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肾脏缺血再灌注(IR)导致的急性肾损伤(AKI)或急性肾衰(ARF)是围手术期常见并发症之一,常常造成住院时间延长,诊治费用增加,死亡率增高。近期调查显示,尽管透析技术和治疗方法在过去二十年里改进不少,但与AKI相关的发病率和死亡率无明显下降。AKI很少独立出现,往往同时伴随肾外器官的病理性损伤和功能障碍。其中,由于肺脏拥有巨大的毛细血管网络,对于肾脏IR引起的血循环促炎调节因子更为敏感,使之更容易发生急性肺损伤(ALI)。AKI合并ALI时,死亡率可高达80%。然而,当前仍缺乏一种方法能有效防阻肾脏IR导致的肾和肺损伤。因此,进一步探寻有效方法降低肾脏缺血再灌注损伤(IRI)及其导致的ALI具有重要意义。近年研究证实,肾小管上皮细胞凋亡以及由Toll样受体4(TLR4)介导的免疫炎症反应是导致肾脏IRI的重要机制。通过激活细胞抗凋亡信号级联反应,减少肾小管细胞凋亡;或者通过阻断TLR4信号通路,降低炎症反应,已成为减轻肾脏IRI一种思路与策略。右美托咪啶(Dexmedetomidine,Dex)是一种新型高选择性α2肾上腺素能受体(α2AR)激动剂,具有镇静、镇痛、稳定血流动力学和利尿的作用,目前主要应用于ICU镇静和临床麻醉。近来实验发现,Dex还可激活神经系统相关保护信号通路,减少神经细胞凋亡;心机缺血时能减少梗阻面积,改善围手术期心功能;在脓毒症镇静中还可减少促炎细胞因子,降低炎症反应,提高生存率。这些研究反映了Dex具有细胞保护和抗炎的作用。据此我们推测,肾脏IRI时Dex可提供肾和肺的双重保护,改善生存率。本实验目的就是验证肾脏IR后Dex的肾肺保护效应,并探索其相关的机制。研究内容:1.C57BL/6J小鼠双肾IR前或后应用Dex,通过HE染色检测肾脏组织病理学变化,TUNEL染色检测肾实质细胞凋亡水平,血生化测定肾功能,免疫组化和Western blot检测肾脏TLR4蛋白表达,以及ILISA测定血浆高迁移率族蛋白1(HMGB1)水平。左肾脏切除,右肾IR,评估Dex对ARF C57BL/6J小鼠存活率的影响。2.传代培养人近曲肾小管上皮细胞(HK2),用MTT法检测Dex对OGD诱导HK2损伤的影响。并应用Wester blot检测Dex对HK2中总Akt(Akt蛋白表达)以及磷酸化Akt(pAkt蛋白表达)的作用。3. C57BL/6J小鼠双肾IR前或后应用Dex,通过HE染色检测肺脏组织病理学变化,测定肺湿干比重,血生化检测肺髓过氧化物酶(MPO),并应用RT-PCR和Real-time PCR测定肺脏ICAM-1和TNF-αmRNA表达。结果: 1.肾脏缺血25min再灌注24h后,肾组织病理损伤明显,细胞凋亡增多,血浆肌酐(Cr)和尿素氮(Ur)显著升高。IR前或后应用Dex25μg/kg,组织病理损伤降低53%和38%;细胞凋亡减少72%和58%;血清Cr和Ur明显降低。α2AR拮抗剂阿替美唑(Atipamezole,Atip)250μg/kg可完全抑制上述Dex的肾保护效应。2.肾脏缺血25min再灌注24h后,肾脏TLR4蛋白表达和血浆HMGB1浓度显著升高,缺血前应用Dex 25μg/kg,显著下调TLR4表达和HMGB1浓度。应用Atip 250μg/kg后,Dex下调TLR4蛋白表达以及血清HMGB1水平的作用消失。3.生存率实验显示,IR前或后经Dex处理的动物生存率分别为70%和60%。无处理或联合应用Atip与Dex,3天后死亡率约为65%,所有动物存活时间未超过5天。4.经OGD处理的HK2,随时间延长,细胞死亡逐渐增多。OGD处理180min时,细胞死亡达到60%。Dex 0.001、0.01、0.1nM预处理HK2后,其存活率呈剂量相关性增加。经Dex 0.1nM处理HK2,其存活率达94%。Atip 1nM完全抑制Dex对HK2的保护效应。5.HK2经0.1nM Dex处理5、10、20、30、45 min,各时间点pAkt蛋白表达均升高,20min时达到峰值,之后逐渐降低,而总Akt表达未发生变化。Atip1nM不能完全抑制Dex上调pAkt表达的效应。Dex上调pAkt蛋白表达的作用可被PI3K抑制剂LY294002(50μM)完全抑制,而MAPK抑制剂PD98059(50μM)无此效应。6.双肾缺血45min,再灌注6h后,肺脏间质固有层解体并伴出血,肺间质细胞增多,肺泡腔缩窄甚至消失;肺湿干比重升高3.5倍;MPO活性增加1倍;ICAM-1和TNF-αmRNA表达分别升高7倍和10倍。IR前或后应用Dex,肺湿干比重下降约三分之一,MPO活性分别降低58%和16%,并且抑制ICAM-1和TNF-αmRNA过表达,肺组织病理损伤明显减轻。Atip可抑制Dex下调肺湿干比重以及MPO活性的作用,但不能抑制其下调ICAM-1和TNF-αmRNA过表达的效应。结论:1.右美托咪啶对C57BL/6J小鼠肾脏IRI具有保护性作用。2.右美托咪啶通过激动α2AR,抑制肾脏细胞凋亡,下调TLR4蛋白表达以及血清HMGB1的水平,是其肾保护的主要机制。3.右美托咪啶可减轻OGD诱导的HK2损伤。通过α2AR依赖和非依赖途径,激活PI3K-Akt信号通路可能是其主要机制。4.右美托咪啶可减轻C57BL/6J小鼠肾脏IR所致的肺损伤。5.通过激动α2AR依赖和非依赖信号途径,减轻肺部炎症反应,是右美托咪啶保护肾脏IR所致肺损伤的机制。