左卡尼汀对肾缺血／再灌注损伤的保护作用

王德选，王 丽，熊锡山，杨 青，林瑞霞

【摘要】 目的 探讨左卡尼汀在肾缺血／再灌注损伤中的保护作用及其可能机制。方法 建立大鼠肾急性缺血／再灌注模型，随机分为对照组(n=24)和左卡尼汀治疗组(n=24)，组内再分为假手术组及再灌注1、6、12 h组。检测大鼠血清尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)水平和肾组织超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量，并观察肾组织形态学变化。结果 对照组的BUN、Scr再灌注6 h后开始与假手术组出现统计学差异(P<0．05和P<0．01)；治疗组再灌注12 h的BUN和再灌注6、12 h的Scr也显著高于假手术组(P<0．05，P<0．05和P<0．01)，但低于同时点对照组(均P<0．O1)，治疗组再灌注12 h后SOD活力显著高于(P<0．01)，而MDA含量低于对照组(P<0．01)，且病理损伤较同期对照组明显减轻。结论 左卡尼汀对肾缺血／再灌注损伤具有保护作用，其机制与增强SOD活性，降低肾脏过氧化程度从而抗氧自由基损伤有关。

【关键词】左卡尼汀；肾；缺血／再灌注；超氧化物歧化酶；丙二醛

     Protection of L·carnitine on Renal Ischemic Reperfusion Injury in Rats   WANG De—xuan，YANG Qing，llN Rui—xia．Pediatric Nephrology Department．WANGLi，XIONG Xishan。The Affiliated Yuying Children’s Hospital of Wenzhou MedicalCollege，Wenzhou 325027，China【Abstract】Objective To investigate possible mechanisms involoved in theprotection of L-carnitine againstrenal ischemic reperfusion injury in rat models．Methods Models of renal ischemia—reperfusion were established，and rats weredivided into control and L—carnitine treated groups(each with n=24)．Within eachgroup，rats were further divided into four subgroups，Sham，1 h，6h and 1 2h IR treatment．The levels of blood serum urea nitrogen(Bun)and creatinine(Scr)，the activities of superoxide dismutase(SOD)and the content of alonaldehyde(MDA)in nephridial tissue were measureed．Histopathological damages were monitored accordingly．Results In the control group，Scr and Bun levels of the IR6h group and those of the sham operation group showed difference of statistical significance(P<0．05 and P<0．O1 respectively)．Furthermore，in the L—carnitine treatment group，the levels of Bun 12h after reperfusion and those of Scr 6 hours after reperfusion were markedly higher than those of the sham group(P<0．05，P<0．05，and P<0．01 respectively)，though lower than those of the control group(each P<0．01)at the same reperfusion time points．In L—carnitine treatment group，the activity of SOD was apparently higher and the content of MDA was lower than those in control group(each P<0．O1)．In addition，renal histological injuries were attenuated after L—carnitine administration．Conclusion L-carnitine protects kidney against ischemia after acute renal ischemia reperfusion injury through increasing SOD activity while inhibiting peroxidation in kidney，which may in turn be protective against renal damages by free radicals．

【Key words】L-carnitine；Kidney；Ischemia reperfusion injury；SOD；MDA

      缺血／再灌注损伤(ischemical reperfusion injury，IRI)是急性缺血性肾衰(acute renal failure，ARF)及肾移植肾功能延迟恢复的主要发病因素[1] ，临床上十分常见，但目前尚无理想的防治方法。左卡尼汀(L-carnitine)又名左旋肉碱，在机体脂肪酸代谢中具有重要作用，近期研究表明其对心肌缺血／再灌注损伤有明显保护作用 ，但对于其在肾IRI中的作用报道较少。本实验利用在体大鼠缺血／再灌注模型，从再灌注的3个时间点观察肾功能、超氧化歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的变化及肾组织的病理变化，探讨左卡尼汀通过减少自由基损害对肾缺血／再灌注损伤的保护作用。

对象与方法
1 动物和试剂
1．1 雄性SD大鼠48只(第二军医大学实验动物中心提供)，体质量250～300g，随机分为对照组和治疗组，每组再分成4小组，即(1)假手术组；(2)缺血／再灌注1 h组；(3)缺血／再灌注6 h组；(4)缺血／再灌注12 h组。每小组6只。

1．2 主要试剂与仪器：左卡尼汀注射液(批号：0003271，常州兰陵制药有限公司)，SOD、MDA试剂盒(南京建成生物工程研究所)，722光栅分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)，高速台式冷冻离心机(BECKMAN GS一15R)。水浴箱(Pharmacia Biotech)。

2 实验方法
2．1 缺血／再灌注肾损伤模型建立和处理：治疗组术前5 min及术后40 min两次尾静脉注射左卡尼汀500 mg·kg-1[3]，对照组注射等量生理盐水。戊巴比妥钠(30 mg·kg-1)腹腔注射麻醉后，沿腹正中线切开腹腔，分离左肾动、静脉，无损血管夹夹闭左肾动脉，同样方法暴露右肾并切除，45 rain后放开血管夹，缝合腹腔并放回鼠笼，给予正常饮食，再灌注1、6、12 h后摘取左肾。假手术组仅行右肾摘除，左肾暴露45 min后取下。

2．2 检测项目：左肾切除前眼睛框后取血，血液经离心后取血清送第二军医大学新药评价中心检测肾功能，左肾沿冠状面切开，一份送组织病理，另一份依据试剂盒说明检测肾皮质组织SOD活力、MDA含量。

3 统计学方法
采用SPSS 13．0统计软件，数据均以χ^-±S表示，计量资料组问比较采用t检验。

结果
1 左卡尼汀对肾缺血／再灌注大鼠血清尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)含量的影响对照组和治疗组大鼠血清BUN、Scr随着再灌注时间的延长而逐渐升高。对照组的BUN、Scr再灌注6 h后开始与假手术组出现统计学差异(P<0．05和P<0．01)；治疗组再灌注12 h的BUN(P<0．05)和再灌注6、12 h的Scr也显著高于假手术组(P<0．05和P<0．01)，但低于同期对照组(P<0．01)，见表1。由此可见，左卡尼汀对肾缺血／再灌注大鼠肾功能有一定保护作用。

2 左卡尼汀对肾缺血／再灌注大鼠肾组织SOD活性、MDA含量的影响随着缺血／再灌注时间的延长，肾组织中SOD活性逐渐降低，而MDA含量逐渐升高，再灌注6 h后均与相应的假手术组相比即出现统计学差异，但治疗组再灌注12 h后SOD活力显著高于对照组(P<0．01)。而MDA含量较对照组低(P<0．01)，见表2。提示左卡尼汀对肾缺血／再灌注大鼠肾组织MDA含量升高、SOD活性降低都有抑制作用。

3 肾脏病理组织变化
假手术组肾小球、肾小管结构完整。缺血／再灌注12 h组肾脏病理变化明显，多数肾小管上皮细胞肿胀，出现水样变性，部分凝固性坏死、脱落，刷状缘消失，管腔狭窄，肾问质血管高度扩张充血，部分肾小球坏死。缺血／再灌注12 h治疗组肾脏病变与同期对照组比较明显减轻，肾小管上皮细胞轻度水肿，基底膜多完整，肾小管腔略狭窄，偶见内皮细胞脱落，图1，见封2。

讨论
左卡尼汀为一种氨基酸的衍生物，其化学结构式为L-β羟一γ三钾氨基丁酸，它本身并不是机体的基本营养素，是脂肪酸进入线粒体进行β一氧化所必需的辅助因子，可加速转运长链脂肪酸通过线粒体内膜，进人线粒体进行β氧化供能。同时，它还是一种有效的氧自由基清除剂，其在缓解氧化应激、减少脂质过氧化中均具有明显的保护作用[4]。近期报道表明左卡尼汀对心肌缺血／再灌注损伤有保护作用，其防护作用的机制与其促进再灌注期糖的有氧氧化，调节糖、脂肪酸氧化的平衡，改善心肌的能量代谢、保护血管内皮细胞和抗氧化作用有关[5]。本实验旨在进一步探讨左卡尼汀在肾抗IRI方面的作用及机制。

肾IRI可继发于肾移植、各种原因导致的休克过程、心跳停止、严重感染等多种情况，是急性缺血性肾衰及移植肾功能延迟恢复的主要发病因素，在临床上十分常见，因此目前探索用药物来改善肾IRI的有效方法也受到广泛关注。本实验对照组中，BUN、Scr明显升高，至再灌注6 h即达到显著的统计学意义(P<0．05)，并随再灌注时间的延长而更加明显，提示大鼠的肾功能在再灌注后显著受损，肾组织学损伤严重，因此本研究中ARF造模是成功的。而应用左卡尼汀后再灌注各时点BUN、Scr较对照组显著下降，组织学损伤也明显减轻，表现为肾小管上皮细胞轻度水样变性，管腔狭窄变减轻，说明左卡尼汀对肾缺血／再灌注损伤有保护作用，能改善肾功能，减轻肾组织损伤。

到目前为止，IRI的发生机制尚未得到彻底阐明，研究表明可能与肾内氧自由基(oxygen free radicals，OFR)增多，细胞内钙超载，能量代谢障碍及某些激素代谢失调等有关。其中，OFR可通过对脂质、蛋白，核苷酸及糖类等进行化学修饰而导致组织损伤，甚至是许多因素损伤组织的最终递质[6]。而肾脏的血流量是心脏的1／4，氧供十分丰富，再灌注后氧自由基产生的机会相对较多，是机体内最容易产生自由基的器官之一。因此，氧自由基是损伤肾脏结构和功能的关键因素[7]。研究表明，SOD为OFR清除剂，对机体的氧化与过氧化平衡起着至关重要的作用，此酶通过清除OFR保护肾脏细胞免受损伤。脂质过氧化反应为OFR作用于胞膜多不饱和脂肪酸所致，可产生包括MDA在内的众多裂解产物，故MDA的含量可用来反映机体内脂质过氧化的程度，间接反映出细胞损伤的程度。而据文献报道，左卡尼汀能抑制脂质过氧化反应并减少OFR的生成，从而对胞膜完整性及膜磷脂起到保护作用[8]。Mister等的研究亦显示在离体肾灌流模型中，左卡尼汀能降低静脉流出液的MDA含量[9]。

本实验建立大鼠在体肾IRI模型，结果显示，对照组大鼠再灌注6、12 h后SOD活性较假手术组显著下降而肾组织内MDA含量显著升高，血尿素氮、肌酐明显升高并与MDA同向变化，表明肾缺血／再灌注后自由基大量生成，同时机体的自由基防御系统如SOD等抗氧化物功能受损，不能有效清除自由基，自由基大量堆积并攻击富含磷脂的细胞膜，使膜结构破坏，细胞肿胀、破坏，肾组织发生脂质过氧化损伤，功能受损。而治疗组肾组织SOD活性相对升高，MDA含量较对照组明显下降，血尿素氮、肌酐亦同步回落，说明左卡尼汀能清除自由基，提高肾组织中SOD活力，减轻脂质过氧化损伤，进而减轻再灌注损伤，保护肾功能。

综上所述，左卡尼汀对急性肾IRI具有保护作用，其作用机制可能与降低肾脏过氧化程度及增强SOD活性，从而具有抗自由基损伤有关。但左卡尼汀对肾脏的保护作用可能是多方面的，其作用机制还有待进一步探讨。

参考文献
1 陈孝文，江黎明，叶锋．急性肾功能衰竭[M]．北京：人民卫生出版社，2001，26
2 夏经钢，王丽娟，胡健．左卡尼汀对兔在心肌缺血／再灌注损伤状态下抗氧化指标分析[J]．中国医科大学学报，2006，35(4)：364～ 366
3 Sener G，Paskalo~lu K，Satiroglu H ，et a1．L-carnitine ameliorates oxidative damage due to chronic renal failure in rats[J]．J Cardiovase Pharmaeol，2004，43(5)：698～705
4 Akin M，Kurukahvecioglu 0，Gulbahar 0，et a1．Comparison of the effects of sodium nitroprusside and L-carnitine in experimental ischemia-reperfusion injury in rats[J]．Transplant Proc，2007，39(10)：2997 ～3001
5 孙彩霞，高春霖．左卡尼汀对缺血心肌代谢及功能的影响[J]．I临床荟萃，2004，19(13)：774～776
6 姚树桐，赵秀梅，刘秀华．细胞间黏附分子一l抑制参与大鼠小肠缺血后处理的保护作用[J]．中国微循环，2008，12(2)：69～72
7 Sulikowski T，Domanski L，Ciechanowski K，et a1．Effect of trimetazidine
on xanthine oxidoreductase expression in rat kidney with ischemia-reperfusion injury[J]．Arch Med Res，2008，39(4)：459—462
8 Sadik G．Ozlen TB．Gurbuz P．Protective effect of L．carnitine on renal ischaemia—reperfusion injury in the rat[J]．Cell Biochem Funct，2005，23(3)：151～155
9 Mister M ，Noris M，Szymczuk J．et a1．Propionyl-L—carnitine prevents renal function deterioration due to ischemia—reperfusion[J]．Kidney Int，2002，61(3)：1064～1078

(收稿：2008—06—02 修回：2008—08—25)

本文摘自：中国微循环2009年4月第13卷第2期
本文是富春制药网编辛苦录入,转摘此文,请标明出处<长春富春制药有限公司网站>