本文關鍵詞：微創(chuàng)大鼠體外循環(huán)模型的建立及PPAR激動劑對體外循環(huán)腎損傷的保護　出處：《第二軍醫(yī)大學》2008年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】： 雖然體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass,CPB)技術取得長足進步,但因為接受開胸心臟手術的患者數(shù)量及手術難度均呈增加趨勢,并且越來越多的老年以及有合并癥的患者接受手術,體外循環(huán)后臟器功能損傷仍廣泛存在。對體外循環(huán)損傷機制及器官保護的研究也越來越多,大量的體外循環(huán)臨床前研究需要簡單、經(jīng)濟、可靠的動物模型。大動物模型雖然能比較完整地復制臨床體外循環(huán)過程,但操作比較復雜且實驗花費高昂。本實驗在我們既往研究的基礎上進行多方面的改進,建立起一個微創(chuàng)大鼠體外循環(huán)模型,并研究了在特定體外循環(huán)條件下大鼠腎損傷特點以及可能的機制,探討該動物模型是否可以作為研究體外循環(huán)后腎臟損傷的可靠模型。 過氧化物酶增殖體激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)屬核受體超家族成員,分α、β和γ三種亞型。PPAR激活在生理病理狀態(tài)下具有多種作用,如調(diào)節(jié)糖、脂肪代謝,參與調(diào)節(jié)細胞分化、惡性腫瘤的形成;具有抗炎、調(diào)節(jié)免疫和抗增殖活性的作用等。既往的研究證實,PPAR激動劑能保護糖尿病、高血壓及其他多種疾病導致的慢性腎功能損傷,另外在缺血再灌注、腎毒性藥物等多個腎損傷動物模型中亦體現(xiàn)出腎功能保護作用。PPAR激動劑可以減少體外循環(huán)所致的心肌細胞凋亡并保護心功能,但PPAR激動劑在體外循環(huán)后腎功能損傷方面的研究未見報道。我們通過喂飼大鼠PPAR-γ激動劑吡格列酮后行體外循環(huán)實驗,以明確PPAR激動劑在大鼠體外循環(huán)模型中是否具有腎臟保護作用,并探討可能的機理。 第一部分微創(chuàng)大鼠體外循環(huán)模型的建立及其腎損傷 目的 建立微創(chuàng)大鼠體外循環(huán)模型,研究在特定體外循環(huán)條件下大鼠腎損傷特點以及可能的機制,探討該動物模型是否可以作為研究體外循環(huán)后腎臟損傷的可靠模型。 材料和方法 成年SD大鼠80只,每組10只隨機分入8組,分別為:假手術組、CPB結束時、CPB后2小時、6小時、12小時、24小時、48小時和96小時。CPB大鼠麻醉后穿刺左側股動脈、右側頸外靜脈和尾動脈分別用于動脈壓監(jiān)測、靜脈引流和動脈灌注,連接各預充的體外循環(huán)管路接受60分鐘體外循環(huán),最大流量100ml/Kg/min。假手術組麻醉插管,但不實施CPB。監(jiān)測CPB前后大鼠血壓、心率、體溫、血氣、酸堿電解質。按不同分組在各時間點處死大鼠,剖腹經(jīng)腹主動脈采血1.5ml,直視下膀胱穿刺抽取尿液1～1.5ml,取雙側。腎臟,一側以10%甲醛溶液固定行組織學檢查,另一側置于液氮中保存用以檢測蛋白含量。從血清肌酐、尿中性粒細胞明膠酶相關性脂質運載蛋白(neutrophilgelatinase-associated lipocalin,NGAL)和腎臟組織形態(tài)學變化等三方面評價各組大鼠腎功能損傷,檢測血清腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、組織TNF-α、核因子-κB(NF-κB)、髓過氧化物酶(MPO)、丙二醛(MDA)、過氧化氫酶(CAT)、超氧化歧化酶(SOD)、還原性谷胱甘肽(GSH),評價大鼠全身和腎臟組織炎癥反應以及氧化應激。以SPSS 13.00行統(tǒng)計學分析,p＜0.05認為差異具有統(tǒng)計學意義。 結果 所有大鼠順利完成插管及體外循環(huán),均存活至設定的實驗終點。在體外循環(huán)中大鼠血壓、心率、體溫、紅細胞比容、動脈血氧分壓PaO2和pH值較體外循環(huán)前顯著改變,體外循環(huán)結束后各生理數(shù)據(jù)逐步恢復,但術后2小時包括血壓、心率、體溫、紅細胞比容和pH等仍較術前基礎值有統(tǒng)計學差異。經(jīng)歷體外循環(huán)后,大鼠腎功能受損,血清肌酐值升高,在術后12小時與術前值有統(tǒng)計學差異,48小時達到峰值;尿NGAL在術后2小時即顯著上升,術后12小時達到峰值。體外循環(huán)后,大鼠近曲小管上皮變性,有灶性脫落,上皮細胞腫脹或空泡變性,大部分小管刷狀緣消失,遠曲小管形態(tài)尚好,可見蛋白管型和白細胞浸潤以及凋亡。 體外循環(huán)后大鼠血清TNF-α明顯高于假手術組,同時反映炎癥反應和氧化應激水平的腎組織內(nèi)TNF-α、NF-κB、MPO、MDA表達增高,大多在體外循環(huán)后6～24內(nèi)達到高峰。相對應的反映組織還原性的CAT、SOD、MDA則均在體外循環(huán)后均下降,而在體外循環(huán)后48小時開始恢復,但至實驗結束亦未能恢復至術前值。 結論 1、本研究建立的微創(chuàng)大鼠體外循環(huán)模型具有經(jīng)濟、簡單、微創(chuàng)、體外循環(huán)參數(shù)設置接近臨床、成功率高、生存期長等優(yōu)點�？梢宰鳛椴糠盅芯矿w外循環(huán)實驗的可靠的動物模型。 2、在設定的體外循環(huán)條件下大鼠出現(xiàn)腎功能損傷,該損傷是可以自行恢復的。 3、體外循環(huán)后大鼠出現(xiàn)全身和腎臟組織局部的炎癥反應和氧化應激,可能在腎功能損傷過程中起到一定作用。 4、相對于血清肌酐,尿NGAL是一個更早期、敏感、特異的腎臟損傷標志。 第二部分PPAR-γ激動劑對體外循環(huán)大鼠腎臟保護作用及機理研究 目的 應用第一部分建立的動物模型,研究PPAR-γ激動劑吡格列酮對體外循環(huán)所致大鼠腎功能損傷是否具有保護作用,并探討可能機制。 材料和方法 成年SD大鼠30只,每組10只隨機分入3組:假手術組、對照組和PPAR組。術前1周起,大鼠連續(xù)7天用灌胃針經(jīng)口按20mg/kg體重劑量給予吡格列酮溶液,假手術組和對照組經(jīng)灌胃針給予生理鹽水2ml。對照組和PPAR組麻醉插管后接受60分鐘體外循環(huán),最大流量100ml/Kg/min。假手術組行類似操作,但不實施體外循環(huán)。實驗前后監(jiān)測平均動脈壓、心率、體溫、紅細胞比容和氧分壓。于肝素化后轉流前(T1)、轉流結束后(T2)、術后2小時(T3)以及術后12小時(T4)采集血液標本,檢測血清肌酐和TNF-α;于術后12小時將大鼠處死,剖腹經(jīng)腹主動脈采血1.5ml,直視下膀胱穿刺抽取尿液1～1.5ml,取雙側腎臟,一側以10%甲醛溶液固定行組織學檢查,另一側置于液氮中保存用以檢測蛋白含量。從血清肌酐、尿NGAL和腎臟組織形態(tài)學變化等三方面評價三組大鼠腎功能損傷程度。PPAR-γ活化以免疫組化方法檢測。檢測血清TNF-α、組織TNF-α、NF-κB、MPO、MDA、CAT、SOD、GSH,評價三組大鼠全身和腎臟組織炎癥反應以及氧化應激水平。以SPSS 13.00行統(tǒng)計學分析,p＜0.05為差異顯著。 結果 所有大鼠順利接受手術,存活至實驗終點。接受體外循環(huán)的大鼠手術過程中的血壓、心率、體溫、紅細胞比容、氧分壓和pH值與假手術組相比均有顯著差異,而對照組和PPAR組之間上述指標無顯著差異。對照組和PPAR組血清肌酐值在手術結束和手術后2小時顯著低于假手術組;術后12小時時三者肌酐值對照組＞PPAR組＞假手術組,但三者差異卻無統(tǒng)計學意義。對照組和PPAR組術后12小時尿NGAL水平均顯著高于假手術組,但PPAR組顯著低于對照組。相比于假手術組,對照組和PPAR組均表現(xiàn)出一定程度的組織學損傷,PPAR組的腎組織損傷評分和凋亡系數(shù)均顯著低于對照組。 體外循環(huán)后對照組在各時間點血清TNF-α顯著高于假手術組,PPAR組血清TNF-α值雖高于假手術組,卻顯著低于對照組。經(jīng)歷體外循環(huán)后腎組織中炎癥反應的指標如TNF-α、NF-κB、MPO以及氧化應激的指標MDA,在對照組普遍升高,在PPAR組中雖也升高卻顯著低于對照組升高幅度;而組織中還原型物質在PPAR組卻顯著高于對照組。顯示PPAR可以減輕炎癥反應和氧化應激水平。 結論 1、大鼠經(jīng)歷體外循環(huán)后發(fā)生腎功能損傷,全身和腎臟組織中出現(xiàn)炎癥反應激活和氧化應激。 2、PPAR激動劑吡格列酮具有減輕體外循環(huán)所致腎功能損傷的作用。 3、吡格列酮保護腎功能的作用可能部分與其減輕炎癥反應和氧化應激有關。
[Abstract]:Although the CPB (cardiopulmonary bypass CPB) technology has made great progress, but because of an open heart surgery patients and the number of operation difficulty increased, and more and more elderly and complications of patients after cardiopulmonary bypass surgery, organ damage still exists. There are more and more researches on the injury mechanism and organ protection of cardiopulmonary bypass. A large number of extracorporeal circulation preclinical studies need simple, economic and reliable animal models. Although the large animal model can reproduce the process of clinical cardiopulmonary bypass in a relatively complete way, the operation is complicated and the experiment is expensive. In this experiment, many improvements based on our previous research, establish a cycle model of minimally invasive rats in vitro were studied, in particular under extracorporeal circulation of rat renal injury characteristics and possible mechanism of the animal model can be used as a reliable model of renal injury after cardiopulmonary bypass.
【學位授予單位】：第二軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：R654.2;R-332

【共引文獻】

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本文編號：1344988