82 Clinical Medical Journal of China,2007.Vo1.14,No.1 中国临床医学2007年2月 第14卷第1期 ・论著・ 缺氧、VEGF及其受体表达在高血压肾损伤中的作用 傅辰生 朱加明 徐少伟 贾 帅 丁小强 摘要 目的:探讨缺氧、VEGF及其受体表达在高血压肾损伤中的作用。方法:将大鼠分为3组:①假手术组;②两肾一夹高血 压未治疗组;③两肾一夹高血压降压治疗组。每组8只,观察10周后处死,对未钳夹的右肾进行常规病理、RT-PCR及免疫组 化检测。用缺氧探针显示肾组织缺氧情况。结果:高血压组血清肌酐与假手术组比差异无统计意义(P>0.05),但血压、24 h 尿蛋白定量、肾小球损伤指数、微动脉壁/腔比均较假手术组有上升(P<0.01)。假手术组大鼠未钳夹肾髓质有轻度缺氧,但 皮质无明显缺氧表现。高血压组髓质和皮质均有明显缺氧(P<O.叭),主要阳性部位在肾小管和病变较严重的肾小球。皮质 VEGF、VEGFR一2表达均较假手术组明显升高(P<0.01),阳性部位与缺氧探针阳性部位分布一致。与未治疗组比较,降压治 疗组的血压、24 h尿蛋白定量、肾小球损伤指数、肾皮质缺氧状况均有所改善,VEGF、VEGFR_2表达显著下调(P<0.05)。结 论:两肾一夹高血压大鼠模型可作为慢性肾脏缺氧的动物模型。高血压大鼠的肾皮质VEGF及其受体表达上调,并与缺氧部 位分布一致,这可能是对组织缺氧的代偿反应,并参与了慢性高血压肾损伤的发生。 关键词缺氧; 血管内皮生长因子; 高血压肾损伤 R692 文献标识码A 中图分类号Hypoxia VEGF and VEGFR-2 Expression in Hypertensive Kidney Injury FU Chensheng ZHU Jiaming xU Shaowei J lA Shuai DlN Xiaoqiang.Department of Nephrology,Zhongshan Hospital,Fu— d口 ivcrsity,Shanghai 20032 Abstract Objective:To observed the role of hypoxia,VEGF and VEGFR-2 in hypertensive kidney inj ury.Methods:Two—kid— ney—one-clip hypertensive rats were divided randomly into hypertensive group(HT)and antihypertensiVe group(AH).Sham rats were as negative controls.Each group had 8 rats.Animals were sacrificed at the 10th week.Results:There was no signifi— cant difference of serum creatinine among groups.HT group had higher blood pressure,urine protein excretion rate,glomeru— lar inj ury score and wall-to-lumen ratio of arteriole than SHAM group(P ̄0.0 1).HT group also showed anoxic cortex,ele— vated expression of VEGF and VEGFR一2 compared with SHAM group(P%0.01).Hypoxyprobe,VEGF and VEGFR-2 had similar distribution in the cortex of unclipped right kidney,mainly detected in tubules and inj ured glomeruli.AntihypertensiVe treatment not only decreased blood pressure,but also improved、urine protein excretion,glomerular inj ury and hypoxia in the cortex(P ̄0.05)with downregulating expression of VEGF and VEGFR一2(P<0.01).Conclusion:Two—kidney-one-clip hyper— tensive rat was a feasible model of chronic renal hypoxia.Upregulating expression of VEGF and VEGFR-2 in the cortex of hy— pertensive rats,consistent tO the distribution of hypoxia,may be responses tO renal hypoxia and participate in the progression of hypertensive kidney inj ury. Key Words Hypoxia;Vascular endothelial growth factor;Hypertensive renal injury 缺氧在肾脏病进展中的作用日益受到重视,更 有学者[1]提出了“肾脏呼吸”的概念。肾脏急性缺血 缺氧的研究较多,而慢性缺氧的动物模型报道不多。 球缺血缺氧病变。血管内皮生长因子(vascular an— dothelial growth factor,VEGF)具有促血管生成、 促内皮细胞分裂增殖转移、增加血管通透性和参与 细胞外基质重塑等生物学作用[3]。VEGF及其受体 表达受到环境中氧张力的调控_3 ]。本文研究了缺 高血压和肾脏病息息相关,高血压肾病在西方国家 已经位居终末期肾病原发病的第二位,在我国也已 成为最常见的继发性肾病之一_2]。高血压肾损伤是 继发于高血压肾小动脉硬化基础上的肾小管和肾小 基金项目:上海市科委重点基础课题(03jcl4084),国家自然 氧、VEGF及其受体表达在慢性高血压肾损伤中的 作用。 1资料与方法 1.1 实验动物 雄性Wistar大鼠,体重250 g左 右,饲以标准饲料,自由饮水。以内径0.2 mm的U 型银夹钳夹左肾动脉主干。术后采用尾一套法连续 科学基金(30400210)资助课题 作者单位:复旦大学附属中山医院肾内科,上海,200032 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国临床医学2007年2月 第14卷第1期 Clinical Medical Journal of China,2007.Vo1.14,No.1 83 监测血压6周,选取其中连续4周血压超过160 mmHg者进入实验。入选高血压大鼠随机分为2 组,每组8只。假手术大鼠8只,喂养6 周后直接进 壁及内腔,计算机自动计算出血管壁、腔等效半径之 比_7 (IMS细胞图像分析系统,上海申腾信息技术有 限公司医学图像分析软件)。 1.3 免疫组化 病理切片常规脱蜡,新鲜配置的 3 H O 灭活内源性酶。分别用胰酶修复法(缺氧 探针)和微波修复法(VEGF、VEGFR一2)修复抗原, 10 山羊血清封闭后依次加一抗(缺氧探针:1:50 稀释,小鼠抗HypoxyprobeTM-1,Chemicon;VEGF、 入实验。给药方案如下:①假手术组:生理盐水1.5 ml・d。。;②高血压未治疗组:生理盐水1.5 ml・ d~;③降压治疗组:利血平50 g+二肼苯达嗪6. 25 mg+氢氯噻嗪6.25 mg・kg ・d~。观察10周 后处死大鼠,切除右侧肾脏,剥去包膜,留取标本供 uRNA检测及制作石蜡切片。t VEGFR一2:1:100稀释,小鼠单克隆IgG,Santa 1.2 HE染色组织形态学观察 根据肾小球病变 Cruz)、二抗(二步法山羊抗小鼠IgG),DAB显色, 程度及范围计算肾小球损伤指数。肾小球病变包括: 苏木素复染后透明、封片。显微镜下,每张切片在肾 肾小球毛细血管塌陷,小球萎缩、硬化、坏死,入球小 皮质部位随机采集10个视野,分析各视野下阳性目 动脉玻变等_6]。按病变范围将肾小球分为4级:0级 标光密度和阳性面积百分比,以两者之积代表待测 代表无损伤,1级代表损伤面积在1/3以下,2级代表 抗原的量。 损伤面积在1/3-2/3,3级代表损伤面积大于2/3。 1.4 RT—PCR Trizol一步法提取肾皮质总RNA, 肾小球损伤指数=[(1×1级肾小球数)+(2×2级 RT-PCR检测VEGF、VEGFR一2 tuRNA表达,以 肾小球数)+(3×3级肾小球数)]×100/观察到的 GAPDH作为内参照。引物由上海生工生物工程公 肾小球总数 。描记微动脉(内径50--100 m)的外 司合成,序列、产物长度及PCR反应条件见表1。 表1 PCR引物的序列、产物长度及反应条件 1.5统计分析所有计量资料以均数±标准差表 脑血管意外死亡1只。其余大鼠存活至实验结束。 示。组间比较采用t检验或方差分析。所有统计用 2.1 血压 实验开始时,两个高血压组血压差别无 SPSS11.0软件完成。 统计意义,但显著高于假手术组(P<0.01);实验全 2 结 果 程中,降压治疗组血压显著低于未治疗组,未治疗组 总共24只大鼠进入实验。高血压未治疗组分 血压显著高于假手术组(P<0.叭)(表2)。 别于实验第7周因急性左心衰死亡1只、第8周因 表2各组大鼠血压的变化(mmHg, ±s) 与假手术组比, P<().01;与高血压未治疗组比, P<0.05, P>0.05 2.2 血清肌酐、尿蛋白排泄率 实验开始及结束 表3各组大鼠尿蛋白排泄率的变化(mg/24 h, ±s) 时,各组血清肌酐差异均无统计意义(P>0.05)。 实验开始时,假手术组24 h尿蛋白排泄率低于高血 压组(P<0.叭),而两个高血压组之间差别无统计 意义(P>0.05)。实验结束时,降压治疗组尿蛋白 与假手术组比, P<0.01;与高血压未治疗组比, P>0.05, P 排泄率较未治疗组低(P<0.05)(表3)。 <0.05 维普资讯 http://www.cqvip.com
84 Clinical Medical Journal of China,2007.Vo1.14,No.1 中国临床医学2007年2月 第14卷第1期 2.3 肾脏病理 高血压未治疗组肾小球损伤指数、 微动脉壁/腔比均较假手术组升高(P<0.01),降压 小管和病变较严重的肾小球,与缺氧探针阳性部位 分布一致。降压治疗组较未治疗组弱(P<0.01) (图3)。 M A B C GApDH VEGF 治疗组肾小球损伤指数较未治疗组明显降低(P< 0.01),但微动脉壁/腔比元显著差异(表4)。 2.4缺氧探针 免疫组化结果显示假手术组大鼠 未钳夹一侧肾脏髓质有轻度缺氧,但皮质元明显缺 氧表现。高血压未治疗组髓质和皮质均有明显缺氧 (P<0.01),主要阳性部位在肾小管和病变较严重 的肾小球。降压治疗组缺氧情况较未治疗组有显著 改善(PdO.05)(图1)。 表4各组大鼠肾小球损伤指数和微动脉壁/腔比 M・DNA标记;A・假手术组; GApDH VEGFR.2 B.C.高血压未治疗组;D.降压治疗组 图2 肾皮质VEGF(上)和VEGFR一2(下)mRNA的表达 2.6 VEGFR-2 与假手术组比,高血压未治疗组 VEGFR-2 mRNA水平显著升高(P<0.01),降压治 与假手术组比,aP<O.O1;与高血压未治疗组比, P<0.O1 疗组较未治疗组均显著下调(P<0.01)(图2)。免疫 组化结果显示高血压未治疗组皮、髓质均有VEGFR- 2表达,皮质区表达较假手术组显著增强(P<0.01), 主要阳性部位在肾小管和病变较严重的肾小球,与缺 氧探针及VEGF分布基本一致。降压治疗组较未治 疗组VEGFR-2表达弱(P<0.01)(图4)。 A.假手术组;B.C.高血压未治疗组;D.降压治疗组 图1肾皮质缺氧探针显色结果(IHC,C×400,其余×2OO) 2.5 VEGF 高血压未治疗组VEGFmRNA水平 较假手术组明显升高(P<0.01),治疗组较未治疗 组明显下调(P<0.01)(图2)。免疫组化结果显示 高血压未治疗组皮、髓质均有VEGF表达,皮质 区较假手术组明显(P<0.01),主要阳性部位在肾 A.假手术组;B.C.高血压未治疗组;D.降压治疗组 图3肾皮质VEGF的表达(IHC,×200) A.假手术组;B.高血压未治疗组;c.降压治疗组 图4肾皮质VEGFR一2的表达(IHC,×200) 3讨 论 后16周未钳夹侧肾皮质、髓质均处于明显缺氧状 态。而经过降压治疗,肾脏病变和缺氧状态较未治 本实验根据缺氧探针在低氧状态下可以和组织 中蛋白质、肽类等氨基酸末端结合的原理,应用免疫 组化的方法,直接证实了两肾一夹高血压大鼠在术 疗组都有减轻。本单位以前的研究曾证实两肾一夹 大鼠在术后1、4、8、12周,未钳夹侧肾皮质均处于缺 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国临床医学2007年2月 第14卷第1期 Clinical Medical Journal of China,2007.Vo1.14,No.1 85 氧状态。结合本实验,证明两肾一夹大鼠的未钳夹 侧肾脏的损伤有持续缺氧参与,该模型可以作为研 究肾脏慢性缺氧的动物模型。 VEGF不仅在肾脏胚胎发育中起重要作用_8], 还与肾脏的一些生理、病理状态相关l_9 。但 VEGF在肾脏疾病中究竟扮演什么角色,是减轻抑 参考文献 1 Fine LG,Norman JT.The breathing kidney[J].J Am Soc Nephro ,2002。13:1974—1976. 2 傅辰生,方艺,徐少伟,等.肾穿刺患者高血压状况的横断面研 究[J].中国临床医学,2005,12(1):129—132. 3 Ferrara N,Gerber HP,LeCouter J.The biology of VEGF and its receptor[J].Nature Medcine。2003,9:669-676. 4 Kanellis J,Paizis K,Cox AJ,et a1.Renal isehemia—repeHusion increases endothelial VEGFR-2 without increasing VEGF or 或参与了肾病进展尚存争论l_1 。经典的VEGF受 体有两种:VEGFR-1(fit-1)和VEGFR一2(KDR/flk一 1),其中VEGFR-2是VEGF发挥生物学效应的主 VEGFR-1 expression[J].Kidney Int,2002,61:1696—1706. 5 Choi K,Kennedy M,Kazarov A,et a1.A common precursor 要受体 。 环境中的氧张力是公认的调节VEGF表达的 关键因子,ATII、TGFt3等因子也可以刺激VEGF for hematopoietic and endothelial cells[J].Development,1998, 125:725—732. 6 Griffin KA,Churchill PC,Picken M,et a1.Differential salt- sensitivity in the pathogenesis of renal damage in SHR and 合成 ],VEGF受体的表达受低氧和VEGF本身诱 导 ]。Kim等[1 发现缺氧环境下,足突细胞表达 7 stroke prone SHR[J].Am J Hypertens,2001,14:311—320. Inada H,Ono H,Minami J,et a1.Nipradilol prevents L- NAME—exacerbated nephr0scler0sis with decreasing of caspase- VEGF增强,足突细胞诱导的毛细血管管状发生也 增强。Kanellis等l_4 发现缺血再灌注损伤时,内皮 细胞VEGFR一2表达增强,推测这一反应可能促进 3 expression in sHR[J].Hypertens Res,2002,25:433—440. 8 Robert B,Abrahamson DR.Control of glomerular capillary de— 小球或小管周围毛细血管内皮细胞有丝分裂和抗凋 亡,从而保护内皮的完整性,减轻缺血再灌注损伤。 E1 Awad等l_1。 报道近端小管在缺氧时,通过缺氧诱 导因子-1(HIF-1)引起VEGFmRNA表达显著增 velopment by growth factor/receptor kinases[J].Pediatr Neph— rol。2001,16:294—301. 9 Kitamoto Y,Tokunaga H,Miyamoto K,et a1.VEGF is an as— sential molecule for glomerular structuring[J].Nephrol Dial Transplant,2002,17(suppl 9):25—27. 加,而VEGF促使肾微血管通透性增加和单核细胞 渗出。Chio等口 报道慢性肾间质疾病时,肾小管尤 其是那些病变较轻和肥大的肾小管,VEGF分泌增 加,而肾小管周围毛细血管损伤程度与肾小管萎缩、 缺失及间质纤维化程度有关,推测VEGF在此处是 1 0 Kelly DJ。Hepper C,Wu LL,et a1.Vascular endothelial growth factor expression and glomerular endothelial cell loss in the remnant kidney model[J].Nephrol Dial Transplant。2003, 18:1286—1292. 1 1 Seida A,Wada J,Morita Y,et a1.Muhicentric Castleman's dis— ease associated with glomerular micr0angi0pathy and MPGN— 对肾小管周围毛细血管损伤、肾间质缺血的一种代 偿性反应,以避免肾小管周围毛细血管进一步丧失。 like lesion:does vascular endothelial cell—derived growth factor play causative or protective roles in renal injury?[J].Am J Kidney Dis。2004,43:E3—9. 但是长达数月的持续的严重缺氧、VEGF及其受体 高表达与肾脏血管新生、肾脏病理损害之间的关系 究竟如何,目前尚无直接的动态观察的实验证据。 本实验中,高血压未治疗组肾皮质VEGF及 VEGFR一2的mRNA表达均上调,免疫组化显示上 调的部位主要在肾小管和病变较严重的肾小球,与 12 Kim BS,Chen J,Weinstein T,et a1.VEGF expression in hy— poxia and hyper-glycemia:reciprocal effect on branching angio— genesis in epithelial—endothelial co—cultures[J],J Am Soc Neph— rol,2002,13:2027—2036. 13 E1 Awad B,Kref B,Wolber EM。et a1.Hypoxia and interleu— kin-1(stimulate vascular endothelial growth factor production in human proximal tubular cells[J].Kidney Int,2000,58:43— 50. 缺氧部位一致。因为两肾一夹大鼠是一种肾内 RAS激活模型,本实验又证实高血压未治疗组存在 明显的皮质缺氧,所以推测在该模型中VEGF及其 14 Chio YJ,Chakraborty S,Nguyen V,et a1.Peritubular capillar— Y loss is associated with chronic tubulointerst tial injury in hu— man kidney:altered expression of vascular endothelial growth 受体上调可能是一种对缺氧、肾内RAS激活等的代 偿反应。而降压治疗可以改善肾皮质缺氧、下调 VEGF及其受体的表达、减轻高血压肾损伤。 factor[J].Hum Pathol,2000。31:1491—1497.
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