非離子型雙聚體對(duì)比劑粘度對(duì)大鼠腎損傷作用的觀察及功能磁共振成像評(píng)價(jià)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、目的:放射診斷和介入治療都需要注射含碘對(duì)比劑(contrast agent,CA)。但是,對(duì)比劑腎病(contrast-induced nephropathy, CIN)或?qū)Ρ葎┘毙阅I損害(contrastinduced acute kidney injury, CI-AKI)是CA注射之后的嚴(yán)重并發(fā)癥之一,是僅次于腎灌注不足和腎毒性藥物引起醫(yī)院獲得性腎衰的第三大常見原因。CIN危害嚴(yán)重,會(huì)延長(zhǎng)患者住院時(shí)間,增加院內(nèi)全因病死率,加速慢性

2、腎疾病(chronic kidneydisease,CKD)的進(jìn)展。所以,這一醫(yī)源性問(wèn)題需要受到重視。研究CIN的發(fā)病機(jī)制、危險(xiǎn)因素具有重要的臨床意義。CIN的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,可能與腎臟低氧和CA對(duì)腎小管細(xì)胞的直接毒性作用有關(guān)。對(duì)比劑的劑量和物理化學(xué)特性,包括離子性、滲透壓和粘度是CIN的危險(xiǎn)因素。非離子型對(duì)比劑較離子型安全,所以是臨床常規(guī)使用的含碘對(duì)比劑。非離子型對(duì)比劑可以分為單聚體低滲對(duì)比劑(low-osmolar CA,LO

3、CA)和雙聚體等滲對(duì)比劑(iso-osmolar CA,IOCA)。IOCA的滲透壓與血漿相等且約為L(zhǎng)OCA的二分之一。但是在相同碘濃度下,IOCA的粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LOCA。有研究認(rèn)為,等滲較低滲對(duì)比劑引起的CIN發(fā)生率更高,并將這歸因于非離子型雙聚體等滲對(duì)比劑的高粘度。目前,對(duì)比劑物理特性粘度與CIN的關(guān)系已成為繼滲透壓之后的研究熱點(diǎn)。但在以往的研究中粘度不是唯一可控變量,對(duì)比劑之間的滲透壓、分子構(gòu)型等方面存在不同,是影響結(jié)果的混雜因素

4、。慢性腎疾病被認(rèn)為是CIN最重要的危險(xiǎn)因素,會(huì)增加CIN的發(fā)病率。CIN無(wú)特異性的治療方法。對(duì)CKD患者碘對(duì)比劑腎損害的機(jī)理進(jìn)行深入研究,可以明確碘對(duì)比劑對(duì)CKD腎臟作用的環(huán)節(jié)。在非離子型有機(jī)碘CA的化學(xué)結(jié)構(gòu)和滲透壓固定的條件下,研究CA的粘度對(duì)CKD腎臟結(jié)構(gòu)和功能的影響,有助于深入明確CA粘度對(duì)CKD腎臟損害與正常腎臟損害之間的差異,避免用正常人的對(duì)比劑選擇方法和使用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)CKD患者進(jìn)行檢查,從而制定適于CKD的碘對(duì)比劑粘度,最大限

5、度地保護(hù)CKD患者的腎臟。本研究旨在通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn),在固定滲透壓的情況下觀察不同粘度非離子型雙聚體等滲對(duì)比劑對(duì)正常大鼠和CKD大鼠腎臟的損傷作用,應(yīng)用功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)血氧水平依賴性成像(bloodoxygenation level dependent imaging,BOLD)和彌散張量成像(diffusion tensorimaging,DTI)成像監(jiān)測(cè)不

6、同粘度CA注射后大鼠腎臟氧含量、表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)的動(dòng)態(tài)變化,并與腎臟組織學(xué)改變和缺氧標(biāo)志物低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-induciblefactor-1α,HIF-1α)免疫組化結(jié)果進(jìn)行對(duì)照研究,評(píng)估功能磁共振成像監(jiān)測(cè)CI-AKI的價(jià)值和作用,為提高含碘對(duì)比劑臨床應(yīng)用的安全性、合理性提供參考。<

7、br>  方法:⑴對(duì)比劑選用滲透壓固定不變(37℃下為290mOsm/kg H2O)而粘度依次遞增的三種非離子型雙聚體對(duì)比劑碘克沙醇270、320和350(37℃下粘度依次為5.7、11.1和17.3 mPa)。⑵63只正常雄性Witar大鼠(280-320g),在無(wú)任何干預(yù)措施下處死3只,以獲得正常腎臟組織。其余60只隨機(jī)等分為4組,生理鹽水組、270組、320組和350組,每組15只大鼠。大鼠腹腔麻醉后分別于鹽水和CA注射前、注射后

8、1h、24h、48h和72h進(jìn)行右腎冠狀位BOLD和DTI掃描。經(jīng)文獻(xiàn)查閱與預(yù)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中三種對(duì)比劑的碘(iodine,I)注射量選用4gI/kg體重。生理鹽水的注射容積與CA相同。對(duì)比劑和鹽水注射后的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的掃描結(jié)束后,每組處死三只大鼠,留取右腎待做病理檢查。⑶雄性Wistar大鼠(280g-340g),0.75%腺嘌呤飼料(300mg腺嘌呤/kg體重/天)連續(xù)飼養(yǎng)28d,共造模CKD大鼠63只。在無(wú)任何干預(yù)措施下處死3只,以獲得

9、基線狀態(tài)下的CKD腎臟組織。其余60只隨機(jī)等分為4組,生理鹽水組、270組、320組和350組,每組15只大鼠。其余步驟同正常Wistar大鼠。⑷經(jīng)GE-ADW4.4工作站的Functool軟件后處理BOLD圖像,獲得R2*圖像;后處理DTI圖像,獲得ADC和FA圖。在R2*、ADC、FA圖上,于正常鼠腎臟的皮質(zhì)(cortex,CO)、外髓外帶(outer stripe of outer medulla,OSOM)、外髓內(nèi)帶(inner

10、 stripe of outer medulla,ISOM)和內(nèi)髓(inner medulla,IM)和CKD鼠腎臟的CO和ISOM放置半月狀感興趣區(qū)(regions of interest,ROI)以測(cè)量R2*、ADC、FA值。保證每個(gè)ROI不小于8mm2。⑸將大鼠右腎沿長(zhǎng)軸對(duì)半切開,4%多聚甲醛溶液固定。標(biāo)本脫水后石蠟包埋,切成5μm厚冠狀面切片,進(jìn)行蘇木素-伊紅染色,采用光學(xué)顯微鏡觀察病理表現(xiàn)并評(píng)分。⑹采用抗生蛋白鏈菌素-生物素-

11、過(guò)氧化物技術(shù)檢測(cè)HIF-1α的表達(dá)水平。5μm厚石蠟切片脫蠟、水化后依次進(jìn)行微波爐加熱抗原修復(fù),3%過(guò)氧化氫室溫孵育阻斷內(nèi)源性過(guò)氧化物酶、正常山羊血清封閉、一抗HIF-1α(1∶200稀釋)孵育、二抗孵育、辣根過(guò)氧化物標(biāo)記、二氨基聯(lián)苯胺顯色和蘇木素復(fù)染。采用光學(xué)顯微鏡于×400視野下隨機(jī)觀察腎小管上皮細(xì)胞胞核中HIF-1α的表達(dá)情況并評(píng)分。⑺數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,采用SPSS20.0和GraphPad prism6.0統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)于

12、重復(fù)的R2*、ADC和FA功能磁共振參數(shù),符合正態(tài)分布時(shí)分別采用單因素方差分析和重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行組間、組內(nèi)比較;不符合正態(tài)分布時(shí),分別采用Kruskal-Wallis test和Friedman test進(jìn)行組間和組內(nèi)比較。對(duì)于組織學(xué)和免疫組織化學(xué)評(píng)分,組間和組內(nèi)比較均采用Kruska l-Wallis test。采用Spearman相關(guān)分析腎組織損傷評(píng)分、HIF-1α表達(dá)水平與fMRI參數(shù)的相關(guān)性。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差

13、異。
  結(jié)果:①與基線值相比對(duì)比劑注射后腎臟的四個(gè)解剖層CO、OSOM、ISOM、IM內(nèi)的ΔR2*迅速上升,在1小時(shí)達(dá)到最高值,之后下降并在72h內(nèi)恢復(fù)到基線水平;ΔADC和ΔFA值迅速下降,均在1小時(shí)達(dá)到最低值,之后上升并在72h內(nèi)恢復(fù)到基線水平,而鹽水注射前后ΔR2*、ΔADC和ΔFA無(wú)明顯變化。對(duì)比劑注射后1h腎組織損傷最明顯,病理表現(xiàn)為近曲小管上皮細(xì)胞胞漿空泡形成、腎小管管腔碎屑堆積和腎小管擴(kuò)張。對(duì)比劑注射后腎小管上皮細(xì)

14、胞胞核內(nèi)HIF-1α表達(dá)水平升高,1h時(shí)表達(dá)水平最高。對(duì)比劑粘度越高,ΔR2*、ΔADC和ΔFA變化幅度越大,腎組織損傷越重,HIF-1α表達(dá)水平越高。ΔADC、ΔFA和腎臟組織損傷評(píng)分,ΔR2*和HIF-1α表達(dá)水平具有線性相關(guān)性。②與基線值相比,生理鹽水和三種對(duì)比劑注射后腎臟的CO、ISOM內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)的ΔR2*、ΔADC和ΔFA均無(wú)顯著變化。生理鹽水和對(duì)比劑注射后,各時(shí)間點(diǎn)下,四組間的ΔR2*、ΔADC和ΔFA無(wú)明顯差異。生理鹽水和

15、三種對(duì)比劑注射前、后腎組織鏡下表現(xiàn)無(wú)明顯變化。與基線狀態(tài)相比,生理鹽水和三種對(duì)比劑注射后大鼠CO、ISOM腎小管上皮細(xì)胞胞核HIF-1α表達(dá)水平無(wú)明顯變化。
  結(jié)論:⑴在正常鼠腎,碘克沙醇對(duì)比劑注射后ΔR2*、ΔADC和ΔFA與腎臟HIF-1α免疫組織化學(xué)表達(dá)和腎組織損傷評(píng)分有線性關(guān)系,說(shuō)明R2*、ADC和FA對(duì)判斷組織氧含量和反映腎臟病理學(xué)變化具有重要價(jià)值。碘克沙醇對(duì)比劑的粘度越高,腎組織缺氧和損傷程度越重。碘克沙醇對(duì)比劑注射

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