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目的:肾间质纤维化是各种原因所致肾脏疾病进行性发展的共同病理特征。肾间质纤维化的程度与肾功能损害程度有很高的相关性,故常以间质纤维化作为评价肾脏疾病进展程度的可靠指标。血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1, HO-1)广泛分布于哺乳动物多种组织细胞的微粒体中,在肾脏中,它主要分布于肾皮质的近端、远端小管及髓质的集合管上皮细胞内。近年来研究表明,它具有抗氧化、抗炎、抗调亡和改善微循环的作用,是对肾脏具有保护作用的一种细胞因子。Otterbein[1]等发现,HO-1是通过抑制核转录因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)的活性,下调单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1),对肾脏具有保护作用。在近期的国外研究中[2],也有体外试验表明通过诱导HO-1表达增加,转化生长因子-β1(transforming growth factor,TGF-β1)表达减少,延缓肾间质纤维化的进展。国内已有研究报道[3],在5/6肾切除的大鼠模型中,诱导HO-1的表达,可明显减轻慢性肾衰竭大鼠肾脏病理学损伤,延缓肾脏病变。但HO-1在单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction,UUO)模型肾间质中的表达及其与TGF-β1、MCP-1的关系,国内外研究很少。本实验拟通过输尿管结扎造成肾间质纤维化,从细胞因子水平探讨HO-1对肾脏的保护作用及其可能的机制。方法:选择健康雄性Wistar大鼠54只,体重180~220克,随机分为三组:假手术组(A组,n=18),UUO组(B组,n=18),氯化血红素(Hemin)组(C组,n=18)。术后3、7、14天分批处死,又将每组随机分为N3、N7、N14组,每组各6只。所有大鼠均在温度(23±2)℃,相对湿度为(55±2)%下自由进食水。将各组大鼠以水合氯醛(0.1ml/kg)腹腔注射麻醉后,行左侧耻骨上切口,沿左肾下极寻找到左侧输尿管,在中上1/3处用4号线上下结扎两处,然后从中间剪断输尿管,以防逆行性感染,建立单侧输尿管梗阻模型。假手术组仅游离输尿管但不结扎。术后各组大鼠均正常进食水。Hemin组大鼠以Hemin混悬液50μg/(Kg·d)灌胃给药,1次/日;假手术组和UUO组大鼠用等量的生理盐水灌胃, 1次/日。三组均于术前一天开始灌胃,并于术后第3、7、14天处死大鼠,迅速取出左肾,按冠状位纵形切开,取肾组织的1/2置于4%多聚甲醛固定液固定和石蜡包埋,所有的组织被制成5μm切片。光镜HE、Masson染色观察肾脏病理变化。采用免疫组织化学染色测定肾小管间质HO-1、MCP-1、TGF-β1的表达,结果应用图像分析系统进行半定量分析。实验结果均以均数±标准差(x±s)表示,各组间比较采用单因素方差分析,应用SPSS 11.0统计分析软件对实验数据进行统计学处理,P<0.05为有统计学意义。结果:大体观察,左侧肾脏病理学改变:A组大鼠肾脏外观正常,大小如黄豆。梗阻大鼠的患侧肾脏体积随梗阻时间的延长而逐渐增大,增大的肾脏内可见明显积水,积液清亮透明,肾皮质随梗阻时间延长而逐渐变薄,肾盂扩张,肾盏乳头受压,穹隆部乳头变平钝,部分成凹形,乳头萎缩。光镜观察,A组HE和Masson染色未见异常。B组术后3天肾小管轻度扩张,间质中少量单核细胞与淋巴细胞浸润,肾间质宽度增加;B组7天可见肾小管扩张明显,上皮细胞变性、水肿、甚至坏死,肾间质较多淋巴单核细胞浸润,间质宽度明显增加,偶见萎缩肾小管;B组14天上述病变加重,可见肾小管基底膜弥漫性增厚、皱缩、甚至断裂,皮质及外髓萎缩的肾小管较多,间质中大量淋巴单核细胞浸润,纤维化较明显。Masson染色显示:在各个时相点,C组和B组肾间质病变的程度较A组明显增高(P<0.05),而C组与B组相比肾小管间质病变程度明显减轻(P<0.05)。免疫组化结果显示:在假手术组,HO-1,MCP-1和TGF-β1均在肾小管上皮细胞中有极少量的表达;在B组和C中,随着梗阻时间的延长,HO-1的表达均明显降低,但这两组各时相点HO-1的表达均明显高于A组;与B组相比,C组中HO-1的表达在各时相点明显增高。B组和C组,3天时MCP-1表达较假手术组轻度增高,7天时表达至高峰,14天时表达减少;C组较B组同时相点MCP-1的表达均降低,但这两组各时相点MCP-1的表达均明显高于A组。B组和C组中,TGF-β1于各时相点随梗阻时间延长,其表达量呈进行性升高,且随着梗阻时间延长升高程度更加明显,至第14天表达最强,C组较B组同时相点TGF-β1的表达均降低,但这两组各时相点均明显高于A组。除A组组内三种因子的表达没有统计学意义外,三组中组内与组间比较均有统计学差异(P<0.05)。结论:本实验证实,在单侧输尿管梗阻所致的肾间质纤维化的模型中,上调HO-1的表达,可明显减轻肾间质纤维化。这种肾脏保护的可能机制,至少部分依赖于HO-1的上调,而使MCP-1和TGF-β1的表达下降,从而延缓和抑制了肾间质纤维化的发展。
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