非離子型雙聚體對比劑粘度對大鼠腎損傷作用的觀察及功能磁共振成像評價研究.pdf

1、目的：放射診斷和介入治療都需要注射含碘對比劑(contrast agent，CA)。但是，對比劑腎病(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危害嚴重，會延長患者住院時間，增加院內(nèi)全因病死率，加速慢性

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

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

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

5、度地保護CKD患者的腎臟。本研究旨在通過動物實驗，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比劑對正常大鼠和CKD大鼠腎臟的損傷作用，應用功能磁共振(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)、各向異性分數(shù)(fractional anisotropy, FA)的動態(tài)變化，并與腎臟組織學改變和缺氧標志物低氧誘導因子-1α(hypoxia-induciblefactor-1α，HIF-1α)免疫組化結(jié)果進行對照研究，評估功能磁共振成像監(jiān)測CI-AKI的價值和作用，為提高含碘對比劑臨床應用的安全性、合理性提供參考。<

7、br>　　方法：⑴對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)，在無任何干預措施下處死3只，以獲得正常腎臟組織。其余60只隨機等分為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進行右腎冠狀位BOLD和DTI掃描。經(jīng)文獻查閱與預實驗，實驗中三種對比劑的碘(iodine，I)注射量選用4gI/kg體重。生理鹽水的注射容積與CA相同。對比劑和鹽水注射后的每個時間點的掃描結(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。在無任何干預措施下處死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)以測量R2*、ADC、FA值。保證每個ROI不小于8mm2。⑸將大鼠右腎沿長軸對半切開，4％多聚甲醛溶液固定。標本脫水后石蠟包埋，切成5μm厚冠狀面切片，進行蘇木素-伊紅染色，采用光學顯微鏡觀察病理表現(xiàn)并評分。⑹采用抗生蛋白鏈菌素-生物素-

11、過氧化物技術檢測HIF-1α的表達水平。5μm厚石蠟切片脫蠟、水化后依次進行微波爐加熱抗原修復，3％過氧化氫室溫孵育阻斷內(nèi)源性過氧化物酶、正常山羊血清封閉、一抗HIF-1α(1∶200稀釋)孵育、二抗孵育、辣根過氧化物標記、二氨基聯(lián)苯胺顯色和蘇木素復染。采用光學顯微鏡于×400視野下隨機觀察腎小管上皮細胞胞核中HIF-1α的表達情況并評分。⑺數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標準差表示，采用SPSS20.0和GraphPad prism6.0統(tǒng)計數(shù)據(jù)。對于

12、重復的R2*、ADC和FA功能磁共振參數(shù)，符合正態(tài)分布時分別采用單因素方差分析和重復測量方差分析進行組間、組內(nèi)比較;不符合正態(tài)分布時，分別采用Kruskal-Wallis test和Friedman test進行組間和組內(nèi)比較。對于組織學和免疫組織化學評分，組間和組內(nèi)比較均采用Kruska l-Wallis test。采用Spearman相關分析腎組織損傷評分、HIF-1α表達水平與fMRI參數(shù)的相關性。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學差

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

14、胞胞核內(nèi)HIF-1α表達水平升高，1h時表達水平最高。對比劑粘度越高，ΔR2*、ΔADC和ΔFA變化幅度越大，腎組織損傷越重，HIF-1α表達水平越高。ΔADC、ΔFA和腎臟組織損傷評分，ΔR2*和HIF-1α表達水平具有線性相關性。②與基線值相比，生理鹽水和三種對比劑注射后腎臟的CO、ISOM內(nèi)各時間點的ΔR2*、ΔADC和ΔFA均無顯著變化。生理鹽水和對比劑注射后，各時間點下，四組間的ΔR2*、ΔADC和ΔFA無明顯差異。生理鹽水和

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