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编号:10497327
L-NAME对新生大鼠高氧肺损伤的影响
http://www.100md.com 《同济大学学报(医学版)》 2000年第2期
     作者:马丽亚 常立文 全裕凤

    单位:同济医科大学附属同济医院儿科,武汉 430030

    关键词:一氧化氮;高氧;肺;大鼠

    同济医科大学学报000224 摘要:研究Nω-硝基-L-精氨酸甲酯( Nω-nitro-L-arginine methyl ester, L-NAM E)对新生大鼠高氧肺损伤的影响,以探求内源性一氧化氮在新生大鼠高氧肺损伤中的作用 。生后3 d的新生大鼠随机分为:Ⅰ.高氧对照组,Ⅱ.高氧+L-NAME组,Ⅲ.空气对照组,Ⅳ .空气+L-NAME组。检测暴露3 d及7 d时各组的肺湿重/干重比值(W/D),支气管肺泡灌洗 液中总蛋白、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量及肺组织病理学变化。 结果显示,3 d时,Ⅱ组的总蛋白和W/D值高于Ⅰ组和Ⅲ组(均为P<0.01);7 d时,Ⅱ组的W/D、 总蛋白和MDA均较Ⅲ组增加(P<0.05、0.01和0.01),总蛋白含量显著高于I组 (P<0.01)。Ⅱ组与Ⅰ组的肺组织病理改变类似,但7 d时无明显增生反应;Ⅲ、Ⅳ组 无明显病理变化。结果表明,L-NAME加重新生鼠高氧诱导的肺水肿及呼吸膜通透性 ,提示 内源性一氧化氮在机体对抗高氧诱导的肺损伤过程中可能发挥了积极作用。
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    中图法分类号:R322.3, Q959.837

    The Effect of L-NAME on Hyperoxic Lung Injury in Neonatal Rats

    Ma Liya,Chang Liwen,Quan Yufeng

    Department of Pediatrics,Tongji Hospital, Tongji Medic al University, Wuhan 430030

    Abstract:Effect of Nω-nitro-L-arginine methyl ester (L-N AME) on hyperoxic lung injury in neonatal rats was studed to investigate the role of endogenous n itric oxide in hyperoxia-induced lung injury. The 3-day-old full-term rats w ere randomly assigned to 4 groups: I. hyperoxia control, Ⅱ. hyperoxia+L-NAME, Ⅲ. a ir control, Ⅳ. air+LNAME. At the end of exposure, the lung wet weight/dry weigh t ratio (W/D), total protein and malondialdehyde (MDA) in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) were determined and lung histophathological changes examined in al l groups. At the third d of exposure, there were a significant increases in W/D and total protein in group Ⅱ as compared with group I and group Ⅲ (both P <0 .01). At the 7th d of exposure, the lung W/D, total protein and MDA were all inc reased in group I as compared with group Ⅲ (P<0.05, P<0.01, P<0.01 respectivel y) and the total protein in group Ⅱ was significantly increased as compared wit h group I (P<0.01). Pulmonary pathologic changes in group Ⅱ were similiar t o th ose in group I and there were no significant changes in group Ⅲ and Ⅳ. The re sults showed that treatment with L-NAME could worsen hyperoxia-induced lung ed em a and lesions of the alveolar barrier in neonatal rats, indicating that endogeno us nitric oxide may have a protective role against hyperoxia-induced pulmonary damage.
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    Key words:nitric oxide; hyperoxia; lung; rat

    长期吸入高浓度氧可导致肺部不同程度的损伤,是新生儿慢性肺部疾病(chronic lung disease,CLD)的一个危险因素[1],其确切发生机制仍未完全明了。近年来,许 多研究表明,一氧化氮(NO)在高氧性肺损伤的发病过程中也发挥了不可忽视的作用[ 2~5]。本实验给足月新生大鼠持续吸入≥90% O2,通过观察用一氧化氮合酶(NOS) 抑制剂Nω-硝基-L-精氨酸甲酯(Nω-nitro-L-arginine methyl ester,L-NAME )后肺损伤的情况,探讨内源性NO对新生大鼠高氧肺损伤的影响,为临床研究提供理论依据 。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组
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    生后3 d的Sprague-Dawley(SD)新生大鼠随机分为:Ⅰ.高氧对照组,Ⅱ.高氧+L-NAME组 ,Ⅲ.空气对照组,Ⅳ.空气+L-NAME组,每组12 ~14只,其中Ⅰ和Ⅱ组置于有机玻璃氧 箱中,持续输入氧气,氧浓度维持在≥90 %,每日用CYS-1数字式测氧仪(上海嘉定学联仪 表厂)监测3次,钠石灰吸收二氧化碳,使其浓度<0.5 %。另2组置于同一室内,接受常压 空气,箱内及室内温度25~26 ℃,湿度60 %~70 %。氧暴露组每天开箱1 h,添加水及 饲料,更换垫料,并与空气组互换母鼠以避免母鼠因氧中毒致护理能力下降。Ⅱ和Ⅳ组每天 皮下注射L-NAME 20 mg/kg(Sigma公司),对照组接受等量生理盐水。

    1.2 方法

    1.2.1支气管肺泡灌洗 (bronchoalveolar lavage,BAL) 及BAL液(BAL fluid, BALF)中物质含量的测定:暴露3d及7d后,腹腔注射过量戊巴比妥钠(90 mg/kg),打开腹腔切 断腹主动脉进一步放血处死。颈部正中暴露气管,剪开一小口,插入自制导管并固定,向导 管内缓缓注入0.5~1ml冷生理盐水至出现阻力,然后轻轻回抽,将回收液注入放在冰上的 试管内。重复操作3次,将3次灌洗液汇集,于4000 r/min离心10 min,取上清液测总蛋白及 过氧化脂质的降解产物二醛(malondialdehyde , MDA)。前者是反映呼吸膜屏障受损的 指标,用考马斯亮蓝法测定;后者反映肺组织脂质过氧化程度,用硫代巴比妥酸法测定。两 试剂盒均购自南京建成生物工程研究所,严格按说明书由专人操作,722型分光光度计测吸 光度。
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    1.2.2 肺组织病理学检查:取未灌洗的动物处死后,打开胸腔,结扎右支气管;原位气 管插管,经导管向左肺缓缓注入100 ml/L中性福尔马林至肺尖膨胀,结扎左支气管,固定15 min后取下左肺浸泡于福尔马林液中,24 h内进行石蜡包埋。5 μm切片,HE染色,光镜下 检查肺组织病变。

    1.2.3 肺W/D测定:从结扎的右支气管取下右肺,轻轻擦干表面,立即称重,记为肺湿重 ,然后置于60 ℃烤箱内,每日称重直至重量恒定2 d,记为肺干重,计算W/D的比值 ,反映肺水肿情况。

    1.3 统计方法

    资料用±s表示,多组之间的比较采用SAS软件系统的方差分析。

    2 结果
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    2.1 肺W/D(见表1)

    3 d时,Ⅱ组肺W/D显著高于Ⅰ组和Ⅲ组(P<0.01);7 d时,Ⅰ组略高于Ⅲ组, 但未达显著性水平(P>0.05),而Ⅱ组明显高于Ⅲ组(P<0.05)。结果提示L- NAME使高氧暴露中的新生鼠肺水肿加重。

    表1 新生鼠肺湿重/干重、BALF中总蛋白及MDA含量变化(±s) 组别

    例数

    肺W/D

    总蛋白(g/L)

    MDA (nmol/ml)

    3 d
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    7 d

    3 d

    7 d

    3 d

    7 d

    Ⅰ

    6

    4.96±0.36

    5.28±0.16

    0.27±0.04

    0.47±0.04*

    1.04±0.41*
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    1.55±0.22*

    Ⅱ

    6

    5.60±0.21*△

    5.50±0.31**

    0.38±0.03*△

    0.58±0.11*△

    1.12±0.31*

    1.85±0.26*

    Ⅲ
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    6

    5.08±0.05

    4.96±0.20

    0.26±0.08*

    0.33±0.05

    0.21±0.07

    0.53±0.28

    Ⅳ

    6

    4.62±0.29

    5.07±0.22

    0.26±0.04
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    0.37±0.04

    0.56±0.22

    1.11±0.14

    与Ⅲ组比较* P<0.01** P<0.05;与Ⅰ组 比较 P<0.01

    2.2 BALF中总蛋白及MDA含量的变化(见表1)

    2.2.1总蛋白:3d时,Ⅱ组总蛋白含量高于其它3组(P<0.01),但Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ 组之间无显著差异(P>0.05)。7 d时,不但Ⅱ组显著高于I组(P<0.01),高 氧对照组也明显高于空气对照组(P<0.01),提示随着暴露时间的延长,高氧诱导的 肺呼吸膜损伤逐渐明显,而L-NAME使这种损伤更加严重。

    2.2.2 MDA:暴露3 d和7 d时,Ⅰ组和Ⅱ组BALF中MDA含量较空气对照组均明显增加(P <0.01),但两个高氧组之间(Ⅰ组和Ⅱ组)无显著差异(P>0.05),提示L-NA ME未加重暴露少于7 d时高氧诱导的脂质过氧化。
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    2.3 肺组织病理学检查

    暴露3 d时Ⅰ组肺组织见小血管扩张、充血和肺泡内少量出血,Ⅱ组与Ⅰ组类似;7 d时 ,Ⅰ组有的表现为肺间隔增宽,细胞及胶原纤维增生,有些为肺组织结构紊乱,小肺泡数量 减少,提示肺的分化发育受阻。Ⅱ组仍以急性肺血管反应为主,无明显增生性改变。Ⅲ、Ⅳ 组肺组织在3 d及7 d时均未见明显病变。

    3 讨论

    从本实验可以看出,与空气对照组相比,尽管高氧对照组肺湿重/干重比值及BALF中总 蛋白含量无明显变化,但肺组织脂质过氧化改变(MDA)及病理学检查已清晰地表明,高氧暴 露仅3 d即诱发了新生鼠轻度急性肺损伤,随着时间的延长损伤加重,且有发生纤维化的趋 势(肺间隔增宽,胶原沉积)。结果表明,我们已成功建立了高氧肺损伤的新生鼠模型。

    L-NAME是钙离子依赖型及非依赖型NOS的非选择性抑制剂,被广泛用于研究高氧 肺损 伤等[3~5]与NO有关的疾病。本研究表明,20 mg/(kg.d)的L-NAME明显加重了新 生鼠暴露3 d及7 d时高氧诱导的肺水肿及蛋白渗出,对空气中的新生鼠未产生有害影响,提 示内源性NO对高氧暴露中的新生鼠具有重要的保护作用,这与Garat等[4]、Capell ier等[5]关于成年大鼠的研究结果一致,而与Radomski等[3]的结果不同 ,后者用10 mg/(kg.d)的L-NAME给出生3 d后连续14 d暴露于95% O2中的足月鼠皮下注 射, 结果减轻了高氧诱导的肺水肿及上皮细胞增生。产生这种差异的原因尚不清楚,可能与用药 的剂量、持续时间及NO本身的双重特性有关。
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    尽管尚存有争议,但本实验结合其他学者的研究已提示,用较大剂量L-NAME抑制NO产 生时可加重高氧诱导的肺水肿及蛋白渗出,从而强烈提示内源性NO对高氧暴露中的动物具有 一定的保护作用,其机制可能为:① 抗炎作用。本实验及其他学者[2]的研究结果 表明,急性炎症反应是高氧肺损伤的早期表现,而由内皮细胞钙离子依赖型NOS持续低量产 生的NO可通过调节血管紧张性,抑制血小板聚集,对抗中性粒细胞附壁和激活发挥积极的抗 炎作用[6]。②清除氧自由基。实验表明,高氧暴露时,增多的超氧阴离子和羟自 由基是对发育中的肺造成损伤的主要罪魁祸首[7]。NO可通过与超氧阴离子直接反 应清除自由基,也可通过抑制多形核白细胞膜上还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH )氧化酶以限制超氧阴离子的产生[8]。正是基于这种保护性作用,临床上已有短 期低浓度吸入NO 治疗早产儿CLD的研究[9],动物实验也证明,短期吸入低浓度NO 可减轻高氧诱导的肺内皮细胞损伤,肺水肿及炎性细胞浸润[4]
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    总之,本实验表明,L-NAME可加重新生大鼠暴露3 d及7 d时高氧肺损伤,提示内源性N O在机体对抗高氧诱导的肺损伤过程中发挥了积极作用,从而为临床吸入NO预防和治疗高氧 性肺损伤提供了理论依据。

    马丽亚,女,1971年生,硕士研究生收稿

    参考文献

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, 百拇医药
    3,Radomski A, Sawicki G, Olson D M et al. The role of nitric oxide an d metalloproteinases in the pathogenesis of hyperoxia-induced lung ingury in ne wborn rats. Br J Pharmacol, 1998, 125:1455

    4,Garat C, Jayr C, Eddahihi S et al. Effects of inhaled nitric oxi de or inhibition of endogenous nitric oxide formation on hyperoxic lung injury. Am J Respir Crit Care, 1997,155: 1957

    5,Capellier G, Maupoil V, Boillot A et al. L-NAME aggravates pulm onary oxygen toxicity in rats. Eur Respir J,1996,9:2531
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    9,Banks B A, Seri I, Ischiropoulos H et al. Changes in oxygenation wi th inhaled nitric oxide in severe brochopulmonary dysplasia. Pediatrics, 1999,10 3:610

    (收稿:1999-10-20), 百拇医药