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编号:10207001
L-精氨酸致大鼠残余肾代偿性增生与NO无关
http://www.100md.com 《江苏医药》 2000年第10期
     作者:刘必成 Joha Haylor A.M.EINahas

    单位:刘必成(210009 南京铁道医学院附属医院肾科);John Haylor,A.M.ElNahas(Sheffield Kidney Institute,University of Sheffield,United Kingdom )

    关键词:L-精氨酸;残余肾;代偿性增生;一氧化氮

    江苏医药001013 【摘要】 目的 探讨L-精氨酸(L-arg)对肾大部切除大鼠(SNx)残余肾代偿性增生的影响及其与一氧化氮(NO)的关系。方法 采用5/6SNx为实验模型,实验组于手术后分别给予1%L-arg或NO供体Molsidomine(MSD)。实验分假手术(Sham)、SNx、SNx+L-arg、SNx+MSD 4组,观察指标为体重、残余肾重、肾重/体重比(KW/BW)、尿蛋白定量、血压、肌酐清除率(Ccr)、残余肾代偿性增生比率(CRG)、残余肾蛋白质、DNA含量、小管间质细胞增殖细胞核抗原(PCNA)免疫组化表达、尿NO代谢产物NO-2排泄量等。结果 L-arg组大鼠尿残余肾代偿性增生指标(KW、KW/BW、CRG、蛋白质、DNA及PCNA等)较其对照组明显增加(P分别小于0.05,0.01),MSD组上述指标与SNx组相比无显著统计学差异(P>0.05)。L-arg及MSD组NO-2排泄量均较SNx组显著增加。结论 L-arg可刺激大鼠残余肾代偿性增生,这种作用可能与NO无关。
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    Role of nitric oxide in the L-arginine potentiated compensatory renal growth in 5/6 subtotal nephrectomy rats.

    Liu Bi Cheng,John Haylor,A.M.El Nahas

    (Renal division,Affiliated Hospital of Nanjing Railway Medical College,210009,Sheffield Kidney Institute,University of Sheffield,United Kindom.)

    【Abstract】 Objective To investigate the influence of L-arginine(L-arg) on the compensatory renal growth in subtotal nephrectomy rats(SNx) and its relationship with nitric oxide(NO).Methods 5/6 subtoatal nephrectomy rats were used as the experimental model.The experimental rats were administered 1% L-arg and NO donor,molsidomine(MSD) after the operation.Four groups were included in the experiments:sham,SNx,SNx+L-arg,SNx+MSD.The following parameters were observed:Body weight(BW),remnant wet kidney weight(KW),KW/BW,urinary protein excretion,systolic blood pressure,Ccr,compensatory renal growth rate (CRG), protein and DNA content of the remnant kidney,tubulointerstitial immunostaining for PCNA,and NO end metabolites NO-2 excretion rate.Results SNx rats treated by L-arg showed significantly increase of KW,KW/BW,CRG,protein and DNA content,immunostaining for PCNA,while the group treated by MSD showed no significant changes for the above parameters compared with the SNx group.However,both groups showed the significantly increased urinary excretion of NO-2.Conclusion This pilot study suggests that L-arg potentiated compensatory renal growth might not be related with the production of NO.
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    【Key words】 L-arginine Remnant kidney Compensatory renal growth Nitric oxide

    大鼠肾大部切除是研究慢性肾功能衰竭的良好动物模型,其早期特征性改变是残余肾代偿性增生,并与其晚期的肾脏硬化有着密切关系[1]。我们最近的研究(1998年)提示L-arg可刺激残余肾代偿性增生[2]。L-arg是人体一种非必需氨基酸,在体内可经一氧化氮合酶(NOS)途径代谢产生NO,但它也可经精氨酸酶途径代谢产生多胺和L-脯氨酸。因此探讨L-arg对残余肾代偿性增生影响的机制,对于进一步认识L-arg在慢性肾衰中的作用将具有重要的临床意义。本研究予SNxL-arg和单纯性MSD,研究残余肾代偿性增生与NO的关系。

    材料和方法

    一、实验动物及分组
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    成年雄性Wistar大鼠,6~8周龄,体重200~250g,由University of Sheffield提供。大鼠分笼饲养于18℃,45%湿度,12小时/日光照环境下,自由饮水、进食(含蛋白质18.3%,L-arg 1.14%,食物购于Cambridge,UK.)。实验共分四组:(1)假手术(sham)组;(2)SNx组;(3)SNx+L-arg组;(4)SNx+MSD组。每组均5只,动物实验操作获得英国政府许可证。

    二、实验方法

    1.肾大部切除手术采用一期法:先切除右肾,随后结扎左肾上下两极并切除之,注意免伤两侧肾上腺。切除之肾组织称重。以右肾重量减去所切除的左肾组织重量来间接估算残余肾重量,并算出切除率。本实验组肾脏平均切除率为65%。sham只暴露双侧肾脏,但不作手术切除。大鼠清醒后根据实验设计各组分别被给予自来水或1%L-arg(Sigma公司产品)或MSD(Sigma公司产品,12mg/100ml)。30天后结束实验并处死大鼠,取出肾脏称重,将部分肾组织迅速固定于4%Formal Calcium(pH7.4)溶液供组织学检查。
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    2.观察指标:(1)一般性指标:体重(BW),清醒状态下大鼠尾动脉收缩压(SBP,mmHg),24小时尿量(UV,ml),24小时尿蛋白排泄量(Upro,mg),Ccr(ml/min)等。上述指标分别于术前及术后30天大鼠处死前经代谢笼收集24小时尿量测试。(2)肾脏代偿性肥大、增生指标:(a)残余肾湿重(KW);(b)KW/BW;(c)CRG根据下列公式计算:CRG=(KW2-KW1)/KW1×100%,式中KW1为实验开始时左残余肾重量,KW2为实验结束时大鼠左肾湿重;(d)为了解残余肾增重是否由于肾脏增生肥大、增生引起,分别测定残余肾蛋白质含量(Lowrys法)和DNA含量;(e)PCNA表达。此抗原于细胞周期的G1后期/S期表达增加,是细胞分裂、增生的标志。本研究采用免疫组化(ABC法)检测残余肾组织PCNA表达。(3)所用抗体为单克隆鼠抗人PCNA(1∶80,Novacastra Lab.Ltd),操作方法按照ABC盒(Vector ABC Elite,Vector Lab,UK)说明进行。PCNA阳性细胞采用直接计数法于×400高倍镜视野下点数阳性细胞数(每张切片点数40/个高倍视野)。(4)尿中NO终末代谢产物NO-2测定采用Griess法。
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    三、统计学处理

    所有数据均以±s表示,两组间差异采用t检验或Mann-Whitney U检验。

    结果

    一、L-arg及MSD对SNx各项指标的影响

    至实验结束各组动物BW均较前明显增加,但各组间比较无显著性差异(P>0.05);各组SBP较实验前无明显变化;Upro SNx组较sham组明显增加(P<0.01),SNx+L-arg组较sham组呈增加趋势,但无统计学意义(P>0.05),而SNx+MSD组较sham组明显增加(P<0.01),但与SNx组相比略呈下降趋势(P>0.05);UV SNx组较sham组明显增加(P<0.01),SNx+L-arg组较SNx组进一步增加(P<0.05),SNx+MSD组与SNx组之间无明显差异(P>0.05),见表1。
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    表1 实验结束时SNx大鼠BW、SBP、Upro、UV、Ccr的变化 (±s) 分组

    BW(g)

    SBP(mmHg)

    Upro(mg/24h)

    UV(ml/24h)

    Ccr(ml/min)

    sham

    357±8

    126±4

    11.2±1.1
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    10.9±1.3

    1.82±0.11

    SNx

    367±9

    125±10

    90.9±29.6**

    22.9±1.7**

    1.20±0.05**

    SNx+L-arg

    345±20

    132±8
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    146.1±28.3

    33.4±4.2*△

    1.10±0.08

    SNx+MSD

    341±8

    123±8

    75.7±24.8

    23.6±2.3

    1.19±0.12

    与SNx组相比*P<0.05,**P<0.01; 与sham组比P<0.01
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    二、L-arg和MSD对SNx残余肾代偿性增生的影响

    KW/BW SNx组较sham组明显下降(P<0.01),而SNx+L-arg组较SNx组显著增加(P<0.05);CRG SNx+L-arg组亦明显增加(P<0.05),SNx+MSD组较SNx组降低,但无统计学意义(P>0.05);残余肾蛋白质和DNA含量SNx组均较sham组显著增加(P分别<0.05,0.001),SNx+L-arg组较SNx组进一步增加(P分别<0.01,0.001),而SNx+MSD组与SNx组相比无显著性差异。此外,肾小管、间质细胞PCNA免疫组化染色阳性细胞数SNx+L-arg组较SNx组明显增加(P<0.05),而SNx+MSD组较SNx组无明显变化,见表2。

    三、L-arg和MSD对大鼠尿NO-2排泄的影响 尿中NO-2排泄SNx组较sham组明显增加(SNx:1.58±0.68 vs sham:0.32±0.13nmol-1.min-1.ml-1Ccr,P<0.05),同时SNx+L-arg组(4.73±1.14)和SNx+MSD组(2.53±0.54)与SNx组相比,亦均明显增加(P<0.05)。讨论
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    L-arg是人体的一种非必需氨基酸,但在幼儿发育或严重应激时对于氮平衡和生理功能的维持是必不可少的。精氨酸在细胞内的代谢途径主要有三条[3]:(1)经NOS生成NO及瓜氨酸;(2)经精氨酸酶催化生成尿素和鸟氨酸;(3)经精氨酸脱羧酶催化生成二氧化碳及精胺。

    表2 实验结束时SNx大鼠残余肾代偿性增生相关指标的变化(±s) 分组

    KW(g)

    KW/BW

    CRG(%)

    Protein(mg)

    DNA(μg)
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    肾小管PCNA

    间质PCNA

    sham

    1.10±0.03

    0.64±0.01

    113.2±7.0

    338.6±19.7

    4.8±0.3

    2.3±0.6

    SNx

    1.81±0.03*

    0.49±0.01*
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    101.0±13.1

    173.2±3.8

    502.6±40.2**

    29.7±7.6**

    10.3±2.4*

    SNx+L-arg

    2.20±0.07*△

    0.65±0.05

    143.2±7.0

    204.6±3.8#△
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    776.2±33.9#△

    70.0±13.6#△

    31.6±11.7#△

    SNx+MSD

    1.62±0.15*

    0.47±0.04*

    72.1±14.9

    169.6±15.6*

    486.1±64.2*

    28.2±4.4*
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    10.2±1.4**

    与sham组比*P<0.05,**P<0.01#P<0.001; 与SNx组比P<0.05,△△P<0.01

    L-arg对慢性肾衰的影响仍不清楚。Blum等[4]报道慢性肾衰病人内源性L-arg合成减少,Vallance等[5]也发现慢性肾衰时体内NOS抑制剂增多,其消除过程受损。在抗胸腺血清(ATS)诱导的肾小球肾炎模型[6],诱导型一氧化氮合酶(iNOS)基因表达及NO合成于早期即开始增加;精氨酸酶活性第5天时显著增加,而鸟氨酸脱羧酶(ODC,聚胺合成的限速酶)第3天时增加,与细胞的增殖启动一致,鸟氨酸氨基转移酶(OAT,脯氨酸合成酶)的基因表达第一天时就开始增加,与胶原增加相平行。
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    我们先前的研究表明,L-arg刺激SNx残余肾代偿性增生[2]。在本研究中,我们进一步发现,单纯性NO供体Molsidomine对残余肾代偿性增生无影响,结果提示L-arg对残余肾代偿性增生的影响可能与NOS途径产生的NO增加无关。Mohaupt等[7]曾通过直接观察L-arg对系膜细胞增殖的刺激作用,发现细胞上清液中NO增加,而系膜细胞对3H-TdR的掺入率与对照组细胞相比无明显差异,提示NO与系膜细胞增殖之间无直接关系。

    L-arg通过精氨酸酶代谢途径产生多胺和脯氨酸,前者是DNA合成的重要成分,后者为胶原合成的主要成分,两者与肾脏纤维化的形成都有密切关系。对皮肤伤口愈合模型的研究表明[8],L-arg通过精氨酸酶激活途径增加伤口部位力量和胶原合成,促进创口的疤痕愈合。在肾小球炎症状态下,肾小球精氨酸酶的两个亚型都表达增加,其中Ⅰ型精氨酸酶活性显著增加,抑制NO产生,促进多胺和脯氨酸合成,导致细胞增殖及基质合成增加,而Ⅱ型精氨酸酶可能在维持肾小球细胞外基质的正常蛋白质合成方面起重要作用[9]
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    因此,本研究结合我们既往的研究结果表明,早期持续给予SNxL-arg可刺激残余肾的代偿性增生,这种作用与NO可能无关。精氨酸酶途径的激活是否起着重要的作用仍待进一步研究。

    基金项目:铁道部科技发展基金(97JJ1202),部分内容系作者在国外进修期间完成

    参考文献

    1,Brenner BM,Meyer TW,Hostetter TH.Dietary protein intake and the progressive nature of kidney disease.N Engl J Med,1982,307:652-659.

    2,刘必成,John Haylor,A.M.El Nahas. L-精氨酸对5/6肾大部切除大鼠残余肾代偿性增生的影响.中华肾脏病杂志,1998,14:243-246.
, http://www.100md.com
    3,Reyes AA,Karl IE,Klahr S.Role of arginine in health and in renal disease.Am J Physiol,1994,267:F331-F346.

    4,Blum M,Yachnin T,Wollman Y,et al.Low nitric oxide production in patients with chronic renal failure.Nephron,1998,79:265-268.

    5,Vallance P,Leone A,Calver A,et al.Accumulation of an endogenous inhibitor of nitric oxide synthesis in chronic renal failure.Lancet,1992 Mar 7;339(8793):572-575.

, 百拇医药     6,Ketteler M,Boder WA,Nancy AN.Cytokines and L-arginine in renal injury and repair.Am J Physiol,1994,267:F197-F207.

    7,Mohaupt M,Schoecklmann HO,Schulze Lohoff E,et al.Altered nitric oxide production and exogenous nitric oxide do not affect the proliferation of rat mesangial cells.Journal of Hypertension,1994,12:401-408.

    8,Barbul A.Arginine:Biochemistry,physiology and therapeutic implications.J Parenter Enteral Nutr,1986,10:227-238.

    9,Waddington SN,Frederick WKT,Cook HT,et al.Arginase activity is modulated by IL-4 and LA in nephritic glomerruli and mesangial cells.Am J Physiol, 1998,274:F473-F480.

    收稿:1999-09-29

    修回:2000-01-09, 百拇医药