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编号:10284602
iNOS和ET-1在大鼠糖尿病早期肾组织中的动态表达及意义
http://www.100md.com 《中国现代医学杂志》 2000年第9期
     作者:陈明 曾瑜 黄颂敏 田青 刘聪

    单位:陈明 曾瑜(四川泸州医学院附院肾内科 646000);黄颂敏 田青 刘聪(华西医科大学附一院肾内科)

    关键词:糖尿病;一氧化氮;内皮素

    中国现代医学杂志000911 为探讨诱生型一氧化氮合酶(iNOS)和内皮素-1(ET-1)在糖尿病(DM)大 鼠早期肾组织中的动态表达及意义。利用链脲佐菌素(STZ)复制糖尿病动物模型,免疫组化 及计算机图像分析定位、半定量检测iNOS和ET-1在肾组织中的表达。结果显示:在DM大鼠肾 组 织中,iNOS以第2周表达最多而第4周表达下调,对照组中未见表达;ET-1在正常大鼠及DM大 鼠肾组织中均有表达,髓质多于皮质,DM大鼠肾小球中第1,2周较对照组明显降低,第4 周 却升高,在肾小管-间质区随病程延长而逐渐增加。由此提示NO、ET参与了DM早期肾小球高 灌注和肾小管-间质的损伤。
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    分类号 R587.2 R692

    EXPRESSION OF INDUCIBLE NITRIC OXIDE SYNTHASE AND ENDOTHENLIN-1 IN KIDNEY OF EARLY DIABETIC RATS

    Chen Ming Huang Songming Zhe Yu,et al.

    (Department of Nephrology, the Affiliated Hospital, Lu Zhou Medical Colle ge, Sichuan 646000)

    [Abstract]Objective: To clarify the expression of inducibl e nitric oxide syntha se (iNOIS) and endothelin-1 (ET-1) in kidney of diabetic rats and their effects. Methods: Diabetes Mellitus was induced by an abdominal injectio n streptozotocin (55mg.kg-1 body weight). Expressions of INOS and ET-1 were examined by immunohi stochemical staining and then half-guanitative analysis by Mia-2000 pathology co mputer image analyzer. Results: The expression of iNOS was signi ficantly increas ed in different levels in diabetes groups, however; no remarkable staining was o bserved in normal control group: In diabetes rats, iNOS reached its peak in the 2nd week and wild decreased in the 4th week (P<0.05, compared with the 2nd week) ; the positive staining of ET-1 were observed in normal control and diabetes rat s; in glomeruli of diabete rats, the expression of ET-1 were decreased in the 1s t, 2nd week (6.943±0.170, 6.674±0.264 vs 8.088±0.383, P<0.05), but in tu buloi nterstitum, ET-1 were steadly increased with the course of diabetes. Con clusions: The iNOS and ET-1 may bepathogenetic factors of early diabetic nep hropathic hyperafiltration, hyperfusion and injury of diabetic tubulointerstium.
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    Key words:Diabetes; Nitrie Oxide; Endothelin

    一氧化氮(Nitric Oxide,NO)和内皮素-1(Endothelin-1,ET-1)是近年 研究较活跃的自分泌、旁分泌血管活性物质。既往多从血、尿中检测NO的代谢产物NO-2 /NO-3和ET-1间接探讨二者在糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)中的效应,由于使 用方法、技术不同,选择研究对象的差异,结论不一[1,2]。为此,本研究直接 检测iNOS、ET-1在大鼠糖尿病(Diabete Mellite,DM)早期肾组织中的动态表达,为早期防治 DN的发生与进展提供理论依据。

    1 材料与方法

    1.1 动物模型的建立
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    选取健康雄性Wistar大鼠24只(一级实验动物,由华西医科大学动物实验中心提供),体重2 25±26g,鼠龄3~4个月。随机分成正常对照组(A)和实验1周(B)、2周(C)、4周(D)组,每组6 只动物。一次性腹腔内注射链脲佐菌素(Streptozocin,STZ 55mg/kg体重)复制DM动物模型 [3],3d后取尾静脉测血糖,以血糖>16.65mmol/L为DM成模标准。标准饲料,不限 饮水铁笼饲养,每隔3d复查血糖1次,持续>16.65mmol/L的动物纳入研究[3]。分 别于成模后1周、2周、4周断头处死动物,清洁取肾,修块后于4%多聚甲醛中固定,常规石 蜡包埋,切成5μm厚切片备检。

    1.2 免疫组化染色

    取切片常规ABC染色法检测实验大鼠肾组织中iNOS、ET-1的表达。其中兔抗鼠iNOS抗体(Sant a Cruz CO提供)兔抗鼠ET-1抗体(SigmaCO提供)工作浓度分别为1∶80,1∶1000,iNO S阳性对照为大鼠腹主动脉切片,用0.1mPBS缓冲液分别代替Ⅰ抗、Ⅱ抗及ABC复合物作空白 对照。
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    1.3 染色结果观察

    1.3.1 光镜观察 以棕黄色作为阳性标示,以阳性细胞占一个视野的百分 比作为定级标准,观察阳性细胞种类及阳性细胞在肾脏各区域的分布(包括肾小球、皮质肾 小管-间质、外髓肾小管-间质、内髓肾小管-间质)。

    1.3.2 图像分析 选取同一染色条件下的组化切片,于400倍光镜下每张切 片随机选择肾小球、皮质肾小管-间质、外髓肾小管-间质、内髓肾小管-间质各10个视野, 利用Mia-2000型病理图像分析系统(由四川联合大学图形、图像研究中心提供)测定iNOS、ET -1阳性着色的面积比×平均灰度,并求均值。

    1.4 统计处理

    所有计量资料均以±s表示,行单因素方差分析。
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    2 实验结果

    2.1 光镜观察结果

    iNOS在DM各组均有表达,主要分布于小球内皮细胞、小管上皮细胞、系膜细胞、血管内皮细 胞及局灶浸润的单核、巨噬细胞胞浆之中,以外髓肾小管-间质区域表达明显,尤以第2周表 达最多,第4周呈下降趋势,而对照组未见阳性表达。实验组和对照组大鼠肾小球内皮细胞 、系膜细胞、血管平滑肌细胞、肾小管上皮细胞胞浆之中均有ET-1表达,其中髓质多于皮质 ;DM大鼠第1,2周肾小球内ET-1的表达较对照组下降,第4周较对照组增高,但肾小管-间质 中随病程延长均有不断增加改变。

    2.2 图像分析结果

    iNOS和ET-1在实验大鼠肾脏中的表达同光镜观察结果基本一致,详见表1,2。

    表1 DM大鼠肾组织中iNOS的表达(平均灰度×面积比) 实验
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    分组

    例数

    肾小球

    皮质肾小管

    -间质

    外髓肾小管

    -间质

    内髓肾 小管

    -间质

    A

    6

    0

    0

, 百拇医药     0

    0

    B

    6

    6.469±0.2732)

    10.091±0.7182)

    14.403±0.7962)

    8.712±0.6701)

    C

    6

    16.107±1.019
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    20.093±1.005

    25.270±1.298

    17.482±0.933

    D

    6

    10.479±0.7991)

    12.864±0.8012)

    16.694±0.7341)

    14.807±0.7691)

    注:1)与第2周组(C组)比较P<0.05
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    2)与第2周组(C组)比较P<0.01表2 DM大鼠肾组织中ET-1的表达(平均灰度×面积比) 实验

    分组

    例数

    肾小球

    皮质肾小管

    -间质

    外髓肾小管

    -间质

    内髓肾 小管

    -间质

    A

    6
, 百拇医药
    8.088±0.383

    8.945±0.216

    10.849±0.813

    11.965±0.283

    B

    6

    6.943±0.1701)

    8.703±0.155

    10.855±0.154

    12.564±0.418

    C

, 百拇医药     6

    6.674±0.2651)

    9.376±0.173

    11.702±0.2081)

    13.88 6±0.2481)

    D

    6

    10.957±0.2031)

    12.183±0.2152)

    13.456±0.8571)
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    17.808±0.2652)

    注:1)与正常组(A组)比较P<0.05

    2)与正常组(A组)比较P<0.013 讨论

    3.1 iNOS在DM早期肾组织中的动态表达及意义

    NO是一种信息传递分子,易弥散,半衰期仅数秒,在组织中直接测定非常困难。研究表明在 病理状态下直接检测组织中诱生型一氧化氮合酶可客观反映组织中NO的含量[4], 因此,本实验直接检测肾组织中iNOS的表达。结果发现对照组大鼠肾组织中未见iNOS表达, DM 大鼠肾组织中均有表达,表明iNOS只在病理状态下才可被激活。本实验提示大鼠DM早期肾组 织内iNOS的表达呈先高后低动态变化,这种变化的原因可能系:DM时高血糖可使细胞外液扩 容,肾血管切应力增加;DM初期,一些细胞因子如白介素-1、肿瘤坏死因子-α,干扰素-γ 产生增加;DM时氨基酸代谢紊乱,尤其是甲基胍增加,这三方面因素通过多种途径作用上调 iNOS的表达[5]。随着DM进展糖基化终末产物(AGEs)、氧自由基及多元醇通路的代 谢产物增加,又使iNOS的合成下调[6]
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    Pugliese G[7]提出STZ诱导速发性DM动物模型在成模后第7~14天存在着明显肾小 球高灌注。而本实验结果显示该期肾小球内iNOS表达明显增加,使NO生成增多,扩张肾小球 入、出球动脉,舒张肾小球系膜细胞导致肾小球高灌的发生[8],由此可见NO是导 致DM肾小球高灌的一个重要原因。

    NO不仅可扩张血管,长期持续高表达还可干扰细胞能量代谢,抑制DNA合成,氧化、烷化DNA 及抑制DNA修复酶造成细胞毒性反应[9]。本实验显示DM早期iNOS不仅在肾小球内 高表达,尤其在肾小管-间质区明显增加,提示NO也可能参与DM早期肾小管-间质损伤。

    3.2 ET-1在DM早期肾组织中的表达及意义

    ET-1是一种21个氨基酸的小分子多肽,肾脏不仅是它的效应器官,也是它的主要合成代谢场 所[10]。本实验提示ET-1在肾组织中广泛表达,尤其在髓质中表达较多,可能是 :肾皮质部血管 丰富,血流速度相对较快,增加了ET-1转运;肾髓质中中性肽链裂解酶较皮质部生成少,导 致髓质中ET-1降解减慢[11]
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    ET-1主要通过增加细胞内Ca2+浓度收缩肾脏血管中平滑肌细胞和系膜细胞,尤其是 收缩入球动脉强于出球动脉,过度表达可降低肾小球滤过率和滤过分数[2]。本实 验显示在DM7~14d肾小内ET-1的表达下调,这可使肾小球滤过率和滤过分数增加,导致肾小 球高灌注、高滤过,可见ET-1在DM早期也参与其高灌注、高滤过的发生。但ET-1下降的原因 尚不清楚,值得进一步研究。

    ET-1不仅收缩肾血管,还可促进细胞生长、增殖,促进细胞外基质合成,影响肾小管重吸收 [2]。本实验发现ET-1在DM早期肾髓质中持续升高,这可能是既往组织学发现DN肾 小管损伤较早较重的原因之一,尚应进一步探索。

    综上所述,NO和ET-1这一对血管活性物质参与了肾小球高灌高滤过的发生,也可能参与DM早 期肾小管、间质的损伤,应早期予以调整,以避免和/或延缓糖尿病肾病的发生和发展。
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    参考文献

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    1999-12-11收稿, http://www.100md.com