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肾间质纤维化是各种原因所致肾脏疾病进展至终末期的共同途径和主要病理特征,其病理改变表现为肾小管萎缩,间质成纤维细胞增生及细胞外基质(extracellular matrix,ECM)过度积聚。大量动物实验和临床试验表明,肾小管间质病变程度预示着肾功能受损的程度,决定慢性肾脏病患者的预后。间质纤维化的发生进展机制错综复杂,目前尚无有效的方法阻断肾纤维化的进展。 雷帕霉素是一种从放线菌培养液中提取出来的大环内酯类化合物,其在体内的直接作用靶点是mTOR(mammalian target of rapamycin)。mTOR是控制细胞生长和增殖所必需的丝/苏氨酸激酶,雷帕霉素通过与mTOR结合后,激活细胞生长抑制和存活反应,因其对细胞具有非选择性抑制增殖作用,其研究及应用广泛,目前在临床上主要作为免疫抑制剂,主要用于器官移植抗排异反应。有文献报道,RAP可抑制肾小管上皮细胞的增殖,包括抑制PKD大鼠模型囊性和非囊性小管的增殖,并可减轻肾间质纤维化,但其作用机制却未完全明确。本研究通过对大鼠进行单侧输尿管结扎(unilateral ureteric obstruction,UUO)建立肾间质纤维化模型,动态观察雷帕霉素对梗阻侧肾脏的病理改变及生化指标的影响,观察雷帕霉素对肾脏纤维化进程中AQP2与EnaC,Bcl-2与Bax、casepase-3等相关调控因子的影响,tune1染色观察其对凋亡的影响,深入探讨其对肾间质纤维化的影响及可能机制,为临床防治肾间质纤维化寻找新的途径。 第一部分:雷帕霉素对单侧输尿管梗阻大鼠肾功能及残余肾组织形态学的影响 目的:观察雷帕霉素对单侧输尿管结扎大鼠肾脏病变的影响 材料与方法: 1.动物模型制备与分组给药 72只雄性wistar大鼠(购于温州医学院动物实验中心)随机分为3组:假手术组,单侧输尿管结扎组(UUO),雷帕霉素干预组(Rap)。假手术组开腹后游离左侧输尿管随即缝合皮肤,UUO组和雷帕霉素治疗组进行左侧输尿管双结扎,治疗组在UUO的基础上每天以雷帕霉素2mg/Kg.d(0.4ml/d)灌胃;假手术组和模型组给予等量的生理盐水灌胃。 三组大鼠分别于术后第4天,7天、14天处死前留取24小时尿,进行24h尿蛋白及尿钠检测;于处死时末股动脉取血,检测血清BUN、Cr,取部分肾组织行HE、Masson染色光镜下观察肾脏病理改变,并采用百分比评分法进行肾脏间质纤维化指数的半定量分析。 结果: 三组于第4,7,14天尿钠水平比较未见明显差异(P>0.05),第14天数值Rap组高于UUO组,与假手术组比略低,三组比较未见统计学意义;术后第4、7、14天,假手术组,与UUO组及Rap治疗组的24h尿蛋白定量三组无显著性差异(P>0.05);各组大鼠的血肌酐,血尿素氮在各时间点比较未见明显差异(P>0.05);HE与Masson染色示:假手术组在各时间点肾脏未见病理病变。UUO组术后第4天出现肾间质炎性细胞浸润及轻微肾间质纤维化,并随梗阻时间的延长而加重,Rap与UUO组在各时间点相比较,肾间质炎症细胞浸润和纤维化相对减轻;肾间质纤维化的半定量分析示UUO组与假手术组比较,肾间质纤维化明显(P<0.05);Rap组肾间质纤维化明显轻于UUO组(P<0.05)。 结论: 雷帕霉素可减轻肾间质纤维化的程度,对梗阻肾脏具保护作用。 第二部分:雷帕霉素对单侧输尿管梗阻大鼠肾组织AQP2及ENaC表达的影响 目的: 通过测定梗阻侧肾脏AQP2及ENaC的表达探讨雷帕霉素对梗阻肾功能保护作用。 方法: 动物模型制备与分组给药同第一部分;用免疫组化法观察肾组织AQP2及ENaC的表达,Westem杂交分析法检测AQP2及ENaC蛋白表达情况。 结果: 各组大鼠肾组织AQP2及ENaC蛋白的免疫组织化学分析:EnaC在假手术组中各时间点均可于肾脏近髓质连接管和集合管上皮细胞见大量棕黄色颗粒,AQP2于肾脏髓质深部集合管部上皮细胞胞浆及胞膜处大量表达,二者在肾间质及肾小球未见表达;UUO组、Rap组较假手术组表达阳性细胞减少,表达强度减弱(P<0.01);与雷帕霉素组比较,UUO组减少更为明显(P<0.05)。 AQP2及ENaC蛋白表达的Western Blot定量分析结果与免疫组化结果一致 结论: 在单侧输尿管梗阻肾间质纤维化模型中,雷帕霉素减少了AQP2及ENaC蛋白的丢失。 第三部分:雷帕霉素对单侧输尿管梗阻大鼠肾组织Bcl-2与Bax及casepase-3表达的影响 目的: 通过测定梗阻侧肾脏tunel结果及Bcl-2与Bax及easepase-3蛋白的表达对雷帕霉素减轻肾间质纤维化和肾功能保护的机理进行初步探讨 方法: 1.动物模型制备与分组给药同第一部分。 2.大鼠残余肾冰冻切片Tunel法染色观测细胞凋亡活性 3.免疫组织化学法与Western Blot检测Bcl-2与Bax及casepase-3蛋白表达的方法 结果: 1.组织凋亡活性 假手术组各时间点仅见有少量凋亡细胞;UUO组、Rap组可见大量凋亡细胞细胞,于第7天最多,第14天减少,二者明显高于假手术组比,P<0.05;与UUO组比较,Rap组明显减少,P<0.05。 2.各组大鼠肾组织Bcl-2与Bax及casepase-3蛋白的免疫组织化学检测 假手术组Bcl-2与Bax及casepase-3蛋白于肾小管,肾间质及肾小球仅有极少量表达,各时间点一致,P>0.05;在UUO组Bcl-2蛋白于术后第4天可见明显表达,主要分布肾小管胞质,肾间质及肾小球仅见少量表达,第7天达高峰,第14天明显下降;Rap组表达的时间与区域与UUO组一致,其染色强度及区域高于UUO组,P<0.05; Bax及casepase-3蛋白在UUO组、Rap组于术后第4天可见主要在肾小管尤其远端肥大或管腔增大的肾小管上皮细胞(Bax主要在胞质,casepase-3主要在胞核)表达,肾间质及肾小球皆亦见明显表达,于第7天达高峰,第14天下降,此时肾小球的表达量亦有所增加;但Rap组Bax及casepase-3蛋白染色强度及区域低于UUO组,P<0.05。 3.Western Blot检测Bcl-2与Bax及casepase-3蛋白的表达 各组大鼠蛋白在分子量为26kDa,22kDa及35kDa处依次可见Bcl-2、bax及Caspase-3条带。Bcl-2与Bax及casepase-3蛋白假手术组蛋白条带淡,几乎未见明显表达,于各时间点一致,与其他两组相比其IOD值最低(P<0.05);对Bcl-2蛋白条带行进行定量分析,在Rap组与UUO组,其蛋白表达量在时间变化上第7天最高,第14天最低,Rap组表达高于UUO组(P<0.05); Bax、casepase-3蛋白Rap组及UUO组在各时间点上变化规律一致,于术后第7天达高峰,第14天下降,但表达量上仍高于第4天,UU0组Bax蛋白表达优于Rap组(P<0.05)。 结论: 雷帕霉素能减轻肾小管上皮细胞凋亡; 雷帕霉素可诱导抗凋亡蛋白Bcl-2表达增高,促凋亡蛋白Bax和caspase-3表达下降,可能通过细胞凋亡的线粒体途径减轻肾间质纤维化。