炎性小體在右美托咪定減輕大鼠腎缺血再灌注損傷中的作用

王全勝 艾熱提 路菲菲

急性腎損傷是臨床手術的常見并發癥，其可顯著增加慢性腎臟疾病和患者死亡的風險[1]。炎性小體(NLRP3)是免疫炎性反應的重要組成部分，參與了急性腎損傷、糖尿病腎病及慢性腎臟病的發生、發展過程[2～4]。有研究顯示，NLRP3的激活可導致促炎細胞因子如白細胞介素-1β(IL-1β)和IL-18的合成與分泌，引發腎臟炎性反應和纖維化[5]。右美托咪定是一類高選擇性的α2腎上腺素能受體激動劑，其受體廣泛分布于腎臟近曲和遠曲小管[6]。動物實驗研究表明，右美托咪定可顯著減輕重要臟器如心臟、肝臟、腎臟等缺血再灌注損傷，及其引發的炎性反應和細胞凋亡、壞死[7～9]。右美托咪定能否通過降低NLRP3表達，減輕腎缺血再灌注損傷，目前研究尚不清楚。因此，本研究擬評價右美托咪定在腎缺血再灌注損傷中的保護作用及其與NLRP3的關系。

材料與方法

1.實驗動物及模型建立:SD清潔級雄性大鼠32只(12～14周，體質量230～250g)由新疆醫科大學實驗動物中心提供，動物實驗合格證：SCXK(新)2011-0004。采用數字表法隨機分為4組，即假手術組(Sham組,n=8)、腎缺血再灌注損傷組(I/R組,n=8)、腎缺血再灌注損傷+右美托咪定預處理組(I/R+Dex預處理組,n=8)和腎缺血再灌注損傷+右美托咪定后處理組(I/R+Dex后處理組,n=8)。大鼠腎缺血再灌注損傷模型參考文獻[10]。簡要操作如下：經腹腔注射戊巴比妥鈉(50mg/kg，美國Sigma公司)麻醉大鼠后，經腹部正中切開，暴露雙側腎臟，分離腎蒂。Sham組為僅暴露分離雙側腎蒂后，關閉腹腔；I/R組為夾閉雙側腎蒂，阻斷供血45min后，松開血管夾，再灌注24h；I/R+Dex預處理組為缺血前1h腹腔注射右美托咪定(美國Pfizer公司)10μg/kg；I/R+Dex后處理組為再灌注后1h腹腔注射右美托咪定10μg/kg。再灌注24h后收集上述各組腎臟組織標本。

2.血肌酐和尿素氮水平檢測:各組大鼠于腎缺血再灌注24h后鼠尾靜脈血，1500×g離心5min，取上清，采用全自動生化分析儀(美國Beckman公司)檢測各組血清上述指標。

3.TNF-α和IL-10的水平的檢測：各組大鼠于腎缺血再灌注24h后鼠尾靜脈血，1500×g離心5min后，取上清，采用ELISA試劑盒(南京建成生物技術公司)檢測各組大鼠炎性指標如TNF-α和IL-10水平。

4.TUNEL染色:取上述腎臟組織標本，經石蠟切片，加入20μg/ml不含DNA酶的蛋白酶K，采用TUNEL試劑盒(德國Roche公司)提供的檢測液，加入50μl，室溫孵育。用抗熒光淬滅封片液封片后觀察，每張片放大400倍，隨機取5個視野，進行凋亡細胞(棕褐色或棕黃色顆粒)和總細胞計數，細胞凋亡指數(%)=凋亡細胞計數÷總細胞計數×100%。

5.免疫印跡法檢測腎臟NLRP3、凋亡信號(caspase-1、Bcl-2)的表達水平:提取各組大鼠腎臟組織蛋白，50μg組織蛋白于10%聚丙烯酰胺凝膠電泳分離后，轉移置硝基纖維素膜，給予5%脫脂牛奶封閉2h，分別孵育鼠抗NLRP3抗體(1∶400，英國Abcam公司)、caspase-1抗體(1∶300，英國Abcam公司)、Cleaved caspase-1抗體(1∶400，英國Abcam公司)、Bcl-2抗體(1∶400，美國Cell Signaling Technology公司)及抗GAPDH抗體(1∶400，美國Santa Cruz Biotechnology公司)，4℃避光孵育過夜。次日取出膜，給予避光室溫孵育熒光羊抗兔二抗(1∶11000)，采用凝膠成像系統測定蛋白條帶灰度值，以GAPDH為內參，并計算目的條帶與GAPDH灰度比值。

結 果

1.各組大鼠腎功能水平比較:與Sham組比較，I/R組、I/R+Dex預處理組及I/R+Dex后處理組血肌酐和尿素氮水平均明顯升高(P<0.05)；與I/R組比較，I/R+Dex預處理組和I/R+Dex后處理組血肌酐和尿素氮水平均明顯降低(P<0.05)；而I/R+Dex預處理組和I/R+Dex后處理組比較，血肌酐和尿素氮水平差異無統計學意義(P>0.05)，詳見表1。

表1 各組大鼠腎功能水平比較

與Sham組比較，*P<0.05；與I/R組比較，#P<0.05

2.各組大鼠血清炎性因子水平比較:與Sham組比較，I/R組、I/R+Dex預處理組及I/R+Dex后處理組血清TNF-α和IL-10水平均明顯升高(P<0.05)；與I/R組比較，I/R+Dex預處理組和I/R+Dex后處理組上述指標均明顯降低(P<0.05),詳見表2。

表2 各組大鼠血清炎性因子水平比較

與Sham組比較，*P<0.05；與I/R組比較，#P<0.05

3.各組大鼠腎小管細胞凋亡水平比較:Sham組未發現明顯的腎小管細胞凋亡，而I/R組、I/R+Dex預處理組及I/R+Dex后處理組較Sham組腎小管細胞凋亡明顯增多(P<0.05)；而與I/R組比較，I/R+Dex預處理組和I/R+Dex后處理組腎小管細胞凋亡明顯減少(P<0.05,圖1)。

圖1 各組大鼠腎小管凋亡水平(×400)A.Sham組；B.I/R組；C.I/R+Dex預處理組;D.I/R+Dex后處理組

4.各組大鼠腎組織NLRP3、caspase-1、Cleaved caspase-1和Bcl-2表達水平:與Sham組比較，I/R組腎組織NLRP3、caspase-1、Cleaved caspase-1表達水平均明顯升高，而Bcl-2表達明顯降低(P<0.05)；與I/R組比較，I/R+Dex預處理組和I/R+Dex后處理組腎組織NLRP3、caspase-1、Cleaved caspase-1表達水平明顯降低，Bcl-2表達明顯升高(P<0.05)，詳見圖2。

圖2 各組大鼠腎組織NLRP3、Cleaved caspase-1、caspase-1和Bcl-2表達水平與Sham組比較，*P<0.05；與I/R組比較，#P<0.05

討 論

相關研究顯示，右美托咪定可保護重要臟器如腎臟、肝臟及心臟等缺血再灌注損傷，但機制還不完全清楚[11～13]。本研究結果顯示，右美托咪定保護腎臟缺血再灌注損傷與降低NLRP3表達有關。腎臟缺血再灌注損傷可增加NLRP3和caspase-1的水平，而給予右美托咪定處理，可顯著逆轉上述作用，同時降低體內炎性水平，表現為TNF-α降低和IL-10的升高。

血肌酐和尿素氮水平是臨床評判腎功能的重要指標，在急性腎損傷、慢性腎功能不全等，可顯著升高。本研究通過建立腎臟缺血再灌注損傷模型，結果顯示，與Sham組比較，I/R組血肌酐和尿素氮水平顯著升高，表明腎缺血再灌注引起了腎功能顯著受損，提示模型制備成功。NLRP3是由胞質內多種蛋白質組成的復合體，其含有凋亡相關微粒蛋白、caspase-1等，是天然免疫系統的重要組成部分。當NLRP3受外在刺激被激活時，活化的caspase-1隨后激活IL-1β和IL-18，產生炎性級聯反應[14]。相關研究顯示，NLRP3可促進腎臟相關疾病如慢性腎功能不全及糖尿病腎病的進展，同時其可作為潛在的治療靶點[15,16]。抑制NLRP3激活可顯著降低糖尿病腎病的炎性反應，改善腎功能及預后[17]。

右美托咪定是高選擇性的α2腎上腺素能受體激動劑，具有鎮靜、鎮痛及抗交感作用，同時其受體在腎臟具有廣泛分布，對腎臟缺血再灌注損傷具有顯著保護作用，但機制不清。已有研究表明，右美托咪定通過調節細胞凋亡，降低炎癥及氧化應激，從而對重要器官缺血損傷起保護作用[18]。因此，筆者假設通過抑制NLRP3，降低炎癥及細胞凋亡，可能參與了右美托咪定對腎臟缺血再灌注損傷的保護作用。本研究發現，腎臟缺血再灌注損傷可顯著增加NLRP3、caspase-1及Cleaved caspase-1的表達，而右美托咪定可顯著抑制NLRP3激活，降低炎性反應即TNF-α降低而IL-10升高，進一步抑制凋亡通路的激活。TNF-α和IL-10是單核-吞噬細胞產生的重要炎性因子，可進一步刺激中性粒細胞分泌趨化因子及黏附因子，介導炎性反應的放大[19]。以往研究顯示，炎癥可促進細胞凋亡，而細胞凋亡是器官缺血再灌注損傷的主要機制之一，在細胞凋亡通路中，caspase-1是重要的剪切酶，抑制caspase-1活性可顯著減輕細胞凋亡[20]。本研究結果顯示，腎臟缺血再灌注損傷時，其體內炎性反應顯著增強，進而引起腎小管細胞凋亡明顯增多，導致腎功能受損。

綜上所述，NLRP3與大鼠腎缺血再灌注損傷的發生、發展密切相關，右美托咪定可能通過降低NLRP3表達，改善炎癥及細胞凋亡，從而保護腎缺血再灌注損傷。