高压氧对大鼠移植肾组织自噬影响的初步研究
The Preliminary Study of Hyperbaric Oxygenation Treatment on Autophagy in Rat Transplanted Kidney

目的:通过建立同系大鼠肾移植缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury,IRI)模型,观察自噬相关蛋白微管相关蛋白1轻链3(microtubule associated protein1light chain3,LC3)和白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)在移植肾组织和血中的表达变化,并采用高压氧(hyperbaric oxygenation,HBO)治疗对肾IRI进行干预,以进一步探索肾IRI的发生机制及HBO治疗对缺血再灌注肾组织自噬及炎症反应的影响,试图为临床肾IRI的防治提供新的理论依据和防治策略.方法:选用SPF级雄性SD大鼠,随机分为假手术组、肾移植组以及肾移植+HBO治疗组(HBO治疗组),每组又分为1h、3h和5h组.肾移植组单纯行肾移植手术,HBO治疗组将肾移植后的大鼠分别于再灌注后0h、2h和4h置于动物实验氧舱内行HBO治疗1h,假手术组仅切除右肾,不做肾移植手术.肾移植组和HBO治疗组均于肾移植后1h、3h和5h时处死大鼠,留取移植肾组织和血标本,假手术组也于术后相应时点处死大鼠并留取左肾组织和血标本.采用HE染色观察肾组织的病理改变,采用免疫组织化学法、激光共聚焦扫描荧光显微镜(laser scanning confocal fluorescencemicroscope,LCFM)以及实时荧光定量PCR(real time-PCR)检测LC3蛋白和mRNA的表达,采用生物素双抗体夹心酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测血中IL-6的含量,采用全自动生化分析仪检测血清肌酐(serum creatinine,SCr).结果:1.肾组织病理变化:假手术组肾组织结构正常.肾移植组可见肾小球体积增大,伴中性粒细胞浸润,肾小管管腔扩张,可见蛋白管型和红细胞管型,小管上皮细胞明显肿胀,呈颗粒样变性.HBO治疗组仍见肾小球体积增大,但仅伴极少量中性粒细胞浸润,肾小管上皮细胞肿胀和肾小管扩张减轻,蛋白管型和红细胞管型有所减少.2.肾功能改变:在1h、3h和5h各时间点,与假手术组比较,肾移植组和HBO治疗组SCr值均显著增高(P<0.05);与肾移植组比较,HBO治疗组在1h、3h时无明显差异(P>0.05),在5h时SCr值则明显降低(P<0.05).在同一组内,假手术组在1h、3h、5h组SCr值无明显差异(P>0.05),肾移植组在1h、3h、5h组,SCr值随时间延长,逐步显著增高(P<0.05).HBO治疗组3h和5h组与1h组比较,SCr值显著增高(P<0.05),3h组和5h组之间SCr值则无明显差异(P>0.05).3.血中炎症因子IL-6含量的变化:在1h、3h和5h各时间点,与假手术组比较,肾移植组IL-6水平显著增高(P<0.05),HBO治疗组在1h时IL-6水平增高不明显(P>0.05),而在3h、5h时IL-6水平则显著增高(P<0.05);HBO治疗组与肾移植组比较,在1h时IL-6水平明显降低(P<0.05),而在3h、5h时两者无显著差异(P>0.05).在同一组内,假手术组和HBO治疗组在3h和5h组IL-6水平均明显高于1h组(P<0.05),随时间延长,IL-6水平呈递增趋势,而肾移植组在1h、3h、5h组,IL-6水平无明显差异(P>0.05).根据血中IL-6和SCr结果行相关分析,发现IL-6和SCr呈显著正相关(r=0.607,P<0.05).4.肾组织自噬(LC3)的表达变化(1)免疫组织化学法检测LC3表达:结果显示,LC3蛋白主要表达于肾小管上皮细胞,少量表达于肾小球.对各组LC3表达进行相对定量分析(平均光密度,MOD)发现,与肾移植组比较,HBO治疗组LC3表达水平在1h和3h时无显著差异,而在5h时则明显增高(P<0.05);与假手术组比较,肾移植组LC3表达水平在各时间点均轻度增高,但无显著差异(P>0.05).(2)激光共聚焦扫描荧光显微镜检测LC3表达:发现绿色荧光蛋白(greenfluorescent protein,GFP)-LC3光点主要分布于肾小管上皮细胞.(3)肾组织LC3mRNA的表达变化:在1h、3h和5h各时间点,与假手术组比较,肾移植组LC3mRNA的表达水平无明显差异(P>0.05),HBO治疗组在1h时LC3mRNA表达水平无明显差异(P>0.05),而在3h、5h时LC3mRNA的表达水平则显著增高(P<0.05);与肾移植比较,HBO治疗组在1h、3h时LC3mRNA的表达水平无明显差异(P>0.05),在5h时LC3mRNA的表达水平则显著增高(P<0.05).在同一组内,假手术组和肾移植组在1h、3h、5h组LC3mRNA的表达水平无明显差异(P>0.05),HBO治疗组在1h、3h、5h组,LC3mRNA的表达水平随时间延长逐步显著增高(P<0.05).结论:1.肾移植后明显的炎症反应是缺血再灌注后肾功能损害加重的机制之一;2.正常肾组织存在基础水平的自噬,肾缺血再灌注损伤后肾组织自噬仍保持在基础水平,提示缺血再灌注损伤对自噬可能具有抑制作用;3.肾缺血再灌注后,高压氧在早期可以明显减轻组织炎症反应;高压氧治疗明显上调肾组织自噬,肾功能得到保护,这可能是高压氧减轻早期肾缺血再灌注损伤的又一重要分子机制;4.高压氧治疗在肾缺血再灌注损伤早期过程中的不同时间段通过不同的干预机制发挥肾保护作用,因此高压氧早期干预对肾缺血再灌注损伤的防治尤为重要.