内毒素血症对大鼠血流动力学、肾脏及生存能力影响的时效性和性别依赖性

Time and sex dependency of hemodynamic, renal, and survivability effects of endotoxemia in rats.

作者信息Abdalla M Wedn, Sahar M El-Gowilly, Mahmoud M El-Mas
PMID31933528
发布时间2020-01
DOI10.1016/j.jsps.2019.11.014

实验完整度

包含多个独立证据层级:体内血流动力学测量、离体肾脏灌注功能实验、生化标志物检测、免疫组化分子表达分析及生存率统计,并涉及不同时间和性别分组。

主要模型

Wistar大鼠内毒素血症模型(单次和两次LPS处理) 离体灌注大鼠肾脏 雄性及雌性大鼠比较研究

重点核对

LPS给药方案(单次或两次腹腔注射5 mg/kg) 测量时间点(6小时、1天、2天、6天) 大鼠性别(雄性与雌性) 样本量(每组6-8只) 肾功能及炎症指标检测方法(血清尿素、肌酐、免疫组化)

摘要

已报道的研究中采用了差异很大的内毒素暴露时间。本实验研究系统评估了内毒素攻击的时程和性别对生存率及心血管和肾功能的影响。大鼠腹腔注射脂多糖(LPS,5 mg/kg)一次或两次(连续2天)。在首次注射LPS后6小时或1、2、6天后,评估收缩压(SBP)、肾功能和炎症生物标志物,以及离体灌注肾对乙酰胆碱(ACh)或N-乙基羧酰胺腺苷(NECA)的血管扩张反应。单次6小时LPS攻击引起(i)与性别无关的血清尿素和肌酐升高以及NECA(而非ACh)血管扩张减弱,(ii)雄性大鼠肾脏NF-κB/iNOS表达增加幅度大于雌性,以及(iii)仅雄性大鼠出现低血压和心动过速。这些参数中除血流动力学变化外,在单次LPS给药后1天恢复至接近对照水平。连续2天给予LPS对肾功能生物标志物无影响,但引起两性大鼠低血压、心动过速、肾脏NF-κB/iNOS表达增加以及NECA和ACh血管扩张增强。在内毒素攻击后6天测量时,这些参数均与对照值无差异。另外,大鼠死亡率在研究前2天观察到,且雄性显著高于雌性。我们的数据提示,LPS暴露后的频率和时间以及大鼠性别是决定内毒素血症有害效应大小和方向的重要因素。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在系统评估内毒素血症的时程(单次和两次LPS暴露)与性别对大鼠生存率、血流动力学和肾功能的影响。
核心机制
核心机制涉及LPS诱导的炎症反应(NF-κB和iNOS表达升高)导致血流动力学和肾功能紊乱,且存在性别差异:雄性大鼠炎症反应更强,更易出现低血压和死亡;雌性可能因激素和HO-1等机制而具有保护作用。
主要证据
主要证据包括:单次LPS后6小时雄性大鼠出现低血压和肾NF-κB/iNOS表达显著升高,而雌性无;两次LPS处理后两性均出现低血压和肾血管扩张增强;死亡率雄性约为雌性两倍。
研究意义
研究提示LPS暴露频率、时间及性别是决定内毒素血症有害效应大小和方向的重要因素,可能为临床脓毒症中性别差异和时相特征提供实验依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立内毒素血症模型

模拟内毒素血症并评估不同给药方案(单次、两次)和性别的效应

成年Wistar大鼠腹腔注射LPS(5 mg/kg)单次或连续两天,对照组注射生理盐水。

2

测量血流动力学指标

评估LPS处理对血压和心率的时效和性别影响

使用尾套法测量清醒大鼠的收缩压(SBP)和心率(HR)。

3

评估肾功能生物标志物

检测LPS处理对肾功能的影响

收集血液,测量血清尿素和肌酐浓度。

4

评估肾脏血管舒张反应

检测LPS处理对离体灌注肾脏对ACh和NECA血管扩张反应的影响

分离并离体灌注肾脏,以苯肾上腺素预收缩,累积注射ACh或NECA,记录灌注压变化。

5

评估肾脏炎症分子表达

检测LPS处理对肾脏NF-κB和iNOS蛋白表达的影响

取右肾,石蜡包埋切片,免疫组化染色检测肾小球和肾小管中NF-κB和iNOS的表达。

6

统计死亡率

评估LPS处理对大鼠生存率的影响

记录在预定测量时间点前死亡的大鼠数量,计算死亡率百分比。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
脂多糖Sigma-Aldrich--
N-乙基羧酰胺腺苷Sigma-Aldrich--
乙酰胆碱Sigma-Aldrich--
硫喷妥Biochemie--
肝素Nile pharmaceutical Co--
生理盐水Al-Mottahedoon Pharma Co--
二甲基亚砜Loba Chemie Pvt Ltd--
Krebs液Sigma Chemical Co.--
尿素和肌酐检测试剂盒----
NF-κB p65抗体Bioss Inc--
iNOS抗体Bioss Inc--
EnVision FLEX HRP二抗Dako Agilent--
尾压传感器Pan Lab--
PowerLab数据采集系统AD InstrumentsML866/P
蠕动泵(P3)Pharmacia Fine Chemicals--
压力传感器AD Instruments--
显微镜Optika--
Fiji ImageJ软件----
GraphPad Prism--6.01

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系、年龄、体重、性别、LPS剂量(5 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、给药频率(单次或两次)
阅读提示:见Methods 2.1, 2.2, 2.3
血流动力学测量
SBP和HR测量方法、测量时间点(6小时、1天、2天、6天)、读数次数和间隔
阅读提示:见Methods 2.4 和 Figure 2, 以及 Results 3.1
肾功能生化检测
血清尿素和肌酐测量方法、采血时间点、样本处理
阅读提示:见Methods 2.6 和 Figure 3A, B
离体肾脏灌注
灌注液成分、流速、预收缩剂和浓度、ACh/NECA剂量范围、血管舒张反应计算方式
阅读提示:见Methods 2.5 和 Figure 3C-F, 4C-F
免疫组化
切片厚度、抗原修复条件、抗体克隆、稀释度、检测系统、定量方法
阅读提示:见Methods 2.7 和 Figure 3G,H, 4G,H