氙氣減輕慶大霉素誘導(dǎo)的大鼠急性腎損傷

賈　平， 丁小強

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院腎內(nèi)科，上海　200032

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·論著·

氙氣減輕慶大霉素誘導(dǎo)的大鼠急性腎損傷

賈平， 丁小強*

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院腎內(nèi)科，上海200032

[摘要]目的： 觀察氙氣對慶大霉素腎毒性的預(yù)防作用。方法： 選擇雄性Wistar大鼠48只，隨機分成4組。模型組：腹腔注射硫酸慶大霉素100 mg/(kg·d)，連續(xù)7 d；對照組：腹腔注射等體積的0.9%氯化鈉液；氙氣處理組：先予70%氙氣+30%氧氣暴露2 h，24 h后予慶大霉素100 mg/(kg·d)腹腔注射，連續(xù)7 d，此間分別于第2、4、6天給藥前再次給予70%氙氣+30%氧氣暴露30 min；氮氣處理組：作為氙氣處理的對照，將氙氣改為70%氮氣，方法同氙氣處理組。分別于給藥結(jié)束后第2、4天檢測各組大鼠腎功能、腎臟形態(tài)學(xué)及氧化應(yīng)激指標(biāo)。結(jié)果： 與對照組相比，模型組與氮氣處理組大鼠在給藥結(jié)束后第2、4天，腎功能明顯減退，表現(xiàn)為血肌酐與尿素氮水平明顯升高；腎小管損傷指數(shù)明顯增大；氧化應(yīng)激指標(biāo)丙二醛濃度也高于對照組，超氧化物歧化酶活性下降(P<0.01)。而氙氣處理組與模型組、氮氣處理組相比，腎損傷程度明顯減輕，表現(xiàn)為血肌酐、尿素氮濃度降低，腎小管損傷指數(shù)減小，腎組織丙二醛濃度也降低，超氧化物歧化酶活性升高(P<0.01)。結(jié)論： 間斷氙氣干預(yù)可以減輕慶大霉素誘導(dǎo)的大鼠急性腎損傷。

[關(guān)鍵詞]氙氣; 慶大霉素; 急性腎損傷; 氧化應(yīng)激

抗生素引起急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)在臨床上較為常見，尤其常見于氨基糖苷類藥物。藥物腎毒性一方面限制了該藥的臨床應(yīng)用，另一方面，腎損傷的發(fā)生使患者病情更復(fù)雜，預(yù)后更差。氙氣是一種吸入性麻醉劑，但研究[1-3]發(fā)現(xiàn)其具有獨立于麻醉作用之外的器官(如心、腦、腎)保護作用。本研究采用慶大霉素(gentamicin, GM)誘導(dǎo)大鼠急性腎損傷模型，研究氙氣對腎毒性的干預(yù)作用。

1材料與方法

1.1實驗動物及分組清潔級雄性Wistar大鼠48只，體質(zhì)量200～250 g，購自復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院實驗動物中心。將大鼠隨機分為4組， 每組12只。模型組(Gent)大鼠給予腹腔注射100 mg/(kg·d)硫酸慶大霉素，連續(xù)7 d；對照組(Control)大鼠腹腔注射等劑量0.9%氯化鈉液，連續(xù)7 d；氙氣處理組(Xe+gent)：先予70%氙氣+30%氧氣暴露2 h，24 h后予慶大霉素100 mg/(kg·d)腹腔注射,連續(xù)7 d，此間分別于第2、4、6天給藥前再次給予70%氙氣+30%氧氣暴露30 min；氮氣處理組(N2+gent)：將氙氣改為70%氮氣，方法同氙氣處理組。

1.2血肌酐和尿素氮的測定于給藥結(jié)束后第2、4天，分別處死6只大鼠，留取血標(biāo)本，采用酶法測定血肌酐濃度，用尿素酶-谷氨酸脫氫酶(GLDH)法測定尿素氮濃度。

1.3組織病理學(xué)檢查腎組織以10%多聚甲醛溶液固定，常規(guī)石蠟包埋，蘇木精-伊紅(hematoxylin- eosin, H-E)染色切片，在光鏡下觀察腎組織形態(tài)學(xué)變化，作腎小管損傷評分。腎小管損傷評分根據(jù)盲法原則由病理醫(yī)師完成，采用Jablonski評分法：正常為0分，腎小管間質(zhì)受損≤25%為1分，25%～50%為2分(包括50%)，50%～75%為3分(包括75%)，>75%為4分；作半定量分析。

1.4腎組織氧化應(yīng)激指標(biāo)檢測硫代巴比妥酸反應(yīng)物(TBARS)顯色法檢測腎組織勻漿中丙二醛(malondialdehyde, MDA)濃度。采用TBARS試劑盒(TBARS Assay Kit, 美國Cayman Chemical公司)檢測，具體操作按照其說明書進行。黃嘌呤氧化酶法檢測超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD) 活性，試劑盒購自南京建成生物工程研究所。

2結(jié)果

2.1氙氣改善慶大霉素引起的大鼠腎功能異常結(jié)果(表1)表明：模型組和氮氣處理組大鼠在給藥結(jié)束后第2天和第4天，腎功能明顯減退，表現(xiàn)為血肌酐與尿素氮值顯著升高,而氙氣處理組大鼠腎功能損傷的程度較模型組和氮氣處理組明顯減輕(P<0.01)。見表1。

表1　各實驗組大鼠腎功能指標(biāo)的變化　n=6,

**P<0.01與模型組比較,△△P<0.01與氮氣處理組比較

2.2氙氣可改善大鼠腎臟組織學(xué)變化組織形態(tài)學(xué)上(圖1)，模型組和氮氣處理組大鼠在給藥結(jié)束后第2、4天，腎臟近端小管上皮細(xì)胞出現(xiàn)廣泛的壞死、脫落，基底膜斷裂，伴有間質(zhì)水腫和炎細(xì)胞浸潤，可見蛋白管型。而氙氣處理組大鼠腎臟病理損傷較模型組和氮氣處理組明顯減輕，腎小管損傷指數(shù)也明顯低于后兩組(P<0.01)。

圖1　各組大鼠組織學(xué)表現(xiàn)

A：各組大鼠在給藥后第2、4天時腎臟組織學(xué)改變，H-E染色(×100)；B：各組大鼠腎小管損傷指數(shù)評分.**P<0.01與模型組(Gent)比較；△△P<0.01與氮氣處理組(N2+gent)比較

2.3氙氣減輕慶大霉素引起的大鼠腎臟組織氧化應(yīng)激水平MDA和SOD是脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，是反映氧化應(yīng)激損傷的常用指標(biāo)。結(jié)果(圖2)表明:在給藥結(jié)束后第4天，模型組和氮氣處理組大鼠腎組織中MDA含量明顯升高，而氙氣處理組大鼠腎組織MDA含量則明顯低于模型組與氮氣處理組(P<0.01)。模型組和氮氣處理組腎組織SOD含量明顯下降，而氙氣處理組SOD含量顯著高于模型組和氮氣處理組(P<0.01)。

圖2　各組大鼠在給藥后第4天腎組織MDA和SOD含量**P<0.01與模型組(gent)比較；△△P<0.01與氮氣處理組(N2+gent)比較.n=6,

3討論

腎毒性是氨基糖苷類抗生素最常見的不良反應(yīng)。10%～20%患者在應(yīng)用常規(guī)劑量的氨基糖苷類藥物時出現(xiàn)腎損傷[4]。GM引起腎損傷的機制包括多方面，其中腎小管上皮細(xì)胞毒性是最重要的環(huán)節(jié)，其損傷程度與GM的使用劑量、時間以及藥物在腎小管上皮細(xì)胞中的蓄積程度等有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，慶大霉素組(模型組)及氮氣處理組大鼠在用藥后第2天，腎皮質(zhì)及近髓外帶近曲小管出現(xiàn)廣泛而嚴(yán)重的上皮細(xì)胞壞死、脫落，基底膜裸露、斷裂，大鼠腎臟功能明顯減退；而氙氣處理組大鼠腎小管損傷較模型組明顯減輕，血肌酐、尿素氮濃度也較模型組明顯減低，提示氙氣處理可以減輕慶大霉素引起的腎小管損傷，改善腎功能。

氧化應(yīng)激是GM誘導(dǎo)急性腎損傷的重要機制[4]。研究[5]發(fā)現(xiàn)，GM可以促使腎皮質(zhì)中活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)增加，如超氧化物陰離子、羥自由基和反應(yīng)性氮族，并最終導(dǎo)致腎臟結(jié)構(gòu)和功能的異常。GM還可以顯著增加腎皮質(zhì)中脂質(zhì)過氧化水平和蛋白質(zhì)氧化[6]。ROS一方面會破壞細(xì)胞內(nèi)的蛋白、脂質(zhì)和核酸，從而影響細(xì)胞功能，導(dǎo)致細(xì)胞死亡；一方面會引起腎小球和血管的收縮，影響腎小球濾過率[7]。我們在實驗中發(fā)現(xiàn)，大鼠在注射GM后腎組織中氧化應(yīng)激指標(biāo)MDA濃度明顯升高，而抗氧化指標(biāo)SOD活性顯著降低；氙氣干預(yù)后，腎組織中 MDA濃度明顯降低，同時，抗氧化指標(biāo)SOD活性顯著升高，說明氙氣可以減輕GM引起的腎臟氧化應(yīng)激損傷。

氙氣是常壓下唯一具有麻醉作用的氣體，麻醉起效快、作用消失迅速。氙氣除具有吸入麻醉劑的理想屬性外，還具有器官保護作用。研究[1-3]證明，氙氣對神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、腎臟等重要器官有保護作用, 并且可產(chǎn)生預(yù)適應(yīng)效應(yīng)，而這種器官保護作用獨立于其麻醉作用之外。Rizvi等[8]應(yīng)用氦、氖、氬、氪、氙5種惰性氣體分別預(yù)處理人類腎小管上皮細(xì)胞3 h，然后除去培養(yǎng)基中的糖和氧，造成細(xì)胞損傷，發(fā)現(xiàn)只有氙氣能夠提高腎小管上皮細(xì)胞的成活力，具有細(xì)胞保護作用，并且氙氣能增加蛋白激酶B的磷酸化水平和低氧誘導(dǎo)因子-1α的表達(dá)。本研究發(fā)現(xiàn)，氙氣明顯減輕GM誘導(dǎo)的腎臟損傷可能與其抑制氧化應(yīng)激有關(guān)，而具體機制有待于進一步研究明確。

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[本文編輯]姬靜芳

Xenon reduces gentamicin-induced acute kidney injury in rats

JIA Ping, DING Xiao-qiang*

Department of Nephrology, Zhongshan Hospital, Fudan University, Shanghai 200032, China

[Abstract]Objective： To observe the effect of xenon exposure on gentamicin-induced acute kidney injury.Methods： 48 male Wistar rats were randomly divided into four groups as follows: the model group, where rats were given intraperitoneal (i.p.) injection of gentamicin sulfate solution 100 mg/(kg·d) for 7 days; the control group, where rats were intraperitoneally administrated physiological saline (0.9%) for 7 days; the N2+gentamicin group (N2+gent) and the Xenon+gentamicin group (Xe+gent), where rats were pretreated with 70% nitrogen or 70% xenon balanced with 30% oxygen for 2 h, followed by 7 days of gentamicin treatment initiated 24 h later, and repeatedly treated with 70% nitrogen or 70% xenon for 30 min on day 2, 4, and 6 during the 7-day administration of gentamicin. Renal function, renal morphology and, oxidative stress indexes were collected respectively on day 2, 4 after the last gentamicin injection for assay (n=6 at each time point per group). serum creatinine (Scr) and blood urea nitrogen (BUN) were examined. The kidney tissue was stained by H-E. Renal malondialdehyde (MDA) and renal superoxide dismutase (SOD) activity were measured.Results： Compared with the control group, Scr and BUN levels were significantly increased on day 2, 4 after last gentamicin injection in the model group and N2+gent group, renal tubular damage index increased significantly, MDA concentration, the oxidative stress index, were also higher than that of the control group, and the activity of SOD decreased, all showing obvious decline in renal function(P<0.01). Compared with the model group and the N2+gent group, the degree of renal injury was significantly reduced in the Xe+gent group: Scr and BUN concentration decreased, renal tubular damage index decreased, the MDA concentration in renal tissue decreased, and SOD activity increased significantly(P<0.01).Conclusions： Xenon treatment can significantly reduce gentamicin-induced acute kidney injury in rats.

[Key Words]xenon; gentamicin; acute kidney injury; oxidative stress

[中圖分類號]R 692

[文獻標(biāo)志碼]A

[作者簡介]賈平，博士，主治醫(yī)師. E-mail:JPWXL999@126.com*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-64041990-2288, E-mail：ding.xiaoqiang@zs-hospital.sh.cn

[收稿日期]2016-01-27[接受日期]2016-03-25