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前言腹膜透析(peritoneal dialysis,PD)作为一种有效的肾脏替代疗法被全世界广泛应用于治疗终末期肾脏疾病(end-stage renal disease,ESRD),它不但具有与血液透析(hemodialysis,HD)近似等同的长期疗效,还具有HD所不可替代的优越性。因此,更好地理解PD的作用机理、防治PD相关性并发症成为当前推广PD重要的前提工作。在PD的治疗过程中,腹膜炎是导致PD技术失败、患者发生并发症及患者死亡的重要原因。所以,理解腹膜炎的病理生理和分子生物学机制是找到减轻炎症所致腹膜功能和结构损伤的可行途径的必要条件,并为发现新的防治手段铺路。以往的研究证实,跨腹膜水及溶质转运主要取决于腹膜内在通透性和腹膜有效表面积(effective peritoneal surface area,EPSA)。来自临床患者和实验室动物模型的各方面数据显示,在急性腹膜炎发生时,EPSA和腹膜内在通透性的增加导致加速的葡萄糖渗透梯度的消散,最终引发超滤衰竭(ultrafiltration failure,UFF)。在此种情形,镜下通常可见腹膜组织炎性细胞浸润和血管增生。小窝被定义为质膜上80～100nm的盘形凹陷。在过去的几十年里,小窝一直被誉为参与多种细胞功能的“门户细胞器”。小窝尤其富含于血管内皮细胞,并参与多项血管功能。关于小窝对血管通透性的调节,常被描述为两条经典途径——①通过胞吞作用完成的直接的跨细胞途径;②借助对内皮型一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的强大抑制而间接实现的旁细胞途径。考虑到小窝在腹膜所处的重要位置——微血管内皮单层,一个水和溶质转运的主要屏障,我们推测,小窝在特定条件下(如腹膜炎)可能对腹膜功能和结构的维持或者改变起关键作用;同时在这个屏障中起重要作用的还有既已研究过的其他两个通透性调节蛋白eNOS和水通道蛋白(AQP-1)。小窝蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)是驱动小窝形成的重要蛋白。小窝蛋白1基因(Cav1)缺陷的细胞不能表达Cav-1,从而无法形成小窝,镜下表现为质膜表面盘形凹陷的小窝丢失。近年证明,基因修饰鼠对研究PD机制的分子对应物有利和有效,因而Cavl缺陷鼠(Cav1-deficient mice,Car1-/-mice)无疑将为体内研究小窝的假定功能提供有力工具。脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)或内毒素是革兰氏阴性杆菌外膜的组成部分,曾被经典地用作诱导大鼠急性腹膜炎。本研究我们通过建立LPS诱导的小鼠急性腹膜炎模型来观察Cav1-/-鼠在炎症影响下腹膜的功能和结构改变,进而探讨Cav-1在PD的炎症状态下所发挥的作用。方法(一)动物分组及腹膜炎模型实验动物选用以C57BL/6J为背景的雄性Cav1-/-鼠及与其配对的野生型(Cav1+/+)鼠。两组周龄(9-12周)配对的雄性Cav1+/+鼠和Cav1-/-鼠分别用来研究基础状态下的PD(对照组)和炎症状态下的PD(腹膜炎组)。每组包含6对小鼠。急性腹膜炎以腹腔注射LPS(10mg/kg)完成。LPS给药18小时后,小鼠用来进行腹膜平衡实验(peritoneal equilibration test,PET)。PET选用2.5ml、7%的葡萄糖透析液,通过2小时的腹膜交换来获得通透性参数。(二)腹膜通透性测定和标本采集将对照组小鼠或LPS给药18小时后的腹膜炎组小鼠酌情给予氯胺酮、甲苯噻嗪联合皮下麻醉。行颈总动脉插管术。术后30分钟,将2.5ml、7%的葡萄糖透析液经由导管灌入腹腔。分别在第0、30、60和120分钟从颈动脉导管端或透析导管端收集血液或透析液标本。红细胞压积(hematocrit,HCT)在PD交换前测定。PET结束后,收集腹腔内全部透析液,计算净超滤(ultrafiltration,UF)。计数透析液中的白细胞。样本中的尿素氮、葡萄糖及钠浓度由生化分析仪测定。透析液中的总蛋白含量由Bio-Rad法测定。处死小鼠后,小部分脏层和壁层腹膜标本由多聚甲醛固定,其余的脏层腹膜以液氮快速冷冻并贮存。(三)免疫印迹十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate polyacrylamidegel electrophoresis,SDS-PAGE)法。免疫印迹至少重复3次,将扫描后的图像进行光密度分析。(四)组织染色和免疫组织化学Hemalun-eosine(HE)染色和免疫组织化学法。免疫组织化学在必要情形下进行抗原修复。组织片在摄像显微镜下观察并拍摄。细胞计数通过计数器在镜下完成。(五)硝酸盐/亚硝酸盐(Nitrite/Nitrate,NO_x)的测定透析液中的NO_x测定依照说明书指令进行操作,使用基于Griess反应的比色法。(六)统计学分析数据用均数±标准差表示。两组间比较使用t检验,多组间比较使用ANOVA方差分析。P＜0.05具有统计学意义。结果(一)Cavl的缺失对基础PD的效应Cav1-/-鼠的红细胞压积较Cav1+/+鼠显著升高。尽管与Car1+/+鼠相比,Cav1-/-鼠透析液中NO_x有40%的增高,但这种增高未具有统计学意义。小分子如尿素、葡萄糖及钠的转运状态和超滤能力在Cav1+/+鼠与Cav1-/-鼠两组极为相似,然而反映在透析液总蛋白含量上的大分子转运在Cav1-/-鼠明显增加。组织染色显示Cav1-/-鼠的脏层腹膜没有明显的血管异常和增生。免疫印迹证实了AQP-1、eNOS、iNOS的表达在Cav1-/-鼠和Cav1+/+鼠中没有差别。(二)LPS诱导的腹膜炎对Cavl缺陷鼠的功能作用内毒素血症的Cav1-/-鼠血浆尿素氮水平有显著升高。LPS给药18小时后,受感染的Cavl缺陷鼠(P-Cav1-/-鼠)不像野生型那样表现为与基础状态相比成倍增高的透析液白细胞计数。炎症组比对照组透析液中有10倍左右的NO_x增高。急性腹膜炎所致的溶质转运改变在P-Cav1-/-鼠有明显减轻,尤其表现在高渗透析液留腹初期(前30分钟)。与P-Cav1+/+鼠相比,P-Car1-/-鼠显示相对低的尿素通透性,相对慢的透析液葡萄糖重吸收,部分恢复的钠筛和最终减轻的UFF。免疫印迹证实,AQP-1表达在P-Cav1-/-鼠中显著高于P-Car1+/+鼠。P-Cav1-/-鼠腹膜被炎症细胞浸润的程度减低。免疫组织化学显示在P-Cav1-/-鼠腹膜毛细血管内巨噬细胞标志分子F4/80的表达与P-Cav1+/+鼠相似,而粘附因子ICAM-1的表达较P-Cav1+/+鼠显著减低。结论我们的研究证实①在基础PD中,小窝的存在不影响小分子溶质的扩散转运,而阻碍大分子的对流转运;②在腹膜炎状态下,小窝的存在促进了留腹早期的小分子溶质转运,但不改变最终的小分子溶质清除;小窝在基础状态下对大分子转运的影响被腹膜炎掩盖;同时小窝的存在通过影响AQP-1的表达和留腹早期加快的葡萄糖重吸收导致最终的UFF;③腹膜炎时小窝参与ICAM-1介导的白细胞跨内皮细胞迁移,从而增加白细胞的组织浸润。