이 연구는 Hsp70.1 유전자가 결핍된 생쥐를 이용하여 운동전처치에 따른 신장허혈재관류손상에서 혈청 크레아틴, 신장에서 CuSOD와 MnSOD의 발현변화를 관찰하는데 그 목적을 두고 있다. 실험동물은 c57/BL6 계 수컷(wild type: WT)과 Hsp70.1 knockout (KO) 생쥐를 정상대조군(n=8), 운동군(n=8), 허혈운동군(n=8) 및 허혈군(n=8)의 4군으로 분류하여 이용하였다. 실험종료 후 마취를 한 후 혈청 creatinine을 분석하기 위해서 신장에서 혈액을 추출하였고, 신장을 적출하여 western blot 으로 eCuSOD와 MnSOD 발현변화를 비교하였다. KO 허혈군에서의 CuSOD, MnSOD는 다른 군에 비해 유의하게 낮게(p<0.001, p<0.05) 발현하였으며, creatinine은 높은(p<0.001)농도로 나타났다. 반면 WT에서는 유의한 변화가 나타나지 않았다. 흥미롭게도 KO허혈운동군에서의 CuSOD, MnSOD는 허혈군보다 뚜렷하게 증가하였으며, creatinine은 허혈군에 비해 현저히 감소(p<0.01)하였다. 이상의 결과를 종합하면 Hsp70은 신장허혈재관류손상에 직접적인 관련이 있음을 추정할 수 있다. 따라서 운동전 처치는 허혈성신장기능저하에 예방할 수 있다고 생각된다.
허혈 재관류 손상은 기관 이식, 외과적 혈관 재개통 및 출혈시에 발생하며 조직 및 기관 기능 장애를 유발한다. 최근 허혈 재관류 손상의 기전적 연구를 위해 간장 허혈 모델을 많이 이용하고 있다. 본 연구는 허혈 재관류 랫드 모델을 이용하여 항산화와 항염증 효과를 가진 것으로 알려진 Vanillin에 의한 간장 및 신장 손상에 대한 보호 효과를 알아보고 관련된 기전을 조사하기 위하여 실시하였다. 시험물질은 각각 100 mg/kg의 농도로 3일간 투여한 후, 60분동안 간을 결찰하여 허혈 재관류를 유도하여 관찰하였으며, 음성대조군, sham대조군 및 허혈재관류만 실시한 허혈 재관류대조군을 따로 두어, 약물투여군과 비교하였다. Vanillin 처치군에서는 AST, ALT 활성이 허혈 재관류대조군에 비해 유의하게 억제되었고, 조직병리학적 관찰에서도 염증 부분과 괴사부분이 현저하게 감소하였다. MDA와 SOD는 허혈 재관류군에 비해 유의적인 변화를 보였다. 이상의 결과를 종합하면 Vanillin은 간장 허혈 재관류에 의한 세포염증 및 세포괴사를 완화시켜 간세포 보호작용을 나타내었고, 신장의 사구체 및 원위세뇨관에 염증 변화를 완화 시키고 있어 세포 손상을 방어하는 것으로 생각되며, 이러한 방어효과는 항산화 기능에 의한 영향으로 사료된다.
Acute renal injury induced by ischemia is a major cause of high morbidity and mortality in hospitalized patients and a common complication in hospitalized patients. Thus, the work with acute renal failure and renal ischemia has been studied for many years. Although serum creatinine concentration that is widely used as an index of renal function performs fairly well for estimating kidney function in patients with stable chronic kidney disease, it performs poorly in the setting of acute disease. Thus, an ideal biomarker for acute kidney injury would help clinicians and scientists diagnose the most common form of acute kidney injury in hospitalized patients, acute tubular necrosis, early and accurately, and may aid to risk-stratify patients with acute kidney injury by predicting the need for renal replacement therapy, the duration of acute kidney injury, the length of stay and mortality. In this study, renal ischemia and reperfusion were performed by clapming and un-clamping right renal artery in miniature pigs. Plasma blood urea nitrogen (BUN) and creatinine were examined at pre- clamping, after-clamping at 0, 1 and 3 hours. And we searched initial indicators in these samples. Also, renal tissue was collected and searched the initial indicator by PCR and western blotting. As a result, hypoxia inducible factor $1{\alpha}$ ($HIF1{\alpha}$), nuclear factor kappa-B ($NF{\kappa}B$), $I{\kappa}B$, erythropoietin (EPO), erythropoietin receptor (EPOR), angiopoietin-1 and vascular endothelial growth factor (VEGF) were showed significant changes among the renal protein. $HIF1{\alpha}$, EPO, and EPOR were showed significant changes among the renal gene. Thus, these markers will be used as initial diagnosis of acute renal failure.
급성신손상은 높은 이환율과 치사율을 나타내는 심각한 질환이며, 허혈-재관류에 의한 신손상은 급성신손상의 중요한 원인이 된다. 본 연구는 미니돼지에서 급성신손상을 진단하는데 임상적으로 유용한 바이오마커를 찾아내기 위해 실시되었다. 세 마리의 미니돼지에서 60분간 신동맥을 결찰하여 양측성 신허혈을 유도하였다. 각 미니돼지에서 결찰 전, 결찰 후 0, 1, 3, 5일에 혈액 및 뇨 검체를 채취하였다. 혈청 및 뇨 검체에서 BUN, creatinine, 나트륨 및 요산을 측정한 후 나트륨 및 요산의 분획배설율($FE_{Na}$, $FE_{UA}$)을 산출하였다. 또한 IL-6, IL-18, L-FABA 및 GST를 Western immunoblotting을 실시하여 측정하였다. 결과에서 세 마리 미니돼지 모두 혈청 BUN과 creatinine 농도는 결찰 후 1일째에 유의적으로 증가하였다. 그러나 $FE_{Na}$와 $FE_{UA}$는 현저한 개체차를 보였다. 수술 전과 후를 비교했을 때 허혈 이후의 뇨 검체에서는 IL-6, IL-18, L-FABP 및 GST의 농도가 유의적으로 증가하였다. 결론적으로, $FE_{Na}$와 $FE_{UA}$에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다고 생각되며, 혈청 BUN, creatinine과 뇨 IL-6, IL-18, L-FABP 및 GST는 돼지의 허혈-재관류 모델에서 다른 바이오마커와 함께 급성신손상을 진단하는 민감한 바이오마커가 될 수 있을 것이라 생각된다.
The molecular mechanism of ischemia/reperfusion injury remains unclear. Reactive oxygen species (ROS) are implicated in cell death caused by ischemia/reperfusion in vivo or hypoxia in vitro. Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) activation has been reported to be involved in hydrogen peroxide-induced cell death in renal epithelial cells. This study was therefore undertaken to evaluate the role of P ARP activation in chemical hypoxia in opossum kidney (OK) cells. Chemical hypoxia was induced by incubating cells with antimycin A, an inhibitor of mitochondrial electron transport. Exposure of OK cells to chemical hypoxia resulted in a time-dependent cell death. In OK cells subjected to chemical hypoxia, the generation of ROS was increased, and this increase was prevented by the $H_2O_2$ scavenger catalase. Chemical hypoxia increased P ARP activity and chemical hypoxia-induced cell death was prevented by the inhibitor of PARP activation 3-aminobenzamide. Catalase prevented OK cell death induced by chemical hypoxia. $H_2O_2$ caused PARP activation and $H_2O_2-induced$ cell death was prevented by 3-aminobenzamide. Taken together, these results indicate that chemical hypoxia-induced cell injury is mediated by PARP activation through H202 generation in renal epithelial cells.
Fimasartan, a new angiotensin II receptor antagonist, reduces myocyte damage and stabilizes atherosclerotic plaque through its anti-inflammatory effect in animal studies. We investigated the protective effects of pretreatment with fimasartan on ischemia-reperfusion injury (IRI) in a mouse model of ischemic renal damage. C57BL/6 mice were pretreated with or without 5 (IR-F5) or 10 (IR-F10) mg/kg/day fimasartan for 3 days. Renal ischemia was induced by clamping bilateral renal vascular pedicles for 30 min. Histology, pro-inflammatory cytokines, and apoptosis assays were evaluated 24 h after IRI. Compared to the untreated group, blood urea nitrogen and serum creatinine levels were significantly lower in the IR-F10 group. IR-F10 kidneys showed less tubular necrosis and interstitial fibrosis than untreated kidneys. The expression of F4/80, a macrophage infiltration marker, and tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$, decreased in the IR-F10 group. High-dose fimasartan treatment attenuated the upregulation of $TNF-{\alpha}$, interleukin $(IL)-1{\beta}$, and IL-6 in ischemic kidneys. Fewer TUNEL positive cells were observed in IR-F10 compared to control mice. Fimasartan caused a significant decrease in caspase-3 activity and the level of Bax, and increased the Bcl-2 level. Fimasartan preserved renal function and tubular architecture from IRI in a mouse ischemic renal injury model. Fimasartan also attenuated upregulation of inflammatory cytokines and decreased apoptosis of renal tubular cells. Our results suggest that fimasartan inhibited the process of tubular injury by preventing apoptosis induced by the inflammatory pathway.
돼지에서 신장의 허혈-재관류 손상의 감소에 대한 비타민 C와 E의 영향을 알아보기 위하여 본 연구를 실시하였다. 돼지 10두를 2개의 군으로 구분하여, 60분 동안 체온과 같은 허혈을 한쪽 신장에 유발하고 반대쪽 신장은 절제하였다. 처치군은 수술 2일전 비타민 C와 E를 이틀 동안 전처치하고, 그 뒤에 수술 중 비타민 C와 heparin이 첨가된 생리식염수를 관주-흡인하였다. 대조군은 heparin이 첨가된 생리식염수의 관주-흡인만을 하였다. Blood urea nitrogen, creatinine 및 antioxidant superoxide dismutase (SOD)를 측정하기 위하여 수술 전, 수술 후 1, 3, 7, 14일에 혈액 샘플을 채취하였다. 수술 후 14일에 안락사를 시키고, 병리조직검사를 위하여 신장을 적출하였다. BUN은 대조군과 처치군 사이에 수술 후 1일, 3일 또는 7일에 유의성이 있는 차이가 인정되었다. (p<0.05). Creatinine은 대조군과 처치군 사이에 수술 후 3일에 유의성이 있는 차이가 인정되었다. (p<0.05). 혈장에서의 항산화 효소의 활성은 대조군과 처치군 사이에서 수술 후 14일에 유의성이 있는 차이가 인정되었다. (p<0.05). 병리조직 검사 결과에서 처치군이 대조군 보다 더 적은 신장 세뇨관에서의 손상의 정도를 보였다. 비타민 C와 E는 돼지에서 신장의 허혈-재관류 손상을 감소시켰다.
Endotoxin including lipopolysaccharide (LPS) confers organ tolerance against subsequent challenge by ischemia and reperfusion (I/R) insult. The mechanisms underlying this powerful adaptive defense remain to be defined. Therefore, in this study we attempted to determine whether nitric oxide (NO) and its associated enzymes, inducible NOS (iNOS) and endothelial NOS (eNOS, a constitutive NOS), are associated with LPS-induced renal tolerance against I/R injury, using iNOS (iNOS knock-out) or eNOS (eNOS knock-out) gene-deleted mice. A systemic low dose of LPS pretreatment protected kidney against I/R injury. LPS treatment increased the activity and expression of iNOS, but not eNOS, in kidney tissue. LPS pretreatment in iNOS, but not eNOS, knock-out mice did not protect kidney against I/R injury. In conclusion, the kidney tolerance to I/R injury conferred by pretreatment with LPS is mediated by increased expression and activation of iNOS.
허혈/재관류 손상은 급성신부전의 주요 원인이며 이식된 신장의 기능지연을 유발하여 거부반응의 발생을 증가시킨다. 본 연구에서는 쥐의 허혈/재관류 손상모델에서 허혈시간에 따른 면역세포의 변화를 평가하였다. 8주령 수컷 SD rat의 좌신을 각각 30, 45, 60분간 허혈/재관류 동안에 우신을 적출 하였고, 대조군은 우신만 적출하였다. 신장기능은 0, 1, 2, 3, 5, 7일에 각각 평가하였으며, 허혈/재관류 후 1일과 7일에 신장조직을 채취하여 면역형광염색(DCs, NK cells, macrophages, B cells, CD4+ and CD8+ T cells)과 H&E 염색을 실시하였다. 허혈 시간이 증가할수록 신장기능이 감소되었으나, 신장 세뇨관괴사와 염증세포의 침윤이 증가하였다. 허혈/재관류 후 신장조직에서 DCs, NK cells, macrophages, CD4+ T cells, CD8+ T cells의 침윤 증가와 재관류 후 7일째 B cells의 침윤이 관찰되었다. 면역세포는 허혈시간 뿐 아니라 재관류 시간이 증가에 따라 뚜렷하게 관찰되었다. 이 결과는 허혈시간이 증가됨에 따라 면역반응이 증가될 수 있으며, 허혈재관류 손상이 비항원성 면역반응을 유도할 수도 있다는 것을 의미한다.
The present study was designed to investigate the protein expression of nitric oxide synthase (NOS) and guanylyl cyclase (GC) activity in ischemia/perfusion (I/R) renal injury in rats. Renal I/R injury was experimentally induced by clamping the both renal pedicle for 40 min in Sprague-Dawley male rats. The renal expression of NOS isoforms was determined by Western blot analysis, and the activity of guanylyl cyclase was determined by the amount of guanosine 3', 5'-cyclic monophosphate (cGMP) formed in response to sodium nitroprusside (SNP), NO donor. I/R injury resulted in renal failure associated with decreased urine osmolality. The expression of inducible NOS (iNOS) was increased in I/R injury rats compared with controls, while endothelial NOS (eNOS) and neuronal NOS (nNOS) expression was decreased. The urinary excretion of NO metabolites was decreased in I/R injury rats. The cGMP production provoked by SNP was decreased in the papilla, but not in glomerulus. These results indicate an altered regulation of NOS expression and guanylyl cyclase activity in I/R-induced nephropathy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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