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MMP-2、MMP-9在大鼠肾缺血再灌注损伤早期的表达及意义

2022-01-25 来源:爱go旅游网
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1536 重庆医学2008年7月第37卷第14期 ・论 著・ MMP-2、MMP-9在大鼠肾缺血再灌注损伤早期的表达及意义 杜孝文▲,吴小候△,张守建▲,余晓东,李(重庆医科大学附属第一医院泌尿外科摘要:目的俊 400016) 48 探讨大鼠肾缺血再灌注后肾组织中MMP一2、MMP一9的表达及在肾缺血再灌注损伤中的作用机制。方法只健康雄性SD大鼠。分组建立大鼠肾缺血再灌注损伤模型,应用免疫组化二步法检测MMP一2、MMP一9表达的变化,测定肾组织 髓过氧化物酶(MP0)活性及血清肌酐(Scr)水平,以反映中性粒细胞浸润及肾功能损害的程度变化。结果MMP一2、MMP一9蛋 白在假手术组呈少量散在表达或不表达,缺血45min再灌注6h有少量表达,再灌注12、24、72h呈阳性表达,以24h达高峰(P< 0.05),多表达在皮质深层近曲小管及髓质区。与假手术组比较,缺血再灌注各组Scr水平和MPO的活性升高,且随再灌注时间 延长而进一步升高,24h达高峰(P<O.01)。MMP一2和MMP-9蛋白的表达变化与Scr水平呈显著性正相关关系(r分别为0.763 和0.874,P<0.01);与MPO活性也呈显著性正相关关系(r分别为0.752和0.693,P<0.01)。结论 肾缺血再灌注后肾组织中 MMP一2、MMP一9表达增加,提示MMP一2、MMP一9可能与早期肾缺血再灌注后损伤及加重有关。 关键词:局部缺血;肾;再灌注损伤;细胞外基质;基质金属蛋白酶 中图分类号:R365.692 文献标识码:A 文章编号:1671-8348(2OO8)14—1536—03 Early expressions of MMP-2 and MMP-9 and their significance in renal ischemia-reperfusion iajury DU Xiao-wen ,WU Xiao-hou ,ZHANG Shou—jian ,et a1. (Department of Urology,F "£Affiliated Hospital。Chongqing University of Medical Scineces,Chongqing 400016,China) Abstract:Objective To investigate the ealy expressions of matrix metalloproteinase-2(MMP一2)and matrix metalloproteinase-9 (MMP一9)after rena1 ischemia—reperfusion injury and to study their effect and machenism on rena1 ischemia—reperfusion injury. Methods Renal ischemia—reperfusion inj ury models of rat were established.Two—step immunohistochemical methods were used to dedect the changes of expression of MMP一2,MMP一9.To Measure myeloperxide(MPO)activity and blood creatinine(Cr)levels for assessing neutrophil influx and kidney dysfunction.Results MMP一2 and MMP一9 mainly expressed in deep layer renal proximal convoluted tubules and medullary substance,gradually upregulated with duration of ischemia—reperfusion,and peaked at 24h of reperfusion and were negatively/weakly expressed in the sham group(P<0.05).The blood creatinine(Cr)levels and the my— eloperxide(MPO)activity were obviously increased compared with those of the group sham,and peaked at 24h of reperfusion(P< 0.O1).And the high expressions of MMP-2 and MMP一9 were positively correlated with the blood creatinine(r=0.763,P<O.O1;r 一0.874,P<O.01,respectively),and the MPO activity(r一0.752,P<O.01;r=O.693,P<O.01,respectively).Conclusion The in- crease of MMP一2。MMP一9 expression suggests that MMP一2,MMP一9 may play important roles in early renal ischemia—reperfusion injury and its severity. Key words:ischemia;kidney;reperfusion i ̄ury;extracellular matrix;matrix metalloproteinases 细胞外基质代谢失衡是引起肾缺血再灌注损伤的重要原 (Sham)组24只、缺血再灌注(IR)组24只。各组又按时间点 不同,分为6、12、24、72h 4个亚组,每个亚组6只。 1.2.2手术方法所选大鼠用3 的水合氯醛(1OmL/kg)腹 腔注射麻醉,做腹部正中切口,切除右肾,分离左肾动脉,sham 因之一,基质金属蛋白酶是降解细胞外基质的主要酶家族,而 基质金属蛋白酶的表达异常,将导致细胞外基质的代谢失衡。 MMP一2、MMP一9是基质金属蛋白酶家族中的主要成员,但它 们对肾缺血再灌注损伤影响的研究报道甚少。因此,本实验研 究肾缺血再灌注时MMP-2和MMP-9在肾组织中的表达情 况,并探讨它们在肾缺血再灌注损伤中的作用机制。 1材料与方法 组大鼠不夹闭左肾动脉;IR组用无创动脉夹夹闭左肾动脉 45min后恢复灌流,恢复血流再灌注后6、12、24、72h取左肾, 同时经下腔静脉采血作肾功能检测。 1.3各项相关指标的检测 1.3.1 肾组织形态学观察 取上述动物模型肾脏组织,10 1.1实验动物及材料选用健康雄性SD大鼠48只,体质量 220~260g,由重庆医科大学动物实验中心提供。小鼠抗 中性缓冲甲醛固定,脱水,石蜡包埋,切成4l上m厚的切片,HE 染色及免疫组化染色,光学显微镜下观察。 1.3.2实验大鼠血清肌酐水平的检测 各组动物在处死前 MMP一2单克隆抗体(美国Santa Cruz公司,SC一13595);兔抗 MMP-9多克隆抗体(武汉博士德生物工程公司,BA-0573);即 用二步法PV检测试剂盒(北京中山生物技术有限公司);髓过 经下腔静脉采血2mL,测血清肌酐浓度。 1.3.3肾组织MPO活性的测定 取左侧肾脏皮髓质各 100mg,配成5 的组织匀浆,然后按照MPO检测试剂盒说明 氧化物酶(MPO)检测试剂盒(南京建成公司)。 1.2动物模型的建立 1.2.1 实验动物的分组 SD大鼠随机分成两组:假手术 现在山东省莒县人民医院泌尿外科(276500)。 通讯作者。 书进行操作,检测肾组织中MPO的活性以间接反映中性粒细 维普资讯 http://www.cqvip.com

重庆医学2008年7月第37卷第14期 1537 表1 大鼠血清肌酐水平及肾组织MPO活性的变化( ±s) 与Sham组比较, ;P<0.01;与Sham组比较,#;P<0.01。 表2 肾组织MMP一2、MMP一9虽白表达强度变化的统计表I阳性面积百分比) 与Sham组比较, :P<0.05;与Sham组比较,#:P<0.05。 胞浸润的程度。 织损伤较重的区域MMP一2和MMP一9蛋白的表达明显增强, 说明它们与肾缺血再灌注后的组织损伤密切相关。MMP一2和 MMP-9蛋白的表达变化与Set水平呈显著性正相关关系(r分 1.4 肾脏组织MMP一2、MMP一9蛋白水平的检测及半定量分 析取上述石蜡切片,常规二甲苯脱蜡,梯度酒精入水后,采用 免疫组化二步法检测大鼠肾脏组织中MMP-2、MMP一9蛋白表 达,DAB染色,苏木精复染,脱水,透明,封片。以PBS代替一 抗作为阴性对照。每张切片在1O×4O倍光镜下随机选择6个 视野,用lmag ̄pro Plus4.5图像分析系统进行分析,测定每个 视野的阳性反应面积百分比(阳性反应面积/视野面积× 别为0.763和0.874,P<0.01);与MPO活性也呈显著性正相 关关系(r分别为0.752和0.693,P<0.01)。 3讨 论 肾缺血再灌注损伤是临床常见的病理生理变化,它主要表 现为肾小管坏死或凋亡,细胞外基质降解和问质中炎性细胞的 浸润[1]。细胞外基质与机体内细胞和组织的结构完整性有关, 100 ),用平均值表示阳性染色强度。 1.5统计学方法所有数据用i±S表示,应用SPSs11.5软 件进行统计学分析。统计方法采用单向方差分析和Pearson 相关性分析。P<0.05为差异有统计学意义,P>0.05为差异 无统计学意义。 2结 果 在肾组织中细胞外基质为血管和肾小管提供支持结构,参与构 成基底膜。实验性大鼠缺血再灌注损伤发现缺血再灌注早期, 可使参与构成基底膜的细胞外基质成分减少『2 ]。 MMPs是一组降解细胞外基质成分的锌依赖性肽链内切 酶和蛋白水解酶,现已发现23种MMPs,称为MMP家族 ]。 该家族中的明胶酶A(MMP一2)和明胶酶B(MMP一9)均能破坏 基底膜的主要成分Ⅳ型胶原蛋白¨5]。在许多对炎性反应性肾 脏疾病的研究中均发现MMPs表达上调,并与疾病的活动性 2.1 肾组织病理学改变 Sham组形态学观察未见明显异常。 IR组近曲小管上皮细胞以水肿样变性、气球样变性为主,远曲 小管内可见管型,肾小管上皮有不同程度的坏死脱落,小管上 皮细胞基底膜断裂,刷状缘丢失,管腔内可见大量脱落坏死的 细胞,肾间质充血、水肿、炎细胞浸润,组织损伤以24h最重。 和炎性细胞的浸润有关¨5 ]。有学者在急性排斥反应动物模 型中发现,MMP一9的上调同基底膜的破坏和炎性细胞的浸润 有关,并给予MMP抑制剂BB-94,起到了改善肾功能的作 用 。 2.2大鼠肾缺血再灌注后各组Scr含量的变化 与Sham组 大鼠相比较IR组大鼠Scr的水平明显升高(P<0.01),再灌注 24h Scr含量最高,72h后已下降,见表1。 2.3大鼠肾缺血再灌注后各组肾组织中MPO活性的变化 与Sham组比较,IR组随再灌注时间延长,肾组织MPO活性 逐渐增强,24h达高峰,72h以后降低,见表1。 2.4肾缺血再灌注后不同时相肾组织MMP一2、MMP一9蛋白 的表达MMP一2和MMP-9为胞质着色,呈棕黄色颗粒。IR 组MMP一2、MMP一9在再灌注后6h即见表达上调,主要位于肾 本研究发现MMP一2和MMP一9在Sham组不表达或低表 达,而在IR组大鼠肾组织中的表达自再灌注6h出现,12h即 呈阳性表达,24h达高峰,两组比较差异有统计学意义(P< 0.05),阳性表达部位主要在皮质深层近曲小管上皮细胞、肾小 管周围的血管内皮细胞及间质细胞,这与国外报道基本一 致¨l 。在再灌注24h阳性表达的肾小管上皮细胞出现坏死和 脱落,并且发生基底膜断裂,与间质水肿、充血,肾小管上皮细 胞排列疏松紊乱,炎性细胞浸润等病理变化及Scr水平的升高 小管上皮细胞,以皮质深层和外髓质区受损伤肾小管及肾小球 周边的近曲小管为著,表达量于再灌注后24h达高峰,以后下 降;而Sham组肾组织仅有极微量表达 两组相比差异有统计 学意义(P<O.05),见表2。 具有显著相关性。说明MMP-2和MMP一9是肾缺血再灌注损 伤的“进展性因子”。 作者考虑肾缺血再灌注后,肾组织产生的MMP一2和 MMP一9可能通过对细胞外基质的降解,使基底膜的成分发生 改变和完整性遭到破坏,造成肾小管上皮细胞的损伤,甚至坏 2.5 IR组MMP-2和MMP-9蛋白的表达变化与Scr、MPO 的相关性分析对IR组各切片进行连续分析比较,发现在组 维普资讯 http://www.cqvip.com 1538 重庆医学2008年7月第37卷第14期 死、脱落,导致肾小管阻塞和管腔内压力增高,从而引起少尿、 ] nephri] tis[J].Ki] dney Int],1995, 47:481.]  肾小球率过滤降低;还可使原尿反流至肾问质中引起问质水 E6]Steimann-Niggli K,Ziswiler R,Kung M,et a1.Inhibition 肿,从而压迫肾小管,加重肾小管的堵塞,如此便形成恶性循 of matrix metalloproteinases anti-Thy1.1 nephritis[J].J 环,加剧了肾缺血再灌注损伤。此外它们还可以通过降解细胞 Am Soc Nephrol,1998,9(3):397. 外基质和破坏内皮细胞之间的连接而使微血管的通透性增 r7]McMillan JI,Riordan JW,Couser WG,et a1.Charateriza— 高¨1 ]。微血管的通透性增高促进了炎性细胞向组织中的浸 tion of a glomerullar epithelia cell metalloproteinase as 润机会;而且血浆从管腔中渗出还会引起血液浓缩和血流淤 matrix metalloproteinase-9 with enhanced expression in a 滞,使肾组织血供进一步减少;此外渗出到问质中的血浆蛋白 model of membranous nephropathy[J].J Clin Invest, 还严重影响了已损伤肾组织的修复,最终导致肾功能的恶 1996,97(4):1094. 化 。 [8]Hagashi K,Honikoshi S,Osada S,et a1.Macrophage-de— 本实验运用免疫组化法研究肾缺血再灌注损伤后MMP一2 rived MT-MMP and increased MMP一2 activity are associ— 和MMP-9在肾组织中的表达情况,结果表明,MMP一2和 ated with glomerular damage in crescentic glomerulo— MMP一9是肾缺血再灌注损伤中的重要破坏性因子,但其具体 nephriris[J].J Patho,2000,191;299. 激活的机制仍有待深入研究。减少MMP一2和MMP-9的含 r9]Ermolli M,Sehumaeher M,Lods N,et a1.Differential ex— 量、功能和活性,有望成为减轻肾缺血再灌注损伤的新途径 pression of MMP-2/MMP-9 and potential benefit of an MMP inhibitor in experimental acute kidney allograft re— 参考文献: jection[J].Transplant Immunol,2003,11(2):137. Humes HD,Lake EW,Liu S.Renal tubule eell repair fol— [1O]Basile DP,Fredrich K,Weihrauch D,et a1.Angiostatin lowing acute renal inj ury[J].Miner Electroyte Metab, and matrix metalloprotease expression following ischemic 1995,21:353. acute renal failure[J].Am J Physiol Renal Physiol,2004, Walker PD.AIterations in renal tubular extraceUular ma— 286:F893. trix components after ischemia—reperfusion inj ury to the [11]Sutton TA,Kelly,Mang HE,et a1.Minocycline reduces kidney[J].Lab Invest,1994,70:339. renal microvascular leakage in a rat model of ischemic re— Jain S,Bicknell GR,Nicholson MI .Molecular changes in nal injury[J].Am J Physiol Renal Physiol,2005,288(1): extracellular matrix turnover after renal ischaemia—reper— F91. fusion injury[J].Br J Surg,2000,87:1188. [12]Wu WB,Huang TF.Activation of MMP一2,cleavage of Baror A,Nuttall RK,Duddy M,et a1.Analyses of all ma— matrix proteins,and adherens j uctions during a snake trix metalloproteinase members in leukocytes emphasize venom metalloproteinase-induced endothelial cell apopto— monocytes as major inflammatory mediators in multiple sis[J].Exp Cell Res,2003,288:143. sclerosis[J].Brain,2003,126:2738. Nakamura T,Ebihara I,Tomino Y,et al,Effect of a spe— (收稿日期:2008—03—05) cific endothelin A receptor,antagonist on murine lupus (上接第1535页) [2] 谢桐,凌桂明.乳糜尿发病的主要原因是淋巴系动力学改 沟或血管钳应远离肾动、静脉,生殖血管,输尿管,防止其损伤。 变[J].中华泌尿外科杂志,1984,5:257. (7)术中注意保护肾上腺静脉和生殖血管。(8)肾下极的脂肪 [3] Chiu AW,Chen MT,Chang LS.Laparoscopic nephrolysis 囊不完全分开,让其形成--4'兜,以防止术后肾下垂。(9)术后 for chyluria case report of longtem success[J].J Eedou— 患者应绝对卧床3d,防止术后肾下垂。(10)腹膜后腔镜肾蒂 rol,1995,9:319. 淋巴管结扎术可以完全取代开放肾蒂淋巴管结扎术。 [4] Hemal AK,Kumar M,Wadhwa SN.Retrope ritoneoscopic 通过对该组病例的随访分析,作者认为腹膜后腔镜肾蒂淋 nephrolympholysis and ureterolysis for management of in— 巴管结扎术治疗乳糜尿,达到了传统开放手术的效果,与其相 tractable filarial chyluria[J].J Endourol,1999,13:507. 比,具有手术时间短,创伤小,淋巴管结扎精细、彻底,术中出血 [5] 张旭,叶章群,陈志强,等.后腹腔镜肾蒂淋巴管结扎术治 量较少,术后并发症少,肠功能恢复快,住院时间短,恢复正常 疗乳糜尿(附6例报告)[J].中华泌尿外科杂志,2003,24 劳动力快,疗效肯定等优点,可完全替代开放手术,成为目前治 (2):90. 疗乳糜尿较理想的方法。 [63 江军,朱方强,靳风烁,等.后腹腔镜肾蒂淋巴管结扎术治 参考文献: 疗乳糜尿的经验[J].第三军医大学学报,2003,25:2226. [1]吴阶平主编.吴阶平泌尿外科学[M].济南:山东科学技 (收稿日期:2008-03—05) 术出版社,2004:634. 

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