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目的:世界范围内,成功的肾移植是终末期肾病的最佳治疗方法。而近10余年来随着泌尿外科腹腔镜技术的进展,腹腔镜活体供肾切取术(LDN)以其“创伤小、恢复快、痛苦小”的优点,在肾移植中的应用越来越广泛。但是,研究认为腹腔镜手术时较高的腹腔内压会导致肾血流量减少进而造成肾小球滤过率降低,致使取肾手术容易导致移植肾功能延迟恢复,甚至有不可逆的,其引起损伤的分子机制尚不是很清楚,为了阐明腹腔内压对肾组织损伤的分子机制,寻找保护肾功能的干预措施,本实验拟建立兔子自体原位肾移植的动物模型,模拟人肾移植手术的腹腔镜活体取肾过程及肾移植过程,对比开放与腹腔镜及腹腔镜下不同气压下取肾手术方式对移植肾功能的影响并探讨其可能机制及寻找干预因素,以期在腹腔镜活体取肾过程中使移植肾功能得到更好的保护。
方法:选取新西兰白兔30只,随机分成5组:A组:开放手术取肾组,B组:后腹腔镜气腹压力为10mmHg取肾组,C组:后腹腔镜气腹压力为20mmHg取肾组,D组:后腹腔镜气腹压力为10mmHg下静脉给罂粟碱干预取肾组,E组:后腹腔镜气腹压力为20mmHg下静脉给罂粟碱干预取肾组。开放手术取肾组:取腹部切口,无创动脉夹夹闭肾动脉时间为10分钟后,经肾动脉恒压灌注生理盐水,至肾脏颜色变白后暂时阻断肾动、静脉,压迫肾动脉穿刺口,采用自制的局部冷保存装置,将肾脏置于0~4℃H-CA的离体肾脏保存液中,8 h后开放肾动、静脉使肾脏复灌,复灌前切除右侧肾脏,缝合切口。后腹腔镜不同压力下取肾组:采取左侧后腹膜腔二氧化碳充气,不同(10、20mmHg)的气腹压力下维持4小时,在此4小时内,完成肾血管的游离,然后在气腹状态下,腹腔镜操作用无创动脉夹闭合左侧肾动脉10分钟,去除气腹压力,再在开腹手术下进行左肾脏灌洗、低温保存等步骤,动脉复灌前切取右肾。腹腔镜不同压力同时给予罂粟碱取肾组:手术过程同后腹腔镜手术组,手术开始前5分钟静脉给予罂粟碱5mg,其他步骤不变。72小时后麻醉下收集血样,开腹取左侧肾脏,分别固定于10%中性福尔马林液及戊二醛液中,HE染色光镜下观察肾小管上皮细胞的形态变化;透射电镜观察肾小管上皮的超微结构变化;用原位末端标记法检测肾小管上皮的凋亡情况;免疫组织化学的方法检测肾脏标本中的Bcl-2和Bax基因蛋白的表达水平。
结果:
1不同组的肾功能的比较
与开放手术组相比,腹腔镜各组尿素氮和肌酐均明显升高(P<0.01);腹腔镜高气压组与腹腔镜低气压组相比,尿素氮和肌酐均明显升高(P<0.01);相同的腹腔气压下,罂粟碱干预组与单纯腹腔镜组相比,尿素氮和肌酐均明显降低(P<0.01)。
2肾组织的形态学表现
形态学观察,光镜下可见开放手术组肾小管上皮细胞和间质出现水肿,无明显管型及淤血;而腹腔镜手术组肾小管上皮细胞肿胀明显,出现水样变性和空泡变性,管腔狭窄,内可见管型,间质充血水肿并有渗出;而罂粟碱干预组仅见少量肾小管上皮细胞轻度水肿、空泡变性,罕见管型及间质充血水肿。
透射电镜下可见开放手术组,肾小管上皮细胞基底部基底褶及线粒体排列紊乱;腹腔镜手术组,肾小管上皮细胞基底部胞浆水肿,内质网扩张,线粒体体形小、数量减少,肾小管上皮细胞胞质浓缩,电子密度增高,胞浆内液泡增多;而罂粟碱干预组肾小管上皮细胞损伤不明显,仅出现胞浆水肿,微绒毛排列紊乱;基底部基底褶及线粒体排列紊乱;偶见胞浆浓缩及胞浆内空泡。
3细胞凋亡指数在不同组别间的比较
与开放手术组相比,腹腔镜各组细胞凋亡指数明显增加(P<0.01);腹腔镜高气压组与腹腔镜低气压组相比,细胞凋亡指数增加;相同的腹腔气压下,罂粟碱干预组与单纯腹腔镜组相比,细胞凋亡指数降低。
4凋亡相关基因bcl-2和bax在各组中的表达变化
免疫组织化学结果显示,与开放手术组相比,腹腔镜手术组各组bcl-2表达增强(P<0.01),bax表达显著增强(P<0.01),bcl-2/bax比值下降(P<0.01);且随着腹腔压力增加bcl-2/bax比值下降;相同的腹腔气压下,罂粟碱干预组能够上调Bcl-2蛋白的表达(P<0.01),下调Bax蛋白表达(P<0.01),bcl-2/bax比值显著升高(P<0.01)。
结论:腹腔镜活体取肾手术过程中气腹环境造成腹内压持续增高,造成移植肾功能近期损伤发生率高于开放手术。适当降低术中气腹压可减轻移植肾功能的损害。腹腔镜取肾手术过程中静脉给予罂粟碱可明显减轻肾缺血再灌注损伤,降低移植肾功能的近期损伤。同时,罂粟碱可能通过下调凋亡相关基因Bax表达,上调Bcl-2表达,抑制细胞凋亡,从而起到腹腔镜肾移植的保护作用。