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目的:本研究通过构建慢性肾衰竭大鼠模型,检测其胸主动脉血管弹性指标脉搏波传导速度(PWV)与血管壁基质金属蛋白酶-9(MMP-9)及其抑制剂(TIMP-1)的表达情况,探讨慢性肾衰竭中血管弹性的改变情况,PWV与胸主动脉血管壁MMP-9、TIMP-1的表达是否存在相关性及可能机制,为延缓慢性肾衰竭血管弹性的改变提供线索。
方法:
1.分组本论文采用完全随机对照的研究方法,将于河北医科大学动物实验中心购买的36只清洁级、健康、雄性、体质量为170-230g的wistar大鼠,在河北医科大学第四医院动物中心屏障环境适应性饲养1周后,随机抽取18只行5/6肾切除术,构建慢性肾衰竭大鼠模型(模型组),剩余18只行假手术(假手术组)。
2.方法两组大鼠于屏障环境饲养12周后通过多导电生理仪记录动脉的压力波形,测量大鼠胸主动脉-腹主动脉内两个导管尖端的距离(D),计算胸主动脉-腹主动脉压力的时间延迟(T),计算PWV,PWV=D/T。通过心脏取血留取血标本,处死大鼠后取其胸主动脉下段及残余肾脏,部分于10%福尔马林溶液中国定,余标本于-80℃冰箱保存,分离出的血清于-20℃冰箱保存。对大鼠肾脏组织进行HE染色,观察肾脏结构的病理改变,化验血清钙、磷、尿素氮、肌酐,以判断慢性肾衰竭大鼠模型是否建立成功。对大鼠胸主动脉下段血管壁进行常规HE染色及免疫组化MMP-9、TIMP-1染色,检测模型组和假手术组胸主动脉血管壁上MMP-9、TIMP-1的表达情况。
3.统计分析用SPSS13.0软件包进行数据处理,评价模型组和假手术组间弹性指标PWV及血清指标,计量资料采用均数±标准差((x)±s),两组间均数比较采用独立样本t检验(independent-sample t test);模型组和假手术组间胸主动脉下段血管壁MMP-9和TIMP-1阳性表达采用Fisher确切概率法。对模型组内PWV与胸主动脉血管壁MMP-9及TIMP-1的表达进行Spearman相关性分析。P<0.05差异有统计学意义。
结果:
1.肾脏病理改变及血清学指标假手术组大鼠肾组织未见明显病变,慢性肾衰竭大鼠模型肾脏HE染色病理改变:多数肾小球内系膜细胞及系膜基质明显增生,部分肾小球呈缺血性皱缩,可见球性硬化;肾小管可见局灶性、节段性上皮细胞扁平、刷状缘脱落,肾小管高度扩张及灶状萎缩,肾间质大量单核、巨噬细胞、淋巴细胞浸润,可见纤维化形成。
模型组的血清钙、肌酐、尿素氮水平与假手术组比较有统计学差异,分别为1.96±0.43 vs.2.27±0.26,P<0.05;60.00±15.66 vs.40.06±5.38,P<0.01;13.61±2.10 vs.10.19±2.47,P<0.01;模型组的血清磷与假手术组比较无差别,1.94±0.39 vs.2.09±0.34,P>0.05。
2.脉搏波传导速度的比较通过计算脉搏波传导速度反应血管弹性功能,模型组的PWV高于假手术组,11.98±2.84 vs.4.66±0.47,P<0.01,有统计学差异,与假手术组相比,模型组大鼠的血管发生硬化,弹性明显减低。
3.免疫组织化学染色光镜观察应用免疫组织化学技术比较模型组和假手术组胸主动脉血管壁MMP-9及TIMP-1的表达。MMP-9、TIMP-1的阳性表达为胞浆呈棕黄色或棕褐色。假手术组胸主动脉血管壁上有少量MMP-9、TIMP-1的表达。模型组胸主动脉血管壁上MMP-9、TIMP-1的阳性表达率分别为83.33%(15/18)和77.78%(14/18),而假手术组的阳性表达率分别为12.5%(2/16)和18.75%(3/16)。模型组胸主动脉壁上MMP-9、TIMP-1的阳性表达率明显高于其在正常胸动脉壁上的表达。经Fisher确切概率法统计分析,模型组与假手术组胸主动脉血管壁上MMP-9、TIMP-1的表达差异有统计学意义(P<0.01)。
4.模型组脉搏波传导速度与胸主动脉血管壁MMP-9、TIMP-1表达的关系统计分析慢性肾衰竭大鼠模型血管弹性指标PWV与胸主动脉血管壁MMP-9、TIMP-1表达的相关性。两变量直线相关分析显示MMP-9、TIMP-1与PWV呈正相关,分别为r=0.481,P<0.05; r=0.493,P<0.05,胸主动脉血管壁上MMP-9、TIMP-1的表达增多与PWV增快有关联,与血管弹性功能的减退有相关性。
结论:
1.从模型组大鼠肾脏组织的病理改变及模型组与假手术组间血肌酐和尿素氮升高的统计学差异,可以说明通过5/6肾切除术构建慢性肾衰竭模型成功,手术相对简单,模型较稳定,模型重复性好,具有良好的应用价值。
2.慢性肾衰竭发生胸主动脉血管弹性的减退,胸主动脉血管壁MMP-9、TIMP-1的表达升高。慢性肾衰竭血管弹性的减退与胸主动脉血管壁MMP-9、TIMP-1的表达升高有相关性,说明MMP-9、TIMP-1参与了血管硬化。