動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR 腎圖觀察兔單側(cè)輸尿管梗阻可再通模型中對(duì)側(cè)腎臟功能改變

么喜存 楊芹 付勝偉 王勇 孫浩然

單側(cè)輸尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction，UUO） 是臨床常見(jiàn)的疾病， 終生發(fā)病率約為千分之一。 UUO 可因尿流的物理阻斷而導(dǎo)致腎損害，引起腎纖維化[1]。 約2.6%的腎功能衰竭病人的病因是梗阻性尿路病變[2]。 輸尿管可因各種情況而阻塞，包括先天性狹窄、創(chuàng)傷、輸尿管和腹膜后惡性腫瘤、子宮內(nèi)膜異位癥和尿石癥。

正常情況下， 單側(cè)健康腎就足以充分發(fā)揮所有的腎功能。 因此，UUO 通常不會(huì)導(dǎo)致健康個(gè)體的腎功能障礙。 然而， 許多對(duì)側(cè)腎臟和輸尿管正常的病人由于UUO 而出現(xiàn)腎功能異常[3]。 有研究[4-6]認(rèn)為這是由多種血管活性物質(zhì)、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、化學(xué)趨化蛋白、 反應(yīng)氧化代謝產(chǎn)物等所誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的結(jié)果， 但其確切原因仍不清楚。 既往研究多討論UUO 和再通模型患側(cè)腎臟的病理和影像改變，未見(jiàn)重點(diǎn)討論UUO 對(duì)側(cè)腎臟改變的影像研究報(bào)道，本研究旨在通過(guò)建立兔單側(cè)輸尿管梗阻可再通模型，初步探討單側(cè)輸尿管梗阻對(duì)對(duì)側(cè)腎功能造成的影響。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物模型建立 1 歲齡雌性新西蘭大白兔（天津裕達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖公司育種）50 只， 體質(zhì)量3～3.5 kg，室溫下飼養(yǎng)并保證足夠飲水，定時(shí)、定量供給飼料。 將兔隨機(jī)分為5 組，每組10 只。 其中1 組作為對(duì)照組，行UUO 假手術(shù)，術(shù)中只置管、不封堵；其余4 組行右側(cè)上尿路UUO 術(shù)建立輸尿管梗阻模型，并分別于梗阻后3、7、14、28 d 行單側(cè)輸尿管梗阻再通（recanalization of unilateral ureteral obstruction，RUUO）術(shù)。 UUO 術(shù)：采用10%水合氯醛（3.5 mL/kg體質(zhì)量）腹腔注射麻醉；1%利多卡因局部麻醉，于右肋下緣切口，找到并游離右側(cè)輸尿管，在腎盂、輸尿管交界處下約2.0 cm 處將穿線的動(dòng)物血管封堵器（IVM Vascular Occluders,In Vivo Metric,Healdsburg,CA,U.S.A,型號(hào):V0-3）的端口繞過(guò)輸尿管固定。 將甘油3 mL 推注入驅(qū)動(dòng)管，使封堵器隔膜完全膨脹從而緊密壓迫輸尿管致其封閉，然后結(jié)扎封堵器遠(yuǎn)端，縫合腹膜及肌層， 封堵器遠(yuǎn)端固定皮下， 縫合皮膚。RUUO 術(shù)：麻醉狀態(tài)下切開(kāi)皮膚，利用10 mL 的注射器盡量將驅(qū)動(dòng)管中甘油回抽，封堵器隔膜立即回縮，梗阻部位輸尿管再通； 縫合傷口。 本研究經(jīng)天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院濱海醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理委員會(huì)審查。

1.2 設(shè)備與方法 采用Philips Archiva 1.5 T MR 掃描設(shè)備，使用8 通道相控陣線圈（孔徑20 cm）。 定位掃描后行平衡穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)快速梯度回波（balanced turbo field echo，B-TFE）掃描，TR 3 500 ms，TE 120 ms， 激勵(lì)次數(shù)4， 矩陣480×480，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，層厚3 mm，層間距1 mm。 動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR 掃描采用T1高分辨率各向同性容積采集（high resolution isotropic volume excitation，THRIVE）技術(shù)行冠狀面雙腎區(qū)掃描，TR 245 ms，TE 10 ms，激勵(lì)次數(shù)1，矩陣256×256，F(xiàn)OV 130 mm×130 mm，層厚3 mm，共3層，每次采集4.0 s，共連續(xù)采集30 期。 于動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描開(kāi)始的同時(shí)自兔耳靜脈手動(dòng)注射0.04 mmol/kg體質(zhì)量的Gd-DTPA （釓噴酸葡胺注射液，北京北陸藥業(yè)），注射流率1.0 mL/s，注射后用2 mL 0.9%氯化鈉溶液沖管。

1.3 描繪MR 腎圖（magnetic resonance renography,MRR） 數(shù)據(jù)上傳至Philips EWS（Extended MR Workspace，R3.2.3，Netherlands）工作站，采用T1-PERFUSSION 軟件，在雙側(cè)腎臟正中冠狀面動(dòng)脈期圖像上手動(dòng)勾畫(huà)腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)興趣區(qū)（ROI），腎髓質(zhì)ROI 注意避開(kāi)腎皮質(zhì)和腎盂。 由軟件自動(dòng)生成時(shí)間信號(hào)強(qiáng)度曲線(time density curve，TDC），并由此獲得腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)度值 （signal intensity，SI）及相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度（ΔSI，即T0與達(dá)峰時(shí)間之間的信號(hào)強(qiáng)度變化值）（圖1）。

1.4 腎小球?yàn)V過(guò)系數(shù)（kcl）計(jì)算 離體Gd-DTPA 濃度為0～5.0 mmol/L 時(shí)，對(duì)比劑濃度（C）與ΔSI 呈線性相關(guān)[7]，即ΔSI=2.976C-0.026。根據(jù)ΔSI得到腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)中的對(duì)比劑濃度CCx和CMed。 再根據(jù)Baumann-Rudin 公式計(jì)算kcl，即kcl=[dCMed（t）/dt]/CCx（t）。其中，CCx（t）為單位時(shí)間內(nèi)腎皮質(zhì)對(duì)比劑濃度變化，CMed（t）為單位時(shí)間內(nèi)腎髓質(zhì)對(duì)比劑濃度變化[8]。計(jì)算各組梗阻前及再通后kcl， 即對(duì)照組UUO 假手術(shù)后及術(shù)后1 個(gè)月的kcl，以及4 個(gè)模型組RUUO 術(shù)前及術(shù)后1 個(gè)月的kcl。

圖1 ROI 勾畫(huà)及TDC 示意圖。 A、B 圖分別為腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)ROI 及對(duì)應(yīng)生成的TDC。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示。 5 組間kcl比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t 檢驗(yàn)。各組梗阻及再通后kcl比較采用配對(duì)t 檢驗(yàn)。 P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 梗阻及再通后各組間kcl的比較 5 組間梗阻kcl和梗阻再通后kcl比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）。 4 個(gè)模型組的梗阻kcl均高于對(duì)照組，但4 組間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。 比較梗阻再通后各組的kcl，28 d 組低于其他3 個(gè)模型組（P<0.05），但與對(duì)照組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；此外，7 d 組kcl最高， 但僅與對(duì)照組和28 d 組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），其他各組間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 5 組間梗阻及再通后的kcl 比較

2.2 各組梗阻再通前后kcl的比較 對(duì)照組梗阻及再通后kcl差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.934，P=0.375）。3、7、14、28 d 組梗阻后kcl均高于再通后kcl（分別t=6.804，P＜0.001；t=2.627，P=0.027；t=4.87，P=0.001；t=3.73，P=0.005）。

3 討論

3.1 可再通UUO 模型的臨床價(jià)值 UUO 后的治療策略一直是腎臟科醫(yī)生最關(guān)心的。UUO 不僅會(huì)造成梗阻腎臟的腎間質(zhì)纖維化， 而且也會(huì)引起對(duì)側(cè)腎臟損傷，最終導(dǎo)致腎功能不全；一些病人甚至在梗阻得到緩解后仍會(huì)出現(xiàn)腎損害或進(jìn)展為腎功能衰竭[9-11]。因此，對(duì)于UUO 病人進(jìn)行輸尿管再通或腎切除術(shù)哪個(gè)治療方式更為合理仍存在爭(zhēng)議。 目前對(duì)于UUO病人對(duì)側(cè)腎損傷的精確機(jī)制尚待研究， 以往的研究多認(rèn)為是腎小管上皮細(xì)胞凋亡及壞死導(dǎo)致腎小管萎縮和腎實(shí)質(zhì)喪失的結(jié)果。 最近的研究[12]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡參與了UUO 病人對(duì)側(cè)腎臟的損傷[13]，這種促炎性程序性細(xì)胞死亡， 其特征是DNA 損傷和膜穿孔，表現(xiàn)為細(xì)胞不斷脹大直至細(xì)胞膜破裂， 導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的釋放進(jìn)而激活強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)， 在拮抗感染和內(nèi)源危險(xiǎn)信號(hào)中發(fā)揮重要作用。我們?cè)噲D通過(guò)UUO可再通模型量化這種損傷。UUO 模型是一種廣泛應(yīng)用的腎纖維化動(dòng)物模型，其特點(diǎn)是1~2 周內(nèi)阻塞的腎臟出現(xiàn)間質(zhì)纖維化[14]，而可再通的UUO 模型可用于研究梗阻解除后腎臟的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)， 在炎癥和免疫過(guò)程、 細(xì)胞和組織再生以及隨后的組織重塑方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究利用IVM 血管封堵器制作了可再通UUO 模型，并根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)及先前文獻(xiàn)報(bào)道[15-16]，設(shè)定了3、7、14、28 d 的梗阻時(shí)長(zhǎng)及RUUO 術(shù)1 個(gè)月的恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)， 以模擬不同梗阻時(shí)長(zhǎng)的兔腎損傷的過(guò)程， 從而探討梗阻時(shí)間對(duì)解除梗阻后對(duì)側(cè)及患側(cè)腎功能恢復(fù)的影響。 本研究使用的是Baumann-Rudin 模型， 該數(shù)學(xué)模型將腎臟分為腎血管和腎小管2 個(gè)隔室， 并且單純認(rèn)為腎皮質(zhì)部分為血管隔室， 髓質(zhì)部分為腎小管隔室。 對(duì)比劑由腎皮質(zhì)到腎髓質(zhì)的流出速率即為血管隔室至腎小管隔室的濾過(guò)系數(shù)kcl。研究[17]證實(shí)，MRI 利用該模型評(píng)估的kcl與傳統(tǒng)的菊粉清除率法具有較好的一致性。

3.2 RUUO 術(shù)前及術(shù)后的kcl比較 UUO 后最直接的表現(xiàn)就是梗阻側(cè)腎積水、腎功能損害，而對(duì)側(cè)腎則出現(xiàn)代償性腎小球?yàn)V過(guò)率升高[9]。 本研究團(tuán)隊(duì)既往研究[7]發(fā)現(xiàn)，UUO 術(shù)后3 d 組患側(cè)kcl下降較快，而對(duì)側(cè)腎kcl則以較快的速度提升以代償，這與以往的文獻(xiàn)[18-19]報(bào)道相符合。7 d 和14 d 組的kcl趨于平穩(wěn)（P>0.05），這說(shuō)明機(jī)體對(duì)梗阻造成的損傷有一定的耐受能力， 并且代償也是有限度的；28 d 較14 d 時(shí)的kcl有所下降，我們認(rèn)為這代表著不可逆損傷的開(kāi)始，但這兩組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），可能是個(gè)體差異、樣本量、梗阻時(shí)間等因素造成的。

RUUO 術(shù)后腎功能改變的病理生理過(guò)程復(fù)雜，影響因素眾多。 本研究結(jié)果顯示UUO 后3、7、14、28 d 組，在RUUO 術(shù)后都觀察到kcl不同程度減低，其中28 d 組的kcl在RUUO 術(shù)后進(jìn)一步減低， 不僅與RUUO 術(shù)前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，甚至接近對(duì)照組水平（P>0.05），因此我們認(rèn)為28 d 組的kcl降低的原理與其他組存在內(nèi)在差別，其他4 組的kcl降低表示代償程度的下降，而28 d 組的降低反映的是對(duì)側(cè)腎的損傷（因?yàn)榻獬Ｗ枨発cl均值已經(jīng)下降），故而造成對(duì)側(cè)kcl的減低。

本研究發(fā)現(xiàn)對(duì)側(cè)腎kcl補(bǔ)償增加的程度與梗阻側(cè)腎功能的損失程度有關(guān)，梗阻早期（3 d 內(nèi)）患側(cè)腎臟kcl下降比較快，對(duì)側(cè)腎臟kcl增加也較快。 我們觀察到在梗阻3~14 d 期間，患腎的kcl變化不明顯，出現(xiàn)了一個(gè)類(lèi)似平臺(tái)期的改變， 在同時(shí)期， 對(duì)側(cè)腎的kcl改變也趨于不明顯。 但是，這種趨勢(shì)不適用于梗阻持續(xù)28 d 以后，因?yàn)?8 d 組在梗阻解除后，對(duì)側(cè)腎功能依然顯著下降，這表明如果梗阻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，解除患側(cè)的梗阻已經(jīng)無(wú)濟(jì)于事了，不僅患側(cè)腎kcl沒(méi)有增高[7]，而且對(duì)側(cè)腎的損傷依然繼續(xù)（kcl繼續(xù)下降）。所以， 我們認(rèn)為UUO 晚期患側(cè)腎功能已經(jīng)不能恢復(fù)，但是并不代表沒(méi)有必要對(duì)其進(jìn)行干預(yù)，因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)時(shí)間的輸尿管阻塞可能比腎缺失更容易損害對(duì)側(cè)腎臟的功能[20]，這也是我們下一步需要研究的內(nèi)容。

3.3 本研究的局限性 首先，本研究涵蓋的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是在預(yù)實(shí)驗(yàn)及文獻(xiàn)報(bào)道基礎(chǔ)上采用的經(jīng)驗(yàn)值，故得到的結(jié)果只是大概的時(shí)間范圍， 時(shí)間節(jié)點(diǎn)涵蓋不夠全面，且隨著梗阻時(shí)間延長(zhǎng)，樣本數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，需要加大樣本量。 其次，因?qū)嶒?yàn)條件所限，本研究未涉及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)尿生化指標(biāo)的變化和組織病理學(xué)改變， 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題及據(jù)此提出的假設(shè)尚需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和臨床工作來(lái)驗(yàn)證。

3.4 小結(jié) 利用功能MRI 的影像方法來(lái)定量評(píng)估分側(cè)腎臟功能的優(yōu)勢(shì)在于，不僅能反映患腎損傷，還能夠觀測(cè)健腎的代償與損傷，本研究通過(guò)計(jì)算kcl量化了單側(cè)梗阻性腎病時(shí)健腎的損傷程度， 首次報(bào)道UUO 梗阻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致對(duì)側(cè)腎的損傷，這對(duì)制定梗阻性腎病的臨床治療策略提供了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。