不同冲击波源及次数致家兔肾损伤的比较研究

         作者：罗晓辉　陈兴发　薛玉泉　王新阳　贺大林　汤正岐   

【摘要】  　　目的 探讨不同冲击波源及冲击次数对肾损伤的差异。方法 40只健康雄性家兔，按波源分为电磁组和液电组，分别冲击1000次、1500次分为A、B亚组。冲击前、后不同时间测定血清黄嘌呤氧化酶(XOD)、谷胱甘肽?过氧化物酶(GSH?PX)、抗超氧阴离子自由基，并观察肾脏组织学变化。结果 各组血清XOD冲击后即刻升高，72h达峰值(P<0.01)，14d降至正常水平。GSH?PX、抗超氧阴离子自由基于冲击后24h明显下降，72h降至最低值(P<0.01)，2周后恢复冲击前水平。A亚组各指标在冲击后24h至7d与B亚组有显著性差异(P<0.01)；液电及电磁冲击波源之间各指标未见显著性差异。组织学改变在冲击后24h至72h表现损伤最为显著，14d后基本恢复正常。结论 冲击波导致的肾损伤程度与冲击次数呈正相关，在保证碎石效果的前提下控制冲击次数可有效减轻肾损伤。液电和电磁两种冲击波源导致肾损伤程度无明显差异。

【关键词】  体外冲击波碎石术　冲击波源　肾损伤　家兔

　　Comparitive study of renal damage induced by shack wave of different SW sources and shocks in the rabbits

　　　ABSTRACT: Objective  To compare the renal damage caused by an electro hydraulic and an electromagnetic SW source, with 1500 and 1000 shocks. Methods  40 healthy male rabbits were randomly divided into two groups: electromagnetic lithotripter group (20 rabbits) and electro?hydraulic lithotripter group (20 rabbits); each group was divided into two sub?groups: A group (1000 shocks) and B group (1500 shocks). XOD, GSH?PX and anti?super oxide anion radical in serum were detected before and after ESWL at various times. At the same time the histopathology of the kidney tissues were observed. Results  Serum XOD, related to renal injury, changed obviously immediately and reached the peak value at 72 hours after shocks (P<0.05). The value decreased on 7th day and recovered after 14 days. Serum GSH?PX and anti?super oxide anion radical decreased significantly at 24 hours and reached the minimum at 72 hours after shocks (P<0.05). The value increased after 1 week and recovered after 14 days. After shock, the data in group?A (1000 shocks) was significantly different from that in group?B  (1500 shocks) (P<0.01). The change of data between an electro?hydraulic and an electro?magnetic SW source was not significant. The histopathology of the kidney tissues changed significantly at 24 and 72 hours and recovered after 14 days. Conclusion  Renal damage induced by the high?energy shock wave was positively correlated with the number of ESWL. Controlling the shocks of ESWL was able to alleviate the damage on kidney. The change induced by electro? hydraulic was not significantly evaluated compared with that of electromagnetic SW sources.

　　KEY WORDS: extracorporeal shock wave lithotripsy; shock wave; renal injury; rabbits

　　目前高能冲击波引起肾组织损伤机制仍不十分清楚,动物实验及临床研究认为可能与生物学因素有关[1]，而对不同碎石机冲击波源致肾损伤对比研究报道较少。本实验通过建立家兔冲击波肾脏损伤模型，比较电磁、液电式两种波源及不同冲击次数致肾损伤的差异，进一步探讨高能冲击波致肾损伤的机制。

　　1  资料与方法

　　1.1  实验动物  健康雄性家兔40只，体重为(1.90±0.18)kg，由西安大学医学院实验动物中心提供。随机分为两组：电磁碎石组(20只)、液电碎石组(20只)。每组按冲击次数1000次、1500次分为A亚组(10只)、B亚组(10只)。

　　1.2  致伤条件  采用MZ?V型液电、电磁波可转换碎石机。电容0.4uF，工作电压12kV。75.6mmol/L硫喷妥钠30mg/kg腹腔注射麻醉，脱毛后取仰卧位固定于碎石机上，B超定位，F2定位于右肾进行冲击。

　　1.3  主要试剂及仪器  XOD、GSH?PX、抗超氧阴离子自由基试剂盒购自南京建成生物工程研究所；7231分光光度计由上海分析仪器厂生产。

　　1.4  检测方法  于冲击前，冲击后1、24、72h及7、14d分别取耳正中动脉血6mL，采用生物分光光度比色法测定血清 XOD、GSH?PX、抗超氧阴离子自由基。于冲击前后各期每组分别处死一只家兔，获取冲击肾组织，制作病理切片，光镜观察，并取健侧肾组织作为对照。

　　1.5  统计学方法  所有数据均采用SPSS 12.0统计软件分析，组内比较采用多因素方差分析，组间比较采用配对t检验，P<0.01有统计学意义。

　　2  结果
   
　　冲击前后不同时间血清XOD、GSH?PX、抗超氧阴离子自由基的变化：冲击前各组XOD值无显著性差异；冲击后1h开始升高，72h达峰值(P<0.01)，7d后开始下降，14d后各组XOD恢复到冲击前水平。GSH?PX、抗超氧阴离子自由基各组冲击前、后1h无显著性差异；冲击后24h两指标各组均低于冲击前，72h降至最低值(P<0.01)，7d后开始回升，14d后恢复至冲击前水平。
   
　　液电组和电磁组冲击后24、72h及7d 1500次组XOD值显著高于1000次组 (P<0.01)。而GSH?PX和抗超氧阴离子自由基1500次组明显低于1000次组 (P<0.01)。液电及电磁冲击波源之间除冲击后72h 1000次抗超氧阴离子自由基、1500次XOD之外各阶段都未见显著性差异(表1)。

　　表1  各组冲击后不同时间血清XOD、GSH?PX、抗超氧阴离子自由基的比较（略）

　　与A组比较*P<0.01；与液电组比较△P<0.01
   
　　冲击后24h 1500次组见肾小球结构不清，滤过膜损伤，基质呈不规则团块状凝固，嗜酸样变性，肾小球内细胞数减少，被膜下肾小管上皮细胞水肿，呈颗粒样变性，萎缩样改变,间质轻度淤血水肿，集合小管上皮细胞水肿，部分脱失，局灶性病变明显；1000次组可见肾小球损伤类似，但细胞数减少不明显，被膜下肾小管上皮细胞水肿较轻,间质水肿淤血以及集合小管上皮水肿较轻。冲击后72h部分肾皮质结构破坏，肾小管上皮细胞肿胀，肾小球系膜基质呈不规则团块状凝固嗜酸样变性，肾间质血管充血，近冲击部位肾小管坏死，上皮细胞脱落。7d后肾小球结构正常，近曲小管上皮细胞轻度水肿，集合管部分上皮细胞肿胀、脱落；1500次组见部分肾小球壁层上皮细胞增生，间质灶性炎细胞浸润。冲击后各阶段1500次组损伤病理表现均比1000次组严重，而液电组与电磁组之间无明显区别。

　　3  讨论
   
　　随着医用冲击波的广泛应用，高能冲击波引起的肾组织损伤越来越受到重视，目前多认为与高能冲击波的直接作用、自由基导致缺血再灌注损伤以及肾组织血流动力学紊乱等因素有关。高能冲击波的直接作用产生的压力效应和空化效应成为结石粉碎的内在动力，但此过程产生的高温亦会导致肾小球滤过膜损伤、肾小球滤过率降低以及肾小管坏死，其严重程度与冲击次数以及能量呈正比[3]。
   
　　高能冲击波使肾脏处于不典型的缺血再灌注状态，肾组织缺血缺氧，导致细胞损伤，产生大量自由基加重细胞损伤。在高能冲击波作用下肾脏处于不典型缺血再灌注状态，其细胞中的黄嘌呤脱氧酶还原型转化为氧化型(XOD)，即产生大量超氧阴离子自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)和羟自由基(·OH)等[5]。构成细胞膜的不饱和脂肪酸极易被活性氧引发的脂质过氧化反应所损伤，产生多种活泼的脂质自由基，造成细胞膜结构和功能的破坏，甚至引起细胞死亡[2?3]。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH?PX)能特异地催化还原型谷光甘肽(GSH)对过氧化氢物的还原反应，清除过氧化物代谢产物，阻断脂质过氧化连锁反应，从而起到保护细胞膜的结构和功能的作用[6]。故XOD水平可反映高能冲击波致肾血管内皮的损伤程度；抗超氧阴离子自由基及GSH?PX可代表机体清除自由基能力。
   
　　本试验发现血清中损伤相关指标XOD在冲击后逐渐上升，保护相关指标GSH?PX、抗超氧阴离子自由基在冲击后逐渐下降，7d至14d后恢复，可以反映冲击波所致肾损伤及修复的程度。通过血清损伤及保护相关因子测定发现三者具有一致性，在光镜下肾组织学变化观察中可以证实损伤是一过性、可恢复。因此，我们推测高能冲击波导致肾脏损伤其机制与自由基损伤有关。
   
　　电磁式冲击波与传统的液电式冲击波发生器相比,其具有能量低,斑焦面积小而压强大,无须频繁更换电极的优点[7-8]。研究发现，电磁式、液电式两种碎石机导致的肾损伤无显著差异，故临床上可以根据不同机型来选择碎石机波源。
   
　　不同冲击次数血清各指标之间存在显著性差异，损伤程度与冲击次数成正比。因此，临床上对较大的结石可采取分次，避免增加冲击次数来提高碎石疗效。各组结果均显示，冲击后直至14d指标值才完全接近正常水平，故认为临床复治间隔时间不少于14d。

【】
  　　[1]Li X, He DL, Zhang LL, et al. The protective effects of three components isolated from Astragalus membranaceus on shock wave lithotripsy induced kidney injury in rabbit model [J]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi, 2005, 85(31):2201?2206.

　　[2]Yang HJ, Chen XC, Zhen M, et al. Chen Shi?ming. Studies on the Free Radical Scavenging Ability of Astragalus Membrance and Salvia Miltiorrhiza [J]. Journal of Fudan University(Nature Science), 2003, 42(6):935?938.

　　[3]Evan AP, willis LR, Mctaeer JA, et al. Connors BA. Kidney damage and renal functional changes are monished by waveform control that suppresses cavitations in shock wave lithotripsy [J]. J Urol, 2002,168(10):1556?1562.

　　[4]Sun Tao, Jin Yaxu, Chen Wanxi, et al. Studies on Superoxide Radical Scavenging Activity of Water?soluble β?Alaine C60 Adducts and It?s Efect on Growth of Mouse Thymus Cell [J]. Chemical Journal of Chinese Universities, 2002, 23(8):1598?1600.

　　[5]Shi Yingqin, Zhang Wenjie, Wang Qing, et al. Effect of Alnayl?glutamine Dipeptide on Glutatbione Connection and Antioxidation in Burned Rats [J]. Parenteral & Enteral Nutrition, 2002, 9(1):40?41.

　　[6]Elliott SJ, Koliward SK. Redox control of ion channel activity in vascular endothelial cells by glutathione [J]. Microcirculation, 1997, 36:341?347.

　　[7]Matin SF, Yost A, Streem SB. Extracorporeal shock wave lithotripsy: a comparative study of electro hydraulic and electromagnetic units [J]. J Urol, 2001, 166:2053?2056.

　　[8]Auge BK, Preminger GM. Update on shock wave lithotripsy technology [J]. Curr Opin Urol, 2002, 12:287?290.