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目的: 通过建立大鼠肾缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury,IRI)缺血性急性肾衰竭(ischemia Acute Renal Failure,iARF)模型,观察iARF不同阶段血清促炎细胞因子(TNF-α、IFN-γ)和抗炎细胞因子(IL-4、IL-10)的表达水平变化对中性粒细胞(polymorphonuclear neutrophils,PMNs)细胞间粘附分子-1(intercellularadhesion molecular-1,ICAM-1)的表达及肾组织单核细胞趋化蛋白-1(MCP.1)、核因子-kB(NF-kB)表达的影响,探讨低分子量肝素(low moleculaur weight heparin,LMWH)在改善iARF时肾脏免疫反应紊乱、肾脏病理损伤的中的作用。
方法: 45只健康Wistar大鼠(8周龄)随机分为假手术对照组(Sham)、模型组(IRI)和治疗组。假手术对照组只行麻醉、开腹、不阻断肾动脉,模型组与治疗组均行右侧肾切除,左侧肾动脉夹闭60min肾缺血后再灌注制备动物模型,治疗组于再灌注前30min阴茎背静脉注射低分子量肝素500U/kg进行干预治疗,模型组和正常对照组给予等量生理盐水注射。各组按不同再灌注时间(1、3、6、24h)再分为4组,并于相应时间点处死大鼠。采血测定血肌酐(Cr)、尿素氮(BUN),应用酶联免疫吸附试验(ELISA)方法检测各组血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)、白介素-4(IL-4)及白介素-10(IL-10)的含量。用流式细胞仪(flow cytometry)测定中性粒细胞(polymorphonuclear neutrophils,PMNs)细胞间粘附分子-1(intercellular adhesionmolecular-1,ICAM-1)的表达。免疫组织化学方法检测肾脏组织单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)及核因子-kB(NF-kB)的表达。光学显微镜同步观察肾脏病理改变。
结果: 1.缺血再灌注24h时模型组和治疗组的血Cr、BUN水平明显升高,与假手术组相比,有明显的差异(P<0.01),而治疗组和模型组之间则无显著性差异(P>0.05)。
2.LMWH治疗组中性粒细胞ICAM-1的表达较模型组在缺血再灌注6h、24h分别降低了72.2%、48.3%(P<0.01)。
3.模型组单核巨噬细胞和Th1细胞分泌的血清促炎细胞因子(TNF-a、IFN-γ)浓度较假手术组增加,血清抗炎细胞因子(IL-4、IL-10)浓度显著降低;经LMWH治疗后总体趋势是:血清促炎细胞因子TNF-a、IFN-γ浓度较模型组降低,血清IL-4、IL-10浓度升高。
4.缺血再灌注早期,光镜可见模型组肾小管上皮细胞肿胀,水样变性,出现不同程度变性和坏死。缺血再灌注24h时,模型组可见肾髓质高度充血,细胞核固缩、溶解、消失,肾外髓质大部分肾小管上皮细胞坏死脱落,远端肾小管及集合管内可见细胞管型。LMWH治疗后肾脏损伤明显减轻。
5.免疫组织化学方法显示,模型组中MCP-1蛋白主要分布在外髓质带的近端肾小管上皮细胞内和肾间质中,肾小球系膜区及毛细血管有少量表达,其中以肾小管上皮细胞中表达为主;肾组织NF-κB表达在缺血再灌注3h表达增加,再灌注24h达最高峰,主要在肾小球、肾小管及肾间质中,LMWH治疗组MCP-1、NF-κB表达均较模型组明显减少(P<0.01)。
结论 1.本研究在成功地建立大鼠缺血性急性肾衰竭模型的基础上,证明缺血再灌注引起的炎症级联反应是导致急性肾损伤的一个重要因素。
2.证明ICAM-1在介导白细胞与血管内皮细胞粘附,白细胞激活、浸润及肾脏缺血再灌注损伤中发挥了重要作用。LMWH治疗组通过减缓ICAM-1表达水平升高的速度,为残余肾细胞的重新分化和分裂增殖争得时间。
3.LMWH可减少促炎细胞因子如TNF-a、IFN-γ的分泌,增加抗炎细胞因子如IL-4、IL-10的分泌,改善毛细血管血流紊乱状态和内皮细胞功能,重建机体免疫系统内稳状态。
4.在肾缺血再灌注损伤时几乎所有的肾脏固有细胞均能表达趋化因子MCP-1。LMWH可通过下调NF-κB水平,抑制MCP-1的表达,减少肾小管病理损伤。