李傳剛,高華琨,孫章萍,羅世華,楊 明,郝偉瑩,戚 婷,胡 云,李媛媛,舒曉宏,李墨林
(1.大連醫(yī)科大學 附屬第二醫(yī)院 泌尿外科,遼寧 大連 116027; 2.大連醫(yī)科大學 臨床醫(yī)學08級學生,遼寧 大連 116044;3.大連醫(yī)科大學 藥物化學教研室,遼寧 大連 116044; 4.大連醫(yī)科大學 病理生理學教研室,遼寧 大連 116044)
順鉑(cisplatin,DDP)是臨床常用的治療實體腫瘤最有效的藥物之一,但DDP劑量依賴性的腎毒性作用極大限制了其療效的發(fā)揮。研究表明,DDP腎毒性的主要靶位是腎小管上皮,特別是近曲小管直部上皮細胞[1],引起損傷局部缺血、缺氧、甚至灶狀壞死。DDP腎毒性損傷的發(fā)生機制尚未完全闡明,目前認為可能與氧化應激損傷有關[2,3]。由于吡咯烷二硫氨基甲酸(pyrrolidine dithiocarbamate,PDTC)具有與金屬螯合的特性,可清除脂質過氧化代謝中間產物以及抑制組織細胞中核轉錄因子NF-κB的激活及核移位,從而發(fā)揮抗炎性和抗氧化效應[4]。因此,本課題前期研究將PDTC用于DDP腎毒性損傷的防治。結果發(fā)現(xiàn),50 mg/kg PDTC能有效預防大劑量DDP所致的腎毒性損傷[5],提示大劑量DDP所致的腎損傷可能不但與氧化應激損傷有關,也可能與炎癥有關。同時,F(xiàn)aubel S[6]研究發(fā)現(xiàn)DDP所致腎毒性損傷的腎組織中IL-1β、IL-18和IL-6含量增高,并有中性粒細胞浸潤,但中性粒細胞(polymorphonuclear neutrophil,PMN)在DDP所致腎損傷中作用至今尚不清楚。本研究在既往研究的基礎上,進一步探索PMN激活在大劑量DDP腎毒性損傷中的作用,為深入研究DDP腎毒性損傷的機制及其防治奠定基礎。
注射用順鉑系江蘇豪森藥業(yè)股份有限公司產品(30 mg/6 mL),產品批號:091101。髓過氧化物酶(MPO)試劑盒系南京建成生物制品研究所產品。
昆明種小鼠40只,雌雄各半,體質量為28~33 g,平均(31.71±1.82)g,由大連醫(yī)科大學實驗動物中心提供。飼養(yǎng)于室溫16~28℃,相對濕度40%~70%環(huán)境中,自由飲水和進食。經(jīng)適應性喂養(yǎng)后,依體重隨機分為4組:DDP用藥6 、24、48 h組和生理鹽水(NS)對照組,每組10只小鼠,性別和周齡相匹配。DDP針劑用生理鹽水配成1 mg/mL溶液,DDP用藥組小鼠腹腔注射DDP 0.12 mL/10 g體重,對照組小鼠腹腔內注射等量NS。分別取對照組和DDP用藥后6、24、48 h組的小鼠,稱重后乙醚麻醉,內眥靜脈取血、肝素抗凝,全自動血細胞儀進行白細胞(WBC)計數(shù)及分類,生化法檢測血尿素氮和肌酐含量。隨后,剖腹取小鼠兩側腎臟,制備10%腎皮質勻漿,比色法測定血漿和腎組織勻漿中MPO的含量。
1.3.1 血漿的制備:小鼠乙醚麻醉后,內眥靜脈取血、肝素抗凝,全血,靜置后離心3000 r/min,10 min,血漿置4℃冰箱備用。
1.3.2 腎皮質組織勻漿的制備:剖腹后迅速取出兩側腎臟,切下腎皮質部分,每0.1 g 腎皮質組織加入0.9 mL NS置玻璃勻漿器中反復研磨,制成10%的腎皮質勻漿,離心3000 r/min,10 min,上清置4℃冰箱內備用。
1.4.1 外周血WBC和PMN計數(shù):分別取對照組和DDP用藥后6、24、48 h的小鼠,乙醚吸入麻醉后內眥靜脈取血、肝素抗凝,取少量抗凝血與等量肝素混合后全自動血細胞儀進行WBC胞計數(shù)和分類的檢測,了解DDP用藥前、后小鼠外周血WBC和PMN計數(shù)的變化。
血漿尿素氮(BUN)含量的測定:采用二乙酰一肟顯色法。分別將血漿、水或BUN標準應用液(含0.005 mg氮/mL)與二乙酰-肟-氨硫脲(DAM- TSC液)及二酸(濃磷酸和濃硫酸)混合液混合后,置沸水中煮沸10 min,流水冷卻3 min,520 nm 波長比色,以空白管調零,測各管的光密度值(A值)。利用下公式計算待測管血漿BUN含量(mmol/L)。
0.357×0.002×100/0.02
1.4.3 血漿肌酐(CRE)含量的測定:采用苦味酸沉淀蛋白法。 分別將血漿、水或肌酐標準應用液(0.05 mg/dL)與堿性苦味酸混勻后,置37°C水浴30 min,510 nm波長比色,以空白管調零,讀各管的A值,然后各管再加50%乙酸溶液兩滴,放置6 min后,再測各管的A值(A值’)。利用下公式計算待測管血肌酐含量(μmol/L)。
88.4×0.01/0.2×100
1.4.4 腎皮質勻漿組織蛋白含量:采用考馬斯亮藍G-250染色法測定蛋白質含量,蛋白標準液采用牛血清白蛋白(1 mg/mL)。取1 mg/mL的標準蛋白質溶液倍比稀釋,比色法測A595 值并繪制蛋白標準曲線;然后取10%腎皮質勻漿樣品,比色法測A595 值,從標準曲線上查出其相應的蛋白質含量。
1.4.5 血漿和腎組織MPO含量的檢測:比色法檢測,采用南京建成生物工程研究所生產的MPO試劑盒,按說明書要求進行測定。
DDP用藥后小鼠外周血WBC計數(shù)進行性下降,DDP用藥后48 h,小鼠外周血WBC計數(shù)下降至(3.7±0.66)×109/L,與對照組小鼠(5.93±0.55)×109/L比較,差異具有顯著性意義(P<0.01)。DDP用藥后24 h內,DDP用藥組小鼠外周血涂片可見中性粒細胞脫顆?,F(xiàn)象,無法進行WBC分類;DDP用藥后48 h,外周血涂片未見明顯的中性粒細胞脫顆?,F(xiàn)象,此時,DDP用藥組小鼠PMN計數(shù)為(1.47±0.99) ×109/L,與對照組(1.44±0.84) ×109/L比較,差異無顯著性意義(P>0.05)。
由表1可見,小鼠血BUN含量在DDP用藥24 h后進行性升高,與對照組小鼠比較差異具有顯著性意義(P<0.01);而小鼠血CRE含量較對照組小鼠增高出現(xiàn)在DDP用藥后48 h(P<0.01)。
表1 DDP用藥后小鼠腎功能的變化
1)與對照組相比,P<0.01
DDP用藥后小鼠外周血MPO含量的變化見圖1。由圖1可見,DDP用藥后24 h內,小鼠外周血MPO含量較對照組略有降低,但差異無顯著性意義(P>0.05);DDP用藥后48 h,小鼠血漿MPO含量升高達(39.58±4.04)U/L,與對照組(19.44±5.87)U/L比較,差異具有顯著性意義(P<0.01)。
大劑量DDP用藥后6、24、48h腎皮質勻漿中組織蛋白的含量分別為(9.35±1.67)、(10.58±0.94)、(8.63±2.78) mg/mL,與對照組腎皮質勻漿中組織蛋白(9.67±1.99)mg/mL比較,差異無顯著性意義(P>0.05)。
圖1 DDP用藥后小鼠外周血MPO含量的變化
由圖2可見,大劑量DDP用藥后6 h,腎皮質勻漿中MPO含量為(0.29±0.08)U/g,DDP用藥后24 h腎皮質勻漿中MPO含量升至(0.34±0.11)U/g,與對照組小鼠(0.13±0.03)U/g比較,差異具有顯著性意義(P<0.01);但DDP用藥后48 h,腎皮質勻漿MPO含量降至(0.16±0.02)U/g,與對照組差異無顯著性意義(P>0.05)。
圖2 DDP用藥后小鼠腎組織MPO含量的變化
急性腎功能衰竭是腎臟本身或腎外原因引起腎臟泌尿功能急劇降低,以致機體內環(huán)境出現(xiàn)嚴重紊亂的臨床綜合征,是臨床常見的危重病理生理過程。目前臨床多采用水化利尿的方法來減少DDP腎毒性的發(fā)生,但統(tǒng)計顯示,臨床順鉑(DDP)化療腎損害發(fā)生率仍高達25%~35%[7],提示DDP腎毒性損傷的機制仍有待于進一步探索。
中性粒細胞(neutrophil)是體內數(shù)量最多的炎性細胞,來源于骨髓,釋放后在血流中僅數(shù)小時便移出血管,具有很強的趨化、變形、粘附、吞噬和殺菌作用,在機體抗感染的病理過程中起非常重要的作用[8]。正常情況下,循環(huán)中的PMN處于非活化狀態(tài),必須在化學趨化因子或激活劑作用下粘附于內皮細胞表面活化,趨化PMN的化學因子有兩類:一類是自身組織損傷釋放的因子,如膠原和纖維蛋白片段、補體活化產物及免疫細胞因子等;另一類是微生物來源的含有N-早酰蛋氨酸殘基的多肽。受趨化因子作用后,PMN表面的L-選擇素(selectin)數(shù)量增加,血管內皮細胞開始表達P-或E-選擇素,這兩類選擇素結合啟動了PMN與內皮細胞粘附。隨后,PMN迅速表達整合素(intergrin),例如MAC-1和LFA-1等,與內皮細胞的配體結合可使PMN變扁,緊密粘貼內皮細胞。繼而,PMN變形移出血管外向炎性或受損組織中浸潤,活化的PMN脫顆?;蛲ㄟ^呼吸爆發(fā)生成大量的活性氧(reactive oxygen species,ROS) 和其他炎癥介質,參與機體對病原微生物的殺滅和清除,甚至引起組織損傷。目前研究表明,PMN產生ROS 的過程主要依賴于還原型輔酶Ⅱ(NADPH)、MPO氧化酶系統(tǒng)。其中,MPO 是PMN嗜天青顆粒釋放的過氧化物酶類,是PMN聚集的特征酶,是PMN脫顆粒的標志,其主要催化H2O2與Cl-起化學反應,產生次氯酸,后者具有很強的抗微生物活性[9]。Bradley 等[10]研究表明,MPO 的表達水平與PMN計數(shù)之間存在極顯著相關性,并可作為PMN的功能標志。
本研究利用單一劑量DDP(12 mg/Kg)腹腔內注射制備小鼠急性腎損傷的動物模型[5],結果發(fā)現(xiàn)DDP用藥后48 h小鼠血BUN和CRE含量明顯增高,與對照組小鼠比較差異具有顯著性意義(P<0.01),提示DDP用藥后48 h小鼠出現(xiàn)急性腎功能衰竭。
通過檢測大劑量DDP用藥后48 h 內小鼠外周血WBC、PMN計數(shù)和PMN釋放的MPO含量,結果發(fā)現(xiàn):DDP用藥后24 h內,伴隨外周血WBC計數(shù)的降低,血MPO含量也逐漸下降,外周血WBC計數(shù)的下降與血MPO含量的降低相一致;同時,小鼠外周血涂片檢查發(fā)現(xiàn):DDP用藥后24 h內小鼠外周血存在中性粒細脫顆?,F(xiàn)象。DDP用藥后48 h,DDP用藥組小鼠外周血WBC計數(shù)繼續(xù)下降,與對照組比較差異有顯著性意義(P<0.01),但小鼠外周血涂片檢查未見明顯的PMN脫顆?,F(xiàn)象,兩組小鼠外周血PMN計數(shù)比較差異卻無顯著性意義(P>0.05);此時,DDP用藥組小鼠血MPO含量明顯高于對照組小鼠,差異均具有顯著性意義(P<0.01)。由于MPO存在于PMN的嗜天青顆粒中,PMN激活時可釋放MPO,從而使外周血MPO含量增加。本研究發(fā)現(xiàn),DDP用藥組小鼠外周血MPO活性升高出現(xiàn)的時間與大劑量DDP用藥后小鼠急性腎功能衰竭出現(xiàn)的時間相吻合,提示大劑量DDP所致小鼠腎損害可能與PMN激活、大量釋放MPO有關。通過檢測10%腎皮質勻漿中的MPO含量,研究結果發(fā)現(xiàn):DDP用藥后6 h 小鼠腎皮質勻漿MPO含量明顯升高,DDP用藥后24 h 達高峰,為(0.34±0.11)U/g,與對照組小鼠(0.13±0.03)U/g 比較,差異具有顯著性意義(P<0.01);DDP用藥后48 h腎皮質勻漿MPO含量下降,與對照組比較差異無顯著性意義(P>0.05)。大劑量DDP用藥后24 h內腎皮質勻漿MPO活性增高,提示大劑量DDP所致小鼠腎毒性損害早期,小鼠腎組織內存在PMN活化、脫顆粒并釋放MPO。由于MPO可將H2O2與Cl-轉為次氯酸,而次氯酸是強氧化劑,可氧化巰基,使氨基酸和蛋白質降解,從而造成腎組織細胞損傷。因此,DDP所致的急性腎損害可能與PMN釋放髓過氧化物酶有關。
綜上所述,大劑量DDP用藥后24 h內小鼠外周血WBC數(shù)量明顯下降。但外周血涂片可見PMN脫顆粒、腎皮質勻漿中MPO含量明顯升高,考慮可能與DDP用藥后PMN活化、聚集至腎臟、并大量釋放MPO,引起腎損傷,最終導致小鼠出現(xiàn)急性腎功能衰竭。因此,大劑量DDP所致小鼠腎損害與PMN在腎皮質內的激活、釋放有關,研究并開發(fā)抑制PMN活化的方法和措施,應有助于DDP腎損傷的防治。
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