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肾缺血再灌注(IR)损伤主要发生于创伤应激、失血性休克、肾脏手术及肾移植患者的转归过程中。防治肾IR损伤是救治此类患者的一个关键环节。研究表明,IR损伤是一种缺血后炎性损伤,主要由缺血区细胞产生释放的活性氧物质及炎症介质介导引发。在对气体信使分子一氧化碳(CO)的研究中发现,CO具有抗炎、抗氧化损伤的重要功效。本课题组先前的研究证实,给予适量外源性CO,对肢体IR引发的肾等远隔器官损伤具有显著的对抗作用。另有报道,给予外源性CO(体积分数为0.05%)对移植肾有保护作用。以上研究结果显示,CO对直接及间接肾IR损伤均有防治效应,进一步系统探讨CO对肾脏IR损伤的作用及其规律,可为上述患者的救治提供新的应对策略。目的:本实验拟通过夹闭及再开放肾动脉的方法复制肾IR损伤模型,使模型动物吸入不同浓度(体积分数在安全范围内)的CO后,观测肾功能及病理学指标的变化,以探讨不同浓度的CO对肾IR损伤的效应。方法:(1)动物分组:健康清洁级SD大鼠30只,雌雄不拘,体重250-300g,随机分为:假手术(S)组,6只;IR组,6只;IR吸入CO(RC)组,18只,分为RC0.025、RC0.05及RC0.075三个浓度组,每组吸入CO的体积分数分别为0.025%、0.05%、0.075%。(2)模型复制:在麻醉状态下,暴露并游离双侧肾蒂,用无创血管夹将其夹闭,45 min后,去掉血管夹实施再灌注,以此制得大鼠肾IR模型。S组模拟手术过程,但不造成肾缺血。(3)吸入CO的方法:RC组动物吸入CO,把动物置于特制的器皿中,通入含有CO的医用空气,CO的体积分数分别为0.025%、0.05%、0.075%。于术前1 h和术后6h持续吸入CO。S、IR组暴露于空气中,自由呼吸。(4)取材观测:IR、RC0.025、RC0.05及RC0.075组于再灌注到6 h时,S组于对应的时间点,在深度麻醉下,经右心房采血各5 ml,静置,离心,取上清液送全自动生化分析仪检测血钾(K+)、肌酐(CRE)、尿素氮(BUN)等肾功能指标,开腹取肾分别做以下观测:对肾的色泽、质地及渗出情况进行大体观察、照相;取右侧肾脏进行湿干重比值测定,用电子分析天平测量湿重,在60°C电热恒温培养箱中干燥7天,待水分完全析出后测其干重,算得湿干重比值;取左肾石蜡包埋切片、HE染色,行组织病理学观察。结果:(1)大体观察:S组,肾的颜色暗红,弹性好,无出血及渗出物;IR组,肾色泽深暗,呈褐色,明显肿胀,弹性差,肾皮质内有片状出血点;RC组,肾的颜色介于S与IR组之间,触之弹性较IR组好,皮质内出血点较IR组明显减少。(2)湿干重比值:IR组>RC0.025组>RC0.05组>RC0.075组>S组。IR组和其余各组相比,有统计学差异(P<0.05);S组和其余各组相比,有统计学差异(P<0.05);RC0.05和RC0.075组相比,无统计学差异(P>0.05)。(3)HE染色观察:S组,肾小球、肾小管上皮细胞无肿胀及变性,细胞形态正常,管腔大小正常,肾血管内可见聚集成堆的红细胞。IR组,肾小管上皮肿胀严重,上皮细胞广泛变性、坏死、脱落,管腔变窄或闭合,部分管腔变宽大,管腔内有坏死细胞聚集形成的细胞管型及大量絮状物。肾小球及球后毛细血管内皮细胞肿胀,血管内淤积大量结构破坏的红细胞及血红蛋白,肾间质充血及出血明显,伴有炎细胞浸润。RC组,与S组比较仍呈现异常表现,但与IR组比较病变较轻,尤以RC0.075呈现明显改善。肾小管部分上皮细胞肿胀,脱落及空泡变性,坏死细胞较少,肾小管形状保持良好,管腔内可见蛋白管型及絮状物,坏死细胞聚集形成的细胞管型少见。(4)血清检测结果:S组,血清K+、BUN、CRE值最低,处于基础水平,在正常参照范围之内;IR组,血清K+、BUN、CRE值最高;RC各组血清K+、BUN、CRE值居中。组间相比均有统计学差异(P<0.05)。结论:吸入外源性CO能显著减轻肾IR损伤。在安全浓度范围内,吸入CO的浓度与其效果成一致性变化。