TNFα在暴发性肝衰竭致肝肾综合征大鼠肾小球滤过率下降机制中的研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chi2046
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目的:  肝肾综合征(HRS)的主要发病机制是肾小球滤过率(GFR)明显下降。已知肾小球系膜细胞(GMC)收缩引起的肾小球滤过面积减少和肾小球入球动脉平滑肌细胞(VSMC)收缩引起的肾小球血液灌注降低,均可使GFR下降。而GMC、VSMC收缩又与胞浆游离Ca2+浓度([Ca2+]i)升高密切相关。Ⅰ型1,4,5-三磷酸肌醇受体(IP3RI)是细胞内重要的Ca2+释放通道,因此是我们的研究指标。肿瘤坏死因子α(TNFα)是单核巨噬细胞产生的具有多种生物学活性的细胞因子,是引起重症肝病发生发展的主要因子。TNFα与TNFR结合后通过PKCα途径使GMC、VSMC内IP3RI过度表达。而ET-1通过磷脂酰肌醇4,5-二磷酸磷酸化,使GMC及VSMC中IP3产生增多,IP3与IP3RI结合后引起胞内钙释放,胞浆[Ca2+]i升高。HRS时血中TNFα水平异常升高,TNFα是否参与了GMC、VSMC收缩,从而引起GFR下降尚不清楚。D-氨基半乳糖(D-GaIN)联合脂多糖(LPS)诱导暴发性肝衰竭(FHF)大鼠构建HRS模型,采用微渗透泵植入方法,用FITC-Inulin作为标记物测定GFR,检测肾组织中IR3RI蛋白及IP3RI mRNA表达。然后分别用抗TNFα单克隆抗体、2-氨基乙基二苯硼酸盐(2-APB)阻断TNFα、IR3RI,再测定此时血中TNFα水平及GFR,观察TNFα在其中的作用,为研究HRS时GFR下降的发病机制提供理论依据。  材料与方法:  1、材料  选择SPF级别雄性SD大鼠,体重220±20g。实验前分笼饲养,室温23±3℃,每隔12h开灯照明,普通饲料,自由饮水,饲养一周后用于实验。  2、方法  (1)构建HRS模型:尾静脉注射D-GaIN(400mg/kg)、LPS(32μg/kg)的生理盐水溶液。分别在给药后1h、3h、6h、9h、12h、16h、24h采集血液,然后离心(3500r,4℃,5min),取500μl上清液用于肝肾功能生物化学指标检测,其余血清-80℃保存用于检测细胞因子TNFα、内皮素-1(ET-1)。剪取部分肝肾组织置于组织固定液中,用于病理学检查,其余组织-80℃保存。  (2)分组:分组1:0h,G/L1h、3h、6h、9h、12h、16h、24h,G1h、3h、6h、9h、12h、16h、24h, L1h、3h、6h、9h、12h、16h、24h;分组2:NS组、G/L12h组、G12h组、L12h组;分组3:NS组、G/L12h(G/L组)、G12h(G组)、L12h(L组)、anti-TNFα-G/L12h(T组)、2APB-G/L12h(A组)。  (3)测定血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、钾离子(K+)、钠离子(Na+)、氯离子(Cl-);应用酶联免疫吸附实验方法测定血清TNFα、ET-1水平。  (4)肝组织常规HE染色,光镜下观察肝细胞坏死情况;电镜下观察肾组织结构是否发生改变。  (5)根据肝肾功能损害及肝细胞坏死情况,确定阻断时间点为建模后12h。  (6)将注有FITC-Inulin溶液的微渗透泵植入大鼠腹腔,第7天构建NS组、G/L12h组、G12h组、L12h组模型(每组各设置5只大鼠),12h后采集血液,应用荧光分光光度计测定血清FITC荧光量,根据公式GFR=R/[Iss]计算GFR,GFR1(ml·min-1),GFR2(ml·min-1·kgBW-1),GFR3(ml·min-1·gKW-1)。结合之前检测结果,确定HRS建模成功。  (7)应用Western-blot、Real-time PCR方法检测肾组织中IP3RI蛋白及IP3RImRNA表达情况。  (8)将注有FITC-Inulin溶液的微渗透泵植入大鼠腹腔,按照分组3在植泵后第7天建模,其中T组、A组分别在建模前30min尾静脉注射抗TNFα单克隆抗体、2-APB,12h后采集血液、肝肾组织标本。  (9)应用荧光分光光度计测定血清FITC荧光量,根据公式GFR=R/[Iss]计算GFR, GFR1(ml· min-1), GFR2(ml·min-1·kgBW-1), GFR3(ml·min-1· gKW-1),观察抗TNFα抗体、2-APB对GFR的影响。  (10)应用Western-blot、Real-time PCR方法检测分组3各实验组大鼠肾组织IP3RI蛋白及IP3RI mRNA表达情况,研究抗TNFα抗体、2-APB对IP3RI表达的影响。  (11)测定分组3各实验组大鼠血清TNFα、ET-1水平,观察抗TNFα抗体、2-APB的阻断特异性。再测定ALT、BUN、Cr、K+、Na+、Cl-水平,肝组织进行病理学检查,观察抗TNFα抗体、2-APB对肝肾功能及肝细胞坏死的影响。  结果:  1、血清肝肾功能生物化学指标及细胞因子检测结果  G/L组ALT、BUN、Cr、TNFα、ET-1均在给药后12h明显升高达到峰值,与对照组相比均有显著性差异(P<0.05),并且在12h时间点G/L组上述五项指标分别与G组、L组比较,均有显著性差异(P<0.05),从客观上除外D-GalN、LPS药物本身对五项指标的影响。K+浓度分别在给药后3h、12h各出现一次峰值,Cl-浓度在给药后12h明显降低,与对照组比较均有显著性差异(P<0.05);Na+浓度无明显变化。  2、肝肾组织学病理检查结果  肉眼观察D-GalN/LPS联合给药后12h肝脏呈酱紫色,充血肿胀,弥漫出血点,切面有暗红色淤血或黄色乳糜状坏死物质溢出。光镜下肝细胞大块坏死,没有肝细胞再生,纤维间隔塌陷,充填大量红细胞。电镜下观察肾小球、近曲小管、远曲小管结构均正常。  3、NS组、G/L12h组、G12h组、L12h组GFR结果  G/L12h组GFR与NS组比较明显降低,降至NS组的33.4%,有显著性差异(P<0.05)。G/L12h组GFR再分别与G12h组、L12h组相比,差异均有显著性(P<0.05)。  4、Western-blot半定量分析IP3RI蛋白表达  对照组IP3RI蛋白表达水平较低;G/L组从3h开始IP3RI蛋白表达增加,以12h最为明显,与对照组比较有显著性差异(P<0.05)。在12h时间点G/L组IP3RI蛋白表达水平分别与G组、L组比较,均有显著性差异(P<0.05)。  5、Real-time PCR分析IP3RI mRNA表达  D-GalN/LPS联合给药后IP3RI mRNA表达增加,以9h最明显,与NS对照组相比有显著性差异(P<0.05)。在9h时间点G/L组IP3RI mRNA表达水平分别与G组、L组比较,均有显著性差异(P<0.05)。  6、T组、A组GFR计算结果  T组、A组的GFR与G/L组比较明显增加,有显著性差异(P<0.05);与NS对照组比较,T组、A组校正后的GFR(GFR2,GFR3)比校正前(GFR1)更接近正常水平。再将T组与A组进行组间比较,无显著性差异(P>0.05)。  7、Western-blot半定量分析抗TNFα抗体、2-APB对IP3RI蛋白表达的影响  D-GalN/LPS联合给药后12h及A组IP3RI蛋白呈高水平表达,两者之间无显著性差异(P>0.05);而T组IP3RI蛋白表达明显减少,与G/L组比较有显著性差异(P<0.05);A组、T组进行组间比较有显著性差异(P<0.05)。  8、Real-time PCR分析抗TNFα抗体、2-APB对IP3RI mRNA表达的影响  D-GalN/LPS联合给药后9h IP3RI mRNA表达明显增加,T组IP3RI mRNA表达明显下降,两者比较有显著性差异(P<0.05);而A组IP3RI mRNA表达水平与G/L组相近,差异无显著性(P>0.05)。  9、抗TNFα抗体、2-APB对肝肾功能生物化学指标及细胞因子水平的影响  T组、A组的ALT、BUN、Cr水平与G/L组比较均明显降低,有显著性差异(P<0.05);T组ALT降低84%,A组ALT降低44%,两者比较,差异有显著性(P<0.05),而BUN、Cr降低程度两者相比无显著性差异(P>0.05); G/L组出现明显高钾、低钠、低氯血症,而T组、A组K+、Na+、Cl-浓度均恢复正常,再将T组、A组进行组间比较,无显著性差异(P>0.05)。  10、抗TNFα抗体、2-APB对肝细胞坏死的影响  T组肝细胞呈点状或小灶状坏死,A组肝细胞呈明显灶状或小片状坏死。  结论:  1、D-GalN/LPS联合打击SD大鼠,在动物水平模拟了人HRS的部分病理生理过程,成功构建HRS动物模型。  2、D-GalN/LPS联合打击后12h肝肾功能损害及肝细胞坏死最严重,GFR下降最明显,因此是HRS成模时间点,也是我们选择的阻断时间点。  3、HRS时IP3RI蛋白表达明显增加,其上调时相与血中TNFα、ET-1升高时相一致。  4、IP3RI蛋白表达在转录水平受IP3RI mRNA的调控。  5、抗TNFα抗体预先阻断后,大鼠肾脏IP3RI蛋白及IP3RI mRNA表达明显减少,GFR却显著增加,揭示了TNFα是通过上调IP3RI蛋白及IP3RI mRNA表达,导致GFR降低。  6、2-APB预先阻断后,虽然大鼠肾脏IP3RI蛋白及IP3RI mRNA表达无明显降低,但是GFR却显著增加,表明2-APB对GFR降低的改善,不是由于下调IP3RI蛋白及IP3RI mRNA的表达,而是由于2-APB有效地阻断了IP3RI的活性。同时也揭示了IP3RI是肾脏内影响GFR的重要信号转导通路之一。  7、抗TNFα抗体、2-APB对于改善HRS肾脏功能效果相近。  8、抗TNFα抗体在减轻肝细胞坏死,改善肝功能方面明显强于2-APB。  9、体重、肾脏重量校正后的GFR能更准确地反映肾小球滤过功能,并且两种校正方法的比较结果相似。
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