主要包括(1)灌注泵(国产LDB一M型电子蠕动泵);(2)循环泵;(3)肾脏灌注池;(4)超速恒温器;(5)滤器和微孔滤膜;(6)氧合器;(7)压力表;(8)肾动脉插管(由玻璃拉成“L,型,尖端外径1.0~1.2mm,内径0.8~1.0mm,斜面向下)及所需连接管道。
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    3.灌注液:参照Maack等[4]介绍的方法配制,主要成分为Krebs-Henseleit's缓冲液、牛血清白蛋白及14种混合氨基酸、菊粉等,除无滤过肾组牛血清白蛋白为1.49mmol/L外,其余各组白蛋白浓度为1.01mmol/L。

    二、方法

    1.整体清除试验:大鼠用l%戊巴比妥钠腹腔麻醉,分别做气管、股动脉、股静脉插管,膀胱造瘘插管。术后补充3%牛血清白蛋白2ml,静脉注射4%菊粉和l%对氨基马腮酸(PAH)各0.5ml,继之以2ml/h持续输入4%菊粉和l%PAH各半的混合液,平衡1小时后,每20分钟留尿标本一份,中点时轴取股动脉血0.5ml,动脉血离心后,留取血浆待查,剩余的红细胞用3%牛血清白蛋白悬浮后静脉回输。最初两份标本为对照,继之输入葡萄糖液。D-α-甲基-葡萄糖昔组的方法同葡萄糖组。

    2.IPRK方法:参照文献[5]介绍的方法。用l%戊巴比妥钠腹腔麻醉大鼠,打开腹腔,PEIO导管做右输尿管插管,轻轻分离肾周围组织及肠系膜上动脉、右肾动脉;腹腔静脉注射肝素200U抗凝;肠系膜上动脉上剪一小口,肾动脉导管由此插入,经腹主动脉进入右肾动脉,即刻打开灌注泵灌注肾脏,离体肾脏并置于灌注池中,平衡20分钟后开始正式实验。实验中通过调节灌注流量使灌注压维持在133kPa(100mmHg),无滤过肾组灌注压为10kPa(75mmHg),灌注液保持在38C,持续给予混合气体(O:CO=95:5),每10分钟留尿标本1份,中点抽灌注液0.5ml。
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    3.IPRK部分实验分组:(1)正常对照组(n:6);(2)高血糖组(n:6):留取对照标本后,灌注液中分别加入葡萄糖11mmol/L
    4.观察指标:(1)GFR:以菊粉清除率表示。(2)RPF:整体实验以PAH清除卒表示,IPRK部分由灌注泵直接显示。(3)肾血管阻力(RVRva)按nv=灌注压力/灌注流量×1.327公式计算。
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    5.统计处理:数据以+s声示,采用自身前后对照及组间比较t检验。

    表1 葡萄糖和D-α-甲基葡萄糖苷对整体大鼠肾血流动力学的影响(±S) 组别

    鼠数

    RPF(ml.min-1/100g BW)

    GFR(ml.min-1/100g BW)

    Posm(mmol/L)
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    用药前

    用药后

    用药前

    用药后

    用药前

    用药后

    葡萄糖组

    6

    3.90±0.40

    5.20±0.60*

    1.03±0.06

    1.25±0.09*

    288±3
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    293±5

    D-α-甲基-

    葡萄糖苷组

    6

    3.90±0.20

    4.20±0.30

    1.05±0.06

    0.95±0.05

    288±3

    293±6

    注:与注药前比较* P<0.05 Posm:血浆浸透性表2 葡萄糖对IPPK各实验组肾血流动力学的影响(±S) 组别
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    鼠数

    RPF(ml.min-1/g)

    GFR(ml.min-1/g)

    RVR(kPa.s-1/L)

    对照

    葡萄糖

    (11mmol/L)

    葡萄糖

    (22mmol/L)

    对照

, 百拇医药     葡萄糖

    (11mmol/L)

    葡萄糖

    (22mmol/L)

    对照

    葡萄糖

    (11mmol/L)

    葡萄糖

    (22mmol/L)

    葡萄糖组

    6

    22.5±1.3

    23.0±1.3
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    23.9±1.1Δ

    0.52±0.02Δ

    0.56±0.01*

    0.62±0.03Δ

    0.57±0.03

    0.56±0.03Δ

    0.54±0.02Δ

    无滤过肾组

    4

    18.8±1.4

    18.8±1.4

    18.9±1.3
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    0.53±0.04

    0.53±0.04

    0.53±0.03

    速尿组

    7

    23.6±0.9

    23.7±1.0

    23.8±1.0

    0.59±0.02

    0.58±0.02

    0.58±0.02

    0.54±0.02
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    0.54±0.02

    0.53±0.03

    血红蛋白组

    6

    22.7±1.1

    23.3±1.1

    24.2±1.1Δ

    0.51±0.01Δ

    0.56±0.01*

    0.59±0.01Δ

    0.57±0.02

    0.55±0.02Δ
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    0.53±0.02Δ

    注:与对照比较 .P<0.05ΔP<0.01

    -D-α-甲基葡萄糖苷组……葡萄糖组与基础比较*P<0.05 **P<0.01

    附图 葡萄糖和D-α-甲基-葡萄糖苷对IPPK血流动力学的影响

    结果

    给整体大鼠静脉注射葡萄糖,血糖浓度达14mmol/L,引起RPF、GFR明显增加;而注射引起相同血渗透浓度的D-α-甲基-葡萄糖音不产生肾血流动力学改变(表1)。

    在IPRK,葡萄糖可产生剂量依赖性RPF、GFR增加,RVR降低。此浓度葡萄糖在无滤过肾不产生RPF增加和RVR降低,(GFR因肾脏无滤过不能测得)见表2,但灌注硝普钠可使RPF上升,RVR降低,RPF由18.8+l.4增至19.6+l.4ml*min“/gkw(肾湿重xw),p<0.05;RVR由0.53+0.04降至0.51+0.03kPa*s-1/L。P<0.05。
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    灌注液中加入速尿后,IPRK的RPF、GFR明显增加,RVR下降,RPF由22.5+1.3增加至23.6+0.9ml*min-1/gKw(P<0.05),GFR由0.52土0.02增加至0.59+002ml*min-1/gKw(p<0.01),RVR由0.57+0.03降至0.54+0.02kPa*s/L(P<0.05)。此时,葡萄糖不能再激发肾血流动力学的改变(表2),而硝普钠仍可使RPF增高,由23.6+09增至24.6+l.0ml*min-1/gKW(P<0.0l),RVR降低,由0.54+0.02降至0.52+0.02kPa*s-1/L(p<0.05)。

    灌注液中加入D-α-甲基-葡萄糖昔引起与葡萄糖相似的剂量依赖性RPF、GFR增加,RVR降低(附图),两组之间差异无显著意义(P>0.05)。

    灌注液中加入血红蛋白后,葡萄糖仍可激发剂量依赖性RPF、GFR增加,RVR下降(表2)。其作用与葡萄糖单独引起的改变之间差异亦无显著意义(P>0.05)。
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    讨论

    高血糖可导致肾脏高灌注、高压力、高滤过仰,但其机制尚不清楚。全身高血糖状态时诱发的生长激素、胰岛素样生长因子-1、胰高血糖素等与这种改变有关[7,8]。本组在IPRK证实了高血糖可直接引起肾脏的高灌注、高滤过。管一球反馈是肾脏血流动力学的一个重要自身调节机制。Macck[9]证实在IPRK当灌注液白蛋白浓度达到1.49mmol/L,同时降低灌注压至10kPa,可使肾小球毛细血管有效滤过压降至0,由于无滤过,肾小管液停止流动,管,球反馈即被阻断。速尿也是管,球反馈的抑制剂之一[10]。本实验在灌注液中加入速尿后,IPRK的基础RPF、GFR均增加,说明速尿在IPRK同样可阻断管一球反馈。用这两种方法阻断管-球反馈后,高血糖不再能激发RPF、GFR增加,而肾血管仍保持对硝普钠的舒张反应,说明葡萄糖直接引起的肾脏高灌注、高滤过主要是通过抑制管一球反馈介导。D-α-甲基-葡萄糖昔也能在IPRK引起与葡萄糖相似的RPF、GFR增加,尽管渗透压的因素似不能完全排除,但至少可说明葡萄糖对肾脏的影响与其在肾脏的代谢无关,而可能与其结构有关,为确定此论点,进一步的研究我们正在进行。D-α-甲基-葡萄糖昔对整体和离体鼠肾功能影响差异的原因也尚不清楚,设想葡萄糖全身应用时诱发的上述多种血管活性物质可能会加强葡萄糖对管一球反馈抑制的敏感性,而D-α-甲基-葡萄糖昔不能诱发这些物质产生,确切原因需进一步探讨。EDRF是血管内皮细胞产生的一种血管舒张物质,本质司”能是一氧化氮(NO)。血红蛋白能阻断NO引起的血管舒张[11]。本实验发现血红蛋白应用后并不改变高血糖对肾血流动力学的影响。Burton等[12]证实,血红蛋白不影响IPRK的基础血管张力。因此我们认为高血糖导致的肾脏高灌注,高滤过中EDRF不起主要作用。
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    本课题为国家自然科学基金及纽约中华医学基金会资助项目

    参考文献

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    (收稿:1993-09-01修回:1993-10-09), 百拇医药