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编号:10213111
腺苷和ATP对大鼠肾脏缺血再灌注损伤保护作用的比较
http://www.100md.com 《中国现代医学杂志》 2000年第10期
     作者:严博泉 姜佑三 权昌益 刘少青

    单位:延边大学医学院附属医院泌尿外科 延吉 133000

    关键词:肾脏;腺苷;ATP;缺血再灌注;保护机制

    中国现代医学杂志001004 目的:探讨腺苷和ATP对肾脏缺血再灌注损伤的保护作用机制并进行相互比较。方法:将大鼠随机分为对照组(CON)、缺血再灌注组(IR)、给予ATP后缺血再灌注组(ATP)和给予腺苷后缺血再灌注组(AD),分别观察各组中在再灌注0h、2h和6h的Na+和K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性的变化,以及组织病理变化。结果:病理学组织学肾小管评分,腺苷组和CON组之间无显著性差异(P>0.05),但两组均明显低于IR组和ATP组(P<0.05或P<0.01),IR组和ATP组之间无显著差异(P>0.05)。Na+,K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶的活性,在腺苷组和CON组之间无显著性差别,(P>0.05),但两组均明显高于IR组和ATP组(P<0.01),而IR组和ATP组之间无显著性差异(P>0.05)。结论:腺苷对大鼠肾脏缺血再灌注损伤没有保护作用,ATP对大鼠肾脏缺血再灌注损伤有保护作用。
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    分类号 R-332

    COMPARISON OF PROTECTIVE EFFECT OF ADENOSINE AND

    ATP IN RAT RENAL DAMAGE OF ISCHEMIA-REPERFUSION

    Yan Boquan,Jiang Yousan,Quan Changyi,Liu Shaoqing.

    (Department of Urology, the Affiliated Hospital, Yanbian University College of Medicine, Yanji 133000)

    [Abstract] Objective: To investigate the protective machanism of adenosine and ATP in renal damage of ischemia-reperfusion. Methods: Rats were randomly divided into control group (CON), adenosine group (AD), ATP group, ischemia-reperfusion group (IR). In different groups, besides pathological changes, the activity of Na+, K+-ATPase and Ca2+-ATPase was measured by biochemical detection respectively. Results: The score of renal tubules in Adenosine and CON was lower than that in IR and ATP (P<0.05 or P<0.01), and the score was similar between Adenosine and CON (P>0.05), so was IR and ATP (P>0.05). the activity of Na+, K+-ATPase and Ca2+-ATPase was no difference between Adenosine and CON (P>0.05), but the activity of the two ATPase was higher than that in IR and ATP (P<0.01 or P>0.05), IR and ATP was no difference (P>0.05). Conclusions: Adenosine could protect the damage of ischemia-reperfusion, ATP couldn't protect the damage of ischemia-reperfusion.
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    Key words: Renal; Adenosine; ATP; Ischemia-reperfusion; Protective Effect

    据文献研究报道,腺苷对心、脑的作用机制主要与能量代谢的改善、氧自由基生成减少、抑制白细胞介导的细胞损伤、腺苷与受体的结合、开放细胞膜钾通道、降低Ca2+内流等因素有关,但不同的脏器其作用机制有一定的差别,同时对于同一种脏器,不同种属动物,其机制也有一定的差别。借鉴其结果,本实验分别检测各组不同的时间的Na+,K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性的变化。结合常规病理切片,以探讨腺苷和ATP在肾脏缺血再灌注损伤中可能存在的保护机制。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物

    健康成年Wistar大鼠108只,购自延边大学医学院实验动物科,体重(237.28±16.6)g,雌雄不限。
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    1.2 仪器和试剂

    722型光栅分光光度计(上海第三分析仪器厂),ATP酶试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

    1.3 分组及方法

    将大鼠随机分为四组(n=27),每组再分为3个小组(n=9)。腺苷+缺血再灌注组(AD组,n=27):大鼠腹腔内注射0.4%氯胺酮50mg/kg麻醉后,做颈外静脉插管,肝素100u/100g静脉推注抗凝,腹部正中切开后,切除右肾,游离出左肾蒂并从左肾蒂内分离出左侧输尿管以防被夹闭(夹闭肾蒂时用无损伤动脉夹)。经静脉给腺苷2mg/kg,10min后夹闭左肾蒂1h,以造成肾缺血,然后在再灌注0h、2h、6h取标本;ATP+缺血再灌注组(ATP组,n=27):经静脉给予ATP 0.4mg/kg,10min后夹闭左肾蒂1h,然后在灌注0h、2h、6h取标本;缺血再灌注组(IR组,n=27):经静脉给予等量生理盐水,10min后夹闭左肾蒂1h,然后在再灌注0h、2h、6h取标本;对照组(CON组,n=27):经静脉给予等量生理盐水,10min后等待1h,然后在0h、2h、6h取标本。切取标本后,用4℃冷生理盐水冲洗除去血液,滤纸吸干称重(称取0.5g左右),用玻璃匀浆器制成2%的组织匀浆,按试剂盒说明测定0h、2h、6h的Na+,K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活力。留取部分标本,用中性福尔马林固定,制成石蜡切片,HE染色,光镜观察。
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    1.4 结果判断

    选取切片平展、细胞形态和组织结构清晰的组织切片进行分析。石蜡常规HE切片,在光镜下观察,于病变严重处,在400倍光镜下观察,每个视野选择10个小管评分,按50个肾小管计分(即5个视野),其标准依据Paller氏法[1],肾小管明显扩张,细胞扁平1分,刷状缘损伤或脱落1分或2分,管型2分,肾小管腔内有脱落的坏死细胞未形成管型或碎片1分。生化检测指标通过计算直接计算出数值。1.5 统计方法

    测定值用±s表示,用非配对t检验进行统计学处理。

    2 结果

    肾小管评分,在0h、2h、6h各不同时间,腺苷组和AD组均明显低于IR组和ATP组(P<0.01或P<0.05),腺苷组和CON组之间无显著性差异(P>0.05),IR组和ATP组比较无显著性差异(P>0.05),见表1。
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    表1 各组大鼠肾脏光镜下病理改变 (n=9,±s) 组别

    肾小管评分

    0h

    2h

    6h

    IR

    39.90±9.70

    42.24±12.30

    44.12±11.26

    ATP

    39.78±9.68
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    42.20±12.40

    44.02±11.30

    AD

    28.21±11.321)

    31.18±8.601)

    32.48±11.101)

    CON

    26.28±12.212)

    30.42±10.861)

    28.64±9.602)
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    注:1)与IR组、ATP组比较P<0.05

    2)与IR组、ATP组比较P<0.01

    AD组与CON组比较P>0.05

    IR与和ATP组比较P>0.05

    在Na+,K+-ATP酶活力的表达中,腺苷组和CON组明显高于IR组和ATP组(P<0.01或P<0.05),腺苷组和CON组之间无显著性差异(P>0.05),IR组和ATP组比较无显著性差异(P>0.05),见表2。

    表2 各组大鼠肾脏组织中Na+,K+-ATP酶活力

    (n=9,±s,μmolPi/mgprot/h) 组别
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    Na+,K+-ATP酶活力

    0h

    2h

    6h

    IR

    0.379±0.0442)

    0.408±0.0702)

    0.423±0.0292)

    ATP

    0.415±0.1342)

, 百拇医药     0.497±0.1161)2)

    0.462±0.0912)

    AD

    0.509±0.031

    0.571±0.080

    0.615±0.041

    CON

    0.660±0.116

    0.642±0.088

    0.671±0.041

    注:1)与CON组比较P<0.05
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    2)与AD组和CON组比较P<0.01

    IR组和ATP组比较P>0.05

    AD与和CON组比较P>0.05

    Ca2+-ATP酶活力在各组之间的对比情况与Na+,K+-ATP酶活力在各组之间对比情况基本一致,见表3。

    表3 各组大鼠肾脏组织中Ca2+-ATP酶活力

    (n=9,±s,μmolPi/mgprot/h) 组别

    Ca2+-ATP酶活力
, 百拇医药
    0h

    2h

    6h

    IR

    0.255±0.086

    0.268±0.105

    0.291±0.052

    ATP

    0.245±0.039
, 百拇医药
    0.297±0.089

    0.253±0.050

    AD

    0.631±0.093

    0.662±0.115

    0.665±0.065

    CON

    0.647±0.018

    0.733±0.053

, 百拇医药     0.694±0.047

    注:与AD组和CON组之间分别比较P<0.01

    CON组和AD组之间比较P>0.05

    IR组和ATP组比较P>0.053 讨论

    腺苷是一种内源性核苷,对心、脑缺血再灌注损伤有保护作用现已成共识,其机理也基本明确。腺苷对肾脏缺血再灌注损伤的保护作用,国内外报道极少。为证实这一作用,我们对其机制做进一步的探讨,结果显示:光镜下观察见缺血再灌注组肾小管上皮细胞明显水肿样变性,肾小管的刷状缘脱落或部分脱落,以近曲小管为重,并见管型,肾间质局部出血伴水肿;腺苷组织仅见部分肾小管上皮细胞轻度水肿样变性,偶见管型。各组中,肾小球变化相差不大。从表1肾小管评分中可以看出,AD组明显优于IR组和ATP组(P<0.01或P<0.05),而AD组与CON组之间无显著性差异(P>0.05),IR组与ATP组比较无显著性差异(P>0.05)。由此看出,腺苷组对大鼠肾脏缺血再灌注损伤有明显的保护作用,而ATP组没有保护作用。1968年Glynn[2]报道,外源性ATP几乎不能透过细胞膜,本实验亦证明了这一点。
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    腺苷主要产生于ATP降解。目前的研究显示腺苷对白细胞功能具有重要调节作用。无论是腺苷还是腺苷类似物,通过激活A2受体能明显抑制白细胞产生的超氧阴离子[3]。通过A2受体腺苷也降低白细胞对于培养的内皮细胞的粘附和毒性[4]。虽然腺苷通过A1受体在体外可以使白细胞易趋化,但体内研究却显示在接受外源性腺苷的动物其再灌注血管床中白细胞数量下降[5~7]。这些观察揭示在药理剂量下,腺苷通过A2受体具有抗白细胞作用。腺苷对于缺血-再灌注损伤的保护作用部分可能是通过它对白细胞的作用而实现的。

    腺苷有降低缺血心肌产生自由基的作用,通过A2受体在体外显示降低白细胞产生的超氧阴离子[8],抑制去甲肾上腺素(A1受体介导)和降低血栓素形成(A2受体介导),降低由于儿茶酚胺自动过氧化产生的或由花生四烯酸产生的自由基,由此限制了致死性再灌注损伤的程度[9~11]。腺苷也降低脂肪分解(A1受体介导)和稳定细胞膜,防止进一步的脂质过氧化[12]。腺苷抑制ATP降解,通过黄嘌呤氧化酶降低再灌注的超氧阴离子的产生[13]
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    再灌注可引起细胞内明显水、Na+和Ca++增加,而致爆发性细胞肿胀,从而加重心肌细胞损伤。Ca++超负荷激活磷脂酶和蛋白酶,通过Ca++激活的ATP酶加速ATP的降解,通过黄嘌呤氧化酶途径产生氧自由基,造成心肌细胞损伤[14]。已知腺苷激活A1受体后开放K通道(KATP),K通道开放造成心肌细胞超极化,继而通过电压依赖性Ca++通道,降低Ca++内流。很可能腺苷通过这一机制降低了再灌注损伤。支持这一观点的实验有心肌缺血性预处理。保护心肌再灌注损伤是由于内源性腺苷激活A1受体介导的[13]

    本实验证了腺苷对大鼠肾脏缺血再灌注损伤有保护作用。与缺血再灌注组比较,组织病理学检查发现应用腺苷后肾小管上皮水样变性明显减轻,上皮细胞空泡减少,肾间质水肿减轻。在缺血再灌注过程中,嘌呤核苷酸的替补合成途径十分重要,由于经依赖细胞内的腺苷作为源泉,因此,在缺血再灌注阶段以前加入外源性腺苷以提高总腺苷含量,可望保持细胞内腺苷浓度,为嘌呤替补途径提供充足的底物。
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    肾小管细胞的基侧膜内有Na+、K+-ATP酶,Na+、K+-ATP酶减少,将导致细胞内Na+蓄积和K+丢失,同时Ca++浓度升高,从而导致线粒体肿胀,氧化-磷酸化脱偶联,进而引起肾组织的一系列损伤[15]。本实验证明腺苷能防止肾脏缺血再灌注损伤时组织中Na+、K+-ATP酶活力的降低,而ATP组无此作用。说明腺苷具有较强的抗脂质过氧化作用。

    有研究表明,肾缺血后肾组织中Ca2+-ATP酶活力降低,细胞内Ca2+升高。高Ca2+可以激活细胞内Ca2+依赖性蛋白酶和磷酸脂酶,引起蛋白、磷脂水解,游离脂肪酸释放,细胞膜结构和骨架破坏[16]。本实验研究发现,肾缺血再灌注时Ca2+-ATP酶活力较对照组降低(P<0.01),应用腺苷后可使此酶活力明显升高,而使用ATP后不能使此酶活力升高。
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    我们认为,腺苷对急性缺血性肾衰的保护作用,是通过激活A1受体和A2受体,抑制肾缺血再灌注时肾组织脂质过氧化物升高,减少氧自由基的产生,防止肾脏缺血再灌注损伤时组织中Na+、K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活力的降低,改善线粒体的功能而实现的。

    刘少青:山东沂水医院、延边大学医学院97级泌尿外科研究生

    参考文献

    1,Paller MS.Oxygen free radicals in ischemic acute renal failure in the rat.J Clin Invest,1984;74:1156

    2,Glynn IM.Membrance adenosine triphosphate and cation transport.Br Med Bull,1968;24:169
, 百拇医药
    3,Cronstein BN,Kramer SB,Weissmann G,et al.Adenosine:a physiologic modulztor of superoxide anion generation by human neutrophils.J Exp Med,1983;158:1160~1177

    4,Cronstein BN,Levin RI,Belanoff J,et al.Adenosine:an endogenous inhibitor of neutrophil mediated injury to endothelial cells.J Clin Invest,1986;78:760

    5,Olassson B,Forman MB,Puett DW,et al.Reduction of reperfusion injury in the canine preparation by intracoronary adenosine:importance of endothelium and the “no-reflow" Phenomenon.Circulation,1987;76:1135~1145
, 百拇医药
    6,Cronstein NB,Daguma L,Nichols D,et al.The adenosine neutrophil paradox resolved;human neutrophils possess both A1 receptors and A2 receptors that promote chemotaxis and inhibit O2 generation,respectively.J Clin Invest,1990;85:1150~1157

    7,Babbit DG,Virmain R,Firman MB.Intracoronary adenosine administered after reperfusion limits vascular injury after prolonged ischemia in the canine model.Circulation,1989;80:1388~1399
, http://www.100md.com
    8,Cronstein NB,Kramer SB,Weissmann G,et al.Adenosine:a physiologic modulator of superoxide anion generation by human neutrophils.J Exp Med,1983;158:1160~1177

    9,Tanable M,Terashita Z,Nishikawa K,et al.Inhibition of coronary circulatory failure and thromboxane A2 release during coronary occulusion and reperfusion.J Cardiovase Pharmacol,1984;6:442

    10,Schrier DJ,Imre KM.The effects of adenosine agonists on human neutrrophil function.J Immunol,1986;137:3284
, 百拇医药
    11,Richardt G,Waas W,Kranzhomin R,et al.ADenosine inhibits exocytotic release of endogenous noradrenalin in rat heart:a protective mechanism in early myocarial ischemia.Circ Res,1987;61:117

    12,Fredholm BB.Method used to study the involvement of adenosine in the regulation of lipolysis.In:paton DM,ed.Methods in Pharmacology.New York:Plenum Press,1985:337

    13,Forman MB,Velasco CE,Jackson E.Adenosine attenuates reperfusion injury following regional ischemia.Cardiovasc Res,1993;27:9
, 百拇医药
    14,Forman MB,Virmani R.Patogenesis and modification of myocardial reperfusion injury.In:Gersh BJ,Rahimtoola SH,eds.Acute myocardial infarction.New York:Elsevier Science Publishing Co,1991:349~370

    15,Burke TJ,Schrier RW.Angiotensin converting enzyme inhibition and tubular necrosis.Kidney Int,1987;31:143

    16,Cohen JJ,Harrington JT,Madias Ne,et al.Mechanisms of ischemic acute renal failure.Kidney Int,1993;43:1160

    (2000-02-28收稿), http://www.100md.com