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编号:10279089
慢性低氧大鼠肾上腺皮质球状带的变化
http://www.100md.com 《解剖学报》 1998年第1期
     作者:瓦龙美 Cervos-Navarro Jorge*

    单位:华北煤炭医学院组织学与胚胎学教研室 唐山 063000;*德国柏林自由大学神经病理研究所

    关键词:低氧;球状带;超微结构;萎缩;大鼠

    解剖学报980119

     摘 要 将Wistar大鼠喂养在逐渐降低的常压低氧条件下,用氮气和空气的混合气体

    调节氧含量。氧浓度由正常含量逐步降低为15%、12%、10%、8%,最后降至7%,实

    验共进行112d。结果显示低氧动物体重下降,肾上腺重量减少,肾上腺皮质球状带萎

    缩,脂质丢失,球状带细胞线粒体肿胀和空泡变性,溶酶体增多。表明在慢性常压低
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    氧中,当吸入气氧含量降至7%时,可导致肾上腺皮质球状带细胞超微结构改变,从而

    影响醛固酮的合成与分泌。

    低氧指氧对组织的供求比例失调,氧供量减少,不足以维持组织的代谢、功能和结

    构的需要[1,2]。由于供氧不足和氧利用障碍,均可引起机体缺氧。人和动物的慢性低氧

    血症,可见于低压性低氧,如高原性疾病,但更多的是因血液和循环功能障碍引起的常

    压低氧,如贫血、慢性心、脑、肺血管疾病等。大鼠是研究慢性低氧作用的较好的实验

    动物[3],本研究用Wistar大鼠制作慢性常压低氧动物模型,探讨吸入气氧含量降至7%时
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    (此值为机体失去代偿的临界值[4]),肾上腺皮质球状带的变化,为临床慢性低氧性疾病

    的内分泌改变提供一定的形态学依据。

    材料和方法

    1.实验材料

    取24只雄性Wistar大鼠,16只用于低氧组,8只用于对照组,实验开始时体重为180

    ~220g,由德国柏林自由大学动物实验中心提供。光镜和电镜制样用试剂戊二醛、多聚

    甲醛、四氧化锇、磷钨酸、醋酸铀和Araldite502均由Sigma公司供给。

    2.低氧模型
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    大鼠喂养在有机玻璃制作的低氧仓内,仓体容积为0.36m3,每个低氧仓内放置2个

    鼠笼,每个鼠笼内喂养2只大鼠。温度和相对湿度稳定,仓内按预定值泵入空气和氮气

    的混合气体,形成常压低氧环境。仓内气体每小时全部更新5次。混合气的比例用二氧

    化碳仪和测氧仪监控,二氧化碳浓度不超过0.5%。大鼠先在仓内正常氧含量喂养1周,然后逐步降低氧浓度,低氧级别与时间见表1。每3d开放1次鼠笼,清扫,补充食物和

    水,此时大鼠被暴露于常氧条件下数分钟,同时测量大鼠体重。实验共进行112d。对

    照组动物呼吸空气,其他条件与低氧组相同。

    大鼠经7%低氧浓度喂养4周后处死。取右侧肾上腺石蜡包埋切片,HE染色,光镜
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    观察。取左侧肾上腺经2%戊二醛和2%多聚甲醛4℃固定,过夜,1%四氧化锇后固定

    18h,丙酮梯度脱水,1%磷钨酸和0.5%醋酸铀染色1h,Araldite502包埋,用钻石刀和超

    薄切片机(ReichertUltracut,O¨esterreich)切片厚为75nm的超薄切片,自动铅染色仪(LKB

    Bromma 2168 Ultrastainer Carlsberg System,Leica)20℃染色11min,透射电镜(Zeiss EM-10,Germany)观察并摄片。

    结 果

    1.体重与肾上腺重量变化

    经112d低氧处理后,低氧组大鼠体重和肾上腺重量均减少,与对照组比较,低氧
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    组大鼠体重和肾上腺重量分别下降23.7%和17.5%(表2)。

    2.光镜观察

    2.1 对照组:肾上腺皮质表面的被膜由8~10层结缔组织细胞组成,球状带均匀分

    布于被膜下,与束状带间界限较清楚。细胞呈团索状排列,核圆形或卵圆形,胞质弱

    嗜酸性,其内可见细小颗粒与较多的脂滴(图1)。

    2.2 低氧组:球状带变窄,球状带细胞变小,细胞核染色较深,胞质减少,强嗜酸

    性(图2)。

    3.电镜观察
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    3.1 对照组:球状带细胞核呈圆形或卵圆形,核内染色质分布均匀,核仁清楚,胞

    质丰富,含有大量脂滴(图3)。细胞内含有丰富的线粒体,多为圆形或卵圆形,线粒体内

    大多含有小管状嵴,亦可见到少数泡状嵴,基质比较丰富。溶酶体少见,核周可见高尔

    基复合体,滑面内质网较发达,粗面内质网较少。

    3.2 低氧组:球状带细胞体积变小,细胞常有不规则的突起,核多呈椭圆形。核内

    异染色质增多,可见核溶解和核固缩像。胞质含量少,脂滴含量显著减少或完全消失

    (图4)。线粒体变化显著,大小不等,可见直径大于3.5μm的巨大线粒体(图5),线粒体
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    肿胀,线粒体嵴和基质减少或消失,以至整个线粒体完全空泡变性,仍可见到外周清

    楚的双层膜结构(图6)。溶酶体明显增多(图7)。

    表1低氧模型

    Table 1 Model ofhypoxia

    氧含量%

    O2 content

    (Vol%)

    泵入空气(L/min)

    Air pumped in

    (L/min)
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    泵入氮气(L/min)

    N2 pumped in

    (L/min)

    时间(d)

    duration of each step

    of hypoxia

    (days)

    21

    30

    0

    7

    15
, 百拇医药
    22.5

    7.5

    7

    12

    18

    12

    21

    10

    15

    15

    21

    8

    12

    18
, 百拇医药
    28

    7

    10.5

    19.5

    28

    气压=760mmHg 温度=23℃ 相对湿度=60%

    Atmospheric pressure 760mmHg,temperature 23℃,relative humidity 60%

    表2体重与肾上腺重量比较

    Table 2 Body weightand weight of adrenal

    分组 groups
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    体重(g)

    body weight(g)

    左侧肾上腺重(mg)

    weight of the left adrenal(mg)

    对照组 control group

    467±21.4

    40±1.8

    低氧组 hypoxia group

    363±28.3

    33±1.6

    讨 论
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    采用不同的低氧模型,肾上腺皮质结构与功能会出现不同的改变。Mihal[5]报道,将Wistar大鼠置于7000米(约7%~8%氧含量)高度,分为2组,第1组每天低氧,连续

    4d;第2组间断低氧4d(在10d内每间隔2d低氧1d)。结果出现肾上腺皮质充血,束状带

    细胞脂滴含量减少,第2组的变化重于第1组。Mihal 认为细胞的这种变化及可逆性与

    低氧的节律有关。Mohri[6]把大鼠置于氧含量为12.5%的慢性低氧条件下,肾上腺皮质

    激素及血浆皮质类固醇水平开始升高,1周后逐渐恢复到正常。我们认为,这种升高

    是一种适应性反应。然而Ou 和Tenney[7]采用10%氧含量,动物出现低氧性贫血,血红
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    蛋白尿及较高的死亡率。在我们的实验中,由于低氧模型采用连续缓慢降低氧浓度,使动物逐渐适应低氧环境,尽管氧浓度降到7%,在整个112d的实验过程中,动物并未

    出现死亡。

    体重增长缓慢和体重下降,可能由于慢性低氧时食欲下降,低氧组的进食量低于对

    照组。另一原因可能由于内脏器官功能障碍(如胃排空障碍),激素分泌异常或直接由于

    氧缺乏所致。我们的实验结果显示,慢性低氧时肾上腺皮质最显著的改变是球状带萎

    缩,球状带细胞和细胞核变小,脂质减少。Gosney[8,9]在他们的实验中,氧含量为12%,出现肾上腺重量增加,在这样的低氧条件下,机体对低氧刺激的应答表现为肾上腺皮质
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    激素、ACTH和儿茶酚胺分泌升高,肾上腺皮质和髓质增生。Raff[10]和Brickner[11]报道,低氧抑制醛固酮分泌,可能是由于低氧直接刺激球状带细胞的结果。在我们的低氧模型

    中,氧含量为7%,在这样的低氧条件下,肾上腺皮质丧失代偿,导致萎缩。

    慢性低氧条件下,血液成分的改变很可能影响到胆固醇代谢率降低和类固醇合成减

    少,使细胞内脂质含量下降。由于醛固酮合成酶位于线粒体和滑面内质网,低氧引起的

    这两种细胞器结构的改变,必然影响醛固酮的分泌。

    在我们的低氧实验中,肾上腺皮质球状带细胞出现线粒体肿胀与空泡变性,这与

    Jacobson[12]和Siesjoe[13]的报道一致。他们分别发现在低氧条件下肺成纤维细胞与神经
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    细胞的线粒体改变。线粒体数量增多及内膜表面积扩大是一种代偿性适应表现,因为

    细胞的呼吸活性直接与线粒体内膜的表面积有关,线粒体内膜含有氧化-磷酸化酶,低

    氧条件下电子转运系统的活性增强,以提高线粒体对氧和细胞色素a3的转运。低氧的严

    重程度与持续时间超过其代偿能力时,则出现病理性改变。值得一提的是严重改变的线

    粒体与几乎正常的线粒体直接相邻,显然在低氧刺激下,线粒体间存在着明显的差异。

    低氧组球状带细胞内含有较多的次级溶酶体,可能由于细胞器的病理性改变,导致自身

    消化能力增加。

    收稿1996-11 修回1997-03
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    本文图1~7见插图第16页

    图 版 说 明

    图1 对照组:球状带正常分布于被膜与束状带之间×500

    图2 低氧组:球状带萎缩,球状带细胞变小,胞质强嗜酸性×500

    图3 对照组:球状带细胞含有丰富的脂滴×4 620

    图4 低氧组:球状带细胞核异染色质增多,胞质减少,脂质丢失×4 200

    图5 低氧组:球状带细胞线粒体大小不等,图中可见一巨型线粒体,直径达3.5μm ×11 000

    图6 低氧组:球状带细胞核溶解,线粒体空泡变性×11 000
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    图7 低氧组:球状带细胞溶酶体增多×8 000

    Explanationof figures

    Fig.1 Control group. Thezona glomerulosa distribution is normal (arrows). ×500

    Fig.2 Hypoxic group.Atrophy of the zona glomerulosa,less of theglomerulosa cell,intensely

    acidophilic cytoplasm(arrows). ×500

    Fig.3 Control group.Aglomerulosa cell contains numerous lipiddroplets. ×4 620
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    Fig.4 Hypoxic group.Increase of heterochromatin of theglomerulosa cell nucleus(arrows)

    decrease,and lipid loss in the cytoplasm. ×4200Fig.5 Hypoxic group.A variation in

    size of the mitochondria,one giantmitochondrion can be seen(arrows). ×11 000

    Fig.6 Hypoxic group.Karyolysis and vacuolation of themitochondria in the glomerulosa

    cells(arrows). ×11 000
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    Fig.7 Hypoxic group.Increase of the lysosome of the glomerulosacell(arrows) in the zona

    glomerulosa cell. ×8 000

    参 考 文 献

    [1] Siesjoe BK.Hypoxiain Brain Energy Metabolism,Chapter 14.New York:Toronto,1978:398-452

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    mechanisma of damage.J Toxicol ClinToxicol,1985,23(4~6):267

    CHANGESIN THE ZONA GLOMERULOSA OF ADRENAL CORTEX

    OF RATS CHRONICALLY EXPOSED TO HYPOXIA


    WaLongmei△,Cervos-Navarro Jorge*

    (Department ofHistology and Embryology,North China Coalmining MedicalCollege,Tangshan;

    * Department of Neuropathology,Free University of Berlin)
, 百拇医药
    Rats were exposed to chronic normobarichypoxia of progressively increasing severity;

    via 15%,12%,10%,and 8% down to 7% oxygen concentrations.Thehypoxic experiment

    continued for 112 days.The results showed that chronic hypoxiacaused body weight loss

    and decrease ofadrenalweight,atrophy and lipid loss of the zonaglomerulosa,swelling and

    vacuolation of mitochondria,and increase of lysosomes.Thesefindings indicated that as oxygen
, 百拇医药
    concentration of inspiratory in the chronic normobaric hypoxia isdown to 7%,it induced

    ultrastructural changes of glomerulosa cells and influenced thesynthesis and secretion of

    aldosterone. KEY WORDS Chronic hypoxia;Zonaglomerulosa;Ultrastructure;Atrophy; Rat

    ____________________

    △Department of Histology and Embryology,North China Coalmining Medical College, Tangshan 063000, China, 百拇医药