【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
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。