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编号:10271412
拮抗内皮素生物学效应对甘油所致大鼠急性肾功能衰竭的影响*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第4期
     作者:夏晓红 申玉学 石纪才 于占久 何瑞荣

    单位:

    夏晓红 申玉学 石纪才 于占久 河北省医科院实验医学研究所(石家庄 050021);何瑞荣 河北医科大学基础医学研究所(石家庄 050017)

    关键词:内皮缩血管肽;心钠素;硝苯地平;精氨酸;肾功能衰竭;急性

    拮抗内皮素生物学效应对甘油所致大鼠急 性肾功能衰竭的影响 摘 要 目的和方法:在甘油致大鼠急性肾功能衰竭(ARF)模型上,观察外源内皮素(ET)以及心房钠尿肽(ANP)、硝苯吡碇(Nif)和NO前体L-精氨酸(L-Arg)的作用。结果:甘油致大鼠ARF后24 h,肾功能明显受损,血清尿素氮(SUN),肌酐(Scr),丙二醛(MDA),肾皮质钙含量及血浆内皮素(PET)水平均明显高于正常对照组(P<0.001)。外源性ET可加重ARF大鼠肾损伤,使SUN、Scr、MDA、PET及肾皮质钙含量显著增加,而ANP、Nif和L-Arg则使ARF大鼠SUN、Scr、MDA、PET及肾皮质钙含量明显降低,肾组织cGMP含量增加,减轻肾小管损伤。结论:ET对ARF的发生发展具有重要意义,ANP、Nif和L-Arg可通过不同途径拮抗ET的生物学效应,从而对ARF的防治起到积极的作用。
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    Effects of antagonizing the biological actions of endothelin on glycerol-induced acute renal failure

    XIA Xiao-Hong, HE Rui-Rong1,SHEN Yu-Xue, SHI Ji-Cai, YU Zhan-Jiu

    Hebei Academy of Medical Sciences, Shijiazhuang(050021) 1Hebei Medical University, Shijiazhuang

    Abstract AIM and METHODS:The effects of atrial natriuretic peptide (ANP), nifidepine (Nif) and L-arginine (L-Arg), the physiological NO precursor were observed on a model of glycerol-induced acute renal failure (ARF) of rat, respectively. RESULTS:The impairment of renal function was exaggerated, as manifested by significant increases in serum urea nitrogen(SUN),serum creatinine (Scr), MDA, PET and the contents of calcium of renal cortex. Exogenous endothelin (ET) might exaggerate the renal injury of ARF rats, and significantly increase the levels of SUN, Scr, MDA, PET and calcium contents of renal cortex, while ANP, Nif and L-Arg could decrease the level of SUN, Scr, MDA, PET and calcium contents of renal cortex, and increase contents of cGMP of renal tissue, and attenuate the renal tubular injury.CONCLUSION:ET have the potential pathogenetic role in the glycerol induced ARF. ANP, Nif and L-Arg could block the biological actions of ET via different ways, thereby affording the protective action against ARF.
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    MeSH Endothelins; Atrial natriuretic factor; Nifedipine; Arginine; Kidney failure, acute

    内皮素(endothelin, ET)是血管内皮细胞分泌的,迄今所知体内最强的缩血管活性多肽[1]。最近研究发现,ET对肾脏功能的调控及肾脏疾病的发生发展起着十分重要的作用[2]。因此,如能减少ET的合成和释放,抑制和对抗其生物学效应,可能对肾脏疾病的防治具有重要意义。本实验在甘油致大鼠急性肾功能衰竭(acute renal failure, ARF)模型上,观察了外源性ET的作用以及心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)、硝苯吡啶(nifedipine, Nif)和左手性精氨酸L-arginine, L-Arg)对其生物学效应的影响。

    材料与方法
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    一、模型复制及分组:

    选用成年雄性Sprague-Dawley大鼠36只,体重200~250 g(河北省实验动物中心提供)。动物随机分为6组:(1)正常对照组(C);(2)ARF组,按我们以往的方法复制ARF模型[3],将动物置于18~22℃实验室饲养两日后,禁水16 h,肌肉注射50%甘油生理盐水10 mL/kg体重,于注甘油即刻尾静脉注射同给药组等量生理盐水作对照;(3)ARF+ET组,注甘油即刻尾静脉给予ET(250 ng/kg,注射容量0.2 mL/100 g体重);(4)ARF+ET+ANP组,注甘油即刻尾静脉给予ET(剂量同上)和ANP(50 μg/kg,注射总容量为0.2 mL/100 g体重);(5)ARF+ET+Nif组,注甘油后即刻尾静脉给予ET(剂量同上)和Nif(0.1 mg/kg,容量同上);(6)ARF+ET+L-Arg组,注甘油后即刻尾静脉

    河北省自然科学基金资助(No.395420)
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    给予ET(剂量同上)和L-Arg(100 mg/kg,容量同上)。ET、ANP和L-Arg用生理盐水配制,Nif用聚乙二醇400及生理盐水配制,注甘油后24 h处死动物,取血及肾组织标本。

    二、检测指标:

    2%戊巴比妥钠(40 mg/kg ip)麻醉后开腹,抽取腹主动脉血5 mL,其中2 mL速置于含EDTA和抑肽酶的冰冷试管中,低温离心机分离血浆后测定血浆ET(PET,放免法),余3 mL血,分别测定血清尿素氮(SUN,二乙酰-肟法)、肌酐(Scr,苦味酸法)及血浆丙二醛(MDA,硫代巴比妥酸法)含量。抽血后,迅速摘取左侧肾脏,于冰板上切取同一部位肾组织及少量肾皮质,分别测定组织cGMP(放免法)及肾皮质钙含量(原子吸收法)并留取部分肾组织(约0.8 mm×0.8 mm×0.8 mm)浸于2%的戊二醛溶液中固定24 h后,做透射电镜观察。

    三、药品与试剂:
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    ET(Sigma CO):ANP(Peninsula Lab);L-Arg(Sigma CO);Nif(石家庄第四制药厂);ET放免药盒(解放军总医院);SUN、Scr试剂盒(石家庄试剂厂);cGMP放免药盒(中科院原子能研究所)。

    四、统计处理:

    实验数据以x-63.gif (98 bytes)±s表示,采用组间均值t检验判断差异显著性。

    结果

    一、SUN和Scr值:

    ARF组大鼠肾功能明显受损,SUN和Scr值均显著高于C组;ARF+ET组SUN和Scr值较ARF组更高,而给予ANP、Nif和L-Arg各组的SUN和Scr值均明显低于ARF及ARF+ET组(表1)。
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    二、血浆MDA、肾组织cGMP及肾皮质钙含量:

    ARF组血浆MDA、肾组织cGMP及肾皮质钙含量均明显高于C组;ARF+ET组血浆MDA、肾组织cGMP及肾皮质钙含量则更为明显地高于ARF组,而给予ANP、Nif及L-Arg各组的MDA和肾皮质钙含量均明显低于ARF及ARF+ET组,肾组织cGMP含量则明显高于ARF及ARF+ET组(表2)。

    三、PET水平:

    ARF组PET水平明显高于C组,ARF+ET组PET水平则更高于ARF组,而给予ANP、Nif和L-Arg各组的PET升高幅度均明显低于ARF组及ARF+ET组(图1)。

    表1 各组血清尿素氮和肌酐值

, 百拇医药     Tab 1 Values of serum SUN and Scr in different groups (x-64.gif (98 bytes)±s,n=6)

    Group

    SUN(mmol/L)

    Scr(μmol/L)

    C

    5.53±0.71

    68.07±13.62

    ARF

    36.52±4.27△△
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    155.58±36.24△△

    ARF+ET

    47.18±3.46**

    213.92±52.51**

    ARF+ET+ANP

    23.46±5.02*###

    81.33±36.82*###

    ARF+ET+Nif

    24.02±4.72*###

    98.12±30.68*###
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    ARF+ET+L-Arg

    28.42±1.96*###

    114.92±22.06*###

    SUN=serum urea nitrogen; Scr=serum creatinine; C:control; ARF:acute renal failure; ARF+ET:ARF+endothelin; ARF+ET+ANP:ARF+ET+atrial natriuretic peptide; ARF+ET+Nif:ARF+ET+nifidepine; ARF+ET+L-Arg:ARF+ET+L-arginine △△P<0.01,vs C group;*P<0.05,**P<0.01,vs ARF group.##P<0.01,vs ARF+ET group. 表2 各组血浆MDA,肾组织cGMP和肾皮质钙含量
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    Tab 2 Contents of plasma MDA, renal cGMP and renal cortex Ca2+ in different groups (x-65.gif (98 bytes)±s,n=6)

    Group

    MDA(mmol/L)

    cGMP(pmol/mg w.w)

    Ca2+(mg/g w.w)

    C

    12.98±1.58
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    0.43±0.09

    139.90±4.25

    ARF

    31.83±3.84△△

    1.02±0.10△△

    362.70±46.95△△

    ARF+ET

    38.67±4.78

    1.19±0.12

    434.20±28.24
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    ARF+ET+ANP

    25.02±2.40**#

    1.58±0.16**##

    254.10±24.66**##

    ARF+ET+Nif

    24.67±3.92**#

    1.67±0.20**##

    259.50±39.46**##

    ARF+ET+L-Arg
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    26.55±3.01**#

    1.57±0.16**##

    237.33±45.89**##

    △△ P<0.01,vs C group; # P<0.05,##P<0.01,vs ARF group; **P<0.01, vs ARF+ET group 11.gif (4185 bytes)

    Fig 1 Level of PET in different groups

    #P<0.01,vs C group;*P<0.05,vs ARF group;##P<0.01,vs ARF+ET group
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    图1 实验各组血浆内皮素水平

    四、肾组织形态学变化:

    C组大鼠肾小管未见异常改变。ARF组肾小管上皮细胞明显受损,以近曲小管为重,表现为近曲管上皮细胞微绒毛脱落,胞质疏松,胞浆空化,内质网扩张,线粒体肿胀,脊断裂消失,核染色质边集,部分核固缩,远曲管与集合管中出现大量管型。ARF+ET组近曲管损伤程度更为严重,范围更加广泛,而ANP、Nif及L-Arg组的肾小管损伤范围和程度均明显小于和轻于ARF及ARF+ET组,部分近曲小管微绒毛粘连倒伏,内质网轻度扩张,线粒体仍较丰富,无明显肿胀,脊清晰可见,胞核基本正常,远曲小管与集合管无明显受损,管内仅见少量管型。

    讨论

    以往研究表明,甘油所致ARF的发病机制与肾缺血以及某些物质的肾毒作用有关[3]。最近发现,ET合成释放增加,可能是ARF发病的重要原因[2]。Tomita等[4]观察到,ARF时PET含量明显升高。林善炎等[5]发现,甘油致大鼠ARF时,PET水平明显增高,且与Scr的升高呈显著正相关。本实验结果显示,甘油致ARF大鼠肾功能明显受损,SUN、Scr、MDA、肾皮质钙含量及PET水平均显著高于正常对照组,肾小管上皮细胞明显受损,表明内源性ET合成与释放增多可能是ARF发生发展的重要原因。在此基础上,我们观察了外源性ET对ARF的影响。结果发现,ARF大鼠尾静脉注射ET后,SUN、Scr、MDA、PET及肾皮质钙含量均明显高于ARF组,肾小管上皮细胞受损程度亦明显加重,从而进一步说明,ET在ARF的发生发展中起到了重要的作用。
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    研究表明,ET的生物学作用与细胞内钙浓度增高有关,而Nif可抑制L型电压依赖性钙通道,阻止胞外钙内流,从而部分拮抗ET的生物学作用[6,7]。我们观察到,给予Nif的大鼠,SUN、Scr及肾皮质钙含量均明显低于ARF及ARF+ET组,肾小管损伤程度亦明显轻于ARF及ARF+ET组。提示,Nif可能通过减轻胞内钙超载,拮抗ET的生物学作用。

    已证明,ARF时NO产生减少,ET合成释放增多,是导致肾血流量减少,肾功能受损的重要原因[8]。我们发现,给予L-Arg的大鼠SUN、Scr及肾皮质钙含量均明显低于ARF及ARF+ET组,肾小管损伤程度亦明显减轻,这可能与其增加NO含量,扩张肾血管,增加肾血流量等因素有关。

    研究表明,ANP拮抗ET引起的缩血管作用,可能是通过减轻胞内钙超载而实现的[9]。本实验结果显示,给予ANP的大鼠,SUN、Scr及肾皮质钙含量均明显低于ARF及ARF+ET组,肾小管损伤程度亦明显减轻。我们还发现,ARF+ET组大鼠血浆MDA水平明显高于ARF组,而给予ANP、Nif和L-Arg的大鼠血浆MDA水平均明显低于ARF及ARF+ET组,表明ANP、Nif和L-Arg可减轻ET引起的ARF大鼠脂质过氧化损伤。实验结果尚表明,给予ANP、Nif和L-Arg的大鼠肾组织cGMP含量均明显高于ARF+ET组。业已证明,ANP和NO均可通过增加细胞内cGMP含量而对抗ET的生物学作用[6,9],这或许也是它们改善肾功能,减轻肾损伤的原因之一。
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    参考文献

    1 Yanagisawa M, Kurihara H, Kimura S, et al. A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells. Nature, 1988,332:411.

    2 Kon V. Biological actions and pathophysiologic significance of endothelin in the kidney. Kidney Int, 1991,40:1.

    3 夏晓红,申玉学,孙爱励,等.内皮源性舒张因子在甘油致大鼠急性肾功能衰竭中的作用.中国病理生理杂志,1996,12:646.

    4 Tomita K, Ujiie K, Nakanishi T, et al. Plasma endothelin levels in patients with acute renal failure. N Eng1 J Med, 1989, 321:1127.
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    5 林善炎,张 平,王艺华,等.内皮素与急性肾功能衰竭的关系及其可能机制的研究.中华医学杂志,1992,72:201.

    6 Masaki T, Kimura S, Yanagisawa M, et al. Molecular and cellular mechanism of endothelin regulation: implication for vascular function. Circulation, 1991, 84:1457.

    7 Rabelink TJ, Kaasjager KAH, Boer P, et al. Effects of endothelin-1 on renal function in humans: implications for physiology and pathophysiology. Kidney Int, 1994, 46:376.

    8 夏晓红,申玉学,孙纪新,等.NO及NO合酶抑制剂对急性肾衰大鼠内源性内皮素分泌的影响.中国病理生理杂志,1997,13:373.

    9 杨 青,苏静怡.内皮素和心钠素生物学作用的相互影响.生理科学进展,1993,24;364.

    1997年12月18日收稿,1998年6月15日修回, 百拇医药