肢体缺血预处理对兔肾急性缺血再灌注损伤的保护作用
2020-01-26
来源:步旅网
维普资讯 http://www.cqvip.com 重庆医学2008年4月第37卷第7期 743 ・论 著・ 肢体缺血预处理对兔肾急性缺血再灌注损伤的保护作用 方针强,叶 钢△,刘永亮,贾维胜,肖 亚 (第三军医大学新桥医院泌尿外科,全军肾脏病中心,重庆400037) 摘要:目的观察肢体缺血预处理对肾脏急性缺血再灌注损伤(IRI)能否产生保护作用,并通过肾功能、组织病理学等检测 评估其效果。方法 (1)建模:4O只新西兰大白兔随机分为3个组,假手术(s)组8只,缺血再灌注(IR)组和预处理(LIP)组各16 只,后2个组兔采用右肾切除、左肾动静脉阻断1h开放法建立肾脏缺血再灌注模型,s组仅切除右肾,游离左肾动静脉但不阻断。 (2)肢体缺血预处理方法:LIP组在阻断前,先以止血带在双下肢根部绑扎,阻断血流5min,完全开放10min,反复4次。(3)评估 指标:对比各组兔在再灌注后8、24h和3、7d时肾功能、肾组织MDA含量和sOD活性以及组织病理学差异。结果LIP组再灌 注后血清Scr和BuN升高幅度要明显低于IR组(P<0.05),在再灌注后3d内血Scr和BuN明显低于IR组(P<0.65);LIP组 再灌注后24h内SOD活性和MDA含量的变化幅度明显低于IR组(P<O.05),且在各时间点sOD活性均明显高于IR组(P< 0.05),MDA含量均明显低于IR组(P<O.05);LIP组光镜下病理改变轻于IR组。结论 肢体缺血预处理能减轻肾脏缺血再灌 注引起的组织病理改变,降低肾组织MDA含量并增加S0D活性,改善肾功能,对急性肾脏IRI起到明显的保护作用。 关键词:肾脏;肢体缺血预处理;缺血再灌注损伤 中图分类号:R365.692 文献标识码:A 文章编号:1671-8348(2008)07—0743—03 Protective effect of limb ischemic prec0nditi0ning on rabbit kidney following acute ischemia/reperfusion injury FANG Zhen qiang,YE Gang ,L儿,Yong—liang,et a1. (Renal Diseases Research Center,Department of Urinary Surgery,Xinqiao Hospital, Third Military Medical University,Chongqing 400037,China) Abstract:0bjective To observe the protective effect of the limb ischemic preconditioning on kidney following acute ischemia/ reperfusion inj ury,and assess its efficacy by renal function and histopatho1ogica1 detection.Methods (1)Modeling:Forty New Zea— land rabbits were randomly divided into sham-operated group(S,n一8),ischemia/reperfusion group(IR,n一16),limb ischemic pre— conditioning group(LIP,n一16).The acute ischemia/reperfusion models of kidney were established in the latter two groups by exci— sing the right kidney and occluding the left renal artery and vein for 1 hour,while S group was only subj ected to right nephrectomy and 1iberation of 1eft rena1 artery and vein without occlusion of its bloodstream.(2)Method of LIP:Before occusion,both 1ower limbs of the rabbits in the LIP group were occluded with tourniquet for 5 minutes following by 10 minutes reperfusion for 4 times. (3)Evaluation:The renal function,MDA contents and SOD activity in kidney,and histopatho1ogy among the three groups were compared after 8 and 24 hours,3 and 7 days reperfusion.Results The heightening extent of Scr and BUN of LIP group after reper— fusion was significantly lower than those of IR group(P<0.05).The Scr and BUN of LIP group within 3 days reperfusion were significantly lower than those of IR group(P%0.05).The changed extent of SOD activity and MDA contents of LIP group after 24 hours reperfusion were significantly lower than those of IR group(P%0.05).The SOD activity of LIP group at each time point was significantly higher than that of IR group(P%0.05),and the MDA contents of LIP group significantly lower than that of IR group (P%0.05).The histopatho1ogic changes of kidney of LIP group were significantly slighter than those of IR group.Conclusion Limb ischemic preconditioning could obviously prevent the histopatho1ogica1 changes caused by renal ischemia/reperfusion inj ury, cut down the MDA contents,increase the SOD activity and improve the rena1 function,which shows a significant protective effect on the kidney following acute ischemia/reperfusion inj ury. Key words:kidney;limb ischemic preconditioning;ischemia/reperfusion inj ury 临床手术过程中,缺血再灌注损伤(ischemia/reperfusion injury,IRI)引起的急性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF) 是临床上常见且严重的并发症,因为其治疗措施有限,死亡率 大约为3O ~5O Ill。针对这一问题,本文采用肢体缺血预 物中心提供),雌雄不拘,体质量2.1~3.5kg,兔龄3~5个月。 1.2主要仪器和试剂 光学显微镜(Olympus,BH2,Japan); 721分光光度计(四川1分析仪器厂);3 戊巴比妥钠(德国进口 分装);10 甲醛(新桥医院实验中心);丙二醛(MDA)和超氧 化物岐化酶(sOD)试剂盒(南京建成生物工程研究所)。 1.3方法 处理(1imb ischemic preconditioning,LIP),旨在通过对兔下肢 预先反复短暂缺血及再灌注来激发机体内源性保护机制,达到 减轻肾急性IRI的目的。 1材料与方法 1.3.1 肾脏缺血再灌注模型的建立 (1)麻醉:术前3 戊巴 比妥钠溶液按30mg/kg体重经兔耳缘静脉注射;以静脉穿刺套 健康新西兰大白兔4O只(由新桥医院实验动 管针行耳缘静脉穿刺,固定后建立静脉通路,依照100u/100g体 1.1实验动物/x通讯作者 维普资讯 http://www.cqvip.com 744 表1 重庆医学2008年4月第37卷第7期 各组兔缺血再灌注后不同时间点血Scr和BUN值( ±S) 与S组比较, ;P<0、05,△:P<0.01;与LIP组比较,#:P<0.05, :P<0、01。 表2 各组兔缺血再灌注后不同时间点肾脏SOD活性和MDA含量( ±S) 与S组比较, P<0.05,△ P<0、01;与I IP组比较,#:P<0.05,▲{P<0、01。 重的用量静脉注射肝素,术中生理盐水(0.8mL/lOOg体重)匀 速(O.8mL/h)输入。(2)游离肾脏:腹部纵行切口,游离右肾至 虽然再灌注24h内SOD活性也降低,MDA含量也升高(P< 0.05),但其变化幅度明显低于IR组(P%0.05),且在各时间 ’肾蒂,1号丝线绕过’肾蒂,待结扎。以同法游离左肾,暴露腹主 动脉,完全游离左肾动脉、静脉至起始部。(3)采用无创伤动脉 夹从肾动静脉起始部夹闭动静脉,1h后,开放左肾动脉及静 脉,使左肾血流复灌。左肾复灌前切除右肾。 1.3.2实验分组4O只兔随机分为3个组:假手术组(S组)8 只,开腹后切除右肾,分离左肾动脉但不夹闭;缺血再灌注组 (IR组)和预处理组(LIP组)均为16只,处理见动物模型,但 LIP组在夹闭左肾动静脉前,先对双下肢进行预处理,以止血 点s0D活性均明显高于IR组(P%0.05),MDA含量均明显 低于IR组(P%0.05),再灌注3d后其水平已经接近s组,见 表2。 2.3肾脏组织病理学观察HE染色切片光镜下观察可见:S 组兔肾组织结构基本正常(封3图3);IR组兔肾可见肾小管上 皮细胞出现程度较重的肿胀及溶解,肾小管刷状缘脱落或部分 脱落,以近区小管为甚,并见管型,肾问质局部出血水肿及炎性 细胞浸润,再灌注24h内随着再灌注时间的延长,这种改变逐 渐变明显(封3图4);LIP组可见肾组织病理改变以肾小管上 带在大腿根部绑扎,以手触摸股动脉搏动消失时开始计时,持 续5min,完全开放lOmin,反复4次。 1.4标本采集制作 于再灌注后8、24h和3、7d 4个时间点 采集静脉血并处死,切取左肾(假手术组各2只,IR组和LIP 组各4只)。静脉血以生化分析仪常规生化分析法测定血肌酐 (Scr)和尿素氮(BUN);左肾标本用4℃冷生理盐水冲洗去血 液,剪下部分组织滤纸吸干,称取0.5g,用玻璃匀浆器制成2 的组织匀浆,采用黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性,以TBA比 皮细胞颗粒样变性为主,部分管腔扩张,偶见肾小管刷状缘脱 落或部分脱落及管型,肾间质局部轻度出血水肿及炎性细胞浸 润,病变明显轻于IR组(封3图5)。各组于再灌注后24h和 3d时肾小管评分见表3。 表3 各组兔缺血再灌注后24h和3d时肾小管评分( ±S) 色法测定MDA含量;其余左肾组织甲醛固定,常规脱水,石蜡 包埋,制成5“m切片,进行HE染色和肾小管评分。肾小管损 伤评分按照Solez等_2 的方法,参照Paller氏法:无损伤为0 分,轻度损伤为1分,中度损伤为2分,重度损伤为3分,极重 度损伤为4分。 与S组比较, :P<0.01;与LIP组比较,#:P<0.01。 1.5 主要观察指标 血Scr和BUN,肾脏s0D活性和MDA 含量,肾脏病理学改变。 3讨 论 缺血预处理是利用组织或器官短暂的缺血再灌注来激发 机体内源性保护机制,进而使该组织或器官对随后较长时间的 缺血产生耐受,又称为“经典预处理(ischemic preconditioning, IPC),,[ 。1.6统计方法测定数据以i士5表示,采用SPSSIO.0软件 进行统计学分析,对结果比较采用t检验或方差分析,P%0.05 为差异有统计学意义。 2 结 果 Toosy等_5 对实验鼠左肾动脉阻断40min前,预先 进行4个周期的IPC(阻断4min/开放1lmin)可显著改善左肾 兔’肾脏IRI后,血Scr和BUN进行性 功能。进一步研究发现,对一个器官进行缺血预处理,会使远 隔器官产生缺血耐受,此预处理称为“远程预处理(remote is— chemic preconditioning,RIPC)”¨6]。例如对肾脏进行缺血预处 2.1肾脏功能的测定升高,在IR组24h后Scr达到(224.3±26.7)umol/L,BUN达 到(15.6±4.2)mmol/I 。而在LIP组,虽然血Scr和BUN也 升高,但其升高幅度要明显低于IR组(P%0.05),在再灌注后 7d内各时问点血Scr和BUN都要低于IR,以3d内更明显(P <0.05),见表1。 理后,长时间缺血对心脏、肺等器官的损害明显减轻Ⅲ。刘秀 华_8 总结上述现象后提出:缺血预处理具有普遍性意义。本实 验基于此理论,同时为了避免肾脏缺血预处理的创伤,提出采 2.2肾脏SOD活性和MDA含量的测定IR组再灌注7d内 用LIP作为RIPC的方式之一,观察兔LIP对肾脏急性IRI的 保护作用。 SOD活性均降低,MDA含量均升高(P%0.05);而在LIP组, 维普资讯 http://www.cqvip.com 重庆医学2008年4月第37卷第7期 实验初步结果显示:LIP组肾脏缺血再灌注后血Scr和 BUN升高幅度要明显低于IR组(P<O.05),在再灌注后3d内 血Scr和BUN明显低于IR组(P<0.05),光镜下病理改变轻 于IR组,肾小管评分优于IR组。上述实验结果说明LIP组产 生了明显的缺血耐受,因此可以推知,I IP后激发的内源性保 护机制使肾脏得到了有效的保护。其具体保护机制推测可能 与减轻氧化应激程度,并增加机体清除自由基的能力有关。 人体内的自由基主要是活性氧簇(reactive oxygen special, ROS),包括超氧阴离子(0z一),羟自由基(0H一)、单线态氧、一 745 要的临床应用前景。 参考文献: [1]Rabb H,O Meara YM,Maderna P,et a1.Leukocytes,cell adhesion molecules and ischemic acute renal failure[J]. Kidney Int,1997,51(5):1463. [2]Solez K,Kramer EC,Fox JA,et a1.Medullary plasma flow and intravascular leukocyte accumulation in acute renal failure[J].Kidney Int,1974,6:24. [3]Perdrizet—George A,Lena—Christopher J,Shapiro—David S, et a1.Preoperative stress conditioning prevents paralysis 氧化氮自由基(NO)、烷自由基、烷氧基和烷过氧基、脂质过氧 化物自由基等。生理条件下,这些自由基参与药物的降解,杀 灭细菌,调节机体免疫力,同时体内存在许多抗氧化系列可将 体内不断生成的自由基清除,机体维持一稳态。但在某些病理 after experimental aortic surgery:increased heat shock protein content is associated with ischemic tolerance of 条件下,如肾脏缺血时,自由基的生成超过了机体清除能力时, 就造成了机体组织损伤。当肾脏缺血特别是再灌注期,自由基 生成和代谢的动态平衡被打破,氧化应激反应发生,ROS生成 增多,消耗大量的抗氧化剂和自由基代谢酶,从而导致组织内 the spinal cord[J].J Thorac Cardiovasc Surg,2002,124 (1):162. [4]Kharbanda RK,Mortensen UM,white PA,et a1.Transi— ent limb ischemia induces remote ischemic preconditioning 细胞凋亡或坏死,功能丧失。MDA是脂质过氧化反应的代谢 产物,其含量可作为体内El由基水平的间接反映指标,代表细 胞受El由基损伤所涉及的脂质过氧化反应的程度 ]。SOD能 够清除超氧阴离子自由基,保护细胞免受损伤,其活性间接反 in vivo[J].Circulation,2002,106(23):2881. [5]Toosy N,McMorris EL,Mathie RT,et a1.Ischemic pre— conditioning protects the rat kidney from reperfusion inju— ryEJ].BJU Int,1999,84:489. 映了机体清除自由基的能力l1 。 本实验观察到,IR组肾脏缺血再灌注后肾脏组织中氧化 [6]熊利泽,雷毅,董海龙,等.远程预处理对兔脊髓缺血再 灌注损伤的保护作用[J].中国临床康复,2003,7(26): 3565. 性指标MDA含量明显增加,而抗氧化酶SOD活性明显下降; 而在LIP组再灌注后24h内SOD活性和MDA含量的变化幅 度明显低于IR组(P<0.05),且在各时间点SOD活性均明显 高于IR组(P<0.05),MDA含量均明显低于IR组(P< [7] Kin H,Zhao ZQ,Sun HY,et a1.Postconditioning attenu— ates myocardial ischemia—reperfusion injury by inhibiting events in the early minutes of reperfusion[J].Cardiovasc Res,2004,62:74. 0.05)。因此作者推测I IP能降低肾脏缺血再灌注所造成的氧 化应激程度,减少体内自由基的形成,并能增加机体清除自由 基的能力。减轻肾脏损害,保护肾脏功能。 [8]刘秀华.预处理的普遍性及其机制探讨[J].生理科学进 展,1998,29(1):39. 当然,I IP的保护机制是非常复杂的,可以肯定的是,多种 [9]李洪,杨天德,陶军,等.自由基在心肌细胞缺氧性DNA 保护机制在共同起作用,深入研究其保护机制,尤其是分子机 制,有着重要的临床和科研意义。 另外,应用I IP法时所需设备简单(一个止血带即可),不 影响手术时间和手术进程。 损伤和凋亡中的作用[J].重庆医学,2003,32(8):963. [1O]龚华渠,杨天德,陶军.高渗盐水对缺血再灌注损伤肾组 织髓质过氧化酶活性的影响[J].重庆医学,2006,35(6): 5】9. 总之,I IP法能有效防止肾脏急性IRI,也可能防止其他组 织器官的IRI,是一个安全、便捷而有效的方法,有着潜在而重 (上接第742页) [4]Patil S,Montgomery R.Management of complex tibial and femoral nonunion using the Ilizarov technique,and its (收稿日期:2007一lO一15) 限元分析一(I)有限元分析模型及股骨失效准则的建立 [J].生物医学工程学杂志,2006,23(5):1028. [9]胡勇,谢辉,杨述华.三维有限元分析在脊柱生物力学中 cost implications[J].J Bone Joint Surg Br,2006,88(7): 928. 应用研究[J].医用生物力学,2006,21(3):246. [1O]王志杰,丁自海,钟世镇.有限元法在骨应力分析及骨科 内外固定系统研究中的应用[J].中国临床解剖学杂志, 2006,24(1):107. [5]黄雷,张建立,王慎东,等.三种不同器械固定胫骨骨折 的生物力学评价及临床意义[J].中华创伤骨科杂志, 2006。8(7):668. r11]Roberts CS,Antoci V,Antoci JV,et a1.The effect of transfixion wire crossing angle on the stiffness of fine r6] Shortt N,Keenan GF.Ilizarov and trauma reconstruction [J].Curr Orthop,2006,20(1):59. r7]Garcia—Cimbrelo E,Marti-Gonzalez JC.Circular external wire external fixation:a biomechanical study[J].Injury, 2005,36(9):1107. fixation in tibial nonunions[J].Clin Orthop Relat Res, 2004,419:65. (收稿日期:2007—09—15) [8]樊黎霞,Eric Wang.人在摔倒时股骨上端承载能力的有