现代泌尿外科杂志 ・2015年7月第2o卷第7期 5O9 基础研究・ 短暂性高血糖对大鼠肾细胞缺血再灌注损伤的影响 何 立,王 敏,蒋冠军,汪志顺,刘修恒 (武汉大学人民医院泌尿外科,湖北武汉430060) Impact of transient hyperglycemia on renal cell ischemia-reperfusion inj ury in rats HE Li,WANG Min,JIANG Guan—j un,WANG Zhi—shun,LIU Xiu—heng (Department of Urology,People’s Hospital of Wuhan University,Wuhan University,Wuhan 430060,China) ABSTRACT:Objective To investigate whether transient hyperglycemia exacerbates renal cell ischemia—reperfusion injury in rats.Methods A total of 18 male Wistar rats were randomly divided into 3 groups:sham operation group(sham group);re— nal ischemia/reperfusion group(IR group),and renal ischemia/reperfusion+hyperglycemia group(IRH group).Hyperglyce— mia was induced by intraperitoneal injection of dextrose before operation.Serum creatinine(SCr),blood urea nitrogen(BUN) and glucose levels were measured at baseline(M1),right after ischemic period(M2),and 24 hours after reperfusion(M3). Histological alterations were evaluated with HE staining.Renal cell apoptosis was estimated with TUNEL staining assay.The expression of caspase 3 was analyzed with Western blotting.Results At the point of M3,in the IR group,the levels of SCr [(151.68+44.29) ̄mol/L]and caspase 3(o.71士0.O2)were upregulated,Paller’s score(5.14±0.94)was higher and the number of apoptotic cells[(42.17±2.52) ]was larger,compared with the sham group(all P<O.05).In the IRH group,the levels of SCr[(348.67士9.90) ̄.mol/L]and caspase3(1.34±0.02)were increased,and the number of apoptotic cells[(70.33 ±2.85) ]was larger,compared with the IR group(all P<0.05).Conclusion Transient hyperglycemia can deteriorate re— nal cell ischemia—reperfusion injury in rats. KEY WORDS:hyperglycemia;ischemia—reperfusion injury;kidney 摘要:目的 观察短暂性高血糖症对大鼠。肾脏缺血一再灌注损伤的影响。方法雄性Wistar大鼠18只,随机分为3组:假手术组 (Sham)、缺血再灌注组(IR)、缺血再灌注+高糖组(IRH)。缺血再灌注:右肾切除,左肾动脉夹闭25 min后再灌注24 h。高糖: 术前葡萄糖溶液2.5 g/kg腹腔注射。取术前(M1)、左肾动脉夹闭25 rain后(M2)、再灌注24 h后(M3)的尾静脉血检测血糖、血 肌酐和血尿素氮。HE染色观察大鼠肾脏组织学改变;TUNEL法检肾脏细胞的凋亡程度;Western印迹法检测caspase 3蛋白的 表达。结果 在M3时间点,同Sham组相比,IR组血肌酐升高[(151.68±44.29)p.mol/L]、caspase 3表达(O.71±0.02)增加、 组织学评分(5.14士0.94)升高、凋亡程度[(42.17±2.52) ]加重(P均d0.05);与IR组相比,IRH组血肌酐[(348.67-4-9.90)  ̄mol/L]升高、caspase 3表达(1.34土0.02)增加、凋亡程度(70.33±2.85) 加重(P均<O.05)。结论 短暂性高血糖症可加重 大鼠肾细胞的缺血一再灌注损伤。 关键词:高血糖症;缺血一再灌注损伤;肾脏 中图分类号:R619.9 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1009—8291.2015.07.018 现今肾移植的成功率主要受限于缺血一再灌注损 伤(ischemia-reperfusion injury,IRI),后者是导致移 植肾功能延迟恢复(delayed graft function,DGF)的 主要因素。DGF与更高的排斥率有关,在短期可能 功能恢复有关。动物模型显示,高血糖症可以加重缺 血一再灌注损伤n]。目前,国内尚鲜见关于高血糖症 对肾脏缺血一再灌注损伤的研究,而国外对该研究很 少、结论不完全一致 。”]。本研究借助血清指标、组织 学改变、免疫组织化学方法探讨短暂性高血糖对肾脏 需要采用透析疗法,并且导致移植存活率下降。加重 缺血损伤的因素可以引发DGF,如肾脏的长时间冷 缺血一再灌注损伤的影响。 1材料与方法 藏、供体已死亡等等。最近发现糖尿病可能是另外一 个导致DGF的因素。供体的高血糖与更差的移植肾 收稿日期:2015-02—14 修回日期:2015-04—07 通讯作者:刘修恒,教授。博士生导师.E—mail:champagnemw@gmail. corn 1.1材料选取健康雄性Wistar大鼠18只,体重 220 ̄260 g,由武汉大学医学院实验动物中心提供, 按随机原则分为3组,每组6只:假手术组(sham op— eration group,Sham);缺血再灌注组(ischemia— 作者简介:何立(1988一),在读硕士,研究方向为泌尿系统肿瘤及结石 的治疗.E—mail:champagnemw@gmail.corn. http t{ www.zgmnwk.com 510 J Mod Urol,Vo1.20 No.7 Jul-2015 reperfusion,IR);缺血再灌注+高糖组(ischemia— reperfusion+hyperglycemia,IRH)。3-actin(内参)、 赖氨酸包被的玻片,置于200倍光学显微镜下,随机 选取6个互不重叠的视野计数阳性细胞。Western 印迹法检测caspase 3蛋白的表达。 1.4统计学方法 采用SPSS 20.0软件进行统计学 处理。计量资料用z±S表示,组间两两比较采用t caspase 3抗体购自美国Santa Cruz公司,戊巴比妥、 肝素钠自美国Sigma公司购得。 1.2模型制备所有动物实验前禁食12 h,自由饮 水。sham组大鼠行2 戊巴比妥(45 mg/kg)腹腔注 检验,多组比较采用方差分析,若P<0.05则认为差 异有统计学意义。 2 结 果 射麻醉,游离双侧肾脏并切除右肾,逐层缝合腹壁。 IR组术前进行0.9 氯化钠溶液(1.0 mL/kg)腹腔 注射,并在假手术组的基础上,采用无损伤血管钳夹 闭左侧肾蒂25 min后解除血流阻断,恢复灌流24 h, 肾脏颜色由暗红变为鲜红表明再灌注良好。IRH组 手术步骤与缺血再灌注组一致,氯化钠溶液替换为 2.1各组大鼠在M1、M2、M3时间点的血糖值、血 肌酐值和血尿素氮值 sham组的Wistar大鼠在 M1、M2、M3各时期的血糖均维持在正常水平:由于 手术应激,在M2时期略微升高,于M3时期回归基 线水平。与IR组相比,IRH组由于术前进行25%葡 25 葡萄糖溶液(2.5 g/kg)腹腔注射。 1.3标本采集与检测 取大鼠在术前(M1)、左肾动 脉夹闭25 m n后(M2)、再灌注24 h后(M3)的尾静 萄糖溶液(2.5 g/kg)腹腔注射而血糖更高(P< 0.05,表1)。 脉血,检测血糖值(Glu)、血肌酐(SCr)值和尿素氮值 (BUN)。取肾脏血流再灌注24 h后的肾组织标本进 行切片,行HE染色观察肾脏的组织学改变,根据评 分标准(Paller法:400高倍视野下随机选择10个肾 小管进行计分,正常肾小管计0分;刷状缘损伤计1 分;肾小管扩张计1分;细胞肿胀或扁平计1分;管腔 可见坏死脱落但未形成管型的细胞碎片计1分;刷状 sham组的血肌酐在各时期维持在正常水平,这 也侧面印证了血肌酐值相对来说敏感性较差,仅当肾 小球滤过率(glomerular filtration rate,GFR)下降 5O ~60 才开始升高。与sham组相比,IR组在 M3时期由于缺血一再灌注损伤而导致’肾功能受损,肌 酐和血尿素氮略高(P<0.05);与IR组、sham组相 缘脱落计2分;形成管型计2分l_4 ),估算肾小管损伤 面积比例,半定量评估肾小管问质的缺血损伤程度。 TUNEL法检测肾脏细胞凋亡程度:将留取肾组织进 比,IRH组在M3时期由于缺血一再灌注损伤而导致 肾功能受损程度更重,肌酐和血尿素氮明显升高(P <0.01),表明肾脏急性缺血期的高血糖可能加重缺 行常规固定,经包埋后切片为5 lam厚度,转到多聚 表1大鼠在M1、M2、M3时间点的血糖、血肌酐和血尿素氦值 血一再灌注造成的肾损伤,使。肾功能明显下降。见表1。 与sham组比较,P<O.05; 与其他2组比较;P<O.Ol。 2.2 HE染色镜检结果 IR组肾小管问质损伤评 分5.14±0.94,镜下可见肾小管结构异常,有炎性细 胞浸润,可见细胞水肿及坏死、刷状缘损伤脱落、管型 形成,与Sham组0.52±0.60相比,肾小管计分增加 (P<O.05)。IRH组评分6.95±0.81,在镜下可见 肾小管结构明显异常,炎性细胞广泛浸润,可见大范 死。见图1。 2.3 TUNEL法检测肾脏细胞凋亡结果TUNEI 法染色显示Sham组仅有少量凋亡细胞表达;与 Sham组相比,IR组的肾脏缺血一再灌注区域凋亡细 胞数量增加(P<0.05);与IR组、Sham相比,IRH 组的缺血一再灌注区域凋亡细胞数量增加(P< 0.05)。表明缺血一再灌注损伤可以导致肾细胞发生 凋亡,而急性缺血期的高血糖可以促进这种损伤。见 图2。 围细胞坏死、刷状缘损伤脱落、管型形成,与IR组相 比肾小管计分差异无统计学意义(P一0.18)。表明 缺血一再灌注损伤可以导致肾小管上皮细胞受损坏 http //www.zgmnwk.corn 512 J Mod Urol,Vo1.20 No.7 Ju1.2015 giycemia.[J].Endocrinol Nutr,2014,61(10):541—547. [7]ARSLAN M,COMU FM,ALKAN M,et a1.Effect of levosi— mendan on erythrocyte deformability during myocardial ischae— VEGF的表达都发生了降低[1 。低氧状态可以激活 EPO的表达,而在肾脏的缺血一再灌注损伤中EPO 的表达有所下调。 不同于慢性的血糖水平升高,大多数研究使用的 mia—reperfusion injury[J].Bratisl Lek Listy,2015,11 6(1):47— 5O. 动物的胰岛素水平正常,并且对胰岛素的反应敏感, 这些动物在再灌注24 h之后血糖都回归到正常水 [8]SHEN S,JIN Y,LI W,et a1.Recombinant human erythropoie— tin pretreatment attenuates acute renal tubular injury against is chemia—reperfusion by restoring transient receptor potential 平n引。在慢性高血糖症,机体的炎性状态基线升高, 增强氧化应激从而加重了器官损伤,在生理应激时这 种损伤进一步恶化[1 。高血糖症出现的时刻与缺血 损伤紧密关联,在缺血一在灌注损伤之前控制血糖,对 肾功能的保护、防止出现菌血症和贫血具有重要意 义口 。高血糖症的持续时间不仅与器官的功能状态 有关,还能影响器官对缺血的耐受能力口 。在腹腔 注射葡萄糖之前血糖的轻微上升可能是应激引起的 高血糖症,表明可能存在一个血糖的临界点,只有超 过这个临界点的血糖浓度才对缺血的肾脏有害。为 了寻找这个临界点,还需要进一步研究。 参考文献 channel一6 expression and function in collecting ducts[J].Crit Care Med,2O14,42(10):e663-672. 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