氨基胍对缺血再灌注肾损伤小鼠的保护作用及可能机制

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缺血再灌注损伤(ischemic reperfusion injury,IRI)是指组织或器官在缺血及重获血流灌注或氧供应后,对组织或器官产生的损伤作用。肾是高灌注器官,对缺血缺氧较为敏感,因此肾缺血一再灌注损伤在临床上较为常见。研究表明,肾缺血一再灌注损伤是引起急性肾衰竭(acute renal failure,ARF)和慢性肾衰竭(chronic renal failure,CRF)的主要原因。但是缺血再灌注肾损伤的发病机制至今尚未完全阐明。因此,明确肾缺血一再灌注损伤的发病机理,寻求缓解损伤或者治疗方法成为当前研究的热点。   研究表明缺血再灌注肾损伤的发生与ATP减少、大量氧自由基(Oxygen free radical,OFR)产生、细胞内钙超载和细胞凋亡基因调控等介导的肾小管和肾小球细胞损伤的关系密切。亦有研究显示诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)在肾缺血再灌注损伤中发挥重要作用,但其具体作用目前尚存在争议。有研究表明,降低iNOS表达可以减轻缺血再灌注损伤,而另一些研究则认为提高iNOS表达能减轻缺血再灌注损伤。为进一步探讨肾缺血再灌注损伤与iNOS的关系,我们构建了小鼠缺血再灌注肾损伤模型,通过real-time PCR和免疫组织化学方法对比iNOS mRNA和蛋白在假手术组和缺血再灌注组小鼠表达的差异,同时给予缺血再灌注肾损伤小鼠术前应用iNOS特异性抑制剂AG并对比肾损伤程度,以期明确肾缺血再灌注损伤和iNOS的关系并寻求治疗方法。本研究主要由以下三部分内容组成。   一、小鼠缺血再灌注肾损伤模型的建立。   为研究缺血再灌注肾损伤的发生机理,我们制作了小鼠缺血再灌注肾损伤模型。制作肾IRI动物模型的方法包括双侧肾蒂夹闭、双侧肾动脉夹闭、单侧肾切除+对侧肾动脉夹闭等。本实验是通过双侧肾蒂夹闭法制作小鼠缺血再灌注模型。通过参阅相关文献及多次预实验,我们发现手术方法不同、血管夹闭的时间长短、术中温度的控制、鼠龄等均对实验结果有重要影响,尤其是术中温度和夹闭肾蒂的时间在此过程中起着不可忽视的作用。经过不断摸索,多次检测造模24小时后尿素氮、肌酐水平,我们最终确定术中温度37℃,双侧肾蒂夹闭45分钟为制作本模型的必需条件。   二、小鼠缺血再灌注肾损伤对iNOS的影响。   一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)是一氧化氮(oxide synthase,NO)生物合成的关键限速酶,可催化L-精氨酸转化为L-胍氨酸和NO。主要包括神经元型NOS、内皮型NOS和iNOS。病理状态下,iNOS可被细胞因子、创伤等诱导表达并催化产生大量NO,引起体内一系列病理生理变化,导致组织器官损伤。但是iNOS在缺血再灌注损伤中的作用一直存在争议。本研究通过建立小鼠缺血再灌注肾损伤模型,造模24小时后提取小鼠肾组织mRNA进行real-time PCR检测iNOS mRNA的变化情况并通过免疫组织化学技术对比小鼠缺血再灌注肾损伤后iNOS蛋白表达水平的变化情况,结果发现缺血再灌注肾损伤后小鼠iNOS mRNA和蛋白的表达均明显增加,提示iNOS增高可能是引起小鼠缺血再灌注肾损伤的发病机理之一。   三、氨基胍(aminoguanidine,AG)对缺血再灌注肾损伤的保护作用及其机制。   氨基胍是一类胍类化合物,可特异性抑制iNOS活性,减少NO生成。本研究发现术前注射AG(50mg/Kg)可明显降低缺血再灌注肾损伤后的iNOS mRNA和蛋白的表达水平,减轻肾损伤程度(尿素氮、肌酐水平降低)。究其原因可能是AG特异性抑制iNOS的表达,减少其催化产生的NO及氧自由基,从而阻断了NO及氧自由基等所介导的细胞毒效应,发挥保护肾组织的作用。   总之,我们通过以上三部分研究得到以下结论:(1)术中温度为37℃,双侧肾脏缺血45分钟再灌注,24小时后小鼠尿素氮、肌酐水平明显升高,达到急   性肾衰竭,是小鼠缺血再灌注急性肾损伤模型建立的必要条件;(2)AG可降低缺血再灌注急性肾损伤小鼠尿素氮、肌酐水平,保护肾功能;(3)缺血再灌注急性肾损伤小鼠iNOS mRNA和蛋白表达水平明显升高,提示缺血再灌注肾损伤可能与iNOS水平升高相关;(4)AG可以通过特异性抑制iNOS发挥肾脏保护作用。   缺血再灌注肾损伤是急性肾衰竭的主要原因。损伤后不完全修复及纤维组织增生可引起持续性肾脏损坏并逐渐进展至慢性肾衰竭,严重危害国人健康,目前尚不明确其发病机制且无特效治疗方法。本研究发现缺血再灌注肾损伤可引起iNOS明显升高,加重肾损伤,并发现应用iNOS抑制剂AG可明显减轻肾损伤,提示缺血再灌注肾损伤与iNOS升高密切相关且AG具有治疗缺血再灌注肾损伤的作用,为缺血再灌注肾损伤的治疗提供了有力依据。
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