楊 成, 任星峰, 彭 雋
中國人民解放軍武漢總醫(yī)院腎內(nèi)科,武漢 430070
普羅布考對腎臟缺血再灌注損傷大鼠的保護(hù)作用及機(jī)制*
楊 成, 任星峰, 彭 雋
中國人民解放軍武漢總醫(yī)院腎內(nèi)科,武漢 430070
目的觀察普羅布考對缺血再灌注大鼠腎臟氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用,同時探討其作用機(jī)制。方法雄性SD大鼠30只,隨機(jī)分為假手術(shù)組(S組)、缺血再灌注組(IR組)、普羅布考治療組(P+IR組),每組10只。P+IR組大鼠每天用普羅布考(500 mg/kg)灌胃,S組和IR組大鼠每天用等量溫開水灌胃。1周后制備腎缺血再灌注大鼠模型:3組大鼠都摘除右腎,IR組和P+IR組用無創(chuàng)動脈夾夾閉左側(cè)腎動脈,30 min后松夾恢復(fù)血流再灌注。再灌注后S組和IR組每天溫開水灌胃,P+IR組每天普羅布考灌胃,連續(xù)1周。1周后處死所有大鼠,留取血及腎組織標(biāo)本,檢測大鼠各項(xiàng)血液生化指標(biāo),觀察腎組織病理學(xué)改變。結(jié)果與IR組相比,P+IR組血尿素氮(BUN)、血肌酐(SCr)、血脂水平明顯降低(均P<0.05),血清和腎組織中SOD活性明顯上升、MDA含量明顯下降(均P<0.05),腎組織病理損傷減輕,腎指數(shù)明顯改善(P<0.05)。結(jié)論普羅布考能提高缺血再灌注損傷大鼠血及腎組織中SOD活性,改善腎功能,降低血脂水平,減輕腎組織病理損傷,發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。
普羅布考; 腎臟; 缺血再灌注; 氧化應(yīng)激
在日常生活中,各種突發(fā)事件、自然災(zāi)害以及戰(zhàn)爭傷導(dǎo)致的多器官損傷中,急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)約占67%,其發(fā)病率和死亡率一直居高不下。腎臟的血液循環(huán)十分豐富,占人體總循環(huán)血量的1/4,因此腎臟對缺血及再灌注十分敏感。臨床上缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury,IRI)是引起AKI最常見的病因,如何采取有效措施來預(yù)防、治療IRI,始終是擺在我們面前的一道難題。近年來,伴隨著一批批新藥的問世以及人們對傳統(tǒng)藥物藥理作用的進(jìn)一步深入了解,為AKI、IRI的預(yù)防和治療開辟了新的思路和途徑。普羅布考(probucol)是一種人工合成抗氧化劑,具有很好的降血脂作用,目前已廣泛應(yīng)用于臨床。我們通過普羅布考對缺血再灌注大鼠氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用的基礎(chǔ)研究,以期為有效阻止AKI的發(fā)生發(fā)展提供新的臨床用藥理論依據(jù)。
選擇健康雄性SD大鼠30只,體重180~220 g,由華中科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供。普通飼料喂養(yǎng)1周后,尿蛋白檢測均為陰性。
普羅布考(暢泰),由承德頸復(fù)康藥業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn),劑量為0.25 g/片,國藥準(zhǔn)字H10960161,生產(chǎn)批號070801。血清丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)檢測試劑盒購自武漢科瑞生物科技公司,按試劑盒操作說明書進(jìn)行測定。
將30只大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(S組)、缺血再灌注組(ischemia reperfusion,IR組)、普羅布考治療組(probucol+IR組,P+IR組)。P+IR組大鼠每天用普羅布考灌胃,劑量為500 mg/(kg·d),S組和IR組大鼠每天用等量溫開水灌胃。1周后制備腎缺血再灌注大鼠模型:3組大鼠術(shù)前禁食12 h,腹部去毛后,腹腔注射3.5%水合氯醛l mL/100 g進(jìn)行動物麻醉,經(jīng)劍突下腹正中線開腹,暴露右腎,右腎靜脈穿刺取血,然后切除右腎,以避免因健側(cè)腎臟的代償作用對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。暴露左腎,避開左輸尿管,分離左腎動、靜脈。用無創(chuàng)動脈夾夾閉左腎動脈,腎臟顏色由鮮紅色轉(zhuǎn)為暗紅色表示缺血成功,缺血30 min后松開動脈夾,腎臟顏色由暗紅色轉(zhuǎn)為鮮紅色表示再灌注成功,模型建立成功[1]。S組大鼠僅切除右腎和分離左腎動、靜脈,但不夾閉左腎動脈。經(jīng)腹腔補(bǔ)充生理鹽水,逐層縫合傷口并覆蓋濕紗布,注意保暖、補(bǔ)液,關(guān)閉腹腔。
模型建立后S組和IR組仍然每天溫開水灌胃,P+IR組每天普羅布考灌胃,劑量為500 mg/(kg·d),連續(xù)1周。1周后處死所有大鼠,留取血及腎組織標(biāo)本。處死大鼠后在無菌條件下打開腹腔,立即取出腎臟,一部分腎組織用4℃生理鹽水沖洗后,稱重研磨制成勻漿,再離心,取上清液測定SOD、MDA的活性和含量。另一部分腎組織光鏡下檢測組織形態(tài)學(xué)變化,電鏡下檢測超微病理結(jié)構(gòu)變化。
1.5.1 一般狀況及腎指數(shù) 觀察動物一般狀況,包括進(jìn)食、活動、外觀、體重、排泄物等。處死動物,取腎臟稱重,計(jì)算腎指數(shù)(腎重量/體重×10-2)。
1.5.2 血液檢測 血清總膽固醇(CHOL)、三酰甘油(TG)、尿素氮(BUN)、血清肌酐(SCr),由解放軍武漢總醫(yī)院檢驗(yàn)科自動生化分析儀檢測。
1.5.3 血清及腎組織SOD、MDA檢測 血清及腎組織SOD活性測定采用羥胺法;血清及腎組織MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法;按產(chǎn)品說明書操作步驟,測定血清及腎組織勻漿中SOD活性及MDA含量。
1.5.4 腎臟形態(tài)學(xué)檢查 光鏡檢查:取腎臟組織后,10%甲醛溶液固定,常規(guī)脫水,石蠟包埋切成2~4 μm薄片,做蘇木精-伊紅(HE)、Masson及銀染染色,普通光鏡下觀察,相機(jī)攝影。電鏡檢查:由華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院電鏡室,采用透射電子顯微鏡觀察腎臟組織切片超微結(jié)構(gòu)。取腎臟組織后,用3%戊二醛-1.5%多聚甲醛前固定,再1%鋨酸-1.5%亞鐵氰化鉀后固定,70%乙醇飽和醋酸鈾染液塊染,乙醇-丙酮梯度脫水,環(huán)氧樹脂618包埋劑包埋,超薄切片80 nm,醋酸鈾、檸檬酸鉛各染色8~10 min,在透射電鏡下觀察,相機(jī)攝影。
與S組比較,IR組和P+IR組大鼠逐漸出現(xiàn)反應(yīng)性降低,活動遲緩,蜷縮拱背,毛色差,體重減輕,進(jìn)食及飲水減少,口唇及四肢出現(xiàn)水腫,腹增大。P+IR組用普羅布考灌胃治療后1周,進(jìn)食及飲水有所改善,體重開始增加,反應(yīng)性好轉(zhuǎn),水腫有所減輕,但仍較S組差。IR組則無明顯改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,IR組有1只大鼠死亡,S組、P+IR組無大鼠死亡。
治療1周后各組大鼠血生化指標(biāo)和腎指數(shù)見表1。P+IR組和IR組比較,SCr、BUN、CHOL、TG水平明顯降低,腎指數(shù)水平明顯改善,兩組之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05),說明P+IR組大鼠腎功能損傷減輕,機(jī)體營養(yǎng)狀況也得到改善。
治療1周后各組大鼠血清和腎組織中SOD活性及MDA含量見表2。IR組大鼠血清和腎組織中MDA含量顯著增高,SOD活性顯著降低,說明IRI導(dǎo)致機(jī)體的氧化和抗氧化平衡被打破。P+IR組和IR組比較,血清和腎組織中MDA含量明顯下降,SOD明顯上升(均P<0.05),說明P+IR組大鼠氧化應(yīng)激損傷減輕。
表1 普羅布考對大鼠血生化指標(biāo)和腎指數(shù)的影響Table 1 Effects of probucol on blood biochemical and renal indexes in rats(±s,n=10)
腎指數(shù)=(腎重量/體重)×10-2;與S組比較,aP<0.05;與IR組比較,bP<0.05
表2 普羅布考對大鼠血清和腎組織中SOD活性及MDA含量的影響Table 2 Effects of probucol on SOD activity and MDA content in serum and renal tissue of rats(±s,n=10)
與S組比較,aP<0.05;與IR組比較,bP<0.05
光鏡下S組大鼠腎小球和腎小管及間質(zhì)結(jié)構(gòu)正常。IR組大鼠以腎小管損傷為主。HE染色可見腎小球系膜基質(zhì)輕度增生,腎間質(zhì)較正常增寬,間質(zhì)內(nèi)可見較多炎性細(xì)胞浸潤,腎小管管腔擴(kuò)張,可見細(xì)胞及蛋白管型,腎小管刷狀緣模糊、消失,部分小管萎縮,部分小管上皮細(xì)胞壞死脫落,間質(zhì)血管瘀血。Masson+銀染染色可見間質(zhì)區(qū)內(nèi)膠原纖維增生,間質(zhì)纖維化呈灶狀分布。P+IR組大鼠的病理改變較IR組明顯減輕,腎小球結(jié)構(gòu)基本正常,系膜基質(zhì)無明顯增生,腎間質(zhì)損傷較輕,腎小管管腔輕度擴(kuò)張,細(xì)胞及蛋白管型較少,上皮細(xì)胞壞死、脫落較少,少量炎性細(xì)胞浸潤。見圖1。
各組大鼠腎小管形態(tài)學(xué)評級[2]:每張切片選擇50個高倍視野觀察,每高倍視野觀察10個腎小管,分為5個等級。0級:腎組織結(jié)構(gòu)無異常;1級:腎小管上皮細(xì)胞局灶性顆粒樣空泡變性,小管腔中出現(xiàn)顆粒狀碎屑,有或無灶狀上皮細(xì)胞脫落(<1%腎小管出現(xiàn)上皮脫落);2級:1%~50%腎小管出現(xiàn)上皮細(xì)胞壞死及脫落;3級:>50%的近端腎小管出現(xiàn)上皮細(xì)胞壞死及脫落,但可見完好的腎小管;4級:完全或幾乎完全的近端腎小管壞死。結(jié)果顯示,IR組大鼠腎小管形態(tài)學(xué)評級基本為3級和4級,腎小管損傷嚴(yán)重;而P+IR組腎小管形態(tài)學(xué)評級基本為2級和3級,腎小管損傷明顯減輕。
A、B:S組,腎小球和腎小管及間質(zhì)結(jié)構(gòu)正常(×200);C、D:IR組,腎間質(zhì)增寬,腎小管管腔擴(kuò)張,部分小管萎縮,可見細(xì)胞及蛋白管型(×200);E、F:P+IR組,腎間質(zhì)損傷較輕,腎小管管腔輕度擴(kuò)張,少量炎性細(xì)胞浸潤(×200)圖1 大鼠腎臟病理學(xué)變化Fig.1 Pathological changes of renal tissue in rats
臨床上腎臟IRI在多器官損傷以及器官移植術(shù)后較為常見,也是導(dǎo)致AKI最常見的病因。腎臟IRI的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,目前認(rèn)為主要與以下因素密切相關(guān):機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng),炎癥反應(yīng),細(xì)胞鈣離子超載,內(nèi)皮功能紊亂,腎組織細(xì)胞凋亡,細(xì)胞能量代謝障礙等[3-4]。其中腎臟氧化應(yīng)激反應(yīng)性增加,體內(nèi)氧自由基生成增多尤為關(guān)鍵。氧自由基會攻擊細(xì)胞膜的多不飽和脂肪酸,引發(fā)脂質(zhì)過氧化反應(yīng),其分解產(chǎn)物可引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的損傷、破壞,導(dǎo)致細(xì)胞膜受損,細(xì)胞溶解、溶酶體破裂等。另外,氧化應(yīng)激損傷還可引起線粒體通透性增加進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn),絲氨酸蛋白酶對腎缺血再灌注損傷具有保護(hù)作用,其具體機(jī)制是阻斷腎臟氧化應(yīng)激反應(yīng),同時抑制腎臟炎癥反應(yīng)[5]。另有報道,蝦青素有預(yù)防器官缺血再灌注損傷的作用,其發(fā)揮保護(hù)作用的機(jī)制也是減輕氧化應(yīng)激反應(yīng),消除氧自由基的影響[6]。腎臟發(fā)生缺血再灌注損傷時,機(jī)體通過黃嘌呤氧化酶途徑,使氧自由基生成增多,同時因線粒體大量破壞,氧自由基清除能力下降,導(dǎo)致氧自由基大量聚集,并被進(jìn)一步激活。激活的氧自由基可作用于腎組織細(xì)胞膜,引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng),形成大量MDA,使細(xì)胞膜不飽和脂肪酸減少,細(xì)胞膜的正常結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能障礙。MDA是反映機(jī)體脂質(zhì)過氧化物含量及受超氧離子自由基攻擊程度的常用指標(biāo)[7]。SOD是人體內(nèi)主要的抗氧化酶,在氧自由基清除中起關(guān)鍵作用。它不但能清除體內(nèi)超氧陰離子,減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)和脂質(zhì)過氧化反應(yīng),保護(hù)細(xì)胞免受氧自由基的損傷,而且還能對抗活性氧對細(xì)胞造成的損傷,并及時修復(fù)受損細(xì)胞[8-9]。
普羅布考(probucol)化學(xué)名為4,4’-[(1-甲基亞乙基)二硫]雙[2,6-二(1,1-二甲乙基)苯酚],是一種人工合成抗氧化劑,安全性及耐受性都很好,未發(fā)現(xiàn)致癌、致突變作用。普羅布考的藥理作用主要有以下幾方面:①降血脂作用,對于家族性和非家族性高膽固醇血癥,普羅布考都有明顯的降低作用。普羅布考可增加7α-羥化酶的表達(dá),促進(jìn)血液中的膽固醇進(jìn)入膽汁隨糞便排出[10];還可使肝細(xì)胞表面的低密度脂蛋白(LDL)受體數(shù)量增多,活性增強(qiáng),從而增加膽固醇的清除[11]。②抗氧化作用,普羅布考能有效抑制LDL氧化形成氧化LDL(ox-LDL),抑制煙酰胺輔酶氧化酶的活性、清除自由基[12];還可升高屏氧酶1的血清水平和肝細(xì)胞中屏氧酶1 mRNA的表達(dá)[13]。③抗氧化應(yīng)激作用,普羅布考通過抑制ox-LDL的產(chǎn)生,從而抑制巨噬細(xì)胞攝取ox-LDL,延緩ox-LDL誘導(dǎo)的細(xì)胞核脂化過程,抑制泡沫細(xì)胞的形成。同時普羅布考可抑制各種氧化脂質(zhì)對單核細(xì)胞的趨化作用,以及對血管內(nèi)皮組織、平滑肌細(xì)胞的毒性作用。④抗炎癥作用,普羅布考可抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素1(IL-1)、活性氧類(ROS)等多種炎性因子表達(dá),阻斷C反應(yīng)蛋白(CRP)形成的部分途徑。普羅布考還通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的分泌與表達(dá),延緩動脈粥樣硬化斑塊的形成發(fā)展,起到穩(wěn)定粥樣斑塊的作用[14]。⑤改善內(nèi)皮功能作用,普羅布考能抑制粘附分子表達(dá),抑制內(nèi)皮細(xì)胞增生、移行;還通過上調(diào)bc1-2,減少p53表達(dá),抑制核因子κB活性等途徑抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。
我們前期研究已證實(shí)普羅布考對阿霉素腎病大鼠有保護(hù)作用[15],而對臨床上常見的IRI的作用如何,目前研究較少。本研究中,大鼠IRI后,血清和腎組織中MDA含量顯著增高,說明IRI導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生大量的氧自由基,引發(fā)脂質(zhì)過氧化;而血清和腎組織中SOD活性顯著降低,說明IRI導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)源性抗氧化酶損傷,抗氧化能力降低;機(jī)體的氧化和抗氧化平衡被打破,從而造成嚴(yán)重的AKI。另外,IRI后血BUN、SCr水平也明顯升高,腎組織病理損傷明顯,腎指數(shù)惡化,這些都說明腎功能受到嚴(yán)重?fù)p傷,出現(xiàn)AKI的臨床表現(xiàn)。給予普羅布考治療后,P+IR組大鼠血清和腎組織中MDA含量明顯下降,SOD明顯上升(均P<0.05),血BUN、SCr水平也明顯下降(均P<0.05),腎組織病理損傷和腎指數(shù)都明顯改善,說明普羅布考具有強(qiáng)大的抗氧化作用,能明顯增強(qiáng)腎臟的抗氧化能力,使機(jī)體的氧化和抗氧化平衡得到恢復(fù),從而起到減輕IRI的作用。國外研究還發(fā)現(xiàn),普羅布考可誘導(dǎo)血紅素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)的表達(dá),使HO-1的活性上調(diào)[16]。我們前期研究已證實(shí)HO-1對慢性腎功能不全大鼠腎臟具有保護(hù)作用[17],而普羅布考能誘導(dǎo)HO-1的表達(dá),并使其活性上調(diào),這可能是其發(fā)揮腎臟保護(hù)作用的又一重要機(jī)制,有待進(jìn)一步深入研究。
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ProtectiveEffectofProbucolonRatswithRenalIschemia-reperfusionInjuryandtheMechanism
Yang Cheng,Ren Xingfeng,Peng Jun
DepartmentofNephrology,WuhanGeneralHospitalofPLA,Wuhan430070,China
ObjectiveThe aim of the study was to investigate the protective effect of probucol on oxidative stress injury in rats with ischemia-reperfusion injury(IRI)and its mechanism.MethodsThirty male Sprague-Dawley rats were randomly divided into sham operation group(S group),ischemia-reperfusion group(IR group),and probucol treatment group(probucol+IR group,P+IR group).Rats in the S and IR groups were fed with warm water every day,and rats in P+IR group were treated with probucol.After 1 week,rat model of renal ischemia and reperfusion was established.Right kidneys of the rats were removed.In IR and P+IR groups,the left renal artery was clamped with a non-invasive artery clamp,and after 30 minutes the blood vessels restored patency by loosening the clamp.After reperfusion,the S and IR groups were perfused with warm water every day,and the P+IR group was treated with probucol for 1 week.After 1 week,all the rats were sacrificed and the blood and kidney tissue specimens were taken.The blood biochemical indexes of the rats were measured,and the pathological changes of the kidneys were observed.ResultsThe levels of blood urea nitrogen(BUN),serum creatinine(SCr)and blood lipids in P+IR group were significantly lower than those in IR group(allP<0.05);in P+IR group,the level of superoxide dismutase(SOD)in serum and renal tissue was increased significantly(allP<0.05),meanwhile,the levels of malondialdehyde(MDA)were significantly decreased(P<0.05).In P+IR group,the pathological damage of kidney tissue was reduced,and renal index was significantly improved(P<0.05).ConclusionProbucol can increase the activity of SOD in blood and kidney of rats with IRI,improve renal function,reduce the level of blood lipids,reduce the pathological injury of renal tissue,and play a role in renal protection.
probucol; kidney; ischemia-reperfusion; oxidative stress
*湖北省衛(wèi)生計(jì)生委科研資助項(xiàng)目(No.WJ2015Z042)
楊 成,男,1971年生,醫(yī)學(xué)碩士,副主任醫(yī)師,E-mail:xxjjyycc@sina.com
R691.6
10.3870/j.issn.1672-0741.2017.06.009
(2017-06-27 收稿)